JP2000091219A - Position detecting device and aligner using the same - Google Patents

Position detecting device and aligner using the same

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JP2000091219A
JP2000091219A JP10268990A JP26899098A JP2000091219A JP 2000091219 A JP2000091219 A JP 2000091219A JP 10268990 A JP10268990 A JP 10268990A JP 26899098 A JP26899098 A JP 26899098A JP 2000091219 A JP2000091219 A JP 2000091219A
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lens
wafer
detection
lens group
adjustment
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JP10268990A
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Japanese (ja)
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Kazuhiko Mishima
和彦 三島
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Canon Inc
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • GPHYSICS
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a position detecting device to detect an alignment mark with high accuracy by providing an objective lens containing a lens group which leads a luminous flux from a mirror that reflects and polarizes a luminous flux from a lens groups having positive refracting power, and a picture detecting element that performs photoelectric conversion on the image of the alignment mark formed through a third lens group to the detecting device. SOLUTION: A light beam IL transmitted through a second objective lens 4 is reflected by a reflecting mirror 5 and advances vertically downward toward a wafer 13. After being transmitted through a first convex lens (first lens group) 7, the light beam IL irradiates an alignment mark AM on the wafer 13 by Koehler illumination. Reflected, diffracted, and scattered light rays from the mark AM return to the first convex lens (positive lens) 7 and are led to the reflecting mirror 5 through a λ/4-plate 6. A detecting light beam ML transmitted through the λ/4-plate 6 is transformed into linearly polarized light polarized in the direction perpendicular to the plane of the figure from circularly polarized light. After being reflected by the reflecting mirror 5, the detecting light beam ML is transmitted through a second objective lens 4, led to a relay lens 10, and made to again form an image on the light receiving surface of a picture detecting element 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置検出装置及びそ
れを用いた露光装置に関し、特に半導体IC,LSI,
CCD,液晶パネル,磁気ヘッド等の各種のデバイスを
製造する投影露光装置において、マスクやウエハなどの
物体の位置情報を投影光学系を介さないで該物体の像観
察により高精度にかつ安定性を有して検出し、該検出情
報に基づいて物体の位置合わせを行なう際に好適なもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting apparatus and an exposure apparatus using the same, and more particularly, to a semiconductor IC, an LSI,
2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus for manufacturing various devices such as a CCD, a liquid crystal panel, and a magnetic head, positional information of an object such as a mask or a wafer is observed with high accuracy and stability by observing an image of the object without using a projection optical system. This is suitable for detecting an object and performing positioning of the object based on the detection information.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。
特に光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮小投
影露光装置、通称ステッパーが主流であり、更なる解像
力向上に向けて光学系の開口数(NA)の拡大や、露光
波長の短波長化が図られている。
2. Description of the Related Art Recent advances in semiconductor device manufacturing technology have been remarkable, and the accompanying fine processing technology has also advanced remarkably.
In particular, optical processing technology mainly uses a reduction projection exposure apparatus with a submicron resolution and a so-called stepper. To further improve the resolution, the numerical aperture (NA) of the optical system is increased and the exposure wavelength is shortened. Have been.

【0003】露光波長の短波長化に伴って、露光光源も
g線、i線の高圧水銀ランプからKrF更にArFのエ
キシマレーザーに変移してきている。
With the shortening of the exposure wavelength, the exposure light source has shifted from g-line and i-line high-pressure mercury lamps to KrF and ArF excimer lasers.

【0004】一方、投影パターンの解像力の向上に伴っ
て、投影露光装置に於けるウエハとマスク(レチクル)
を相対的位置合わせするアライメントについても高精度
化が必要とされている。投影露光装置は高解像度の露光
装置であると同時に高精度な位置検出装置としての機能
も要求されている。
On the other hand, with the improvement of the resolution of a projection pattern, a wafer and a mask (reticle) in a projection exposure apparatus have been developed.
There is also a need for higher precision in alignment for relative positioning of. The projection exposure apparatus is required not only to be a high-resolution exposure apparatus but also to function as a highly accurate position detecting apparatus.

【0005】更に近年では、半導体製造工程として、C
MP(Chemical Mechanical Po
lishing)と呼ばれる、ウエハ表面の平坦化技術
の導入が推進されて来ている。CMPの推進する背景と
しては、露光光の短波長化に伴い、露光像面の焦点深度
の減少化がある。更に、半導体チップ自体の高集積化が
進むに連れて、縦構造が従来に比べ厚くなる為、露光領
域全てに対してフォーカスを合わせる事が困難となる。
従って、ウエハ表面の段差を平坦化する事で、焦点深度
内にウエハ上の全てのチップ全域に対して焦点を合わせ
る事が出来ると言うメリットがある。
[0005] More recently, as a semiconductor manufacturing process, C
MP (Chemical Mechanical Po)
The introduction of a wafer surface flattening technique called “lancing” has been promoted. As a background of the promotion of CMP, there is a reduction in the depth of focus of an exposed image plane as the wavelength of exposure light is shortened. Further, as the integration density of the semiconductor chip itself increases, the vertical structure becomes thicker than before, and it becomes difficult to focus on the entire exposure area.
Therefore, there is an advantage that by flattening the steps on the wafer surface, it is possible to focus on all the chips on the wafer within the depth of focus.

【0006】こうした背景の元、ウエハのアライメント
方式として多く用いられている方式に、オフアクシスア
ライメント検出系(Off−Axis AA 以下「O
A」と呼ぶ。)がある。
Against this background, a system often used as a wafer alignment system includes an off-axis alignment detection system (Off-Axis AA;
A ". ).

【0007】OA検出系では、投影露光光学系(投影光
学系)と、異なる位置に配置され、投影露光光学系を介
さずに、ウエハ上のアライメントマークの位置を検出
し、その検出結果に基づいてウエハの位置合わせを行
う。
The OA detection system is arranged at a different position from the projection exposure optical system (projection optical system), detects the position of the alignment mark on the wafer without passing through the projection exposure optical system, and based on the detection result. To align the wafer.

【0008】一方、従来のアライメント方式として、T
TL−AA(Through the Lens Au
to Alignment)と呼ばれる投影光光学系を
介して、非露光光のアライメント波長の光を用いてウエ
ハ上のアライメントマークを検出する方法がある。
On the other hand, as a conventional alignment method, T
TL-AA (Through the Lens Au
There is a method of detecting an alignment mark on a wafer using light having an alignment wavelength of non-exposure light via a projection light optical system called “to alignment”.

【0009】TTL−AAのメリットとしては、投影露
光光学系の光軸とTTL−AAの光軸(所謂、ベースラ
イン)が非常に短く配置出来る為、アライメント計測時
と露光時のウエハステージの駆動量が少ない。従って、
ウエハステージ回りの環境変化による投影露光光学系の
光軸とTTL−AAの光軸の距離の変動で発生する測定
誤差を小さく抑える事が出来る。つまり、ベースライン
の変動が少ないと言うメリットがある。
An advantage of the TTL-AA is that the optical axis of the projection exposure optical system and the optical axis of the TTL-AA (so-called base line) can be arranged very short, so that the wafer stage is driven during alignment measurement and exposure. The amount is small. Therefore,
It is possible to reduce a measurement error caused by a change in the distance between the optical axis of the projection exposure optical system and the optical axis of the TTL-AA due to a change in environment around the wafer stage. That is, there is a merit that the fluctuation of the baseline is small.

【0010】ところが、露光光がKrFレーザーやAr
Fレーザーと言った短波長光に移行すると、使用硝材が
限定される為、投影露光光学系のアライメント波長に対
する色収差の補正が困難になる。従って、投影露光光学
系の色収差の影響を受けないOA検出系が重要になって
来ている。
However, when the exposure light is a KrF laser or Ar
When the wavelength shifts to short-wavelength light such as F laser, correction of chromatic aberration with respect to the alignment wavelength of the projection exposure optical system becomes difficult because the glass material used is limited. Therefore, an OA detection system which is not affected by the chromatic aberration of the projection exposure optical system has become important.

【0011】また、OA検出系の場合、投影露光光学系
を介さない為、任意の波長に対して、或いは、広い波長
域の光源を使用出来ると言うメリットもある。広帯域の
波長光を使用するメリットとしては、ウエハ上に塗布さ
れた感光材(レジスト)に対して、薄膜干渉の影響を除
去できるといった事が上げられる。従って、広帯域の波
長光に対して収差補正可能なOA検出系は重要なアライ
メント検出系と言える。
In the case of the OA detection system, there is also an advantage that a light source for an arbitrary wavelength or a wide wavelength range can be used because the OA detection system does not pass through a projection exposure optical system. The merit of using the broadband wavelength light is that the influence of the thin film interference on the photosensitive material (resist) applied on the wafer can be eliminated. Therefore, an OA detection system that can correct aberrations for light of a wide wavelength band can be said to be an important alignment detection system.

【0012】ここで、従来の投影露光光学系の構成を、
図9に示す概略図を用いて解説する。図9中で露光光源
を含む露光照明光学系500(光源としては水銀ラン
プ、KrFエキシマレーザ、やArFエキシマレーザ
等)から出射した光505は、パターンを形成している
マスク(レチクル)501を照明する。この時レチクル
501は、レチクル501上方(或いは下方)に配置さ
れた不図示のアライメント検出系によって投影露光光学
系8の光軸8aとレチクルパターンの中心501aが一
致するように、レチクルフォルダー502,502’に
予め位置決めされている。
Here, the configuration of a conventional projection exposure optical system is as follows.
This will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. In FIG. 9, light 505 emitted from an exposure illumination optical system 500 including an exposure light source (a mercury lamp, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or the like as a light source) illuminates a mask (reticle) 501 forming a pattern. I do. At this time, the reticle 501 is moved so that the optical axis 8a of the projection exposure optical system 8 and the center 501a of the reticle pattern coincide with each other by an alignment detection system (not shown) arranged above (or below) the reticle 501. 'Is pre-positioned.

