JP2001189256A - Alignment apparatus, coma measuring method and coma measuring mark - Google Patents

Alignment apparatus, coma measuring method and coma measuring mark

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JP2001189256A JP37307099A JP37307099A JP2001189256A JP 2001189256 A JP2001189256 A JP 2001189256A JP 37307099 A JP37307099 A JP 37307099A JP 37307099 A JP37307099 A JP 37307099A JP 2001189256 A JP2001189256 A JP 2001189256A
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    • G03F7/70483Information management, control, testing, and wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an alignment offset causing difference in each alignment device or each alignment mark. SOLUTION: An alignment apparatus, which has an alignment mark formed on a substrate 4 and illuminated via an optical illumination system 1 and measures the alignment mark position by projecting an image of the alignment mark on the surface of a CCD camera 6 by using a magnifying optical system 5, is provided with a parallel plate 7, which makes the magnifying optical system 5 to move the deviation component of a coma in parallel and can voluntarily adjust the gradient.

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、露光装置に搭載されるアライメント装置、収差測定方法、及び収差測定マークに関する。 The present invention relates to the alignment device mounted on the exposure apparatus, aberration measurement method, and the aberration measurement mark.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体装置の製造において、露光装置に搭載されるアライメント装置は、大別して以下の3つの方式に分類することができる。 In the manufacture of semiconductor devices, an alignment device mounted on the exposure apparatus can be classified into the following three methods are roughly. 第1の方式はアライメントマークにレーザを照射し、このアライメントマークからの散乱光を検出するものである。 The first method irradiates a laser beam to the alignment marks, and detects the scattered light from the alignment mark. 第2の方式は、CC The second method, CC
Dカメラの受光面に拡大光学系を介して得られるアライメントマークの像を投影し、画像処理技術を用いてアライメントマークの位置を測定するものである。 Projecting an image of the alignment mark obtained through the enlargement optical system on the light receiving surface of the D camera, which measures the position of the alignment mark by using an image processing technique. 第3の方式はへテロダイン干渉を利用するものである。 The third method is to utilize the heterodyne interference to the. 例えば、 For example,
第1の方式を用いたものとしてニコン社製のLSAセンサ、第2の方式を用いたものとしてニコン社製のFIA Nikon LSA sensor as with the first method, Nikon the FIA ​​as using the second method
センサやキャノン社製のアライメントセンサ、第3の方式を用いたものとしてニコン社製のLIAセンサやAS Sensor and Canon Inc. alignment sensor, manufactured by Nikon Corporation of LIA sensor and AS as using the third method
ML社製のATHENAがある。 There is ML manufactured by ATHENA.

【0003】実際の半導体装置の製造において要求されるアライメント装置の性能の判断は、2つの段階がある。 [0003] The actual performance of the determination of the required alignment apparatus in the manufacture of semiconductor devices, there are two stages. 第1の段階は信号がもれなく検出できるか否かであり、汎用性の高さが要求される。 The first stage is a whether detectable signal is entitled, versatility height is required. 第2の段階は測定精度及び精度の安定性である。 The second stage is the stability of the measurement accuracy and precision. 第1の方式のアライメント装置は、第1の段階において優れている。 Alignment apparatus of the first type is excellent in the first stage. すなわち、第1 That is, the first
の方式のアライメント装置は、信号検出のもれが少なく、汎用性が高いという特徴がある。 Alignment apparatus of method has less leakage of signal detection is characterized in that a high versatility. しかしながら、半導体装置の微細化に伴い、第1の方式のアライメント装置は、第2の段階のある精度において、充分であるとは言い難い状況になりつつある。 However, with miniaturization of the semiconductor device, an alignment device of the first scheme, the accuracy of the second stage, becoming a situation where it is difficult to say that sufficient.

【0004】このため、第2の方式に属するアライメント装置への期待が高まりつつある。 [0004] There For this reason, growing expectations for alignment apparatus belonging to the second method. すなわち、アライメント信号が検出さえできれば、第1の方式よりも第2の方式の方が高いアライメント精度が期待できる。 That is, if the alignment signal even detection, high alignment accuracy towards the second scheme than the first method can be expected. 従って、今後は、アライメントマークのデザインや断面構造の調整によって汎用性の低さを補い、第2の方式のアライメントセンサを積極的に用いるようになると考えられる。 Therefore, future supplement the versatility of low by adjusting the design and cross-sectional structure of the alignment mark is considered to become positively using the alignment sensor of the second type.

【0005】図9は、第2の方式に属する本発明の対象とするアライメント装置の模式図を示す。 [0005] Figure 9 shows a schematic diagram of an alignment apparatus to which the present invention belongs to the second type. 図9において、1は照明光学系を示し、2は照明光学系1に光を照射するハロゲンランプを示し、3は照明光学系2からの光を通す対物レンズを示す。 9, 1 denotes an illumination optical system, 2 denotes a halogen lamp for irradiating light to the illumination optical system 1, 3 denotes an objective lens for passing the light from the illumination optical system 2. 4は基板を示し、101は基板4上に形成されたアライメントマークを示す。 4 shows a substrate, 101 denotes an alignment mark formed on the substrate 4. 5はアライメントマーク101の反射光を拡大する拡大投影光学系を示し、6は拡大光学系5で拡大されたアライメントマーク101の像を受光するCCDカメラを示す。 5 shows an enlarged projection optical system for enlarging the reflected light of the alignment mark 101, 6 denotes a CCD camera for receiving an image of the alignment mark 101 is enlarged by the enlarging optical system 5.
81はレチクル、82は電子光学系を示す。 81 reticle 82 shows an electron optical system.

【0006】図9に示すように、照明光学系1を介してハロゲンランプ2からの光を対物レンズ3に通し、基板4上に形成されたアライメントマーク101に落射照明する。 [0006] As shown in FIG. 9, through the light from the halogen lamp 2 to the objective lens 3 through the illumination optical system 1 is reflected illumination to the alignment mark 101 formed on the substrate 4. アライメントマーク101近傍で反射した光は拡大投影光学系5によってCCDカメラ6の受光面にアライメントマークの像を結像する。 The light reflected by the alignment mark 101 near images the image of the alignment mark to the light receiving surface of the CCD camera 6 by magnifying projection optical system 5. ここで、アライメントマーク101は、通常図20に示すようなマークが用いられる。 Here, the alignment mark 101, mark as shown in the normal view 20 is used. このマークは、幅6μmの帯状パターンが周期12μm毎に7本並べた構造をしており、各帯状パターン溝状あるいは凸状の断面構造をしている。 This mark is in strip pattern with a width 6μm has a seven lined structure per period 12 [mu] m, each band-shaped pattern groove or convex cross-sectional structure. また、アライメント装置は、アライメントマーク101の6μmパターンのエッジ信号から、アライメントマークの位置を測定している。 Further, the alignment device, the edge signal of 6μm pattern of the alignment mark 101 and measures the position of the alignment mark.

【0007】このような第2の方式に属するアライメント装置の欠点である汎用性の低さを克服するため、文献1(SPIE vol.3051,P.836-845)により、低段差のアライメントマークでの検出性能を高めた改良型のアライメント装置が報告されている。 [0007] To overcome the drawbacks and is versatile low as alignment devices belonging to such second method, Document 1 (SPIE vol.3051, P.836-845) by, in the alignment mark of the low step difference the detection performance improved alignment device with enhanced have been reported. また、現在は、文献1に記載された位相シフト型のアライメント装置も提案されている。 Also, now, it has been proposed phase shift of the alignment apparatus described in the literature 1.

【0008】この文献1に記載されたアライメント装置は、マークのコントラストが小さく、段差も小さいアライメントマークに対しても良好な信号が得られる。 [0008] Alignment device described in this Document 1 has a smaller contrast of the mark, good signal can be obtained with respect to the step is small alignment marks. 具体的には、図9に示すように、照明光学系1のレンズ間に照明絞り8が配置され、拡大投影光学系のレンズ間に1 Specifically, as shown in FIG. 9, between illumination diaphragm 8 lighting between the lenses of the optical system 1 is arranged, magnified-projection optical system of the lens 1
80°位相板9が配置される。 80 ° phase plate 9 is arranged. 従って、レンズの中心付近を通る光のみ、位相を180°反転させる。 Therefore, only the light passing through the vicinity of the center of the lens, the phase is inverted 180 °. これにより、従来では良好なアライメント信号が得られなかったアライメントマークに対しても、アライメントが可能となる。 Thus, even for the alignment marks good alignment signal is not obtained by the conventional, thereby enabling alignment.

【0009】この照明絞り8と位相板9を図21(a) [0009] Figure 21 This illumination diaphragm 8 and the phase plate 9 (a)
及び図21(b)に示す。 And shown in FIG. 21 (b). 図21(a)は照明絞り8の平面図を示し、図21(b)は位相板9の平面図を示している。 FIG. 21 (a) shows a plan view of the illumination diaphragm 8, FIG. 21 (b) shows a plan view of the phase plate 9. 図21(a)及び図21(b)に示すように、 As shown in FIG. 21 (a) and FIG. 21 (b), the
照明絞り8と位相板9は相似形をしている。 Illumination diaphragm 8 and the phase plate 9 has a similar shape. 照明絞り8 The illumination diaphragm 8
の遮光部92に対応する位相板9の透過部95は透明膜で形成され、この透過部95は透過部95以外の透過部96に対して位相が180°シフトされている。 Transmitting portion 95 of the phase plate 9 which corresponds to the light shielding portion 92 of is formed of a transparent film, the transmitting portion 95 the phase is shifted 180 ° with respect to the transmission unit 96 of the non-transmissive portion 95.

【0010】しかし、第2の方式でアライメントを行う場合、拡大光学系5の収差や光軸ずれ等のいわゆる製造誤差によって、マーク位置の測定値にずれが生じる。 [0010] However, when performing alignment in the second mode, by a so-called manufacturing error such as aberrations and the optical axis deviation of the expanding optical system 5, deviation occurs in the measurement value of the mark. この測定値のずれ、すなわち測定位置が騙される量がアライメントオフセットの一要因であると考えられる。 Deviation of this measurement, namely the amount of the measurement position is deceived is considered to be one factor of the alignment offset. また、このアライメントオフセットはアライメントセンサ毎に差があるだけでなく、マークのデザインや断面構造等によっても差が生じることが予想される。 Further, the alignment offset is not only a difference in each alignment sensor, a difference that occurs is expected by design and cross-sectional structure etc. of the mark. すなわち、 That is,
アライメントオフセットには、露光装置間、すなわち露光装置毎のアライメントオフセットの他、同一露光装置内で生じるアライメントマークの構造の違いにより発生するアライメントオフセットも含まれる。 The alignment offset, between the exposure apparatus, i.e., other alignment offset for each exposure apparatus, an alignment offset generated by the difference in the structure of the alignment mark produced in the same exposure apparatus is also included.

