JP2001267196A - Position detecting apparatus, position detecting method, aligner and exposing method - Google Patents
Position detecting apparatus, position detecting method, aligner and exposing methodInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の製造工程において、基板やレチクル等の被
検物に形成された被検マークの位置情報を検出する位置
検出装置及び位置検出方法、並びに当該装置及び方法を
用いて検出された被検マークの位置情報に基づいて基板
とレチクルとの位置合わせ(アライメント)を行い、レ
チクルに形成されたパターンを基板上に露光転写する露
光装置及び露光方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device and a position detecting method for detecting position information of a test mark formed on a test object such as a substrate or a reticle in a process of manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device. Exposure apparatus for aligning (aligning) a substrate and a reticle based on positional information of a test mark detected using the apparatus and the method, and exposing and transferring a pattern formed on the reticle onto the substrate And an exposure method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等の製造にお
いては、露光装置を用いてフォトマスクやレチクル(以
下、これらをレチクルと総称する)に形成された微細な
パターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗布された
半導体ウェハやガラスプレート等の上に投影露光するこ
とが繰り返し行われる。投影露光としては例えばステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置が用いられる。投
影露光を行う際には、基板の位置と投影されるレチクル
に形成されたパターン像の位置とを精密に合わせる必要
がある。近年、特に半導体素子の製造においては、形成
されるパターンが微細になっており、所望の性能を有す
る半導体素子を製造するために位置合わせの精度向上が
要求されている。基板やレチクルにはその位置を検出す
るための被検マークが形成されており、露光装置はこれ
らの被検マークの位置情報を検出することによってレチ
クル又は基板の位置情報を検出する位置検出装置を備え
ている。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like, an image of a fine pattern formed on a photomask or a reticle (hereinafter, these are collectively referred to as a reticle) by using an exposure apparatus is used for forming a photoresist or the like. Projection exposure on a semiconductor wafer, a glass plate or the like coated with a photosensitive agent is repeatedly performed. As the projection exposure, for example, a step-and-repeat type exposure apparatus is used. When performing projection exposure, it is necessary to precisely match the position of the substrate with the position of the pattern image formed on the reticle to be projected. In recent years, particularly in the manufacture of semiconductor devices, patterns to be formed have become finer, and there has been a demand for improved alignment accuracy in order to manufacture semiconductor devices having desired performance. A test mark for detecting the position of the reticle or the substrate is formed on the substrate or reticle, and the exposure apparatus detects a position of the reticle or the substrate by detecting the position information of the test mark. Have.
【0003】レチクルの位置情報を検出するレチクル位
置検出装置は、光源として基板を露光するための露光光
を用いるものが一般的である。このレチクル位置検出装
置の検出方式には、例えばVRA(Visual Reticle Ali
gnment)方式がある。VRA方式は、基板がステージ上
に搬送される前に、露光光をレチクル上に形成された被
検マークに照射して得られる光学像をCCD(Charge C
oupled Device)等の撮像素子で画像信号に変換し、こ
の画像信号の画像処理を行って被検マークの位置情報を
検出するものである。A reticle position detecting device for detecting reticle position information generally uses an exposure light for exposing a substrate as a light source. The detection method of the reticle position detection device includes, for example, a VRA (Visual Reticle Ali
gnment) method. In the VRA system, an optical image obtained by irradiating exposure light on a test mark formed on a reticle before a substrate is transferred onto a stage is converted to a CCD (Charge C).
The image signal is converted into an image signal by an imaging device such as an Oupled Device, and image processing of the image signal is performed to detect positional information of the test mark.
【0004】また、基板の位置情報を検出する基板位置
検出装置は、半導体素子や液晶表示素子等の製造過程に
おいて測定対象である基板の表面状態(荒れ程度)が変
化するため、単一種類の装置によって基板の位置情報を
正確に検出することは困難であり、一般的には基板の表
面状態に合わせて異なる装置が使用される。これらの装
置の主なものとしては、LSA(Laser Step Alignmen
t)方式、FIA(Field Image Alignment)方式、LI
A(Laser Interferometric Alignment)方式のものが
ある。A substrate position detecting device for detecting positional information of a substrate changes the surface state (roughness) of a substrate to be measured in a process of manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, or the like. It is difficult to accurately detect the position information of the substrate by the device, and different devices are generally used according to the surface condition of the substrate. The main components of these devices are LSA (Laser Step Alignment).
t) method, FIA (Field Image Alignment) method, LI
A (Laser Interferometric Alignment) type is available.