【0013】レチクルパターンを通った光によって、投
影露光光学系8によりその像をウエハステージ22上に
保持されたウエハ13に所定の倍率で転写する。尚、以
下レチクル上方から照射光を照射し、投影露光光学系8
を介して、固定位置でレチクルパターンをウエハ13上
に順次露光するのをステッパーと呼び、レチクル及びウ
エハが相対的に駆動(レチクルの駆動量はウエハ駆動量
の投影倍率を乗じた分)する露光装置をスキャナー(走
査型露光装置)と呼ぶ。
An image is transferred by a projection exposure optical system 8 to a wafer 13 held on a wafer stage 22 at a predetermined magnification by light passing through the reticle pattern. Hereafter, irradiation light is irradiated from above the reticle, and the projection exposure optical system 8
The stepper sequentially exposes the reticle pattern on the wafer 13 at a fixed position through the step is called a stepper, and the reticle and the wafer are relatively driven (the driving amount of the reticle is multiplied by the projection magnification of the wafer driving amount). The apparatus is called a scanner (scanning exposure apparatus).

【0014】一方、ウエハ13にはセカンドウエハと呼
ばれる既にパターンが形成されている種類のものが有
り、このウエハに次のパターンを形成する場合には、予
めウエハの位置を検出しておかなければならない。その
位置検出方法に上記のTTL−AA方式やOA検出方式
がある。図9には、OA検出系に付いてその概略を示し
ている。OA検出系504は投影露光光学系8からある
距離離れた位置に配置されている。
On the other hand, there is a type of wafer 13 called a second wafer in which a pattern has already been formed. When a next pattern is formed on this wafer, the position of the wafer must be detected in advance. No. As the position detection method, there are the TTL-AA method and the OA detection method described above. FIG. 9 schematically shows the OA detection system. The OA detection system 504 is arranged at a position away from the projection exposure optical system 8 by a certain distance.

【0015】この時、投影露光光学系8の光軸8aから
OA検出系504の検出中心504aの長さをベースラ
インB.L.と呼んでいる。実際のアライメント検出
は、ウエハステージ22をベースライン分だけ駆動し、
OA検出系504の検出位置に移動した後、ウエハ13
上に形成されているアライメントマークを検出して位置
検出を行う。
At this time, the length from the optical axis 8a of the projection exposure optical system 8 to the detection center 504a of the OA detection system 504 is set to the baseline B. L. I'm calling In actual alignment detection, the wafer stage 22 is driven by the amount corresponding to the baseline, and
After moving to the detection position of the OA detection system 504, the wafer 13
The position is detected by detecting the alignment mark formed thereon.

【0016】つまり、図中のX方向にウエハステージを
位置22’に駆動した後、位置検出を行っている。この
ウエハステージ22の駆動は、ウエハステージ22に反
射ミラー503が構成されており、その反射ミラー50
3を利用して干渉計23でその位置を検出して行われ
る。
That is, the position is detected after the wafer stage is driven to the position 22 'in the X direction in the figure. For driving the wafer stage 22, a reflection mirror 503 is provided on the wafer stage 22.
3, the position is detected by the interferometer 23.

【0017】従って、実際のアライメントは、OA検出
系504から得られたアライメントマークの位置情報及
び、干渉計23から得られるウエハステージ22の位置
情報に基づいて演算処理器20が計算し行われる。
Accordingly, the actual alignment is calculated by the arithmetic processor 20 based on the position information of the alignment mark obtained from the OA detection system 504 and the position information of the wafer stage 22 obtained from the interferometer 23.

【0018】以上の様にOA検出系は、ベースライン分
だけウエハステージを駆動しなければ、アライメント検
出が出来ないと云う特徴を有する。
As described above, the OA detection system has a feature that alignment detection cannot be performed unless the wafer stage is driven by the amount of the baseline.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ウエハの位置を検出す
る位置検出装置に、上記のようにOA検出系を使用する
ことは、投影露光光学系の光軸とOA検出系の検出領域
が離れている為、アライメント計測時と露光時にウエハ
ステージを駆動しなければならない。その為、ウエハス
テージ周辺の環境変化によって、ベースラインの変動等
のアライメント精度が影響される。
The use of an OA detection system as described above in a position detection device for detecting the position of a wafer is difficult because the optical axis of the projection exposure optical system is separated from the detection area of the OA detection system. Therefore, the wafer stage must be driven during alignment measurement and exposure. Therefore, changes in the environment around the wafer stage affect the alignment accuracy, such as fluctuations in the baseline.

【0020】例えば、干渉計の長さが異なる事で、空気
揺らぎの影響が変化するとか、図9には不図示のY方向
検出する干渉計のウエハステージ22に対する位置が、
露光時とアライメント検出時で異なると云った環境の変
化が生じる。従って、これらの要因の為に、露光時のウ
エハ駆動格子とアライメント検出時のウエハ駆動格子に
差が生じ、結果的にアライメント精度が劣化すると云う
現象が発生する。
For example, if the length of the interferometer is different, the influence of air fluctuation changes, or the position of the interferometer, not shown in FIG.
An environmental change occurs that is different between the exposure and the alignment detection. Therefore, these factors cause a difference between the wafer driving grid at the time of exposure and the wafer driving grid at the time of alignment detection, resulting in a phenomenon that the alignment accuracy is deteriorated.

【0021】従って、このベースラインを出来るだけ短
くし、ウエハステージの環境をアライメント時と露光時
で同じ様にすることがこうしたアライメント精度劣化の
除去が出来る。その為に、そのような位置にOA検出系
を配置する事が必要となる。
Therefore, by making the baseline as short as possible and making the environment of the wafer stage the same at the time of alignment and at the time of exposure, such deterioration of alignment accuracy can be eliminated. Therefore, it is necessary to arrange the OA detection system at such a position.

【0022】従来より用いられているOA検出系の1タ
イプの概略図を図10に示す。図10において照明光源
1から出射した光(波線:IL)は、照明光学系2を透
過した後、偏光ビームスプリッタ3に入射する。偏光ビ
ームスプリッタ3では、S偏光成分だけが反射し、検出
光学系(対物レンズ)4側に向かう。偏光ビームスプリ
ッタ3の下方には、λ/4板6が配置されており、この
λ/4板6によってS偏光成分は円偏光に変換される。
FIG. 10 is a schematic diagram of one type of OA detection system conventionally used. In FIG. 10, light (waveline: IL) emitted from the illumination light source 1 passes through the illumination optical system 2 and then enters the polarization beam splitter 3. In the polarization beam splitter 3, only the S-polarized light component is reflected and travels to the detection optical system (objective lens) 4 side. A λ / 4 plate 6 is arranged below the polarization beam splitter 3, and the λ / 4 plate 6 converts the S-polarized light component into circularly polarized light.

【0023】その後、対物レンズ4により、ウエハ13
上のアライメントマークAMをケーラー照明する。アラ
イメントマークAMからの反射、回折、散乱光(総称し
て「検出光:ML」)は対物レンズ4を戻り、再びλ/
4板6を通過する事で、照射時とは90゜回転した直線
偏光の光になる。
Thereafter, the wafer 13 is moved by the objective lens 4.
The upper alignment mark AM is Koehler-illuminated. Reflection, diffraction, and scattered light (collectively, “detection light: ML”) from the alignment mark AM return to the objective lens 4 and return to λ /
By passing through the four plates 6, the light becomes linearly polarized light rotated by 90 ° with respect to the irradiation.

【0024】検出光は偏光ビームスプリッタ3を今度は
透過し、リレーレンズ10に向かう。リレーレンズ10
はウエハ13のアライメントマークAMと共役な像面を
結像する。この像を結像光学系11によって画像検出素
子12上に再度、結像する。この様にして、アライメン
トマークAMの像を画像検出素子12で検出し、その画
像からアライメントマークAMの位置を検出する事が出
来る。
The detection light now passes through the polarizing beam splitter 3 and travels to the relay lens 10. Relay lens 10
Forms an image plane conjugate with the alignment mark AM of the wafer 13. This image is formed again on the image detecting element 12 by the image forming optical system 11. In this manner, the image of the alignment mark AM is detected by the image detecting element 12, and the position of the alignment mark AM can be detected from the image.

【0025】以上が従来のOA検出系の概略であり、投
影露光光学系8の光軸8aとOA検出系の光軸OLaの
長さが図中のB.L.で表され、ベースラインと呼ばれ
る。そして、このベースラインを如何に短く構成出来る
かがOA検出系のアライメント性能を上げることに繋が
る。
The above is the outline of the conventional OA detection system. The length of the optical axis 8a of the projection exposure optical system 8 and the optical axis OLa of the OA detection system is B.B. L. And is called the baseline. Then, how short the baseline can be made leads to an improvement in the alignment performance of the OA detection system.

【0026】ところで、上記の様にCMPウエハと言っ
た低段差構造に移行する事は、ウエハのアライメントマ
ーク自体の段差構造も低段差となり、その為アライメン
トマークの検出率の低下に繋がる。
By the way, the shift to the low step structure called a CMP wafer as described above also causes the step structure of the alignment mark itself of the wafer to have a low step, which leads to a decrease in the detection rate of the alignment mark.

【0027】この低段差のアライメントマーク検出を解
決する方法として、OA検出系のNAを大きくする事が
ある。
As a method of solving this low level alignment mark detection, there is a method of increasing the NA of the OA detection system.