【0011】同一のアライメントマークを用いたアライメントにおいて、アライメント装置毎にアライメントオフセットに差が発生するのは、アライメントマークの像を検出器上に投影する光学系の収差に原因があると考えられる。 [0011] In alignment using the same alignment mark, the difference in alignment offset for each alignment device occurs is believed to be due to the aberration of the optical system for projecting an image of the alignment mark on the detector. 同様に、同一のアライメント装置を用いたアライメントにおいて、マーク構造の異なるアライメントマーク毎にアライメントオフセットに差が発生するのは、 Similarly, in the alignment using the same alignment device, the difference in alignment offset occurs for different alignment marks marked structure,
光学系の収差に原因があると考えられる。 It is considered to be due to the aberration of the optical system.

【0012】従来では、このようなアライメントオフセットは、アライメントセンサ毎やアライメントマークの構造の違い毎に予め補正値を持つことで回避していた。 [0012 In the past, such an alignment offset was avoided by having a pre-correction value for each difference in the structure of each alignment sensor and alignment marks.
しかし、今日要求されるアライメントの精度が益々厳しくなっている。 However, the accuracy of alignment that is required today has become more and more stringent. また、露光装置を混用するケースが増えている。 In addition, a growing number of cases used in admixture with an exposure apparatus. このため、要求されるアライメント精度に到達することが困難である。 Therefore, it is difficult to reach the required alignment precision. 従って、アライメントオフセット自体を無くすことの重要性が増している。 Therefore, is increasing the importance of eliminating the alignment offset itself.

【0013】アライメント装置の収差や調整誤差等と、 [0013] and the aberration and adjustment error of the alignment apparatus or the like,
アライメントマークの断面形状やその層構造の相互作用によって、アライメントオフセットが発生することは、 The interaction of the cross-sectional shape and layer structure of the alignment mark, the alignment offset occurs,
従来から文献2(Jpn.J.Appl.Phys.Part1,No.12(2), Conventionally literature 2 (Jpn.J.Appl.Phys.Part1, No.12 (2),
Vol.36(1997)pp.7512-7516)で報告されている。 Have been reported in Vol.36 (1997) pp.7512-7516). この文献2では、アライメントオフセットの発生原因としてアライメントマークの段差に着目し、段差の高さと、アライメント信号の対称性を調査している。 This document 2, focusing on the steps of the alignment marks as a cause of alignment offset, have investigated the height of the step, the symmetry of the alignment signal.

【0014】また、従来では、予めレンズを単体で調整した後、このレンズをアライメント装置に組み込む。 Further, conventionally, after adjusting the pre-lens alone, incorporating the lens alignment system. そして、テストマークでのアライメント信号の対称性をもとに、組み込み後の調整を行う。 Then, based on the symmetry of the alignment signal in the test mark, performs adjustment after incorporation. このため、レンズ単体での調整のみで高精度な調整を行うことは困難である。 Therefore, it is difficult to perform high-precision adjustments only adjustments of the lens itself.

【0015】 [0015]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のアライメント装置では、アライメントを行う場合に拡大光学系の収差によってマーク位置の測定値にずれが生じる。 BRIEF Problem to be Solved] Thus, the conventional alignment device, deviation occurs in the measurement value of the mark position by the aberration of the magnifying optical system when performing alignment. この測定値のずれは、露光装置毎に発生するのみではない。 Deviation of the measurements is not only generated every exposure apparatus. この測定値のずれは、同一露光装置内においても、アライメントマークの構造の違いによっても発生する。 Deviation of this measurement, even within the same exposure apparatus, also caused by differences in the structure of the alignment mark.

【0016】本発明の目的は、アライメント装置毎あるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減するアライメント装置、収差測定方法、及び収差測定マークを提供することにある。 It is an object of the present invention is to provide an alignment apparatus for reducing an alignment offset difference in the alignment device or for each respective alignment marks occurs, the aberration measurement method, and the aberration measurement mark.

【0017】 [0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達成するために以下に示す手段を用いている。 The present invention SUMMARY OF THE INVENTION is used the following means in order to achieve the object.

【0018】本発明のアライメント装置は、下地基板上に形成されたアライメントマークを照明する照明光学系と、前記アライメントマークの像を拡大する拡大光学系と、前記拡大光学系を通した光の像を受光する検出器と、前記検出器に入射する光の軸に対する傾きを変えることによりコマ収差の分布を平行移動させる光学系とを具備し、前記光学系には、前記コマ収差の偏心を補正する調整機構が設けられている。 The alignment apparatus of the present invention includes an illumination optical system for illuminating the alignment mark formed on a base substrate, a magnifying optical system for enlarging an image of the alignment mark, the light image of the through the magnifying optical system a detector for receiving, comprising an optical system for translating the distribution of the coma aberration by changing the inclination with respect to the axis of light incident on the detector, wherein the optical system, correct the eccentricity of the coma adjusting mechanism is provided.

【0019】本発明の収差測定方法は、下地基板に形成され、パターン幅の太い大パターンからなる第1のマーク部と、該大パターンよりもパターン幅の細い小パターンからなる第2のマーク部を有し、該大パターンと小パターンは少なくとも一の方向に互いに平行して近隣に配置されている収差測定マークを照明光学系を介して照明し、前記収差測定マークの像を、拡大光学系を用いて検出器の受光面に投影し、前記収差測定マークの前記大パターンと前記小パターンの位置を検出し、前記大パターンと前記小パターンの位置に基づいて収差を測定する。 The aberration measuring method of the present invention is formed on the base substrate, a first mark portion consisting of a thick large pattern of the pattern width, the second mark portion consisting of a thin small pattern of the pattern width than the large pattern has, the large pattern and the small pattern illuminates the aberration measuring mark are located close in parallel to each other in at least one direction via the illumination optical system, an image of the aberration measuring mark, magnifying optical system projected onto the light receiving surface of the detector with the said aberration measurement mark detected and the large pattern the position of the small pattern, measuring the aberrations based on the position of the large pattern and the small pattern.

【0020】望ましくは、前記収差測定マークの前記大パターンと前記小パターンの少なくとも一方は、アライメントに用いられる光学系の分解能では観察できない複数の微細パターンにより構成され、該微細パターンが密集して前記大パターンあるいは前記小パターンとして機能する。 [0020] Desirably, at least one of said small pattern and the large pattern of the aberration measuring mark, the resolution of the optical system used for the alignment is configured of a plurality of fine patterns can not be observed, fine patterns densely fine the It acts as a large pattern or the small pattern.

【0021】また、望ましくは、前記収差の測定は、実デバイスのパターン露光のアライメントの際に行うものであり、前記収差測定マークはアライメントマークとして機能する。 Further, preferably, the measurement of the aberration is made on the occasion of the alignment pattern exposure of the actual device, the aberration measurement mark serves as an alignment mark. また、前記収差の測定は、アライメント装置の調整により行う。 The measurement of the aberration is performed by adjustment of the alignment device. さらに、前記収差の測定は、実デバイスのパターン露光のアライメントの際に行うものであり、前記収差測定マークはアライメントマークとして機能し、前記大パターンの位置と前記小パターンの位置の差から前記収差測定マークの騙され量を算出し、前記大パターンの位置及び前記小パターンの位置の少なくとも一方と、前記騙され量に基づいて前記収差測定マークの正しい位置を算出する。 Moreover, the measurement of the aberration is made on the occasion of the alignment pattern exposure of the actual device, the aberration measurement mark functions as an alignment mark, the aberration from the difference between the positions of the small pattern and position of the large pattern calculating a deceived amount of the measurement mark, it calculates the at least one of the position and the position of the small pattern of the large pattern, the correct position of the aberration measuring mark on the basis of the fooled amount.

【0022】本発明の収差測定マークは、パターン幅の太い大パターンからなる第1のマーク部と、該大パターンよりもパターン幅の細い小パターンからなる第2のマーク部を有し、該大パターンと小パターンは少なくとも一の方向に互いに平行して近隣に配置されており、該パターンに光を照射して得られるパターン像から収差を測定する。 The aberration measuring mark of the present invention includes a first mark portion consisting of a thick large pattern of the pattern width, the second mark portion consisting of a thin small pattern of the pattern width than the large pattern, the large pattern and the small pattern are arranged close in parallel to each other in at least one direction, to measure the aberration from the pattern image obtained by irradiating light to the pattern.

【0023】望ましくは、前記大パターンと小パターンの少なくとも一方を中心として他方が対称な位置に形成されている。 [0023] Desirably, the other is formed at symmetrical positions around at least one of the large pattern and the small pattern. また、前記大パターンと小パターンは任意の構成比で構成され、かつ交互に複数形成されている。 Further, the large pattern and the small pattern is formed with a plurality consists of any composition ratio, and alternately.
また、前記大パターンと前記小パターンの少なくとも一方は、アライメントに用いられる光学系の分解能では観察できない複数の微細パターンにより構成され、該微細パターンが密集して前記大パターンあるいは前記小パターンとして機能する。 Further, at least one of the large pattern the small pattern, the resolution of the optical system used for the alignment is configured of a plurality of fine patterns can not be observed, the fine pattern functions as the large pattern or the small pattern densely . また、前記大パターン及び小パターンは、アライメントマークとして形成されている。 Further, the large pattern and the small pattern is formed as an alignment mark.

【0024】本発明では、検出器で収差測定マークの中心と、コマ収差の中心を検出し、この検出結果に基づき拡大光学系に設けられたコマ収差の偏心成分を平行移動させる光学系によりコマ収差の中心を収差測定マークの中心に合わせるように調整する。 In the present invention, the center of the aberration measurement mark detector detects the center of the coma, coma by the optical system to translate the eccentric component of coma provided in the magnifying optical system based on the detection result to adjust the center of the aberration so as to match the center of the aberration measuring mark. これにより、露光装置間同士で生ずる、又はアライメントマークの構造に起因するアライメントオフセットを低減することができる。 Accordingly, it occurs at each other between the exposure device, or it is possible to reduce the alignment offset due to the structure of the alignment mark.

【0025】特に、収差測定マークとして、大パターンと小パターンが並んで形成されているパターンを用いる。 [0025] In particular, as an aberration measurement mark, using a pattern formed alongside the large pattern and the small pattern. このパターンを有する収差測定マークのパターン間の間隔を検出器で検出すると、コマ収差の偏心によりパターン間隔が一定でなくなる。 Detects the distance between the patterns of aberration measurement mark having a pattern at the detector, the pattern spacing is not constant due to the eccentricity of coma. このコマ収差はレンズの中心に対して対称で、外側へ行くほど大きくなる傾向があるはずであるが、コマ収差の分布が偏心していると対称にはならず、この偏心したコマ収差が、パターンの構造やアライメント装置の種類によるオフセットの原因の一つとなる。 Symmetrical with respect to the center of the coma lens, but there should be larger tendency toward the outside, not the symmetry when the distribution of the coma aberration is eccentric, the eccentric coma aberration, the pattern made by the type of structure and alignment device and one of the causes of the offset. 従って、このパターン間隔のずれを測定することにより、コマ収差の大きさを見積もることができる。 Thus, by measuring the displacement of the pattern interval, it is possible to estimate the magnitude of the coma aberration.