【0005】LSA方式の基板位置検出装置は、レーザ
光を基板に形成された被検マークに照射し、回折・散乱
された光を利用してその被検マークの位置情報を計測す
る基板位置検出装置であり、従来から種々の製造工程の
半導体ウェハに幅広く使用されている。FIA方式の基
板位置検出装置は、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広
い光源を用いて被検マークを照明し、その結果得られた
被検マークの像を画像信号に変換した後、画像処理して
位置計測を行う基板位置検出装置であり、アルミニウム
層や基板表面に形成された非対称な被検マークの計測に
効果的である。LIA方式の基板位置検出装置は、基板
表面に形成された回折格子状の被検マークに、僅かに波
長が異なるレーザ光を2方向から照射し、その結果生ず
る2つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相から被検
マークの位置情報を検出する基板位置検出装置である。
このLIA方式の基板位置検出装置は、低段差の被検マ
ークや基板表面の荒れが大きい基板に用いると効果的で
ある。An LSA type substrate position detecting device irradiates a test mark formed on a substrate with a laser beam, and measures position information of the test mark by using diffracted / scattered light. This device has been widely used for semiconductor wafers in various manufacturing processes. The FIA type substrate position detecting device illuminates a test mark using a light source having a wide wavelength band such as a halogen lamp, converts an image of the test mark obtained as a result into an image signal, and performs image processing. This is a substrate position detection device that performs position measurement by using an asymmetric test mark formed on an aluminum layer or a substrate surface. The LIA type substrate position detecting device irradiates laser beams having slightly different wavelengths from two directions to a diffraction grating-like test mark formed on the substrate surface, and causes the resulting two diffracted lights to interfere with each other. This is a substrate position detection device that detects position information of a test mark from the phase of interference light.
This LIA type substrate position detecting device is effective when used for a test mark having a low step or a substrate having a large surface roughness.
【0006】また、上記の位置検出装置としては、投影
光学系を介して基板上の被検マークの位置情報を検出す
るTTL(スルー・ザ・レンズ)方式、投影光学系を介
することなく直接基板上の被検マークの位置情報を検出
するオフ・アクシス方式、及び投影光学系を介して基板
とレチクルとを同時に観察し、両者の相対位置関係を検
出するTTR(スルー・ザ・レチクル)方式等がある。
これらの位置検出装置を使用して、レチクルと基板との
位置合わせを行う場合、予め位置検出装置の計測中心と
レチクルのパターンの投影像の中心(露光中心)との間
隔であるベースライン量が求められている。そして、位
置検出装置によって被検マークの計測中心からのずれ量
が検出され、このずれ量をベースライン量で補正した距
離だけ基板を移動することによって基板上に設定された
区画領域(ショット領域)の中心が露光中心に正確に位
置合わせされた後に、露光光によりショット領域が露光
される。露光装置を維持して使用する過程で次第にベー
スライン量が変動することがあが、このようなベースラ
イン量の変動である所謂ベースライン変動が生じると、
アライメント精度(重ね合わせ精度)が低下する。従っ
て、例えば定期的に位置検出装置の計測中心と露光中心
との間隔を正確に計測するためのベースラインチェック
を行う必要がある。[0006] The position detecting device includes a TTL (through-the-lens) system for detecting position information of a test mark on a substrate via a projection optical system. Off-axis method for detecting the position information of the above-described test mark, and TTR (through the reticle) method for simultaneously observing the substrate and the reticle via the projection optical system and detecting the relative positional relationship between them There is.
When aligning the reticle with the substrate using these position detecting devices, the baseline amount, which is the distance between the measurement center of the position detecting device and the center of the projected image of the reticle pattern (exposure center), is determined in advance. It has been demanded. Then, the position detecting device detects the amount of deviation of the mark to be measured from the measurement center, and moves the substrate by a distance obtained by correcting the amount of deviation by the baseline amount, thereby defining a partitioned area (shot area) set on the substrate. After the center of the shot is accurately aligned with the center of exposure, the shot area is exposed by exposure light. In the process of using and maintaining the exposure apparatus, the baseline amount may fluctuate gradually.
Alignment accuracy (overlay accuracy) decreases. Therefore, for example, it is necessary to periodically perform a baseline check for accurately measuring the distance between the measurement center of the position detection device and the exposure center.
【0007】次に、露光装置の全体の動作の一例を概説
すると以下の通りである。Next, an example of the overall operation of the exposure apparatus will be outlined as follows.