【0028】図11に、理想レンズを用いた時の段差構
造を持ったアライメントマークを理想レンズのNAを変
えて検出されるアライメントマーク波形のシミュレーシ
ョンを示す。図11(C)はこの時の段差構造を示し、
図11(A)は、NA0.4、図11(B)はNA0.
2の場合を示している。この様に、NAを大きくする事
で、検出される波形は異なっており、波形が明確に検出
される事は、アライメントマークの位置検出精度の向上
及び、低段差アライメントマークの検出率の向上に繋が
る。
FIG. 11 shows a simulation of an alignment mark waveform obtained by changing the NA of an ideal lens in an alignment mark having a step structure when an ideal lens is used. FIG. 11C shows the step structure at this time.
FIG. 11A shows NA0.4, and FIG. 11B shows NA0.
2 is shown. As described above, the detected waveform is different by increasing the NA, and the clear detection of the waveform can improve the position detection accuracy of the alignment mark and the detection rate of the low step alignment mark. Connect.

【0029】以上の様に、アライメントマークの段差d
と検出される波形のコントラスト(図中(Max−Mi
n))との関係をNAに付いてまとめたグラフを図12
に示す。
As described above, the step d of the alignment mark
And the contrast of the detected waveform ((Max-Mi
FIG. 12 is a graph summarizing the relationship with n)) with NA.
Shown in

【0030】図12は横軸にアライメントマークの段差
dを取り、縦軸は各アライメントマークの段差に対する
コントラストをNA0.4とNA0.2の時に付いて示
している。このグラフより、同じ段差dに対してNAを
大きくする事で検出波形のコントラストが高くなる事が
判る。このコントラストが高ければ、同じ段差に対する
検出率が上がり、また低い段差に対してもNAが大きい
程、検出し易くなる事を意味する。つまり、検出系のN
Aが大きい程、低段差に強い検出系が達成出来る。
In FIG. 12, the horizontal axis indicates the step d of the alignment mark, and the vertical axis indicates the contrast with respect to the step of each alignment mark when NA 0.4 and NA 0.2. From this graph, it can be seen that increasing the NA for the same step d increases the contrast of the detected waveform. The higher the contrast, the higher the detection rate for the same step, and the higher the NA for a lower step, the easier it is to detect. That is, N of the detection system
As A is larger, a detection system that is more resistant to low steps can be achieved.

【0031】ところが、NAを大きくし、且つベースラ
インを短くしようとすると、配置する空間に問題が発生
する。
However, if the NA is to be increased and the baseline is to be shortened, a problem arises in the space in which it is arranged.

【0032】図13(A)には、通常の高NAを達成す
る配置の模式図を示している。ここで、投影露光光学系
400に対し、OA検出系300が並列に配置されてい
る。この様に配置する事で高NAが達成出来るが、ベー
スラインB.L.は短くならない。それに対し、図13
(B)に示すように、反射ミラー301を投影露光光学
系400に近づけて配置しベースラインB.L.を短く
する事が出来るが、これではOA検出系300のワーキ
ングディスタンスが長くなり高NAの検出系を達成する
のは困難となる。その理由について、図14を用いて詳
細に述べる。
FIG. 13A is a schematic view of an arrangement for achieving a normal high NA. Here, the OA detection system 300 is arranged in parallel with the projection exposure optical system 400. By arranging in this manner, a high NA can be achieved. L. Does not shorten. In contrast, FIG.
(B), the reflection mirror 301 is arranged close to the projection exposure optical system 400, and L. Can be shortened, however, in this case, the working distance of the OA detection system 300 becomes long, and it is difficult to achieve a high NA detection system. The reason will be described in detail with reference to FIG.

【0033】図14は、図13(B)に示すタイプで高
NA化を達成する模式図を示している。尚、照明系及び
その他の検出系に関しては、省略しウエハ13近傍に付
いて解説する。ウエハ13上のアライメントマークAM
からの検出光は、投影露光光学系の光軸に近づける為、
反射ミラー5を介して反射させて検出する。そのミラー
背後には、凸レンズ110と凹レンズ111で構成され
た対物レンズ4が配置されている。
FIG. 14 is a schematic view of the type shown in FIG. The illumination system and other detection systems will be omitted, and the explanation will be given in the vicinity of the wafer 13. Alignment mark AM on wafer 13
From the optical axis of the projection exposure optical system,
The light is reflected by the reflection mirror 5 and detected. Behind the mirror, an objective lens 4 composed of a convex lens 110 and a concave lens 111 is arranged.

【0034】この様な基本的な配置で、高NA検出系を
構成すると、凸レンズ110が必要NAの有効光束を全
て取り込む為には、有効径の大きなレンズでなければな
らない。従って、凸レンズ110とウエハ13との間隔
hが非常に近くなってしまい、配置が困難となってしま
う。例えば、d=5mmとした場合、NA0.4ではh
=1.6mm、NA0.2ではh=4.5mmとなる。
When a high NA detection system is constructed with such a basic arrangement, the lens must have a large effective diameter in order for the convex lens 110 to capture all the effective light beams of the required NA. Therefore, the distance h between the convex lens 110 and the wafer 13 becomes very close, and the arrangement becomes difficult. For example, if d = 5 mm, NA 0.4 is h
= 1.6 mm and h = 4.5 mm at NA 0.2.

【0035】つまり、この現象はOA検出系のNAが大
きくなるに連れて、配置が厳しくなり、結果的に高NA
且つベースラインの短いOA検出系を達成出来ない。そ
の為、低段差のアライメントマークの検出及びベースラ
イン変動を抑えた検出系が提供出来ないと云う問題があ
った。
That is, in this phenomenon, the arrangement becomes severe as the NA of the OA detection system increases, and as a result
In addition, an OA detection system with a short baseline cannot be achieved. For this reason, there is a problem that it is impossible to provide a detection system capable of detecting alignment marks having a low level difference and suppressing fluctuation of a baseline.

【0036】本発明は上記の問題を鑑み、ベースライン
を短縮し、ベースラインの変動成分を極力抑え、且つ低
段差のアライメントマークの高精度な検出を可能とする
高NAを容易に達成することができるオフアクシスアラ
イメント検出系を有した位置検出装置及びそれを用いた
露光装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to easily achieve a high NA that shortens a baseline, suppresses a fluctuation component of the baseline as much as possible, and enables highly accurate detection of a low-level alignment mark. It is an object of the present invention to provide a position detecting device having an off-axis alignment detecting system capable of performing the above-mentioned steps and an exposure apparatus using the same.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、(1−1)第1物体上のパターンを投影光学系で第
2物体上に投影露光する前に該第1物体と第2物体との
相対的な位置合わせを行なう位置検出装置において、該
位置検出装置は該第2物体面上のアライメントマークを
照明する照明系と、該投影光学系を介さないで、第2物
体面上のアライメントマークの位置情報を検出する位置
検出系とを有し、該位置検出系は該第2物体側から順に
正の屈折力の第1レンズ群と、該第1レンズ群からの光
束を反射偏向するミラー、そして該ミラーからの光束を
導光する第2レンズ群とを含む対物レンズ、該対物レン
ズ及び第3のレンズ群によって形成した該アライメント
マーク像を光電変換する画像検出素子を有していること
を特徴としている。
According to the position detecting apparatus of the present invention, (1-1) the first object and the second object are projected before the pattern on the first object is projected and exposed on the second object by the projection optical system. In a position detecting device for performing relative positioning with an object, the position detecting device includes an illumination system for illuminating an alignment mark on the second object surface, and an illumination system for illuminating an alignment mark on the second object surface without using the projection optical system. A position detection system for detecting position information of the alignment mark, the position detection system reflecting, in order from the second object side, a first lens group having a positive refractive power and a light beam from the first lens group. An objective lens including a mirror for deflecting, and a second lens group for guiding a light beam from the mirror, and an image detection element for photoelectrically converting the alignment mark image formed by the objective lens and a third lens group. It is characterized by having.

【0038】特に、(1−1−1)前記対物レンズを構
成する各レンズの位置調整を調整用ウエハに設けたマー
クの位置情報を検出する画像検出素子で得られる評価値
を利用して行なっていることを特徴としている。
In particular, (1-1-1) position adjustment of each lens constituting the objective lens is performed using an evaluation value obtained by an image detection element for detecting position information of a mark provided on an adjustment wafer. It is characterized by having.

【0039】(1−1−2)前記対物レンズを構成する
各レンズの位置調整を前記第2物体を裁置するステージ
上に設けた調整用マークの位置情報を検出する画像検出
素子で得られる評価値を利用して行なっていることを特
徴としている。
(1-1-2) Position adjustment of each lens constituting the objective lens can be obtained by an image detecting element for detecting position information of an adjustment mark provided on a stage on which the second object is placed. It is characterized in that evaluation is performed using evaluation values.

【0040】(1−1−3)前記第1レンズ群と前記第
2レンズ群の少なくとも一方のレンズ群を偏心駆動せし
める駆動機構と、前記調整用マークの位置情報を検出す
る画像検出素子からの検出信号に基づいて該レンズ群の
偏心調整量を算出する算出手段とを備え、該偏心調整量
に基づいた駆動信号により該駆動機構を駆動し、該第1
レンズ群と該第2レンズ群の相対位置を自動調整する事
を特徴としている。
(1-1-3) A drive mechanism for eccentrically driving at least one of the first lens group and the second lens group, and an image detecting element for detecting position information of the adjustment mark. Calculating means for calculating the amount of eccentricity adjustment of the lens group based on the detection signal; driving the drive mechanism with a drive signal based on the amount of eccentricity adjustment;
It is characterized in that the relative position between the lens group and the second lens group is automatically adjusted.