【0026】また、このパターンを持つ収差測定マークを用いた場合には、コマ収差の偏心成分を平行移動する光学系により主光線を検出するパターン間隔が一定になるように調整することで、拡大光学系の中心に対してコマ収差を対称にすることができ、アライメント装置間又はアライメントマーク間のオフセットを低減することができる。 Further, in the case of using an aberration measuring mark with the pattern, that the pattern interval for detecting the main light beam by an optical system for translating the eccentric component of the coma is adjusted to be constant, larger can be coma symmetrically with respect to the center of the optical system, it is possible to reduce the offset between between the alignment device or alignment marks.

【0027】また、平行平面板を拡大光学系に組み込み、その傾きの調整により主光線を平行移動させることにより、調整に伴う収差分布形状の変化がないため、簡単且つ迅速な調整が可能となる。 Further, incorporation of the plane parallel plate in enlargement optical system, by translating the main light beam by adjusting the inclination, because there is no change in the aberration distribution shape with the adjustment, it is possible to easily and quickly adjust .

【0028】さらに、収差測定マークをアライメントマークとして用いることにより、収差測定とともにアライメントが可能となる。 Furthermore, by using the aberration measurement mark as an alignment mark, it is possible to alignment with aberration measurement. 従って、アライメントマークの位置を測定すると同時に、アライメント装置のコマ収差の大きさを測定することができる。 Thus, at the same time to measure the position of the alignment mark, it is possible to measure the magnitude of the coma aberration of the alignment device. これにより、アライメントオフセットを予め補正したアライメントを実現することができる。 Thus, it is possible to realize a pre-corrected alignment of the alignment offset.

【0029】 [0029]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。 The embodiment of the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0030】(第1実施形態)図1乃至図3を参照して、本発明の第1実施形態に係るアライメント装置の調整方法を説明する。 [0030] First Embodiment With reference to FIGS. 1 to 3, illustrating a method of adjusting the alignment apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0031】図1は、本実施形態に係るアライメント装置の全体構成を示す模式図である。 [0031] FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an alignment apparatus according to the present embodiment. 図1において、1は照明光学系を示し、2は照明光学系1に光を照射するハロゲンランプを示し、3は照明光学系2からの光を通す対物レンズを示す。 In Figure 1, 1 denotes an illumination optical system, 2 denotes a halogen lamp for irradiating light to the illumination optical system 1, 3 denotes an objective lens for passing the light from the illumination optical system 2. 4は基板を示し、5は基板4からの反射光を拡大する拡大投影光学系を示し、6は拡大光学系5で拡大された基板4の像を受光するCCDカメラを示す。 4 shows a substrate, 5 an enlarged projection optical system for enlarging the reflected light from the substrate 4, 6 denotes a CCD camera for receiving an image of the substrate 4 which is expanded by the expanding optical system 5. 8は照明光学系1のレンズ間に配置された照明絞りを示し、7は拡大光学系5とCCDカメラ6の間に配置された平行平面板を示し、7'は平行平面板7の傾きを調整する傾き調整機構を示す。 8 shows an illumination stop disposed between the illumination optical system 1 lens, 7 denotes a plane-parallel plate arranged between the expanding optical system 5 and the CCD camera 6, 7 'the inclination of the parallel flat plate 7 show a tilt adjustment mechanism to adjust.

【0032】図1に示すように、照明光学系1を介してハロゲンランプ2からの光を対物レンズ3に通し、基板4上に形成された収差測定マークに照明する。 As shown in FIG. 1, via the illumination optical system 1 through the light from the halogen lamp 2 to the objective lens 3 and illuminates the aberration measurement mark formed on the substrate 4. 収差測定マーク付近で反射した光は拡大投影光学系5を介してC C light reflected near the aberration measurement mark through a magnifying projection optical system 5
CDカメラ6の受光面に収差測定マークの像を結像する。 It forms an image of the aberration measurement mark on the light-receiving surface of the CD camera 6.

【0033】拡大光学系5とCCDカメラ6の間には傾き調整可能な平行平面板7が配置されている。 The parallel flat plate 7 which can tilt adjustment between the magnifying optical system 5 and the CCD camera 6 is arranged. この平行平面板7の傾きを調整することにより、平行平面板7と基板4の間の主光線を平行に移動させることが可能となる。 By adjusting the inclination of the parallel flat plate 7, it is possible to move in parallel the principal ray between the parallel flat plate 7 and the substrate 4. この平行平面板7には傾き調整機構7'が接続されており、この傾き調整機構7'により平行平面板7の傾きを調整することができる。 This is a parallel flat plate 7 'is connected to, the tilt adjustment mechanism 7' inclination adjustment mechanism 7 can be adjusted inclination of the parallel flat plate 7 by. このように、収差分布を平行移動させる機能は、拡大光学系に平行平面板7を組み込み、この平行平面板7の傾きを調整することによって実現される。 Thus, function of translating the aberration distribution incorporates the parallel plate 7 in the magnifying optical system is realized by adjusting the inclination of the parallel flat plate 7.

【0034】このように、平行平面板7の傾きを調整して収差分布を平行移動させる理由を以下に説明する。 [0034] Thus, explaining the reason for translating the aberration distribution by adjusting the inclination of the parallel flat plate 7 below.

【0035】拡大光学系5を構成する素子、例えばレンズの位置を光軸に対して横方向にずらしたり、レンズの傾きを変えることでも、主光線を平行移動させることができる。 The elements constituting the expanding optical system 5, by shifting laterally example the position of the lens relative to the optical axis, also by changing the tilt of the lens can be moved in parallel to the principal ray. しかしながら、この場合、収差分布の変化も伴うため、収差の大きさ自体も変化してしまう。 In this case, however, also involve a change in the aberration distribution, varies also aberrations in size itself. 従って、 Therefore,
このような調整では、主光線を平行移動させた後で、収差の大きさ自体を小さくするための調整もあわせて行わなければならない。 In this adjustment, the principal ray after moving parallel, must be made also to adjustment for reducing the aberration magnitude itself.

【0036】これに対して、拡大光学系5に組み込まれた平行平面板7は、拡大光学系5を構成する素子と同様に、その傾きと厚さに応じて主光線を平行移動させることができる。 [0036] In contrast, expanding optical system 5 in the plane parallel plate 7 built, as well as the elements constituting the expanding optical system 5, can be moved parallel to the principal ray in accordance with the inclination and thickness it can. この際、収差の分布の形状は変化させずに該収差の分布を平行移動させることが可能である。 In this case, the shape of the distribution of aberration can be moved in parallel a distribution of the aberration without changing.

【0037】このように、平行平面板7を拡大光学系5 [0037] Thus, the magnifying optical system parallel flat plate 7 5
に組み込み、その傾きで主光線を平行移動させることは、調整に伴う収差分布形状の変化が伴わないため、簡単且つ迅速な調整が可能である。 The incorporation, thereby translating the principal ray at the slope, the change in the aberration distribution shape with the adjustment does not involve, it is possible to easily and quickly adjusted.

【0038】また、照明光学系1のレンズ間にコヒーレンシを絞る照明絞り8が配置されている。 Further, illumination stop 8 is arranged squeeze coherency between the illumination optical system 1 of the lens. 照明絞り8により照明光を絞ることにより、拡大光学系5のコマ収差の影響を強調させることができる。 By narrowing the illumination light by the illumination diaphragm 8, it is possible to emphasize the influence of coma aberration of magnification optical system 5.

【0039】CCDカメラ6により検出された収差測定マークの像とコマ収差の分布に基づいて平行平面板7の傾きを調整する。 [0039] adjusting the inclination of the parallel flat plate 7 on the basis of the distribution of the image and coma aberration measuring mark detected by the CCD camera 6. これにより、拡大光学系5の光軸を調整してコマ収差の偏心成分を平行移動させ、アライメント装置の調整を行う。 Thus, by translating the eccentric component of the coma aberration by adjusting the optical axis of the magnifying optical system 5, to adjust the alignment device. 以下、その動作及び原理を具体的に説明する。 It will be specifically described the operation and principle.

【0040】一般的な光学系には、コマ収差と呼ばれる収差が存在している。 [0040] A typical optical system, there is a aberration called coma. この収差は、文献3(Max Born an This aberration, Document 3 (Max Born an
d Emil Wolf,"Principles of Optics," 6th edition, d Emil Wolf, "Principles of Optics," 6th edition,
(Pergamon Press))に、光学系の瞳面上での波面収差Φ To (Pergamon Press)), the wave front aberration on the pupil plane of the optical system Φ
が式(1)で表わされる収差であると示されている。 There has been shown to be an aberration of formula (1).

【0041】 Φ=Fy 0 ρ 3 cosθ (1) 式(1)におけるFは収差の大きさを表わす係数であり、(p、θ)は瞳面での極座標、y 0は基板4上での光軸中心からの距離である。 [0041] Φ = Fy 0 ρ F in 3 cos [theta] (1) Equation (1) is a coefficient representing the magnitude of the aberration, (p, theta) is the polar coordinate of the pupil plane, y 0 is the on board 4 is the distance from the optical axis center. この式において、基板4上のコマ収差の実質的な大きさであるFy 0は、光軸中心からの距離y 0に比例して大きくなることを表わしている。 In this formula, Fy 0 is a substantial magnitude of coma on the substrate 4, indicates that increases in proportion to the distance y 0 from the optical axis center.

【0042】図2は、コマ収差のある光学系での点像を示す。 [0042] Figure 2 shows a point image of an optical system with a coma. 図2に示すように、コマ収差のある光学系では、 As shown in FIG. 2, the optical system with a coma,
点像が彗星が尾を引くような形状になる。 Point image is shaped so comet tailing. これは、パターンをフーリエ展開した時、高周波成分ほど像の位置がずれることを表わしている。 This is when the Fourier expansion of the pattern, indicating that the position of the higher frequency component image is shifted. すなわち、マーク形状によって像の位置がずれることを表わしている。 That represents that deviates the position of the image by mark shape. 従って、低周波成分は点像の近くに小さな像を形成し、高周波成分はy軸方向に大きくずれ、パターン像の大きさも大きくなる。 Therefore, the low-frequency components form a small image in the vicinity of the point image, high frequency components largely shifted in the y-axis direction, the greater the size of the pattern image.

【0043】次に、図3はコマ収差の分布と収差測定マークとの関係を示す。 Next, FIG. 3 shows the relationship between the distribution and the aberration measuring mark of the coma. 図3において、31は収差測定マークを示し、32は収差測定マーク31の中心を示す。 3, 31 denotes a mark aberration measurement, 32 indicates the center of the aberration measurement mark 31.
33はコマ収差分布を示し、34はコマ収差分布33の中心を示す。 33 shows the coma aberration distribution, 34 denotes the center of the coma aberration distribution 33.

【0044】図3に示すように、コマ収差の分布は理想的には、式(1)からも分かるように、光軸中心に対して同心円状の分布をもつ。 As shown in FIG. 3, the frame distribution of aberration Ideally, as it can be seen from equation (1), having a concentric distribution with respect to the optical axis center. しかし、実際のアライメント装置の拡大光学系においては、収差測定マーク31の中心32(光学系の中心)とコマ収差分布33の中心34 However, in the actual expanding optical system of the alignment device, the center of the center 32 (the center of the optical system) and coma aberration distribution 33 of the aberration measurement mark 31 34
が一致しているとは限らない。 But not always in agreement. むしろ両者が偏心していることの方が一般的である。 Towards that both are eccentric but rather is common.