【0008】まず、基板が露光位置に搬送される前にレ
チクル位置検出装置によってレチクルに形成された被検
マークの位置情報を検出し、この位置情報に基づいてレ
チクルの位置の調整を行う。次に、基板を露光位置に搬
送し、基板位置検出装置によって基板に形成された被検
マークの位置情報を検出する。そして、基板に形成され
た被検マークの位置情報に基づいて露光光の光軸に対し
て垂直な面内において基板の位置情報で示されるずれ量
をベースライン量で補正した距離だけ基板を移動するこ
とにより、基板に形成されたショット領域とレチクルと
の相対位置の位置合わせを行った後に露光光をレチクル
に照射してレチクルに形成されたパターンの像を基板上
に露光転写する。First, before the substrate is conveyed to the exposure position, the reticle position detecting device detects the position information of the test mark formed on the reticle, and adjusts the position of the reticle based on this position information. Next, the substrate is transported to the exposure position, and the position information of the test mark formed on the substrate is detected by the substrate position detecting device. Then, based on the positional information of the test mark formed on the substrate, the substrate is moved by a distance corrected in the plane perpendicular to the optical axis of the exposure light by the amount of deviation indicated by the positional information of the substrate by the baseline amount. Then, after aligning the relative position between the shot area formed on the substrate and the reticle, the reticle is irradiated with exposure light to expose and transfer the image of the pattern formed on the reticle onto the substrate.
【0009】次に、上述のFIA方式の基板位置検出装
置についてより詳細に説明する。FIA方式の基板位置
検出装置はハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を
用いて基板上に形成された被検マークを照明し、その結
果得られた被検マークの光学像をCCD等の撮像素子に
よって画像信号に変換し、この画像信号を画像処理する
ことによって被検マークの位置情報を検出するものであ
るが、画像処理を行う際に基板位置検出装置の計測中心
に対する被検マークのずれ量を算出することによって被
検マークの位置情報を検出しなければならない。基板位
置検出装置はこの計測中心からのずれ量を検出するため
に、光学系に検出範囲の基準を示す指標板を設け、指標
板を照射して得られる像と被検マークの像とが合成され
た光学像の画像処理を行って、被検マークの計測中心か
らのずれ量を算出している。Next, the above-mentioned FIA type substrate position detecting device will be described in more detail. An FIA type substrate position detecting device illuminates a test mark formed on a substrate using a light source having a wide wavelength band such as a halogen lamp, and an optical image of the test mark obtained as a result is captured by a CCD or the like. The position information of the test mark is detected by converting the image signal into an image signal by an element and performing image processing on the image signal. However, when performing the image processing, the displacement of the test mark with respect to the measurement center of the substrate position detecting device is performed. The position information of the test mark must be detected by calculating the amount. In order to detect the amount of deviation from the center of measurement, the substrate position detection device is provided with an index plate indicating the reference of the detection range in the optical system, and the image obtained by irradiating the index plate and the image of the test mark are combined. Image processing of the obtained optical image is performed to calculate a shift amount of the test mark from the measurement center.
【0010】近年、FIA方式の基板位置検出装置にお
いて、異なる波長帯域を有する第1光源及び第2光源を
用いて被検マーク及び指標板それぞれを照明し、各々異
なる光検出器で検出した画像情報に基づいて被検マーク
の位置情報を検出することにより、熱又は機械的振動に
よる基板位置検出装置の計測中心位置のドリフト(変
位)を低減させることで検出精度の安定化を図った技術
が案出されている。この技術は、主として波長帯域の異
なる第1光源及び第2光源、指標板、第1光源から出射
される波長帯域の照明光を透過し、第2光源から出射さ
れる照明光を反射する波長選択性反射板、集光光学系、
ダイクロイックミラー、及び2つの光検出器を備える。In recent years, in a substrate position detecting apparatus of the FIA system, a target mark and an index plate are respectively illuminated by using a first light source and a second light source having different wavelength bands, and image information detected by different photodetectors respectively. A technology that stabilizes the detection accuracy by detecting drift (displacement) of the measurement center position of the substrate position detection device due to heat or mechanical vibration by detecting the position information of the test mark based on the Has been issued. This technique mainly uses a first light source and a second light source having different wavelength bands, a reference plate, and a wavelength selection that transmits illumination light in a wavelength band emitted from the first light source and reflects illumination light emitted from the second light source. Reflective plate, focusing optics,
It has a dichroic mirror and two photodetectors.