【0041】(1−1−4)前記位置検出系は前記第1
レンズ群と前記第2レンズ群の偏心により発生した収差
を補正する為の補正光学部材を有し、前記調整用マーク
の位置情報を検出する画像検出素子からの検出信号に基
づいて、該補正光学系を調整する事を特徴としている。
(1-1-4) The position detecting system is the first type.
A correction optical member for correcting aberration caused by the eccentricity of the lens group and the second lens group, and based on a detection signal from an image detection element for detecting position information of the adjustment mark, the correction optical member; It is characterized by adjusting the system.

【0042】(1−1−5)前記位置検出系は前記第1
レンズ群と前記第2レンズ群の偏心により発生した収差
を補正する為の補正光学部材と、該補正光学部材を駆動
させる駆動機構と、前記該調整用マークの位置情報を検
出する画像検出素子からの検出信号に基づいて、該補正
光学部材の調整量を算出する算出手段とを備え、前記調
整量に基づいた駆動信号により、該駆動機構を駆動し、
補正光学部材を自動的に駆動する事を特徴としている。
(1-1-5) The position detecting system is the first type.
A correction optical member for correcting aberration generated by eccentricity of the lens group and the second lens group, a driving mechanism for driving the correction optical member, and an image detecting element for detecting position information of the adjustment mark. Calculating means for calculating an adjustment amount of the correction optical member, based on the detection signal, and driving the drive mechanism by a drive signal based on the adjustment amount;
It is characterized in that the correction optical member is automatically driven.

【0043】本発明の露光装置は、(2−1)構成(1
−1)のいずれか1項に記載された位置検出装置を用い
てレチクルとウエハとの位置合わせを行ないレチクル面
上のパターンをウエハ面上に投影露光していることを特
徴としている。
The exposure apparatus of the present invention has the following structure (2-1).
-1) The position of the reticle and the wafer are aligned using the position detecting device described in any one of the above items 1), and the pattern on the reticle surface is projected and exposed on the wafer surface.

【0044】本発明のデバイスの製造方法は、(3−
1)構成(1−1)のいずれか1項記載の位置検出装置
を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行なった後
に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し
た後に、該ウエハを現像処理してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。
The method for manufacturing a device of the present invention comprises the steps of (3-
1) After aligning a reticle with a wafer by using the position detecting device according to any one of the constitutions (1-1), and projecting and exposing a pattern on the reticle surface onto the wafer surface, Is developed to produce a device.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の要部
概略図である。同図はOA検出系を中心に示している。
8は投影光学系、9は投影光学系8を通過する光束であ
る。照明光源1から出射した光ILは照明光学系2を透
過した後、偏光ビームスプリッタ3に入射する。偏光ビ
ームスプリッタ3に対してP偏光成分(紙面に平行成
分)が透過し、第2の対物レンズ4側に入射する。尚、
偏光ビームスプリッタ3は、検出光を高効率で検出する
為に使用しており、光量に問題が無ければ、通常のハー
フミラーで構成しても問題ない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention. The figure mainly shows the OA detection system.
8, a projection optical system; and 9, a light beam passing through the projection optical system 8. Light IL emitted from the illumination light source 1 passes through the illumination optical system 2 and then enters the polarization beam splitter 3. The P-polarized component (parallel to the paper) is transmitted through the polarization beam splitter 3 and enters the second objective lens 4 side. still,
The polarizing beam splitter 3 is used to detect the detection light with high efficiency, and if there is no problem in the amount of light, there is no problem even if a normal half mirror is used.

【0046】第2の対物レンズ4を透過した光ILは、
反射ミラー5で反射し、ウエハ13に対して垂直方向に
下向きに向かう。反射ミラー5の下には、λ/4板6が
配置されており、ここを透過した光は円偏光に変換され
る。その後、第1の凸レンズ(第1レンズ群)7を透過
した後、ウエハ13上のアライメントマークAMをケー
ラー照明している。
The light IL transmitted through the second objective lens 4 is
The light is reflected by the reflection mirror 5 and directed downward in a direction perpendicular to the wafer 13. Below the reflection mirror 5, a λ / 4 plate 6 is arranged, and the light transmitted therethrough is converted into circularly polarized light. After that, after passing through the first convex lens (first lens group) 7, the alignment mark AM on the wafer 13 is subjected to Koehler illumination.

【0047】ここで照明光源1からアライメントマーク
AMに至る各要素は照明系の一要素を構成している。ウ
エハ13はX,Y,Z方向及びそれら軸の回転方向に駆
動可能なウエハステージ22上に保持されている。尚、
ウエハステージ22は演算処理器20の指示に基づいて
駆動機構21によって駆動する事が出来る。アライメン
トマークAMからの反射光、回折光、散乱光(総称して
「検出光ML」)は、再び第1の凸レンズ(正レンズ)
7を戻り、λ/4板6を透過して、反射ミラー5に導か
れる。
Each element from the illumination light source 1 to the alignment mark AM constitutes one element of the illumination system. The wafer 13 is held on a wafer stage 22 that can be driven in the X, Y, and Z directions and the rotation directions of those axes. still,
The wafer stage 22 can be driven by the drive mechanism 21 based on an instruction from the arithmetic processing unit 20. The reflected light, diffracted light, and scattered light (collectively, “detection light ML”) from the alignment mark AM are again converted into a first convex lens (positive lens).
7, the light is transmitted through the λ / 4 plate 6 and guided to the reflection mirror 5.

【0048】この様に第1の凸レンズを配置する事で、
検出光MLは反射ミラー5に対してその広がり角が小さ
くなって入射する。従って、反射ミラー5を小さく構成
でき、またその後の第2の対物レンズ4の有効径を小さ
く出来る。
By arranging the first convex lens in this way,
The detection light ML enters the reflection mirror 5 with its divergence angle reduced. Therefore, the reflecting mirror 5 can be made small, and the effective diameter of the second objective lens 4 can be made small thereafter.

【0049】λ/4板6を透過した検出光MLは円偏光
から紙面垂直方向(S偏光)の直線偏光に変換される。
反射ミラー5を反射した検出光MLは第2の対物レンズ
4を透過し、偏光ビームスプリッタ3に導かれ、今度は
反射し、リレーレンズ10に導光される。尚、第1の凸
レンズ7、λ/4板6、反射ミラー5、第2の対物レン
ズ4を含めて対物レンズOLとし、この対物レンズOL
では諸収差がなるべく発生しないようにそれぞれが構成
されている。
The detection light ML transmitted through the λ / 4 plate 6 is converted from circularly polarized light into linearly polarized light in the direction perpendicular to the paper surface (S-polarized light).
The detection light ML reflected by the reflection mirror 5 passes through the second objective lens 4, is guided to the polarization beam splitter 3, is reflected this time, and is guided to the relay lens 10. The objective lens OL includes the first convex lens 7, the λ / 4 plate 6, the reflection mirror 5, and the second objective lens 4.
Are configured so as to minimize occurrence of various aberrations.

【0050】但し、対物レンズOLで補正しきれない収
差に関して、その後のリレーレンズ10や検出光学系1
1で補正しても良い。リレーレンズ10はアライメント
マークAMの像を一旦結像する。その後、検出光学系1
1によって画像検出素子12の受光面上に再度結像す
る。ここでアライメントマークAMから画像検出素子1
2に至る各要素は位置検出系の一要素を構成している。
However, regarding the aberration that cannot be completely corrected by the objective lens OL, the subsequent relay lens 10 and detection optical system 1
It may be corrected by 1. The relay lens 10 once forms an image of the alignment mark AM. Thereafter, the detection optical system 1
1 forms an image again on the light receiving surface of the image detecting element 12. Here, from the alignment mark AM, the image detecting element 1
Each element up to 2 constitutes one element of the position detection system.

【0051】尚、画像検出素子12は、2次元画像検出
素子でも1次元画像検出素子でも良く、2次元画像検出
素子の場合、一つの検出系でウエハ上のX、Y方向の2
方向の検出が可能となる。従って、1次元画像検出素子
の場合は、別の画像検出素子が必要になるが、それは同
じ構成の検出系を90゜回転した方向に配置すれば良い
のでその詳細については、割愛する。
The image detecting element 12 may be a two-dimensional image detecting element or a one-dimensional image detecting element. In the case of a two-dimensional image detecting element, one detecting system can be used to detect two X and Y directions on a wafer.
The direction can be detected. Therefore, in the case of a one-dimensional image detecting element, another image detecting element is required. However, since it is only necessary to arrange a detection system having the same configuration in a direction rotated by 90 °, the details thereof are omitted.

【0052】画像検出素子12によって検出されたアラ
イメントマーク信号及び、ウエハステージ22の位置に
基づいて演算処理器20がウエハ13の位置を算出す
る。その算出結果を元に、ウエハステージ22の駆動機
構21を動作させ、ウエハ13の位置合わせを行ってい
る。
The processor 20 calculates the position of the wafer 13 based on the alignment mark signal detected by the image detecting element 12 and the position of the wafer stage 22. Based on the calculation result, the drive mechanism 21 of the wafer stage 22 is operated to position the wafer 13.

【0053】以上の様に、対物レンズOLを構成する複
数のレンズを反射ミラー5によって分割し構成する事
で、ベースラインを短縮でき且つ高NAのOA検出系を
達成している。
As described above, by dividing the plurality of lenses constituting the objective lens OL by the reflection mirror 5, the base line can be shortened and an OA detection system with a high NA is achieved.