【0045】そこで、拡大光学系5に組み込んだ平行平面板7の傾きを調整して、光軸を平行移動させることによって、この収差測定マークの中心32とコマ収差分布の中心34を一致させる。 [0045] Therefore, by adjusting the inclination of the parallel flat plate 7 which incorporates the expanding optical system 5, by translating the optical axis, to match the center 34 of the center 32 and the coma aberration distribution of the aberration measurement mark. これにより、光学系におけるコマ収差の対称性を向上させ、アライメント装置毎のあるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減させる。 This improves the symmetry of the coma in the optical system, reduce an alignment offset or difference for each alignment mark for each alignment device has occurred.

【0046】本実施形態によれば、平行平面板7を拡大光学系5に組み込み、その傾きを調整し、主光軸を平行移動させることにより、収差分布の形状変化を伴わない収差補正が可能となる。 According to [0046] this embodiment, built in the expanding optical system 5 a plane parallel plate 7 to adjust the inclination, by translating the main optical axis, it can correct aberrations without shape change of the aberration distribution to become. 従って、簡単且つ迅速なアライメント装置の調整が可能となる。 Therefore, it is possible to adjust the simple and rapid alignment apparatus.

【0047】(第2実施形態)図4乃至図7を参照して、本発明の第2実施形態に係るアライメント装置の調整方法を説明する。 [0047] With reference to Second Embodiment 4-7, illustrating a method of adjusting the alignment device according to a second embodiment of the present invention. 本実施形態は、具体的な収差測定の手法を示す実施形態であり、第1実施形態と同様のアライメント装置を用いて行う。 This embodiment is an embodiment showing a method for specific aberration measurement is performed using the same alignment device in the first embodiment. 以下の実施形態で第1実施形態と共通する部分については、その詳細な説明を省略する。 The parts common to the first embodiment in the following embodiments, a detailed description thereof is omitted.

【0048】本実施形態の特徴点は、アライメント装置に拡大光学系の主光線を平行移動させる機能を具備することと、基板上にこの拡大光学系の収差を測定する収差測定マークを配置し、この収差測定マークからの測定値によって、主光線を平行移動させ、投影レンズ光軸中心と収差分布の中心がほぼ一致するように調整することにある。 The characteristic point of this embodiment is placed and be provided with a function of moving parallel to the principal ray of the magnifying optical system to the alignment device, the aberration measurement mark for measuring the aberrations of the enlargement optical system on the substrate, the measurements from the aberration measurement marks, then translate the principal ray is that the center of the projection lens optical axis center and the aberration distribution is adjusted so as to substantially coincide.

【0049】一般的な光学系は波面収差が存在し、アライメントマークの検出像をぼかしたり、あるいは像の位置をずらしたりする。 [0049] Typical optical systems exist wavefront aberration, or blur detection image of the alignment mark, or by shifting the position of the image. 従って、アライメントマークの検出像をもとにアライメントマークの位置を測定しようとすると、実際の位置との間にオフセットが生じてしまう。 Therefore, an attempt to measure the position of the alignment mark based on the detection image of the alignment mark, an offset occurs between the actual position. この波面収差は、上述した文献2に示されるように、球面収差,非点収差,像面湾曲,コマ収差,歪曲の5つに分けられる。 The wavefront aberration, as shown in document 2 mentioned above, the spherical aberration, astigmatism, field curvature, coma, divided into five distortion. これらの収差のうち、コマ収差と歪曲はパターンの像が横方向にずれる収差である。 Among these aberrations, distortion and coma aberration is aberration image of the pattern is shifted in the lateral direction.

【0050】歪曲は、パターンのサイズに影響なくすべてのパターンが等しくずれるため、特にアライメントにおいて重要な収差ではない。 [0050] distortion, because the displaced equally all of the pattern without affecting the size of the pattern, not particularly important aberrations in the alignment. しかし、コマ収差は、パターンのサイズや構造によってずれ量に差が生じるため、 However, the coma aberration, to produce a difference in shift amount depending on the size and structure of the pattern,
アライメント装置にとって特に重要な収差である。 It is a particularly important aberration for the alignment apparatus.

【0051】図2からも分かるように、コマ収差はパターンのサイズによってずれ量に差が生じる。 [0051] As can be seen from Figure 2, the coma aberration occurs a difference in displacement amount by the size of the pattern. 従って、サイズの異なる2種類のパターンの像の位置を比較することで、コマ収差の大きさを見積もることができる。 Therefore, by comparing the position of the image of the two kinds of patterns of different sizes, it is possible to estimate the magnitude of the coma aberration. この特徴を利用し、サイズの異なる2種類のパターンを用いれば、これを収差測定マークとして用いることが可能である。 Utilizing this characteristic, the use of the two kinds of patterns of different sizes, it is possible to use this as an aberration measurement mark.

【0052】また、図3に示すように、コマ収差の分布は一般に同心円状の分布をしている。 [0052] Further, as shown in FIG. 3, the distribution of the coma aberration are generally concentric distribution. このコマ収差の大きさ自体を少なくすることは、調整が難しく、現実的ではないが、コマ収差分布の中心位置を調整することは比較的簡単に実現することが可能である。 The reducing the size itself of the coma aberration, adjustment is difficult, although not realistic, it is possible to relatively easily realized by adjusting the center position of the coma aberration distribution.

【0053】そこで、アライメント装置自体に拡大光学系の収差を調整する機能として、特に主光線を平行移動させる機能を備え、収差測定マークからの測定値によって、この移動量を調整する。 [0053] Therefore, as a function of adjusting the aberrations of the magnifying optical system to the alignment device itself, a function of moving particular parallel principal rays, the measurements from the aberration measurement mark to adjust the amount of movement. これにより、コマ収差分布の中心と拡大光学系の中心を合わせる。 Thus, center the magnifying optical system and the center of the coma aberration distribution. この調整によって、アライメント装置毎あるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減させるアライメント装置を実現する。 This adjustment to achieve the alignment device to reduce the alignment offset the difference in the alignment device or for each respective alignment marks occurs.

【0054】具体的な収差測定マークの形成されたウェハの平面図を図4(a)に示す。 [0054] shows a plan view of a wafer formed of a specific aberration measurement mark in Figure 4 (a). 図4(a)において、 In FIG. 4 (a),
40aはウェハ、40bは収差測定マークである。 40a a wafer, 40b is marked aberration measurement. ここで、収差測定マーク40bはウェハ40aの中心近傍に一つ配置されている場合を示しているが、その位置には限定されず、またその数も限定されない。 Here, the aberration measurement mark 40b shows a case that is one located near the center of the wafer 40a, not limited to that position, nor is it limited the number.

【0055】この収差測定マーク40bを拡大して示したのが図4(b)である。 [0055] Shown enlarged the aberration measurement mark 40b is a diagram 4 (b). 図4(b)において、41は大パターン、42は小パターンである。 4 (b), the large-pattern 41, 42 is a small pattern. このマーク40 The mark 40
bでは、大パターン41で形成された第1のマーク部と小パターン42で形成された第2のマーク部が、図の上下方向に互いに平行して近隣に配置されている。 In b, the second mark portion formed by the first mark portion and the small pattern 42 formed in the large pattern 41 are arranged close in parallel to each other in the vertical direction in FIG. また、 Also,
これら第1及び第2のマーク部は、それぞれ対称且つ交互に並んで形成されている。 The first and second mark portions thereof are formed side by side in each symmetrically and alternately. 大パターン41は太いパターン幅を有しており、小パターン42は大パターン41 Large pattern 41 has a thick pattern width, the small pattern 42 is large pattern 41
のパターン幅よりも細いパターン幅を有している。 It has a narrow pattern width than the pattern width. この大パターン41は例えば6μm幅のラインパターンで、 In the line pattern of the large pattern 41, for example 6μm wide,
小パターン42は例えば1μm幅のラインパターンである。 Small pattern 42 is a line pattern of 1μm wide, for example. また、ある一の方向にこの大パターン41のパターン幅が小パターン42のパターン幅よりも太くなるように配置されている。 Moreover, they are arranged in a certain one direction such that the pattern width of the large pattern 41 is thicker than the pattern width of the small pattern 42. 具体的には、これら大パターン41 Specifically, these large pattern 41
及び小パターン42のライン長方向が互いに平行になるように24μm周期で配置されている。 And line length direction of the small patterns 42 are arranged in a 24μm period so as to be parallel to each other.

【0056】この図4(b)に示す収差測定マークをコマ収差のあるアライメント装置で観察したパターンを図5に示す。 [0056] A pattern was observed with the alignment device in the aberration measurement mark shown in FIG. 4 (b) of the coma aberration in FIG.

【0057】コマ収差のある光学系では、パターンのサイズによって転写位置がずれる。 [0057] In the optical system of coma, it shifts the transfer position by the size of the pattern. このずれ量はパターンが小さくなるほど大きくなる傾向がある。 The shift amount tends to be larger as the pattern becomes smaller. このため、図4(b)に示すマークをコマ収差のあるアライメント装置で観察すると、図5に示すように、6μmパターンに対して1μmパターンがあたかもずれているように観察される。 Therefore, when observed by the alignment device with a coma marks shown in FIG. 4 (b), as shown in FIG. 5, it is observed as 1μm pattern is shifted as if against 6μm pattern.

【0058】この時、1μmパターンと両サイドの6μ [0058] At this time, 1μm pattern and both sides 6μ
mパターンの距離(L1とL2)を測定すれば、1μm By measuring the distance of m patterns (L1 and L2), 1 [mu] m
パターンの位置ずれ量δx=(L1−L2)/2を算出することができる。 It is possible to calculate the position deviation amount δx = (L1-L2) / 2 patterns. 照明光学系の絞りを通常よりも絞り、照明コヒーレンシを0.1程度に設定した状態で測定する。 A narrow aperture of the illumination optical system than usually measured in a state of setting the illumination coherency of about 0.1. この位置ずれ量δxはコマ収差の大きさにほぼ比例しているため、δxの値からコマ収差の向きと大きさを見積もることができる。 The positional deviation amount .delta.x Since approximately proportional to the magnitude of coma, it is possible to estimate the direction and magnitude of the coma aberration from the value of .delta.x.

【0059】このようにして測定したコマ収差分布の中心を、主光線を平行移動させる機能を用いて、収差測定マークの中心(光学系の中心)に一致させることで、アライメント装置毎のあるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減させるアライメント装置を実現する。 [0059] The thus center of coma distribution measured by using a function to translate the principal ray, by matching the center of the aberration measurement mark (center of the optical system), or the alignment of each alignment device implementing the alignment device for reducing an alignment offset differences for each mark has occurred.

【0060】また、図4(b)の代わりに、図6、図7 [0060] In place of FIG. 4 (b), 6, 7
に示すようなマークを用いても同様の効果を奏する。 The same effects using the mark as shown in.