【0011】この装置の動作を概説すると以下の通りで
ある。まず、上記第1光源及び第2光源から出射される
照明光を合波して指標板を照明し、指標板及び集光光学
系を通過した照明光を波長選択性反射板に入射させる。
上記第1光源から出射された照明光は波長選択性反射板
を透過して基板に形成された被検マークを照明するが、
第2光源から出射された照明光は波長選択性反射板によ
って反射される。被検マークを照明することによって生
ずる第1反射光と波長選択性反射板によって反射された
第2反射光とは合波され、同一の光軸上を伝搬し、再び
指標板及び集光光学系を通過した後、ダイクロイックミ
ラーによって第1反射光と第2反射光とに分離され、各
々の反射光は2つの検出器で検出される。そして、2つ
の検出器で検出された画像信号を画像処理して被検マー
クの位置情報を得る。この技術によれば、被検マークを
照明することによって生ずる第1反射光と、指標板を通
過する第2反射光とが集光光学系を通過する際に同一の
光軸上を通過するので、ドリフト安定性が向上し、指標
板に設けられた指標マークに対する被検マークの相対位
置の検出精度が向上する。この技術の詳細については、
例えば特開平9−219354号公報を参照されたい。The operation of this device is outlined below. First, the illumination light emitted from the first light source and the second light source are combined to illuminate the index plate, and the illumination light passing through the index plate and the condensing optical system is incident on the wavelength-selective reflection plate.
The illumination light emitted from the first light source passes through the wavelength-selective reflector to illuminate the test mark formed on the substrate.
The illumination light emitted from the second light source is reflected by the wavelength-selective reflector. The first reflected light generated by illuminating the test mark and the second reflected light reflected by the wavelength-selective reflector are multiplexed, propagate on the same optical axis, and return to the index plate and the condensing optical system. , The light is separated into a first reflected light and a second reflected light by a dichroic mirror, and each reflected light is detected by two detectors. Then, image information detected by the two detectors is subjected to image processing to obtain position information of the test mark. According to this technique, the first reflected light generated by illuminating the test mark and the second reflected light passing through the index plate pass on the same optical axis when passing through the focusing optical system. The drift stability is improved, and the detection accuracy of the relative position of the test mark with respect to the index mark provided on the index plate is improved. For more information on this technology,
See, for example, JP-A-9-219354.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体素子
の製造を例に挙げると、現在は0.25μmルールのプ
ロセスが実用化されているが、微細化の要求が更に高ま
り、今後0.1μmルールのプロセスでCPU(中央処
理装置)やRAM(Random Access Memory)の製造予定
がなされており、このような状況下においては被検マー
クの検出精度の更なる向上が求められる。一般に、基板
とレチクルとの位置合わせ精度は必要解像度の1/3程
度が要求されるため、0.1μm程度の解像度に対して
は30nm程度のアライメント精度が必要になる。従っ
て、被検マークの検出精度はできる限り高く保持されな
ければならない。By the way, taking the manufacture of a semiconductor device as an example, the process of the 0.25 μm rule has been put to practical use at present, but the demand for miniaturization has further increased, and in the future the 0.1 μm rule will be required. In this process, a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory) are scheduled to be manufactured. Under such circumstances, it is required to further improve the detection accuracy of the mark to be detected. Generally, the alignment accuracy between the substrate and the reticle is required to be about 1/3 of the required resolution. Therefore, the alignment accuracy of about 30 nm is required for the resolution of about 0.1 μm. Therefore, the detection accuracy of the test mark must be kept as high as possible.
【0013】現在、半導体素子の製造においては、配線
材料としてアルミニウムを用いるのが一般的であり、基
板位置検出装置としてハロゲンランプ等の波長帯域幅の
広い光源を用いて被検マークを照明し、その結果得られ
た被検マークの像を画像処理して位置計測を行うFIA
方式の基板位置検出装置を用いる場合が多い。FIA方
式の基板位置検出装置は、上述した技術によってドリフ
ト安定性の向上を図ることができたが、位置検出装置の
視野の確保や指標マーク及び被検マークの光学像から得
られる画像信号の強度設定の自由度を高くするために波
長帯域の異なる2つの照明光を用い、第1反射光と第2
反射光とをダイクロイックミラーによって分離し、2つ
の光検出器によって各々の反射光を検出する必要が生じ
た。この技術においては、第1反射光及び第2反射光が
集光光学系を通過する際に同一の光軸上を通過するよう
にしているため、ドリフト安定性を向上させることがで
きたが、ダイクロイックミラー及び2つの光検出器を備
えたことにより、光検出器間のドリフトが位置検出精度
に影響を及ぼすことが考えられる。At present, in the manufacture of semiconductor devices, aluminum is generally used as a wiring material, and a mark to be inspected is illuminated using a light source having a wide wavelength band such as a halogen lamp as a substrate position detecting device. FIA for performing position measurement by image processing of the image of the test mark obtained as a result
In many cases, a system-type substrate position detecting device is used. Although the FIA type substrate position detecting device has been able to improve the drift stability by the above-described technique, it is necessary to secure the field of view of the position detecting device and the intensity of the image signal obtained from the optical images of the index mark and the test mark. In order to increase the degree of freedom of setting, two illumination lights having different wavelength bands are used, and the first reflected light and the second reflected light are used.