【0054】対物レンズOLの光学作用の詳細に付いて
図2を用いて、解説する。本図はアライメントマークA
Mからの検出光だけを示している。検出光は第1の凸レ
ンズ7によりその広がり角を小さくしている。その後、
λ/4板6を透過して反射ミラー5に入射する。第1の
凸レンズ7によって広がり角を小さくしている為、反射
ミラー5の大きさを極力小さくする事が出来る。反射ミ
ラー5によって反射した光は、第2の凸レンズ401に
入射し、その後、凹レンズ402を通過する。
The optical function of the objective lens OL will be described in detail with reference to FIG. This drawing shows the alignment mark A
Only the detection light from M is shown. The spread angle of the detection light is reduced by the first convex lens 7. afterwards,
The light passes through the λ / 4 plate 6 and enters the reflection mirror 5. Since the spread angle is reduced by the first convex lens 7, the size of the reflection mirror 5 can be reduced as much as possible. The light reflected by the reflection mirror 5 is incident on the second convex lens 401, and then passes through the concave lens 402.

【0055】対物レンズOLの焦点距離は、第1の凸レ
ンズ7、第2の凸レンズ401及び凹レンズ402の配
置、及び個々の焦点距離で決まり、所望の焦点距離にな
るように配置されている。又、対物レンズOL全体で発
生する収差は、これらレンズによって計測精度に影響し
ない程度に補正されているのが望ましい。
The focal length of the objective lens OL is determined by the arrangement of the first convex lens 7, the second convex lens 401 and the concave lens 402, and the individual focal lengths, and is arranged to have a desired focal length. It is desirable that aberrations occurring in the entire objective lens OL be corrected by these lenses to such an extent that measurement accuracy is not affected.

【0056】尚、対物レンズは上記のレンズ構成に限定
される物ではなく、特に第2の凸レンズ401、凹レン
ズ402は様々なレンズ構成が可能である。それらは、
照明波長及び検出領域等によってその最適条件を満足す
るように配置される。
The objective lens is not limited to the above-described lens configuration. In particular, the second convex lens 401 and the concave lens 402 can have various lens configurations. They are,
They are arranged so as to satisfy the optimum conditions depending on the illumination wavelength, the detection area, and the like.

【0057】従って、第1の凸レンズ7をウエハ13の
上方に構成し、検出光の広がり角を小さくする事が重要
であり、この条件を満足する物で、この第1の凸レンズ
7も空間的に配置可能で有れば、複数枚のレンズによっ
て構成しても良い。つまり、第1の凸レンズ7の位置に
正の焦点距離を持つレンズ構成する事に本発明の効果が
ある。
Therefore, it is important to form the first convex lens 7 above the wafer 13 so as to reduce the spread angle of the detection light, and satisfy the condition. As long as it can be arranged in a plurality of lenses, a plurality of lenses may be used. That is, there is an effect of the present invention in forming a lens having a positive focal length at the position of the first convex lens 7.

【0058】以上のように本実施形態の位置検出装置
は、高NA且つベースラインの短縮を図る為に、少なく
とも第一の凸レンズ(又はレンズ群)と反射ミラーから
なる折り返し部分を投影露光光学系に近づけて配置す
る。
As described above, in order to achieve a high NA and a shortened base line, the position detecting device of the present embodiment projects at least the folded portion composed of the first convex lens (or lens group) and the reflection mirror to the projection exposure optical system. Place it close to.

【0059】その後、第2のレンズ群を構成し、第一の
凸レンズと反射ミラーと第2のレンズ群で対物レンズを
構成する。第1の凸レンズは、ウエハの上方に配置し、
検出光の広がり角を一旦小さくすることで、その後の光
学系の有効径を小さくでき、空間的に対物レンズの配置
を容易にすることができる。
Thereafter, a second lens group is formed, and the first convex lens, the reflection mirror, and the second lens group form an objective lens. A first convex lens disposed above the wafer;
By once reducing the spread angle of the detection light, the effective diameter of the optical system thereafter can be reduced, and the spatial arrangement of the objective lens can be facilitated.

【0060】次に本発明の実施形態2を説明する。図3
は本実施形態のOA検出系の要部概略図である。本実施
形態では第1の凸レンズ7又は第2の対物レンズ4の位
置調整方法について示している。基本構成は、図1と同
じである。第1の凸レンズ7と第2の凸レンズ4が偏心
(光軸に対する平行方向のズレ)して、位置7a,4a
となった場合、画像検出素子12で検出されるアライメ
ントマーク像に歪みが生じる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an OA detection system of the present embodiment. In the present embodiment, a method for adjusting the position of the first convex lens 7 or the second objective lens 4 is described. The basic configuration is the same as FIG. The first convex lens 7 and the second convex lens 4 are decentered (displaced in the direction parallel to the optical axis), and the positions 7a, 4a
In this case, the alignment mark image detected by the image detection element 12 is distorted.

【0061】アライメントマーク像に歪みが有るとアラ
イメント精度の劣化が生じる。上記の様に、対物レンズ
OLをミラーで複数のレンズに分離した構成にすると、
偏心が発生し易く、その為所謂、偏心コマ等の収差が発
生しやすくなる。
If the alignment mark image is distorted, the alignment accuracy deteriorates. As described above, when the objective lens OL is divided into a plurality of lenses by a mirror,
Eccentricity is apt to occur, so that so-called eccentric coma and other aberrations are likely to occur.

【0062】図4には、第1の凸レンズ7を第2の対物
レンズ4に対して偏心させた場合の画像検出素子12で
得られるアライメントマーク像の検出波形の変化に付い
て模式的に示している。図4(A)は段差構造を持つア
ライメントマークを示し、計測方向に延びた段差構造を
なっている。図4(B)は、第1の凸レンズ7をX軸の
正方向に0.01mm偏心した場合の検出波形を示して
いる。
FIG. 4 schematically shows a change in the detected waveform of the alignment mark image obtained by the image detecting element 12 when the first convex lens 7 is decentered with respect to the second objective lens 4. ing. FIG. 4A shows an alignment mark having a step structure, which has a step structure extending in the measurement direction. FIG. 4B shows a detection waveform when the first convex lens 7 is decentered by 0.01 mm in the positive direction of the X-axis.

【0063】この様に、第1の凸レンズ7の偏心によっ
て偏心コマが発生し、検出されるアライメントマーク波
形が歪む。また、逆にX軸の負方向に0.01mm偏心
した場合の波形を図4(C)に示す。
As described above, an eccentric coma is generated by the eccentricity of the first convex lens 7, and the detected alignment mark waveform is distorted. On the other hand, FIG. 4C shows a waveform when the eccentricity is 0.01 mm in the negative direction of the X axis.

【0064】ここで示すように、偏心方向に依って歪む
波形の形が変化する。そこで波形の歪みを評価値E=c
−dで定義する。図5にこの評価値Eを縦軸に、第1の
凸レンズ7の偏心量を横軸に示している。図5で示すよ
うに、第1の凸レンズ7の偏心量に対して、評価値Eは
比例して変化する。つまり、この評価値Eをモニターし
ながら、第1の凸レンズ7の位置を偏心調整する事で、
最良の位置に調整する事が可能となる。実際には、評価
値Eが0になる位置に偏心調整する事で、偏心の無いO
A検出系を構成する事が出来る。
As shown here, the shape of the distorted waveform changes depending on the eccentric direction. Therefore, the distortion of the waveform is evaluated by an evaluation value E = c.
Defined by -d. FIG. 5 shows the evaluation value E on the vertical axis and the amount of eccentricity of the first convex lens 7 on the horizontal axis. As shown in FIG. 5, the evaluation value E changes in proportion to the amount of eccentricity of the first convex lens 7. In other words, the position of the first convex lens 7 is adjusted for eccentricity while monitoring the evaluation value E,
It is possible to adjust to the best position. Actually, by adjusting the eccentricity to a position where the evaluation value E becomes 0, O without eccentricity is adjusted.
A detection system can be configured.

【0065】実際の構成を図3を用いて解説する。尚、
本図の符号について、上記の図1と同じ符号について
は、同じ効果のものであり解説は割愛し、異なる部分に
関して解説する。
The actual configuration will be described with reference to FIG. still,
Regarding the reference numerals in this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 described above have the same effect, and their explanation will be omitted, and different parts will be explained.

【0066】図3において31は、図1のウエハ13の
アライメントマークAMの代わりに、ウエハステージ2
2上に構成された調整用マークを意味している。この調
整用マーク31は、ウエハステージ22に常設されてお
り、検出系の偏心コマ等の収差がある場合、その検出波
形が顕著に変化するパターンが構成されている。
In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a wafer stage 2 instead of the alignment mark AM of the wafer 13 shown in FIG.
2 means an adjustment mark formed on the second mark. The adjustment mark 31 is permanently provided on the wafer stage 22, and has a pattern in which the detected waveform changes significantly when there is an aberration such as an eccentric coma of the detection system.

【0067】この調整用マークを図3で示したOA検出
系でそのマーク波形を観察する。検出波形は、図4に示
す様に第1の凸レンズ7と第2の対物レンズ4に偏心が
ある場合、アライメントマーク波形に歪みを生じる。
The mark waveform of the adjustment mark is observed by the OA detection system shown in FIG. As shown in FIG. 4, when the first convex lens 7 and the second objective lens 4 are decentered, the detected waveform has a distortion in the alignment mark waveform.

【0068】そこで、検出された波形を元に、第1の凸
レンズ7或いは第2の対物レンズ4の位置を相対的に調
整し、評価値Eが0になる様にする。即ち、第1の凸レ
ンズ7を調整する場合、位置7bや位置7aに調整する
ことで最適な位置に固定する事が出来る。
Then, based on the detected waveform, the position of the first convex lens 7 or the second objective lens 4 is relatively adjusted so that the evaluation value E becomes zero. That is, when the first convex lens 7 is adjusted, it can be fixed at an optimum position by adjusting the position to the position 7b or the position 7a.