【0061】図6(a)は、複数本の大パターン41が存在し、この大パターン41間にそれぞれ複数本の小パターン42を並べたマークである。 [0061] FIG. 6 (a), a big pattern 41 of a plurality of presence, a mark arranged small patterns 42 of a plurality of respectively between the large pattern 41. 図6(b)は、大パターン41及び小パターン42をそれぞれ1本ずつ並べたマークである。 6 (b) is a mark formed by arranging large pattern 41 and the small patterns 42 one by one, respectively. 図7(a)は、大パターン41と小パターン42をそれぞれ2本ずつ並べたマークである。 7 (a) is a mark aligned with large pattern 41 small patterns 42 one by two, respectively. 図7(b)は、小パターン42を挟んで大パターン41を2本並べたマークである。 7 (b) is a mark arranged two large pattern 41 across the small pattern 42. 図7(c)は、2本の小パターン42を挟んで大パターン41を2本ずつ並べたマークである。 7 (c) is a mark of the large pattern 41 arranged two by two across the two small pattern 42.

【0062】このように、図6、図7に示すマークは、 [0062] Thus, the mark shown in FIG. 6, 7,
それぞれ交互に1本ずつ大パターン41と小パターン4 By each one alternately large pattern 41 and the small pattern 4
2を並べたものではないが、各パターンが並んでいればそれぞれのずれ量を測定することができ、収差を測定できる。 Without lined up 2 but can be measured the shift amounts thereof if lined with each pattern, it can be measured aberration. 特に、図6(b)に示すパターンは、大パターン41と小パターン42が1本ずつしか並べられていないが、例えば初期調整においては十分に収差測定を行うことができる。 Particularly, the pattern shown in FIG. 6 (b), although large pattern 41 and the small pattern 42 has not been only arranged one by one, for example, it is possible to perform sufficient aberration measurement in an initial adjustment.

【0063】以上のように、本実施形態によれば、照明絞り8によりコヒーレンシを絞った状態で、太いパターンと細いパターンが等間隔に交互に配置されたマークの各間隔を測定した像から、投影レンズのコマ収差あるいはコマ収差に対する光軸中心からのずれを算出する。 [0063] As described above, according to this embodiment, in a state that focus coherency by the illumination diaphragm 8, from the image of the thick pattern and the fine pattern is measured each interval of marks arranged alternately at equal intervals, calculating the deviation from the optical axis center for coma or coma aberration of the projection lens. これにより、収差を測定することが可能となる。 Thus, it is possible to measure the aberration. また、この測定結果を平行平面板の傾き調整にフィードバックさせることもできる。 It is also possible to feed back the measurement result to the tilt adjustment of a plane parallel plate.

【0064】(第3実施形態)図8は、本発明の第3実施形態に係るアライメント装置に用いられる収差測定マークの構成を示す。 [0064] (Third Embodiment) FIG 8 shows a third aberration measurement mark used in the alignment apparatus according to the embodiment configuration of the present invention. 図8において、41は大パターンを示し、42は小パターンを示す。 8, 41 denotes a large pattern, 42 denotes a small pattern. 本実施形態は第2実施形態の変形例に関する。 This embodiment relates to a modification of the second embodiment. アライメント装置の調整に用いる収差測定マークにおいて、大パターン41で形成された第1のマーク部と小パターン42で形成された第2のマーク部が、2方向に対称且つ交互に並んで形成されていることを特徴としている。 In aberration measurement marks used for adjustment of the alignment device, a second mark portion formed by the first mark portion and the small pattern 42 formed in the large pattern 41, is formed side by side symmetrically and alternately in two directions It is characterized in that there. この収差測定マークは、図4(b)に示す大パターン41と小パターン42を直交する2方向で重ねたマークである。 The aberration measurement mark is a mark overlaid in two directions perpendicular small pattern 42 and the large pattern 41 shown in Figure 4 (b). この収差測定マークも図4(a)と同様に、ウェハ40a上のいずれかの位置に形成される。 The aberration measuring mark also in the same manner as FIG. 4 (a), the formed at any position on the wafer 40a. このようなマークを用いて収差測定を行う利点を以下説明する。 The advantage of doing aberration measurement using such marks will be described below.

【0065】通常、光学系の主光線の平行移動は、光学系を構成する素子(レンズ、ミラー、平板等)を平行に移動させたり、傾きを調整することにより行われる。 [0065] Normally, translation of the main ray of the optical system, elements constituting an optical system (a lens, a mirror, a flat plate, etc.) or move in parallel is carried out by adjusting the tilt. これらの素子は、素子に加わる応力や位置決め等の理由から、通常3点で支持されている。 These elements, for reasons of stress or positioning or the like applied to the device, is supported in a conventional 3-point. このような3点支持では、主光線の平行移動を直交する2方向で独立に調整することは不可能である。 In such a three-point support, it is impossible to adjust independently in two orthogonal directions parallel movement of the principal ray. すなわち、x方向を調整すると必ずy 0方向がずれてしまう。 That, is always y 0 direction by adjusting the x-direction deviates. 従って、x方向用の測定マークとy 0方向用の測定マークが、それぞれ別のマークであると、各方向での調整毎に各々のマークを切り替える必要があり、効率が著しく悪くなる。 Therefore, measuring marks for measuring mark and y 0 direction for the x-direction, as each is different marks, it is necessary to switch the mark of each for each adjustment in each direction, the efficiency is significantly deteriorated.

【0066】そこで、図8に示す収差測定マークを用いれば、直交する2方向で、同時にコマ収差分布を測定できる。 [0066] Therefore, by using the aberration measurement mark shown in FIG. 8, in two orthogonal directions can be measured coma distribution simultaneously. 従って、3点支持された素子に対して調整効率や調整速度を向上させることが可能となる。 Therefore, it is possible to improve adjustment efficiency and speed of adjustment with respect to three-point supported elements.

【0067】なお、本実施形態では各パターンが直交する収差測定マークを用いたが、2方向に重ねたマークであれば直交する必要はない。 [0067] Incidentally, in the present embodiment using the aberration measuring mark each pattern are orthogonal, there is no need to orthogonal as long as the mark overlaid in two directions. また、収差測定マークはラインパターンである必要がなく、1又はそれ以上の任意の方向に、寸法の異なるパターンを任意の構成比で交互に並べたパターンであればよい。 Further, the aberration measurement mark need not be a line pattern, in one or more of any direction, different patterns of sizes may be a pattern of alternately arranged in any configuration ratio. また、3点支持された素子以外で構成される光学系を用いても同様の効果を奏することは勿論である。 Further, it is needless to say that the same effect even by using an optical system composed of non-three-point supported elements.

【0068】(第4実施形態)図9は、本発明の対象とするアライメント装置の全体構成を示す図である。 [0068] (Fourth Embodiment) FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of the alignment apparatus to which the present invention. 本実施形態は、アライメントマークに直接収差測定の可能なマークが形成されることを特徴としている。 This embodiment is characterized in that marks possible directly aberration measurement to the alignment mark is formed. 図9において、1は照明光学系を示し、2は照明光学系1に光を照射するハロゲンランプを示し、3は照明光学系2からの光を通す対物レンズを示す。 9, 1 denotes an illumination optical system, 2 denotes a halogen lamp for irradiating light to the illumination optical system 1, 3 denotes an objective lens for passing the light from the illumination optical system 2. 4は基板を示し、101は基板4上に形成されたアライメントマークを示す。 4 shows a substrate, 101 denotes an alignment mark formed on the substrate 4. 5はアライメントマーク101の反射光を拡大する拡大投影光学系を示し、6は拡大光学系5で拡大されたアライメントマーク101の像を受光するCCDカメラを示す。 5 shows an enlarged projection optical system for enlarging the reflected light of the alignment mark 101, 6 denotes a CCD camera for receiving an image of the alignment mark 101 is enlarged by the enlarging optical system 5.
8は照明光学系1のレンズ間に配置された照明絞りを示し、9は拡大投影光学系のレンズ間に配置された180 8 shows an illumination diaphragm disposed between the illumination optical system 1 lens, 9 disposed between magnifying projection optical system of the lens 180
°位相板を示す。 ° shows a phase plate. 81はレチクル、82は電子光学系を示す。 81 reticle 82 shows an electron optical system.

【0069】図9に示すように、照明光学系1を介してハロゲンランプ2からの光を対物レンズ3に通し、基板4上に形成されたアライメントマーク101に落射照明する。 [0069] As shown in FIG. 9, through the light from the halogen lamp 2 to the objective lens 3 through the illumination optical system 1 is reflected illumination to the alignment mark 101 formed on the substrate 4. アライメントマーク101近傍で反射した光は拡大投影光学系5によってCCDカメラ6の受光面にアライメントマークの像を結像する。 The light reflected by the alignment mark 101 near forming an image of the alignment mark on the light receiving surface of the CCD camera 6 by magnifying projection optical system 5. また、照明光学系1のレンズ間に照明絞り8が配置され、拡大投影光学系のレンズ間に180°位相板9が配置される。 The diaphragm 8 lighting between the lenses of the illumination optical system 1 is arranged, 180 ° phase plate 9 is disposed between the enlarged projection optical system of the lens. 従って、レンズの中心付近を通る光のみ、位相を180°反転させる。 Therefore, only the light passing through the vicinity of the center of the lens, the phase is inverted 180 °. これにより、従来では良好なアライメント信号が得られなかったアライメントマークに対しても、アライメントを可能にしている。 Accordingly, even in the conventional relative alignment mark good alignment signal is not obtained, thereby enabling the alignment. この照明絞り8と位相板9は、 This illumination diaphragm 8 and the phase plate 9,
図21(a)及び21(b)に示す。 Shown in FIG. 21 (a) and 21 (b). 図21(a)は照明絞り8の平面図を示し、図21(b)は位相板9の平面図を示している。 FIG. 21 (a) shows a plan view of the illumination diaphragm 8, FIG. 21 (b) shows a plan view of the phase plate 9. 図21(a)及び図21(b)に示すように、照明絞り8と位相板9は相似形をしている。 As shown in FIG. 21 (a) and FIG. 21 (b), the illumination diaphragm 8 and the phase plate 9 has a similar shape.
照明絞り8の遮光部92に対応する位相板9の透過部9 Transmission unit 9 of the phase plate 9 corresponding to the light shielding portion 92 of the illumination diaphragm 8
5は透明膜で形成され、この透過部95は透過部95以外の透過部96に対して位相が180°シフトされている。 5 is formed of a transparent film, the transmitting portion 95 the phase is shifted 180 ° with respect to the transmission unit 96 of the non-transmissive portion 95.

【0070】一般的なアライメント装置には、設計段階で既に存在する残留収差、光学系を組み上げる段階で生じる調整誤差に起因する収差、拡大投影光学系5と瞳との間の光軸ずれ、照明光学系1と照明絞り8との間の光軸ずれ、あるいはハロゲンランプ2の照度むら等の誤差要因が含まれることは免れない。 [0070] In general alignment device, shift the optical axis between the residual aberration, aberration due to adjustment errors caused at the stage of assembling the optical system, magnifying projection optical system 5 and the pupil already present in the design stage, lighting shift the optical axis between the optical system first and illumination diaphragm 8, or may include the error factor such as uneven illuminance of the halogen lamp 2 inevitably. これらの誤差要因のうち、拡大投影光学系5の収差、特にコマ収差は、アライメントマークを構成する各パターンのサイズやコントローラの違いによって、パターンの像をシフトさせる。 Of these error factors, the aberration of the magnifying projection optical system 5, in particular coma, the difference in size and controllers of each pattern constituting the alignment mark, to shift the image of the pattern. 従って、重ね合わせ精度を向上させるためには、このコマ収差に対する処理を行うことが重要である。 Therefore, in order to improve the overlay accuracy, it is important to perform processing for the coma.