The reflected light is separated by a dichroic mirror, and it becomes necessary to detect each reflected light by two photodetectors. In this technique, the first reflected light and the second reflected light pass on the same optical axis when passing through the light-collecting optical system, so that the drift stability can be improved. By providing the dichroic mirror and the two photodetectors, it is conceivable that drift between the photodetectors affects the position detection accuracy.
【0014】また、従来は、ダイクロイックミラーによ
って第1反射光と第2反射光とを分離していたが、この
ダイクロイックミラーは各々を完全に波長分離すること
ができる訳ではなく、例えば第2反射光の一部が第1反
射光に含まれる場合があり、第1反射光を画像信号に変
換する際に、第1反射光に第2反射光の一部が重畳され
る結果、第2反射光がノイズとして混入され、位置検出
精度を悪化させる原因になっていた。Conventionally, the first reflected light and the second reflected light are separated by a dichroic mirror. However, the dichroic mirror cannot separate the wavelengths completely from each other. A part of the light may be included in the first reflected light, and when the first reflected light is converted into an image signal, a part of the second reflected light is superimposed on the first reflected light. Light was mixed in as noise, causing a deterioration in position detection accuracy.
【0015】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、異なる波長帯域の被検マーク
の像と指標マークの像とを分離して異なる光検出器で検
出する場合であっても、一方の像が他方の像のノイズ源
とならず、しかもドリフト安定性に優れ、その結果、被
検物上に形成された被検マークの位置を高い精度で検出
することのできる位置検出装置及び位置検出方法を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is intended for a case where an image of a test mark and an image of an index mark in different wavelength bands are separated and detected by different photodetectors. However, one image does not become a noise source of the other image and has excellent drift stability. As a result, it is possible to detect the position of the test mark formed on the test object with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a position detecting device and a position detecting method which can be performed.
【0016】また、そのような装置及び方法によって得
られた被検マークの位置情報を用いて被検物の位置合わ
せを行って露光処理を行う露光装置及び露光方法を提供
することも目的とする。It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method for performing an exposure process by aligning a test object using position information of a test mark obtained by such an apparatus and method. .
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各構成要件は、これら参照符号によって
拘束されるものに限定されない。Hereinafter, in the examples shown in this section, for ease of understanding, each constituent element of the present invention will be described with typical reference numerals shown in the drawings of the embodiments. The configuration of the present invention or each component requirement is not limited to those restricted by these reference numerals.
【0018】上記課題を解決するために、本発明の位置
検出装置は被検物(W)上に形成された被検マーク(A
M)を照明する第1照明光(IL1)を射出する第1光
源(20)と、指標マーク(34)を照明する第2照明
光(IL2)を射出する第2光源(23)と、同一の光
路を送られる前記被検マーク(AM)の像を含む第1光
束(LB1)と前記指標マーク(34)の像を含む第2
光束(LB2)とを、該第1光束(LB1)を主とし該
第2光束(LB2)を僅かに含む光束と該第2光束(L
B2)を主とし該第1光束(LB1)を僅かに含む光束
に分離する分離手段(40)と、前記分離手段(40)
により分離された前記第1光束(LB1)を主とする光
束が入射される第1センサ(41)と、前記分離手段
(40)により分離された前記第2光束(LB2)を主
とする光束が入射される第2センサ(44)とを備えた
位置検出装置において、前記第1照明光(IL1)によ
る前記被検マーク(AM)に対する第1照明若しくは前
記第2照明光(IL2)による前記指標マーク(34)
に対する第2照明を選択的に遮断するシャッター(2
6,42)と、前記シャッター(26,42)により前
記第1照明を遮断し且つ前記第2照明を行う第1状態で
の前記第1センサ(41)の検出信号を用い、若しくは
前記シャッター(26,42)により前記第2照明を遮
断し且つ前記第1照明を行う第2状態での前記第2セン
サ(44)の検出信号を用いて、所定の制御を行う制御
手段(13)とを備えたことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problem, the position detecting device of the present invention uses a test mark (A) formed on a test object (W).
M) is the same as the first light source (20) that emits the first illumination light (IL1) and the second light source (23) that emits the second illumination light (IL2) that illuminates the index mark (34). The first light beam (LB1) including the image of the test mark (AM) and the second light beam including the image of the index mark (34),
The light flux (LB2) is mainly composed of the first light flux (LB1) and slightly including the second light flux (LB2) and the second light flux (L2).