【0069】尚、本図ではX方向に調整する場合に付い
て解説しているが、紙面垂直Y方向に関しても、第1の
凸レンズ7をY方向に調整する事で、同様に調整可能と
なる。
Although the case where the adjustment is performed in the X direction is described in this drawing, the adjustment can be similarly performed by adjusting the first convex lens 7 in the Y direction with respect to the Y direction perpendicular to the paper surface. .

【0070】また、第1の凸レンズ7の位置調整が出来
ない場合、第2の対物レンズ4の偏心調整をする事で同
じ効果が得られる。即ち、第2の対物レンズ4を位置4
bから位置4aに調整する事で目的が達成出来る。
When the position of the first convex lens 7 cannot be adjusted, the same effect can be obtained by adjusting the eccentricity of the second objective lens 4. That is, the second objective lens 4 is moved to the position 4
The object can be achieved by adjusting from b to the position 4a.

【0071】以上の様に、ウエハステージ上の調整用マ
ーク31を検出し、該調整用マーク31を用いて画像検
出素子12で得られる評価値Eを最小になるように第1
の凸レンズ7の偏心調整或いは第2の対物レンズ4の偏
心調整をする事で、その相対位置関係を調整し偏心によ
る検出系の精度劣化を削減出来る。
As described above, the adjustment mark 31 on the wafer stage is detected, and the first adjustment mark 31 is used to minimize the evaluation value E obtained by the image detecting element 12 using the adjustment mark 31.
By adjusting the eccentricity of the convex lens 7 or the eccentricity of the second objective lens 4, the relative positional relationship can be adjusted, and the accuracy deterioration of the detection system due to the eccentricity can be reduced.

【0072】以上の調整に関して、段差構造を持つ調整
用マーク31を用いて説明したが、これに限定される物
ではない。つまり、第1の凸レンズ7の偏心に対して、
検出される波形が変化する調整用マークを使用しても同
じ調整が可能であり、本発明の目的は達成出来る。
The above adjustment has been described using the adjustment mark 31 having a step structure, but the present invention is not limited to this. That is, with respect to the eccentricity of the first convex lens 7,
The same adjustment can be made even by using an adjustment mark whose detected waveform changes, and the object of the present invention can be achieved.

【0073】また、ウエハステージ22上に調整用マー
ク31を常設するとしたが、これに限定される物ではな
い。つまり、調整が必要な状態(組立初期時等)で通常
のウエハの代わりに調整用ウエハを配置し、調整用ウエ
ハに設けたマークを用いて調整する事も可能である。
Although the adjustment mark 31 is permanently provided on the wafer stage 22, it is not limited to this. In other words, it is also possible to arrange an adjustment wafer instead of a normal wafer in a state where adjustment is necessary (such as at the beginning of assembly), and to perform adjustment using a mark provided on the adjustment wafer.

【0074】このように本実施形態では第1の凸レンズ
群と第2のレンズ群との偏心により、発生する誤差要因
を調整用マークを使用して偏心の無い状態に調整する
為、検出系で発生する誤差を最小にすることができる。
以上の構成及び調整方法により高精度なウエハ位置の検
出をしている。
As described above, in the present embodiment, the error factor caused by the eccentricity between the first convex lens group and the second lens group is adjusted to a state without eccentricity using the adjustment mark. The generated error can be minimized.
With the above configuration and adjustment method, highly accurate wafer position detection is performed.

【0075】次に本発明の実施形態3について説明す
る。先の実施形態2で示したOA検出系の偏心調整は、
組立時の状態が常に維持されることが、前提となる。つ
まり、実際の検出系を考慮すると調整機構を保有する事
は、経時的に変化する可能性もあると云うことである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The eccentricity adjustment of the OA detection system shown in the second embodiment is
It is assumed that the state at the time of assembly is always maintained. In other words, having an adjustment mechanism in consideration of the actual detection system may mean that the adjustment mechanism may change over time.

【0076】本実施形態はそのような、経時変化に対し
て鑑みた検出系を対象としている。図6は本発明の実施
形態3の要部概略図である。基本構成は先の実施形態2
での構成とほぼ同じであり、異なる点に付いて解説す
る。本実施形態では第1の凸レンズ7を自動的に調整出
来る構成としているところに特徴を持つ。
The present embodiment is directed to a detection system considering such a change with time. FIG. 6 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention. The basic configuration is the second embodiment.
The configuration is almost the same as that described above, and different points will be described. This embodiment is characterized in that the first convex lens 7 can be automatically adjusted.

【0077】ウエハステージ22上には、実施形態2で
解説した調整用マーク31が構成されている。第1の凸
レンズ7は、駆動系30に取り付けてあり、駆動信号を
受けて駆動する構成になっている。尚、本実施形態で
は、第1の凸レンズ7に調整機構を付加しているが、こ
れに限定するものでは無い。
The adjustment mark 31 described in the second embodiment is formed on the wafer stage 22. The first convex lens 7 is attached to the drive system 30 and is configured to be driven by receiving a drive signal. In this embodiment, an adjusting mechanism is added to the first convex lens 7, but the present invention is not limited to this.

【0078】つまり、第2の対物レンズ4を第1の凸レ
ンズ7に対して相対駆動する機構を付加しても問題な
い。これらを決定する要因としては、各レンズの偏心に
対する敏感度や、駆動機構の空間的制約条件等であり、
これらの要因を考慮して配置可能な方を調整する。
That is, there is no problem even if a mechanism for driving the second objective lens 4 relative to the first convex lens 7 is added. Factors that determine these factors include the sensitivity of each lens to eccentricity and the spatial constraints of the drive mechanism.
Adjust the place that can be placed in consideration of these factors.

【0079】自動調整のシーケンスとしては、装置運用
上の都合に合わせ(装置オペレーターの判断や定期的な
タイミングで)、ウエハステージ22上の調整用マーク
31をOA検出系で観察する。その後、OA検出系で得
られた検出波形より、評価値Eを算出する。評価値Eの
符号及びその発生量に対する各レンズ(7又は4)の調
整量は予め求められており、従って評価値Eによって調
整量を決定する。
In the automatic adjustment sequence, the adjustment mark 31 on the wafer stage 22 is observed by the OA detection system according to the convenience of the operation of the apparatus (at the judgment of the apparatus operator or at a regular timing). After that, the evaluation value E is calculated from the detection waveform obtained by the OA detection system. The sign of the evaluation value E and the amount of adjustment of each lens (7 or 4) with respect to the amount of generation thereof are obtained in advance, and therefore the amount of adjustment is determined by the evaluation value E.

【0080】実際には、評価値Eは演算処理器20で計
算し、その計算結果に基づいて偏心調整量を算出する。
その調整量に基づいて、調整駆動機構30に駆動信号を
送り、その信号により駆動機構30がレンズ7の位置を
調整する。
Actually, the evaluation value E is calculated by the arithmetic processing unit 20, and the eccentricity adjustment amount is calculated based on the calculation result.
A drive signal is sent to the adjustment drive mechanism 30 based on the adjustment amount, and the drive mechanism 30 adjusts the position of the lens 7 based on the signal.

【0081】調整後は、画像検出素子12で再度画像信
号を取り込み、波形が問題無い事を確認して終了する。
尚、この様にクローズループの調整シーケンスを述べた
が、オープンループで調整が可能で有れば、これに限定
されるものでは無い。
After the adjustment, the image signal is fetched again by the image detecting element 12, and it is confirmed that there is no problem in the waveform.
Although the adjustment sequence of the closed loop has been described above, the adjustment sequence is not limited to this as long as the adjustment can be performed in the open loop.

【0082】以上の様に、自動的に調整する事で経時的
に偏心が発生した場合も、装置上で自動的に調整出来る
為、偏心によるアライメントエラーの発生を抑える事が
可能となる。
As described above, even if eccentricity occurs with the passage of time due to the automatic adjustment, the eccentricity can be automatically adjusted on the apparatus, so that the occurrence of an alignment error due to the eccentricity can be suppressed.

【0083】次に本発明の実施形態4について説明す
る。先の実施形態1で示した反射ミラー5について、こ
の反射ミラー5はY軸を関して45゜回転した方向に配
置した場合について解説した。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Regarding the reflection mirror 5 shown in the first embodiment, the case where the reflection mirror 5 is arranged in a direction rotated by 45 ° about the Y axis has been described.

【0084】本実施形態では、この反射ミラー5の角度
は任意でよい為、45度以外の角度を有する場合に付い
て、解説する。
In the present embodiment, since the angle of the reflection mirror 5 may be arbitrary, a case where the angle has an angle other than 45 degrees will be described.

【0085】図7は本発明の実施形態4の要部概略図で
ある。尚、OA検出系の基本構成は、図1で示した物と
同じであり、異なる点に関してのみ説明する。異なる点
は、反射ミラー5がY軸に関して、反射面の角度θを4
5゜以上に配置した事にある。この様に配置する事で、
投影光学系8に近接してOA検出系を配置出来る為、装
置としてのスペースの削減が可能となる。
FIG. 7 is a schematic view of a main part of a fourth embodiment of the present invention. The basic configuration of the OA detection system is the same as that shown in FIG. 1, and only different points will be described. The difference is that the reflection mirror 5 sets the angle θ of the reflection surface to 4 with respect to the Y axis.
5 mm or more. By arranging like this,
Since the OA detection system can be arranged close to the projection optical system 8, the space for the device can be reduced.

【0086】また、図7では、角度θを大きく表現して
いるが、この様に大きな角度の構成を取らない場合も、
別な効果が期待される。つまり、角度θを数度傾ける事
でも、図2に示す高さhの値をより大きくすることが出
来、その為ウエハ面13と対物鏡筒との干渉をより低減
出来ると云う効果を有する。
In FIG. 7, the angle θ is expressed as a large value.
Another effect is expected. That is, even if the angle θ is inclined by several degrees, the value of the height h shown in FIG. 2 can be further increased, and therefore, there is an effect that the interference between the wafer surface 13 and the objective lens barrel can be further reduced.