【0071】本実施形態に係るアライメントマーク10 [0071] alignment mark 10 according to an embodiment of the present invention
1が形成されたウェハ40aを図10(a)に示す。 The wafer 40a which 1 is formed shown in Figure 10 (a). 図10において、40aはウェハを示し、111はウェハ40a上のブロックを示す。 In FIG 10, 40a denotes a wafer, 111 denotes a block on the wafer 40a. 101a、101bはブロック111内に形成されたアライメントマークを示す。 101a, 101b denotes an alignment mark formed in the block 111.

【0072】図10(a)に示すように、ウェハ40a [0072] As shown in FIG. 10 (a), the wafer 40a
は、一括してデバイスパターンを転写可能な領域(実デバイスパターン転写ブロック111と呼ぶ)に分割される。 It is divided to the device pattern collectively transferable region (referred to as a real device pattern transfer block 111). このブロック111内には、実デバイスパターン(図示せず)と、x方向及びy方向のアライメント調整を行うためのアライメントマーク101a及び101b The block 111, an actual device pattern (not shown), the alignment marks 101a and 101b for performing alignment in the x-direction and y-direction
とが形成されている。 Door is formed.

【0073】このアライメントマーク101a及び10 [0073] The alignment mark 101a and 10
1bは両者とも同じ形状をしており、その形成されている方向が異なる。 1b is both have the same shape, different directions that are its formation. このうち、x方向アライメント調整用のアライメントマーク101aを拡大した図が図10 Of these, enlarged view of the alignment mark 101a for the x direction alignment adjustment 10
(b)である。 A (b). 図10(b)に示すように、アライメントマーク101aは、図20に示した従来のアライメントマークを構成する帯状パターン(大パターン41)を1本おきに小パターン42に置き換えた構造をしており、大パターン41と小パターン42が交互に並んでいる。 Figure 10 (b), the alignment marks 101a has a structure obtained by replacing the small pattern 42 a strip pattern (large pattern 41) to every other constituting a conventional alignment mark shown in FIG. 20 , small patterns 42 are arranged alternately with large pattern 41. この図10(b)に示すアライメントマークは、図20に示した従来のアライメントマークと同様に、その断面構造は溝状あるいは凸状のいずれでもよい。 Alignment marks shown in FIG. 10 (b), similarly to the conventional alignment mark shown in FIG. 20, the cross-sectional structure may be either grooved or convex.

【0074】図11は、図10(b)に示すアライメントマークをコマ収差のあるアライメント装置で観察した場合のパターンを示す。 [0074] Figure 11 shows the pattern when observed by the alignment device with a coma alignment marks shown in Figure 10 (b). コマ収差のある光学系では、パターンのサイズによって転写位置がずれる。 In the optical system of coma, it shifts the transfer position by the size of the pattern. このずれ量はパターンのサイズに依存する。 The deviation amount depends on the size of the patterns. このため、図10 For this reason, as shown in FIG. 10
(b)に示すアライメントマークをコマ収差のあるアライメント装置で観察すると、図11に示すように、6μ When the alignment marks shown in (b) observing the alignment device having the coma aberration, as shown in FIG. 11, 6 [mu
mの大パターン41に対して1μmの小パターン42があたかもずれているように観察される。 Small pattern 42 of 1μm is observed as offset though for large patterns 41 m. この時、1μm At this time, 1μm
パターン42と6μmパターン41の距離(L)を測定すれば、1μmパターン42の相対的な位置ずれ量δx By measuring the distance between the pattern 42 and 6μm pattern 41 (L), the relative positional deviation amount δx of 1μm patterns 42
=12μm−Lを算出することができる。 = Can be calculated 12 [mu] m-L. この相対的な位置ずれ量δxは、コマ収差の大きさにほぼ比例していると考えられる。 The relative positional deviation amount δx is considered to be substantially proportional to the magnitude of coma. このため、位置ずれ量δxの値からコマ収差の向きと大きさを見積もることができる。 Therefore, it is possible to estimate the direction and magnitude of the coma aberration from the value of the positional deviation amount .delta.x.

【0075】以上のように、図10(b)に示すようなアライメントマーク101aを用いれば、アライメントマーク101aの位置を測定すると同時に、アライメント装置のコマ収差の大きさを測定することができる。 [0075] As described above, by using the alignment marks 101a, as shown in FIG. 10 (b), simultaneously measuring the positions of the alignment marks 101a, it is possible to measure the magnitude of the coma aberration of the alignment device. すなわち、アライメント時にコマ収差によるアライメントマーク位置の騙され量を見積もることができる。 That is, it is possible to estimate the cheated amount of the alignment mark position by coma during alignment. 従って、騙され量を予め補正したアライメントを実現できる。 Accordingly, it is possible to realize an alignment in advance corrected fooled amount.

【0076】なお、本実施形態では図10(b)に示すようなアライメントマーク101aを用いたが、これに限定されるものではない。 [0076] Incidentally, in the present embodiment using the alignment marks 101a, as shown in FIG. 10 (b), is not limited thereto. 例えば、図12(a)に示すような1組の大パターン41と小パターン42で構成されたアライメントマーク101や、図12(b)に示すような複数本の大パターン41と複数本の小パターン4 For example, FIG. 12 (a) 1 set of to and the alignment mark 101 consists of a large pattern 41 small pattern 42 as shown in, a plurality of large pattern 41 and a plurality of small, as shown in FIG. 12 (b) pattern 4
2で構成されたアライメントマーク101であっても勿論よい。 It may of course be an alignment mark 101 which is composed of two.

【0077】(第5実施形態)図13は、本発明の第5 [0077] (Fifth Embodiment) FIG. 13 is a fifth of the present invention
実施形態に係るアライメントマーク101の構成を示す。 Shows the configuration of the alignment mark 101 according to the embodiment. 本実施形態は第4実施形態の変形例に関し、1本の小パターン42を挟んで2本の大パターン41が対称な位置に並んで形成されていることを特徴とする。 This embodiment relates to a modification of the fourth embodiment, the large pattern 41 of the two sides of the one of the small pattern 42 is characterized in that it is formed in line at symmetrical positions.

【0078】図13に示すアライメントマーク101をコマ収差のあるアライメント装置で観察したパターンを図14に示す。 [0078] The pattern was observed alignment marks 101 by the alignment device having the coma aberration illustrated in Figure 13 shown in FIG. 14. 第4実施形態と同様に、図14に示すように、6μmの大パターン41に対して1μmの小パターン42があたかもずれているように観察される。 Like the fourth embodiment, as shown in FIG. 14, a small pattern 42 of 1μm is observed as offset though for large pattern 41 of 6 [mu] m. この時、1μmパターン42とその両側の6μmパターン4 In this, 1 [mu] m pattern 42 and 6μm pattern 4 on both sides
1の距離L1及びL2を測定することにより、1μmパターン42の相対的な位置ずれ量δx=(L1−L2) By measuring the first distance L1 and L2, 1 [mu] m pattern 42 relative positional deviation amount δx = (L1-L2)
/2を算出することができる。 / 2 can be calculated. その利点を以下説明する。 Its advantages will be described below.

【0079】一般的なアライメント光学系には、拡大倍率誤差やディストーションを持っている。 [0079] In general alignment optical system has a magnification error or distortion. この拡大倍率誤差はアライメントの際の測定誤差要因にはならない。 The magnification error is not a measurement error factor in the alignment.
また、ディストーションは測定誤差にはなるが、その大きさは常に一定値になる。 Further, distortion becomes the measurement error, the magnitude is always a constant value. 従って、測定結果に一定値のオフセットをのせることにより、ディストーションの問題に対応できるため、アライメント誤差にはならない。 Therefore, by placing the offset constant value of the measurement result, because it corresponds to the distortion problem, not a alignment error.

【0080】しかし、大パターン41と小パターン42 [0080] However, a large pattern 41 small pattern 42
の間隔測定から相対的な位置ずれ量δxを算出する場合、第4実施形態に示すアライメントマークでは、コマ収差が存在しない場合も設計値の12μmからずれてしまう。 If you from interval measurement calculates the relative positional deviation amount .delta.x, the alignment marks shown in the fourth embodiment, deviates from 12μm design value even if the coma is absent. この場合、拡大倍率誤差やディストーションを予め把握しておく必要がある。 In this case, it is necessary to previously know the magnification error and distortion. そこで、本実施形態のように位置ずれ量δxを算出する。 Therefore, to calculate the positional deviation amount δx as in this embodiment. このように算出された位置ずれ量δxは、拡大倍率誤差やディストーションには影響されない。 Thus calculated positional shift amount δx is not affected by the magnification error and distortion. 従って、拡大倍率誤差やディストーションの影響を受けないアライメントを実現することができる。 Therefore, it is possible to realize an alignment that is not affected by the magnification error and distortion.

【0081】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 [0081] The present invention is not limited to the above embodiment. 図13に示すようなアライメントマーク101を用いたが、これ以外の構成でもよく、例えば、 Although using the alignment mark 101 as shown in FIG. 13 may be in any other configuration, for example,
図15(a)に示すような複数本の小パターン42を複数本の大パターン41で挟んだ構成の収差測定マーク3 15 aberration measurement mark structure sandwiched by a plurality of large pattern 41 a plurality of small pattern 42 as shown in (a) 3
1や、図15(b)に示すような構成比を1:1としない大パターン41と小パターン42が交互に並んだ構成の収差測定マーク31であっても勿論よい。 1 and, the composition ratio as shown in FIG. 15 (b) 1: may of course be 1 large pattern 41 and the small pattern 42 that does not have an aberration measurement mark 31 having the structure arranged alternately.

【0082】(第6実施形態)図16乃至図17は、本発明の第6実施形態に係るアライメントマークの構成を示す。 [0082] (Sixth Embodiment) FIGS. 16 to 17 shows the structure of an alignment mark according to a sixth embodiment of the present invention. 本実施形態は第4実施形態の変形例に係わり、アライメント光学系の分解能では分離した観察ができない程の微細なパターンが密集する。 This embodiment relates to a modification of the fourth embodiment, a fine pattern that can not be observed separated are concentrated in the resolution of the alignment optical system. このようにパターンが密集することによって、実質的に大パターン41'として機能することを特徴としている。 By such pattern is densely so, it is characterized in that substantially functions as the large pattern 41 '.

【0083】図16(a)は、細い帯状のパターンが密集して大パターン41'として機能するアライメントマーク31を示す。 [0083] FIG. 16 (a) shows the alignment marks 31 which functions as a strip-like pattern is densely large pattern 41 '. このような密集パターンが大パターン41'として機能する理由を以下に示す。 Indicates why such dense pattern functions as a large pattern 41 'below.