A separating means (40) for separating a light beam mainly including B2) into a light beam slightly including the first light beam (LB1); and the separating means (40).
A first sensor (41) into which a light beam mainly including the first light beam (LB1) separated by the light is incident, and a light beam mainly including the second light beam (LB2) separated by the separation means (40). And a second sensor (44) to which the light is incident, wherein the first illumination light (IL1) illuminates the test mark (AM) with the first illumination or the second illumination light (IL2). Index mark (34)
Shutter (2) for selectively blocking the second illumination for
6, 42) and the detection signal of the first sensor (41) in the first state in which the first illumination is blocked by the shutter (26, 42) and the second illumination is performed, or the shutter ( 26, 42) and a control means (13) for performing predetermined control using the detection signal of the second sensor (44) in the second state in which the second illumination is blocked and the first illumination is performed. It is characterized by having.
【0019】ここで、前記制御手段(13)は、前記第
1状態での前記第1センサ(41)の検出信号を第1補
正信号として記憶し、若しくは前記第2状態での前記第
2センサ(44)の検出信号を第2補正信号として記憶
し、前記シャッター(26,42)により前記照明光
(IL1,IL2)による照明を遮断しない状態での前
記第1センサ(41)の検出信号を前記第1補正信号で
補正した信号に基づいて前記被検マーク(AM)の位置
を求め、若しくは前記シャッター(26,42)により
前記照明光(IL1,IL2)による照明を遮断しない
状態での前記第2センサ(44)の検出信号を前記第2
補正信号で補正した信号に基づいて前記指標マーク(3
4)の位置を求めることを特徴としている。Here, the control means (13) stores the detection signal of the first sensor (41) in the first state as a first correction signal, or stores the second sensor in the second state. The detection signal of (44) is stored as a second correction signal, and the detection signal of the first sensor (41) in a state where the illumination by the illumination light (IL1, IL2) is not blocked by the shutters (26, 42). The position of the test mark (AM) is obtained based on the signal corrected by the first correction signal, or the position of the mark (AM) is not interrupted by the shutters (26, 42). The detection signal of the second sensor (44) is
Based on the signal corrected by the correction signal, the index mark (3
It is characterized in that the position of 4) is obtained.
【0020】この発明によれば、分離手段が第1光束と
第2光束とを完全に分離せずに、第1光束を主とし該第
2光束を僅かに含む光束と、該第2光束を主とし該第1
光束を僅かに含む光束とに分離する特性を有している場
合であっても、制御手段は、光束に僅かに含まれる第2
光束の検出信号を第1補正信号として記憶し、第1光束
を主とし該第2光束を僅かに含む光束の第1センサによ
る検出結果を第1補正信号によって補正し、又は光束に
僅かに含まれる第1光束の検出信号を第2補正信号とし
て記憶し、第2光束を主とし該第1光束を僅かに含む光
束の第2センサによる検出結果を第2補正信号によって
補正しているので、光束に僅かに含まれる第1光束又は
第2光束の影響を取り除くことができるため被検マーク
及び指標マークの位置情報を高い精度で検出することが
できる。According to the present invention, the separating means does not completely separate the first light beam and the second light beam, but separates the light beam mainly containing the first light beam and slightly containing the second light beam, and the second light beam. Lord and the first
Even if the control unit has a characteristic of separating the light beam into a light beam slightly containing the light beam, the control unit may control the second light beam slightly contained in the light beam.
The detection signal of the light beam is stored as a first correction signal, and the detection result of the light beam mainly including the first light beam and slightly including the second light beam by the first sensor is corrected by the first correction signal or slightly included in the light beam. Since the detection signal of the first light flux to be detected is stored as a second correction signal, and the detection result of the light flux mainly including the second light flux and slightly including the first light flux by the second sensor is corrected by the second correction signal. Since the influence of the first light beam or the second light beam slightly contained in the light beam can be removed, the position information of the test mark and the index mark can be detected with high accuracy.
【0021】また、前記制御手段(13)は、前記第1
状態において前記第1センサ(41)の検出信号により
検出された前記指標マーク(34)の位置と前記第2セ
ンサ(44)の検出信号により検出された前記指標マー
ク(34)の位置との関係に基づいて、あるいは前記第
2状態において前記第1センサ(41)の検出信号によ
り検出された前記被検マーク(AM)の位置と前記第2
センサ(44)の検出信号により検出された前記被検マ
ーク(AM)の位置との関係に基づいて、該第1センサ
(41)と該第2センサ(44)の相対位置の変化量を
求めることを特徴としている。Further, the control means (13) is provided with the first
In the state, a relationship between the position of the index mark (34) detected by the detection signal of the first sensor (41) and the position of the index mark (34) detected by the detection signal of the second sensor (44). Or in the second state, the position of the test mark (AM) detected by the detection signal of the first sensor (41) and the second position.