【0087】次に本発明の実施形態5について説明す
る。先の実施形態3では、対物レンズ群内の偏心による
偏心コマ等の収差を第1レンズ群(第1凸レンズ7)及
び第2レンズ群の偏心調整によって補正する実施例を示
した。しかし、この収差補正手段は、これらレンズの偏
心に限定されるものではない。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment described above, an example in which aberration such as eccentric coma due to eccentricity in the objective lens group is corrected by eccentricity adjustment of the first lens group (first convex lens 7) and the second lens group. However, this aberration correction means is not limited to the eccentricity of these lenses.

【0088】実施形態5では、第1レンズ群及び第2レ
ンズ群の偏心以外の補正方法に関して、解説する。
In the fifth embodiment, a correction method other than the decentering of the first lens group and the second lens group will be described.

【0089】図8は本発明の実施形態5の要部概略図で
ある。本実施形態に於いては、検出光学系内に偏心コマ
等の収差を補正する手段として、平行平板24を像面及
び瞳面(像面のフーリエ変換面)以外の位置に配置した
構成となっている。
FIG. 8 is a schematic view of a main part of a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, as a means for correcting aberration such as eccentric coma in the detection optical system, the parallel plate 24 is arranged at a position other than the image plane and the pupil plane (Fourier transform plane of the image plane). ing.

【0090】図8では、平行平板24をリレーレンズ1
0の背後に配置しており、光軸に対して平行平板24を
傾ける事で、偏心コマ成分を補正している。
In FIG. 8, the parallel plate 24 is connected to the relay lens 1.
The eccentric coma component is corrected by tilting the parallel plate 24 with respect to the optical axis.

【0091】実施形態1で解説したように、照明光学系
よりウエハ上のアライメントマークAMを照明し、アラ
イメントマークAMからの検出光MLを対物レンズOL
及びミラー3によってリレーレンズ10に導光してい
る。リレーレンズ10の背後には、平行平板24が配置
されており、この平行平板24は不図示の駆動部材によ
って保持されている。平行平板24は駆動部材によっ
て、検出光MLの光軸に対して傾ける事が出来る。
As described in the first embodiment, the alignment mark AM on the wafer is illuminated by the illumination optical system, and the detection light ML from the alignment mark AM is applied to the objective lens OL.
The light is guided to the relay lens 10 by the mirror 3. Behind the relay lens 10, a parallel plate 24 is arranged, and the parallel plate 24 is held by a driving member (not shown). The parallel plate 24 can be inclined with respect to the optical axis of the detection light ML by a driving member.

【0092】例えば、図8に於いて、X方向に関して偏
心コマが発生していたとする。この場合、Y軸を回転軸
として平行平板24を回転する事で、X方向に発生した
偏心コマを補正する事が出来る。傾け量に関しては、発
生した偏心コマ量、平行平板24の配置位置等で異なる
為、評価値Eを算出することで、その最適角を算出す
る。
For example, assume that an eccentric coma has occurred in the X direction in FIG. In this case, by rotating the parallel plate 24 around the Y axis as the rotation axis, the eccentric coma generated in the X direction can be corrected. Since the amount of inclination differs depending on the amount of generated eccentric coma, the arrangement position of the parallel plate 24, and the like, the optimum angle is calculated by calculating the evaluation value E.

【0093】尚、評価値Eの算出方法及び検出方法に関
しては、実施形態2で示したと同様なので詳細説明は割
愛する。
The method of calculating and detecting the evaluation value E is the same as that described in the second embodiment, and thus the detailed description is omitted.

【0094】偏心調整は、装置組立時に最適になるよう
に調整しても良いし、また実施形態3で示したのと同様
に調整用マークを用いて、装置上で自動的に調整を行っ
ても良い。
The eccentricity adjustment may be performed so as to be optimal at the time of assembling the apparatus, or may be automatically performed on the apparatus using the adjustment marks in the same manner as described in the third embodiment. Is also good.

【0095】自動的に補正をする場合、アライメントマ
ークAMの代わりに、調整用マーク31を検出系の観察
面に配置し、画像検出素子12でその波形を取り込む。
取り込んだ波形より演算処理器20が、評価値Eを算出
し、平行平板24の最適傾け量を求める。その傾け量に
応じた指令を平行平板調整駆動機構32に送り、平行平
板24を駆動する。
In the case of automatic correction, an adjustment mark 31 is arranged on the observation surface of the detection system instead of the alignment mark AM, and the waveform is captured by the image detection element 12.
The arithmetic processing unit 20 calculates the evaluation value E from the captured waveform and obtains the optimum tilt amount of the parallel plate 24. A command corresponding to the tilt amount is sent to the parallel plate adjusting drive mechanism 32 to drive the parallel plate 24.

【0096】以上の様に、本体上で位置検出系を常に最
適状態にすることが可能となる。平行平板24によっ
て、X及びY方向の偏心コマを補正する為には、Y軸及
びX軸を回転軸として傾ける事が必要である。従って、
この様に2方向に関して、平行平板24を回転出来る駆
動部材を構成する事が望ましい。
As described above, the position detection system can always be set to the optimum state on the main body. In order to correct the eccentric coma in the X and Y directions by the parallel plate 24, it is necessary to incline the Y axis and the X axis as rotation axes. Therefore,
Thus, it is desirable to configure a driving member that can rotate the parallel plate 24 in two directions.

【0097】しかし、この様な2軸で回転させる機構を
持つことが駆動機構を複雑化する可能性がある。この様
な場合、平行平板24を2カ所に配置し(図8には不図
示)、一方はX軸回りに傾ける機構を有し、他方をY軸
回りに傾ける機構を有する様構成にすることで、駆動部
材の複雑化を低減でき、且つ本実施形態での効果を発揮
出来る。
However, the provision of such a mechanism for rotating about two axes may complicate the driving mechanism. In such a case, the parallel plate 24 is arranged in two places (not shown in FIG. 8), one of which has a mechanism for tilting around the X axis and the other has a mechanism for tilting around the Y axis. Thus, complication of the driving member can be reduced, and the effect of the present embodiment can be exhibited.

【0098】以上の実施形態では、補正光学部材として
の平行平板24をリレーレンズ10の背後に配置し、検
出光の光軸に対して傾ける事で、第1レンズ群7及び第
2レンズ群4の偏心で発生した偏心コマを削減する場合
に付いて述べたが、これに限定するものではない。
In the above embodiment, the parallel plate 24 as a correction optical member is disposed behind the relay lens 10 and is inclined with respect to the optical axis of the detection light, so that the first lens group 7 and the second lens group 4 Although the case of reducing the eccentric coma caused by the eccentricity has been described, the present invention is not limited to this.

【0099】つまり、補正光学部材はいかなる場所にで
も配置して良く、且つその配置位置によってその補正光
学系を最適な形状にし、補正光学系の位置調整、角度調
整、回転調整する事で第1レンズ群と第2レンズ群の偏
心で発生した収差を補正出来る構成を有し、評価値Eに
基づいて、これら補正光学系を調整する事が出来ればよ
い。
In other words, the correction optical member may be arranged at any place, and the correction optical system is made to have an optimum shape according to the arrangement position, and the position adjustment, angle adjustment and rotation adjustment of the correction optical system are performed. It suffices if it has a configuration capable of correcting the aberration generated by the eccentricity of the lens group and the second lens group, and can adjust these correction optical systems based on the evaluation value E.

【0100】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0101】図15は半導体デバイス(ICやLSI等
の半導体チップ、或いは液晶パネルやCCD等)の製造
のフローを示す。
FIG. 15 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【0102】ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
In step 1 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【0103】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0104】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【0105】ステップ6(検査)ではステップ5で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷(ステップ7)される。
In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0106】図16は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
FIG. 16 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface.

【0107】ステップ13(電極形成)ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打
込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer.

【0108】ステップ17(現像)では露光したウエハ
を現像する。ステップ18(エッチング)では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジス
ト剥離)ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0109】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has been conventionally difficult to manufacture.

【0110】[0110]

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、ベースラインを短縮し、ベースライ
ンの変動成分を極力抑え、且つ低段差のアライメントマ
ークの高精度な検出を可能とする高NAを容易に達成す
ることができるオフアクシスアライメント検出系を有し
た位置検出装置及びそれを用いた露光装置を達成するこ
とができる。
According to the present invention, by setting each element as described above, the baseline can be shortened, the fluctuation component of the baseline can be suppressed as much as possible, and the alignment mark with a low step can be detected with high accuracy. , A position detecting device having an off-axis alignment detecting system capable of easily achieving a high NA, and an exposure apparatus using the same.

【0111】特に本発明によれば、対物レンズの一部を
凸レンズとして構成し、その凸レンズにより検出光の広
がり角を小さくし、それにより対物レンズをコンパクト
化し、ベースラインを短縮化出来その結果、ベースライ
ンの安定した位置検出系ができる。更に、高NA化する
事で、低段差のアライメントマークの検出率を上げるこ
と出来、高精度のアライメント検出系を提供出来る。ま
た、調整用のマークを用いて、対物レンズの調整或いは
補正光学系の調整を行う為、偏心コマ等のアライメント
精度劣化を招く要因を削除できる。
In particular, according to the present invention, a part of the objective lens is formed as a convex lens, and the divergence angle of the detection light is reduced by the convex lens, whereby the objective lens can be made compact and the baseline can be shortened. A stable position detection system for the baseline can be created. Further, by increasing the NA, it is possible to increase the detection rate of alignment marks having a low step, and to provide a highly accurate alignment detection system. In addition, since the adjustment of the objective lens or the correction optical system is performed using the adjustment marks, it is possible to eliminate factors that cause deterioration of alignment accuracy such as eccentric coma.