【0084】実際の半導体デバイスの製造に用いられているアライメントマークを構成するパターンのサイズは、製造工程上の制約により、最大寸法や最小寸法が制限される場合が多い。 [0084] pattern size constituting the alignment mark used in the manufacture of actual semiconductor devices, due to restrictions in the manufacturing process, often the largest dimension and the smallest dimension is limited. このため、6μm幅の大パターンは使用できない場合も存在する。 Therefore, there if a large pattern of 6μm width can not be used. このような場合には、 In such a case,
製造工程上の制約内にある寸法を有するパターンを用いてアライメントマークを構成しなければならない。 It shall constitute the alignment mark by using the pattern having the dimensions are within the manufacturing process constraints. そこで、アライメント光学系の分解能よりも微細なパターンを密集させて大きなパターンを構成する。 Accordingly, constitute a large pattern by densely fine patterns than the resolution of the alignment optical system. この密集させたパターンは、アライメント光学系で測定した場合、1 The dense was pattern when measured by the alignment optical system, 1
本の幅の太い大パターンとして判断する。 To determine as thick large pattern width of this. 従って、アライメント光学系の測定結果は、密集させたパターンも大パターンと何ら変わることがないため、このような密集パターンは実質的には上記第4,5実施形態で用いられる大パターン41と同様に機能する。 Therefore, the measurement result of the alignment optics, since was dense patterns never any changes and large pattern, such dense patterns similar to the large pattern 41 is substantially used in the above fourth and fifth embodiments to function.

【0085】このように本実施形態によれば、製造工程上のパターン寸法の制約がある場合も、実質的に大パターン41と小パターン42の組み合わせと同様にアライメントを行うことができる。 [0085] According to this embodiment, even if there is a limitation of pattern size in the manufacturing process, it can be carried out similarly to the combination of a substantially large pattern 41 small pattern 42 alignment.

【0086】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 [0086] The present invention is not limited to the above embodiment. 図16(a)に示すようなアライメントマーク31を用いたが、これ以外の構成でもよい。 Although using the alignment mark 31 shown in FIG. 16 (a), it may be other configurations. 例えば、図16(b)に示すように、図16(a)に示すような大パターン41'を構成する細い帯状のパターンがさらに長手方向に分割された帯状パターンが密集することにより大パターン41”として機能するアライメントマーク31でもよい。つまり、アライメント光学系の分解能よりも微細なパターンを密集させたパターンであれば何でもよい。また、図16(c)に示すように、大パターン41'のみならず、小パターン42'も細い帯状のパターンが密集して小パターン42'として機能するアライメントマーク31であってもよい。さらに、図1 For example, as shown in FIG. 16 (b), the large pattern 41 by the band-shaped pattern in which strip-like patterns constituting the large pattern 41 'is further divided in the longitudinal direction as shown in FIG. 16 (a) densely may be an alignment mark 31 which serves as a ". that is, the alignment anything as long as the pattern obtained by densely fine pattern than the resolution of the optical system good. Further, as shown in FIG. 16 (c), only the large pattern 41 ' Narazu may be alignment marks 31 that functions as a small pattern 42 'is also strip-like patterns densely small pattern 42'. further, FIG. 1
7に示すように、大パターン41''と小パターン42 As shown in 7, and the large pattern 41 '' small patterns 42
''それぞれをラインパターンの長手方向に分割したものであってもよい。 '' May be obtained by dividing the respective longitudinal direction of the line pattern. この場合、分割された各微細パターンは、アライメントセンサの分解能以下の微細パターンでなくても構わない。 In this case, the fine pattern is divided may be absent or less fine pattern resolution of the alignment sensor.

【0087】(第7実施形態)図18は、本発明の第7 [0087] (Seventh Embodiment) FIG. 18 is a seventh invention
実施形態に係るアライメントにおけるマーク位置計測のフローチャートを示す。 Shows a flowchart of the mark position measurement in the alignment according to the embodiment. 本実施形態は、図18に示すフローチャートに沿って、アライメントの信号処理について説明する。 This embodiment is in accordance with the flowchart shown in FIG. 18, described signal processing of the alignment.

【0088】まず、通常の露光で行われるアライメントと同様に、アライメントマークに光を照射し、このアライメントマークからの散乱光をCCDカメラにより受光してアライメント信号波形を取得する(181)。 [0088] First, similarly to the alignment performed in normal exposure, irradiating light to the alignment mark, to obtain an alignment signal waveform by receiving the scattered light from the alignment mark by CCD camera (181).

【0089】次に、通常行われる処理と同様に、このアライメント信号波形からアライメントマークの位置を測定する(182)。 [0089] Then, similarly to the ordinary processing to be performed, to measure the position of the alignment marks from the alignment signal waveform (182). このマーク位置の測定と並行して、 In parallel with the measurement of the mark position,
大パターン41と小パターン42の間の間隔測定を行い(183)、この測定された間隔に基づいてアライメントマークの測定位置の騙され量を算出する(184)。 A large pattern 41 performs distance measurement between the small pattern 42 (183), calculates the cheated amount of measured positions of the alignment marks on the basis of the measured distance (184).

【0090】次に、得られたマーク位置と騙され量に基づいて、正しいアライメントマーク位置を算出し、位置の補正を行う(185)。 Next, based on the amount tricked the resulting mark position, calculates the correct alignment mark position, and corrects the position (185).

【0091】このようなアライメントにおけるマーク位置計測において、図19を参照して、騙され量の算出工程(184)の一例を説明する。 [0091] In the mark position measurement in such an alignment, with reference to FIG. 19, an example of a tricked amount calculation step (184).

【0092】一般に用いられるハロゲンランプを光源とし、開口数が0.3のアライメント装置においては、パターンサイズと位置ずれ量はほぼ反比例の関係にある。 [0092] As a general halogen lamp used in the light source, in the alignment device of the numerical aperture 0.3, the amount of positional deviation between the pattern size is approximately inversely proportional.
従って、図19に示すように、横軸をパターン位置、縦軸をパターンサイズの逆数にとると、大パターンの位置aと小パターンの位置bを通る直線が横軸と交わる位置、すなわちパターンサイズの逆数が実質的に0となる位置が、実際のアライメントマークの位置cとなる。 Accordingly, as shown in FIG. 19, the horizontal axis pattern position, taking the vertical axis to the inverse of the pattern size, position straight line passing through the position b of the position a and the small pattern of the large pattern crosses the horizontal axis, i.e. the pattern size positions reciprocal of is substantially zero, a position c of the actual alignment marks. 従って、この位置cを基準にアライメントを行えば、アライメントマーク毎に発生する騙され量を、通常の位置測定と同時に補正することが可能となる。 Therefore, by performing the alignment relative to the position c, and deceived amount generated for each alignment mark, it is possible to correct at the same time as the normal position measurement.

【0093】また、CCDカメラ6が受光する光の光路に、図1に示す平行平面板7を配置することも可能である。 [0093] Further, the optical path of light CCD camera 6 is received, it is also possible to arrange a plane-parallel plate 7 shown in FIG. この場合、得られた騙され量に応じて収差を補正することにより、図19に示した位置aと位置bを通る直線の傾きを大きくすることができる。 In this case, by correcting the aberration in accordance with the amount cheated obtained, it is possible to increase the slope of the straight line passing through the position a and the position b shown in FIG. 19. これにより、相対的な位置ずれ量δxを小さくでき、より正確な騙され量の見積もりが可能となるとともに、コマ収差が補正できる。 Thus, the relative positional deviation amount δx can be reduced, with more accurate fooled Estimating is possible, coma can be corrected.

【0094】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 [0094] The present invention is not limited to the above embodiment. 例えば、大パターン41と小パターン4 For example, a large pattern 41 Small Pattern 4
2のパターン幅はそれぞれ6μmと1μmとしたが、本発明はこの組み合わせに限定されるものではない。 Second pattern width was 6μm and 1μm, respectively, but the present invention is not limited to this combination. 最適な寸法の組み合わせは、アライメント光学系の開口数や照明コヒーレンシ、光源の波長域等によって異なるため、対象となるアライメント装置を用いた実験により決定される。 The combination of optimum dimensions, the alignment optical system NA and illumination coherency, because it varies depending on the wavelength range, etc. of the light source is determined by experiments using an alignment apparatus of interest. さらに、アライメントマークの構造は、本実施形態のように凸形状、凹形状、埋め込み形状等の断面構造に限定するものではなく、アライメントセンサにより検出可能なものであればいかなる構造をとってもよい。 Furthermore, the structure of the alignment mark is convex as in the present embodiment, a concave shape, not limited to the cross-sectional structure such as embedded shape may take any structure as long as it is detected by the alignment sensor.

【0095】以上詳述したように本発明によれば、コマ収差分布の中心ずれを調整することが可能なため、アライメント装置毎あるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減することが可能となる。 [0095] According to the present invention as described above in detail, since it is possible to adjust the center displacement of the coma aberration distribution, it is possible to reduce the alignment offset difference in the alignment device or for each respective alignment marks occurs It can become.

【0096】また、別の本発明によれば、アライメントマークとして大小パターンが並んで形成されているものを用いることにより、コマ収差の偏心によるパターンの位置ずれからコマ収差の大きさを見積もることができ、 [0096] According to another aspect of the present invention, by using a large and small patterns are formed side by side as the alignment mark, is to estimate the magnitude of the coma aberration from the positional deviation of the pattern due to the eccentricity of coma can,
アライメントオフセットを低減することが可能となる。 It is possible to reduce the alignment offset.

【0097】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。 [0097] In addition, the present invention is within a range that does not depart from the spirit thereof, can be modified in various ways.

【0098】 [0098]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、アライメント装置毎あるいはアライメントマーク毎に差が生じているアライメントオフセットを低減できるアライメント装置、収差測定方法、及び収差測定マークを提供できる。 According to the present invention as described in the foregoing, the alignment apparatus that can reduce an alignment offset difference in the alignment device or for each each alignment mark is occurring, can be provided aberration measuring method, and the aberration measurement mark.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1実施形態に係るアライメント装置の全体構成を示す図。 Shows an overall configuration of an alignment apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG.

【図2】コマ収差のある光学系での点像を示す図。 Shows the point image in the optical system with a [2] coma.

【図3】コマ収差の分布と収差測定マークとの関係を示す図。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the distribution and the aberration measuring mark of the coma.

【図4】図4(a)は本発明の第2実施形態に係る収差測定マークの形成されたウェハの平面図。 [4] FIG. 4 (a) is a plan view of the wafer formed with the aberration measurement mark according to a second embodiment of the present invention. 図4(b)は図4(a)に示す収差測定マークを拡大して示した図。 FIG. 4 (b) shows an enlarged aberration measurement mark shown in Figure 4 (a).

【図5】収差測定マークをアライメント装置で観察した場合のパターンを示す図。 FIG. 5 shows a pattern when observing the aberration measurement marks by the alignment device.

【図6】図6(a)、図6(b)は第2実施形態に係る収差測定マークの変形例を示す図。 [6] FIG. 6 (a), the FIG. 6 (b) illustrates a modification of the aberration measurement marks according to the second embodiment.