The amount of change in the relative position between the first sensor (41) and the second sensor (44) is determined based on the relationship with the position of the test mark (AM) detected by the detection signal of the sensor (44). It is characterized by:
【0022】この発明によれば、第1照明光のみを照明
している状態において、第1センサ及び第2センサの被
検マークの位置情報を検出し、又は、第1照明光のみを
照明している状態において、第1センサ及び第2センサ
の指標マークの位置情報を検出し、検出された被検マー
クの位置情報に基づき、又は検出された指標マークの位
置情報に基づき第1センサと第2センサとの相対位置の
変化量を求めているので、装置を使用している間に、第
1センサと第2センサとの相対位置が変化したとして
も、その変化量を知ることができる。According to the present invention, in a state where only the first illumination light is illuminated, the position information of the test mark of the first sensor and the second sensor is detected, or only the first illumination light is illuminated. In the state, the position information of the index marks of the first sensor and the second sensor is detected, and the first sensor and the second sensor are detected based on the position information of the detected test mark or based on the position information of the detected index mark. Since the change amount of the relative position with respect to the two sensors is obtained, even if the relative position between the first sensor and the second sensor changes while the apparatus is used, the change amount can be known.
【0023】また、本発明の位置検出装置は、前記第1
照明光(IL1)の波長と前記第2照明光(IL2)の
波長とを互いに相違せしめ、前記分離手段(40)は前
記第1照明光(IL1)の波長と前記第2照明光(IL
2)の波長が相違することを利用して前記第1光束(L
B1)を主とする光束と前記第2光束(LB2)を主と
する光束に分離する手段であることが好ましく、この場
合において、前記第1照明光(IL1)が可視光であ
り、前記第2照明光(IL2)が赤外光であることが好
適である。また、前記第1センサ(41)及び前記第2
センサ(44)は撮像素子であることが好ましい。Further, the position detecting device according to the present invention is characterized in that:
The wavelength of the illuminating light (IL1) and the wavelength of the second illuminating light (IL2) are made different from each other, and the separating means (40) sets the wavelength of the first illuminating light (IL1) and the second illuminating light (IL).
The first light flux (L) utilizing the difference in wavelength of 2).
It is preferable that the means is a means for separating a light beam mainly composed of B1) and a light beam mainly composed of the second light beam (LB2). In this case, the first illumination light (IL1) is visible light, Preferably, the illumination light (IL2) is infrared light. Further, the first sensor (41) and the second sensor (41)
Preferably, the sensor (44) is an image sensor.
【0024】更に、本発明の位置検出装置は、前記制御
手段が、前記シャッター(26,42)により前記照明
光による照明を遮断しない状態での前記第1、第2セン
サ(41,44)の検出信号により検出される前記被検
マーク(AM)と前記指標マーク(34)との位置関係
を、前記変化量に基づいて補正することを特徴としてい
る。Further, in the position detecting device according to the present invention, the control means does not interrupt the illumination by the illumination light by the shutters (26, 42). The positional relationship between the test mark (AM) detected by the detection signal and the index mark (34) is corrected based on the change amount.
【0025】この発明によれば、同一光路を伝搬する第
1光束と第2光束とを分離手段を用いて分離し、第1の
センサ及び第2のセンサを用いて各々の光束を検出しな
ければならない構成において、第1センサと第2センサ
との相対位置が変換したとしても、検出した被検マーク
と指標マークとの相対位置を検出した変化量に基づいて
補正しているので、被検マークの位置情報を高い精度で
求めることができる。According to the present invention, the first light beam and the second light beam propagating in the same optical path must be separated by the separating means, and each light beam must be detected by the first sensor and the second sensor. Even if the relative position between the first sensor and the second sensor is changed in the configuration that must be performed, the relative position between the detected test mark and the index mark is corrected based on the detected change amount. Mark position information can be obtained with high accuracy.