【0112】以上の構成及び調整方法により、高精度な
位置検出系が達成できる。
With the above configuration and adjustment method, a highly accurate position detection system can be achieved.

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

【図1】本発明の実施形態1の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の一部分の説明図FIG. 2 is an explanatory view of a part of FIG.

【図3】本発明の実施形態2の要部概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態2の画像検出素子で得られる
検出波形の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection waveform obtained by the image detection element according to the second embodiment of the present invention

【図5】本発明の実施形態2における偏心量と評価値の
説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of an eccentric amount and an evaluation value according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態3の要部概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態4の要部概略図FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態5の要部概略図FIG. 8 is a schematic diagram of a main part of a fifth embodiment of the present invention.

【図9】従来の投影露光装置の要部概略図FIG. 9 is a schematic view of a main part of a conventional projection exposure apparatus.

【図10】従来の投影露光装置における位置検出装置の
概略図
FIG. 10 is a schematic diagram of a position detection device in a conventional projection exposure apparatus.

【図11】従来の投影露光装置における位置検出装置で
得られる検出信号の説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram of a detection signal obtained by a position detection device in a conventional projection exposure apparatus.

【図12】従来の投影露光装置における位置検出装置で
得られる検出信号の説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram of a detection signal obtained by a position detection device in a conventional projection exposure apparatus.

【図13】従来の投影露光装置における位置検出装置の
説明図
FIG. 13 is an explanatory diagram of a position detection device in a conventional projection exposure apparatus.

【図14】従来の投影露光装置における位置検出装置の
説明図
FIG. 14 is an explanatory diagram of a position detection device in a conventional projection exposure apparatus.

【図15】本発明におけるデバイスの製造方法のフロー
チャート
FIG. 15 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【図16】本発明におけるデバイスの製造方法のフロー
チャート
FIG. 16 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明光源 2 照明光学系 3 偏光ビームスプリッタ 4 第2レンズ群 5 反射ミラー 6 λ/4板 7 第1凸レンズ 8 投影露光光学系鏡筒 9 投影露光光束 10 リレーレンズ 11 検出光学系 12 画像検出素子 13 ウエハ 20 演算処理器 21 駆動機構 22 ウエハステージ 23 干渉計 24 平行平板 30 レンズ調整駆動機構 31 調整用マーク 32 平行平板調整駆動機構 110 凸レンズ 111 凹レンズ 300 オフアクシス検出系 301 反射ミラー 401 凸レンズ 402 凹レンズ 500 露光光源 501 レチクル(マスク) 502 レチクル保持部材 503 反射ミラー 504 OA検出系 505 露光光 REFERENCE SIGNS LIST 1 illumination light source 2 illumination optical system 3 polarizing beam splitter 4 second lens group 5 reflection mirror 6 λ / 4 plate 7 first convex lens 8 projection exposure optical system barrel 9 projection exposure light beam 10 relay lens 11 detection optical system 12 image detection element DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Wafer 20 Arithmetic processor 21 Drive mechanism 22 Wafer stage 23 Interferometer 24 Parallel plate 30 Lens adjustment drive mechanism 31 Adjustment mark 32 Parallel plate adjustment drive mechanism 110 Convex lens 111 Concave lens 300 Off-axis detection system 301 Reflective mirror 401 Convex lens 402 Concave lens 500 Exposure light source 501 Reticle (mask) 502 Reticle holding member 503 Reflecting mirror 504 OA detection system 505 Exposure light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 AA20 BB02 BB27 CC18 CC19 CC20 EE08 FF01 FF04 HH10 JJ02 JJ03 JJ19 JJ25 JJ26 LL36 LL37 NN20 PP12 5F046 BA04 BA05 CA04 CC01 CC16 EB01 EB03 ED02 FA03 FA11 FB04 FB07 FB10 FB12 FC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA03 AA20 BB02 BB27 CC18 CC19 CC20 EE08 FF01 FF04 HH10 JJ02 JJ03 JJ19 JJ25 JJ26 LL36 LL37 NN20 PP12 5F046 BA04 BA05 CA04 CC01 CC16 EB01 FB11 FB02 FB03 FB04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1物体上のパターンを投影光学系で第
2物体上に投影露光する前に該第1物体と第2物体との
相対的な位置合わせを行なう位置検出装置において、該
位置検出装置は該第2物体面上のアライメントマークを
照明する照明系と、該投影光学系を介さないで、第2物
体面上のアライメントマークの位置情報を検出する位置
検出系とを有し、該位置検出系は該第2物体側から順に
正の屈折力の第1レンズ群と、該第1レンズ群からの光
束を反射偏向するミラー、そして該ミラーからの光束を
導光する第2レンズ群とを含む対物レンズ、該対物レン
ズを介した光で形成した該アライメントマーク像を光電
変換する画像検出素子を有していることを特徴とする位
置検出装置。
1. A position detecting device for performing relative positioning between a first object and a second object before projecting and exposing a pattern on the first object onto a second object by a projection optical system. The detection device has an illumination system that illuminates the alignment mark on the second object surface, and a position detection system that detects position information of the alignment mark on the second object surface without passing through the projection optical system, The position detection system includes, in order from the second object side, a first lens group having a positive refractive power, a mirror for reflecting and deflecting a light beam from the first lens group, and a second lens for guiding the light beam from the mirror. A position detecting device comprising: an objective lens including a group; and an image detecting element that photoelectrically converts the alignment mark image formed by light passing through the objective lens.
【請求項2】 前記対物レンズを構成する各レンズの位
置調整を調整用ウエハに設けたマークの位置情報を検出
する画像検出素子で得られる評価値を利用して行なって
いることを特徴とする請求項1の位置検出装置。
2. The method according to claim 1, wherein the position of each lens constituting the objective lens is adjusted using an evaluation value obtained by an image detecting element for detecting position information of a mark provided on an adjustment wafer. The position detecting device according to claim 1.
【請求項3】 前記対物レンズを構成する各レンズの位
置調整を前記第2物体を裁置するステージ上に設けた調
整用マークの位置情報を検出する画像検出素子で得られ
る評価値を利用して行なっていることを特徴とする請求
項1の位置検出装置。
3. The position adjustment of each lens constituting the objective lens using an evaluation value obtained by an image detecting element for detecting position information of an adjustment mark provided on a stage on which the second object is placed. 2. The position detection device according to claim 1, wherein the position detection is performed.
【請求項4】 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の
少なくとも一方のレンズ群を偏心駆動せしめる駆動機構
と、前記調整用マークの位置情報を検出する画像検出素
子からの検出信号に基づいて該レンズ群の偏心調整量を
算出する算出手段とを備え、該偏心調整量に基づいた駆
動信号により該駆動機構を駆動し、該第1レンズ群と該
第2レンズ群の相対位置を自動調整する事を特徴とする
請求項3の位置検出装置。
4. A driving mechanism for eccentrically driving at least one of the first lens group and the second lens group, and a detection signal from an image detection element for detecting position information of the adjustment mark. Calculating means for calculating an eccentricity adjustment amount of the lens group, driving the drive mechanism with a drive signal based on the eccentricity adjustment amount, and automatically adjusting a relative position between the first lens group and the second lens group. The position detecting device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記位置検出系は前記第1レンズ群と前
記第2レンズ群の偏心により発生した収差を補正する為
の補正光学部材を有し、前記調整用マークの位置情報を
検出する画像検出素子からの検出信号に基づいて、該補
正光学系を調整する事を特徴とする請求項3又は4に記
載の位置検出装置。
5. An image for detecting position information of the adjustment mark, wherein the position detection system has a correction optical member for correcting an aberration generated by eccentricity of the first lens group and the second lens group. The position detecting device according to claim 3, wherein the correction optical system is adjusted based on a detection signal from a detection element.
【請求項6】 前記位置検出系は前記第1レンズ群と前
記第2レンズ群の偏心により発生した収差を補正する為
の補正光学部材と、該補正光学部材を駆動させる駆動機
構と、前記該調整用マークの位置情報を検出する画像検
出素子からの検出信号に基づいて、該補正光学部材の調
整量を算出する算出手段とを備え、前記調整量に基づい
た駆動信号により、該駆動機構を駆動し、補正光学部材
を自動的に駆動する事を特徴とする請求項5の位置検出
装置を備えた位置検出装置。
6. A correction optical member for correcting an aberration generated by eccentricity of the first lens group and the second lens group, a driving mechanism for driving the correction optical member, Calculating means for calculating an adjustment amount of the correction optical member based on a detection signal from an image detection element for detecting position information of the adjustment mark, and the drive mechanism is controlled by a drive signal based on the adjustment amount. 6. A position detecting device comprising the position detecting device according to claim 5, wherein the position detecting device is driven to automatically drive the correction optical member.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載され
た位置検出装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わ
せを行ないレチクル面上のパターンをウエハ面上に投影
露光していることを特徴とする露光装置。
7. A reticle and a wafer are aligned using the position detecting device according to claim 1, and a pattern on the reticle surface is projected and exposed on the wafer surface. Exposure apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれか1項記載の位置
検出装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行
なった後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投
影露光した後に、該ウエハを現像処理してデバイスを製
造していることを特徴とするデバイスの製造方法。
8. After aligning a reticle with a wafer using the position detecting device according to claim 1, after projecting a pattern on the reticle surface onto the wafer surface, A device manufacturing method, wherein the device is manufactured by developing the wafer.
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