【図7】図7(a)乃至図7(c)は第2実施形態に係る収差測定マークの変形例を示す図。 [7] FIGS. 7 (a) through FIG. 7 (c) illustrates a modification of the aberration measurement mark according to the second embodiment.

【図8】本発明の第3実施形態に係るアライメント装置に用いられる収差測定マークの構成を示す図。 8 shows the aberration measurement mark arrangement for use in alignment apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の対象とするアライメント装置の全体構成を示す図。 Diagram showing the overall configuration of the alignment device as a target of the present invention; FIG.

【図10】図10(a)は本発明の第4実施形態に係るアライメントマークが形成されたウェハを示す図。 [10] FIG. 10 (a) shows a wafer alignment mark is formed according to a fourth embodiment of the present invention. 図1 Figure 1
0(b)は図10(a)に示すアライメントマークを拡大して示した図。 0 (b) is a view showing an enlarged alignment marks shown in Figure 10 (a).

【図11】収差測定マークをアライメント装置で観察した場合のパターンを示す図。 11 is a diagram showing a pattern of a case of observing the aberration measurement marks by the alignment device.

【図12】図12(a)、図12(b)は第4の実施形態に係る収差測定マークの変形例を示す図。 [12] FIG. 12 (a), the FIG. 12 (b) illustrates a modification of the aberration measurement mark according to a fourth embodiment.

【図13】本発明の第5実施形態に係るアライメントマークの構成を示す図。 FIG. 13 shows the structure of an alignment mark according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第5実施形態に係るアライメントマークをコマ収差のあるアライメント装置で観察した場合のパターンを示す図。 14 illustrates a pattern of a case where the alignment mark according to a fifth embodiment observed by the alignment device with a coma of the present invention.

【図15】図15(a)、図15(b)は第5実施形態に係るアライメントマークの変形例を示す図。 [15] FIG. 15 (a), the FIG. 15 (b) illustrates a modification of the alignment mark according to a fifth embodiment.

【図16】図16(a)は本発明の第6実施形態に係るアライメントマークの構成を示す図。 [16] FIG. 16 (a) shows the structure of an alignment mark according to a sixth embodiment of the present invention. 図16(b)、図16(c)は同実施形態に係るアライメントマークの変形例を示す図。 FIG. 16 (b), the FIGS FIG. 16 (c) showing a modification of the alignment mark according to the embodiment.

【図17】本発明の第6実施形態に係るアライメントマークの変形例を示す図。 It illustrates a modification of the alignment mark according to a sixth embodiment of FIG. 17 the present invention.

【図18】本発明の第7実施形態に係るアライメントにおけるマーク位置計測のフローチャートを示す図。 FIG. 18 shows a flow chart of the mark position measurement in the alignment according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第7実施形態に係る騙され量の算出工程を示す図。 FIG. 19 shows a deceived amount calculation step according to a seventh embodiment of the present invention.

【図20】従来のアライメントマークの構成を示す図。 FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a conventional alignment mark.

【図21】図21(a)は従来のアライメント装置に用いられる照明絞りの構成を示す図。 [21] FIG. 21 (a) shows the configuration of illumination aperture used in a conventional alignment apparatus. 図21(b)は従来のアライメント装置に用いられる位相板の構成を示す図。 FIG. 21 (b) shows the structure of a phase plate used in the conventional alignment device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…照明光学系、 2…ハロゲンランプ、 3…対物レンズ、 4…基板、 5…拡大投影光学系、 6…CCDカメラ、 7…平行平面板、 7'…傾き調整機構、 8…照明絞り、 9…位相板、 31、40b、101、101a、101b…収差測定マーク(アライメントマーク)、 32…収差測定マークの中心、 33…コマ収差分布、 34…コマ収差分布の中心、 40a…ウェハ、 41、41'、41''、41'''…大パターン、 42、42'、42''…小パターン、 81…レチクル、 82…電子光学系、 111…ブロック。 1 ... illumination optical system, 2 ... halogen lamp, 3 ... objective lens, 4 ... substrate, 5 ... enlargement projection optical system, 6 ... CCD camera, 7 ... plane-7 '... inclination adjustment mechanism, 8 ... illumination aperture, 9 ... phase plate, 31,40b, 101,101a, 101b ... aberration measurement mark (alignment mark), 32 ... aberration measurement mark center, 33 ... coma aberration distribution, 34 ... center of coma aberration distribution, 40a ... wafer, 41 , 41 ', 41' ', 41' '' ... large pattern, 42, 42 ', 42' '... small pattern, 81 ... reticle, 82 ... electron optical system, 111 ... block.

Claims (12)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 下地基板上に形成されたアライメントマークを照明する照明光学系と、 前記アライメントマークの像を拡大する拡大光学系と、 前記拡大光学系を通した光の像を受光する検出器と、 前記検出器に入射する光の軸に対する傾きを変えることによりコマ収差の分布を平行移動させる光学系とを具備し、 前記光学系には、前記コマ収差の偏心を補正する調整機構が設けられていることを特徴とするアライメント装置。 1. A an illumination optical system for illuminating the alignment mark formed on a base substrate, a magnifying optical system for enlarging an image of the alignment mark, a detector for receiving an image of the light through the magnifying optical system If, comprising an optical system for translating the distribution of the coma aberration by changing the inclination with respect to the axis of light incident on the detector, wherein the optical system, the adjustment mechanism is provided for correcting the eccentricity of the coma alignment apparatus characterized by being.
  2. 【請求項2】 下地基板に形成され、パターン幅の太い大パターンからなる第1のマーク部と、該大パターンよりもパターン幅の細い小パターンからなる第2のマーク部を有し、該大パターンと小パターンは少なくとも一の方向に互いに平行して近隣に配置されている収差測定マークを照明光学系を介して照明し、 前記収差測定マークの像を、拡大光学系を用いて検出器の受光面に投影し、 前記収差測定マークの前記大パターンと前記小パターンの位置を検出し、 前記大パターンと前記小パターンの位置に基づいて収差を測定することを特徴とする収差測定方法。 2. A formed on the underlying substrate has a first mark portion consisting of a thick large pattern of the pattern width, the second mark portion consisting of a thin small pattern of the pattern width than the large pattern, the large pattern and the small pattern illuminates the aberration measuring mark are located close in parallel to each other in at least one direction via the illumination optical system, an image of the aberration measuring mark, the detector using a magnifying optical system aberration measuring method is projected on the light receiving surface, the said large pattern of the aberration measuring mark detecting the position of the small pattern, and measuring the aberrations based on the position of the small pattern and the large pattern.
  3. 【請求項3】 前記収差測定マークの前記大パターンと前記小パターンの少なくとも一方は、アライメントに用いられる光学系の分解能では観察できない複数の微細パターンにより構成され、該微細パターンが密集して前記大パターンあるいは前記小パターンとして機能することを特徴とする請求項2記載の収差測定方法。 Wherein at least one of said small pattern and the large pattern of the aberration measuring mark, the resolution of the optical system used for the alignment is configured of a plurality of fine patterns can not be observed, the size the fine pattern is densely aberration measuring method according to claim 2, wherein the function as a pattern or the small pattern.
  4. 【請求項4】 前記収差の測定は、前記大パターンの位置と前記小パターンの位置の差から前記収差測定マークの騙され量を算出することにより行うことを特徴とする請求項2記載の収差測定方法。 Wherein measurement of said aberration, aberration of claim 2, wherein the performing by calculating the cheated amount of said aberration measurement mark from the difference of the position of the small pattern and position of the large pattern Measuring method.
  5. 【請求項5】 前記収差の測定は、アライメント装置の調整により行うことを特徴とする請求項2記載の収差測定方法。 Measurement of claim 5, wherein the aberration, the aberration measuring method according to claim 2, characterized in that the adjustment of the alignment device.
  6. 【請求項6】 前記収差の測定は、実デバイスのパターン露光のアライメントの際に行うものであり、前記収差測定マークはアライメントマークとして機能することを特徴とする請求項2記載の収差測定方法。 6. The measurement of the aberration is made on the occasion of the alignment pattern exposure of the actual device, the aberration measuring method according to claim 2, wherein the aberration measurement mark is characterized in that it functions as an alignment mark.
  7. 【請求項7】 前記収差の測定は、実デバイスのパターン露光のアライメントの際に行うものであり、前記収差測定マークはアライメントマークとして機能し、前記大パターンの位置と前記小パターンの位置の差から前記収差測定マークの騙され量を算出し、前記大パターンの位置及び前記小パターンの位置の少なくとも一方と、前記騙され量に基づいて前記収差測定マークの正しい位置を算出することを特徴とする請求項2記載の収差測定方法。 7. Measurements of the aberration is made on the occasion of the alignment pattern exposure of the actual device, the aberration measurement mark functions as an alignment mark, the difference in the position of the small pattern and position of the large pattern calculating a deceived amount of said aberration measurement mark from a wherein calculating at least one of the position and the position of the small pattern of the large pattern, the correct position of the aberration measuring mark on the basis of the cheated amount aberration measuring method according to claim 2 wherein.
  8. 【請求項8】 パターン幅の太い大パターンからなる第1のマーク部と、該大パターンよりもパターン幅の細い小パターンからなる第2のマーク部を有し、該大パターンと小パターンは少なくとも一の方向に互いに平行して近隣に配置されており、該パターンに光を照射して得られるパターン像から収差を測定することを特徴とする収差測定マーク。 8. A first mark portion consisting of a thick large pattern of the pattern width, a second mark portion consisting of a thin small pattern of the pattern width than said large pattern, said large pattern and the small pattern at least are arranged close in parallel to each other in one direction, the aberration measuring mark and measuring the aberration from the pattern image obtained by irradiating light to the pattern.
  9. 【請求項9】 前記大パターンと小パターンの少なくとも一方を中心として他方が対称な位置に形成されていることを特徴とする請求項8記載の収差測定マーク。 Wherein said large pattern and aberration measurement mark according to claim 8, wherein the other about at least one of the small pattern is characterized by being formed at symmetrical positions.
  10. 【請求項10】 前記大パターンと小パターンは任意の構成比で構成され、かつ交互に複数形成されていることを特徴とする請求項8記載の収差測定マーク。 Wherein said large pattern and the small pattern aberration measurement mark according to claim 8, characterized in that it is formed with a plurality consists of any composition ratio, and alternately.
  11. 【請求項11】 前記大パターンと前記小パターンの少なくとも一方は、アライメントに用いられる光学系の分解能では観察できない複数の微細パターンにより構成され、該微細パターンが密集して前記大パターンあるいは前記小パターンとして機能することを特徴とする請求項8記載の収差測定マーク。 Wherein said at least one of the large pattern and the small pattern, the resolution of the optical system used for the alignment is configured of a plurality of fine patterns can not be observed, the larger pattern or the small pattern the fine pattern densely aberration measurement mark according to claim 8, wherein the function as.
  12. 【請求項12】 前記大パターン及び小パターンは、アライメントマークとして形成されていることを特徴とする請求項8記載の収差測定マーク。 12. The method of claim 11, wherein the large pattern and the small pattern, the aberration measurement mark according to claim 8, characterized in that it is formed as an alignment mark.
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