【0026】また、本発明の位置検出方法は、被検物
(W)上に形成された被検マーク(AM)を第1照明光
(IL1)で照明し、指標マーク(34)を第2照明光
(IL2)で照明し、同一の光路を送られる前記被検マ
ーク(AM)の像を含む第1光束(LB1)と前記指標
マーク(34)の像を含む第2光束(LB2)とを、該
第1光束(LB1)を主とし該第2光束(LB2)を僅
かに含む光束と該第2光束(LB2)を主とし該第1光
束(LB1)を僅かに含む光束に分離し、前記第1光束
(LB1)を主とする光束を第1センサ(41)に入射
し、前記第2光束(LB2)を主とする光束を第2セン
サ(44)に入射し、前記第1照明光(IL1)による
前記被検マーク(AM)に対する第1照明を遮断し且つ
前記第2照明光(IL2)による前記指標マーク(3
4)に対する第2照明を行う第1状態での前記第1セン
サ(41)の検出信号を用い、若しくは前記第2照明を
遮断し且つ前記第1照明を行う第2状態での前記第2セ
ンサ(44)の検出信号を用いて、所定の制御を行うよ
うにしたことを特徴としている。According to the position detecting method of the present invention, the test mark (AM) formed on the test object (W) is illuminated with the first illumination light (IL1), and the index mark (34) is set on the second mark (34). A first light beam (LB1) containing an image of the test mark (AM) and an second light beam (LB2) containing an image of the index mark (34), which are illuminated with the illumination light (IL2) and sent on the same optical path. Is divided into a light beam mainly including the first light beam (LB1) and slightly including the second light beam (LB2) and a light beam mainly including the second light beam (LB2) and slightly including the first light beam (LB1). A light beam mainly including the first light beam (LB1) is incident on a first sensor (41), and a light beam mainly including the second light beam (LB2) is incident on a second sensor (44); The first illumination for the test mark (AM) by the illumination light (IL1) is blocked and the second illumination light (I Said by 2) the index mark (3
4) using the detection signal of the first sensor (41) in the first state in which the second illumination is performed, or blocking the second illumination and the second sensor in the second state in which the first illumination is performed. It is characterized in that predetermined control is performed using the detection signal of (44).
【0027】ここで、前記所定の制御は、前記第1状態
での前記第1センサ(41)の検出信号を第1補正信号
として記憶し、若しくは前記第2状態での前記第2セン
サ(44)の検出信号を第2補正信号として記憶し、前
記照明光(IL1,IL2)による照明を遮断しない状
態での前記第1センサ(41)の検出信号を前記第1補
正信号で補正した信号に基づいて前記被検マーク(A
M)の位置を求め、若しくは前記照明光(IL1,IL
2)による照明を遮断しない状態での前記第2センサ
(44)の検出信号を前記第2補正信号で補正した信号
に基づいて前記指標マーク(34)の位置を求める処理
であることを特徴としている。Here, the predetermined control is to store a detection signal of the first sensor (41) in the first state as a first correction signal, or to store the detection signal of the second sensor (44) in the second state. ) Is stored as a second correction signal, and the detection signal of the first sensor (41) in a state where the illumination by the illumination light (IL1, IL2) is not interrupted is converted into a signal corrected by the first correction signal. Based on the test mark (A
M) or the position of the illumination light (IL1, IL1)
2) A process for obtaining the position of the index mark (34) based on a signal obtained by correcting the detection signal of the second sensor (44) with the second correction signal in a state where the illumination by 2) is not interrupted. I have.
【0028】この発明によれば、分離手段が第1光束と
第2光束とを完全に分離せずに、第1光束を主とし該第
2光束を僅かに含む光束と、該第2光束を主とし該第1
光束を僅かに含む光束とに分離する特性を有している場
合であっても、光束に僅かに含まれる第2光束の検出信
号を第1補正信号として記憶し、第1光束を主とし該第
2光束を僅かに含む光束の第1センサによる検出結果を
第1補正信号によって補正し、又は光束に僅かに含まれ
る第1光束の検出信号を第2補正信号として記憶し、第
2光束を主とし該第1光束を僅かに含む光束の第2セン
サによる検出結果を第2補正信号によって補正している
ので、光束に僅かに含まれる第1光束又は第2光束の影
響を取り除くことができるため被検マーク及び指標マー
クの位置情報を高い精度で検出することができる。According to the present invention, the separating means does not completely separate the first light beam and the second light beam, and separates the light beam mainly containing the first light beam and slightly containing the second light beam, and the second light beam. Lord and the first
Even in the case where the light beam has a characteristic of being separated into a light beam slightly including the light beam, the detection signal of the second light beam slightly included in the light beam is stored as the first correction signal, and the first light beam is mainly used as the first correction signal. The detection result of the light flux slightly including the second light flux by the first sensor is corrected by the first correction signal, or the detection signal of the first light flux slightly contained in the light flux is stored as the second correction signal, and the second light flux is stored. Since the detection result of the light beam mainly including the first light beam by the second sensor is corrected by the second correction signal, the influence of the first light beam or the second light beam slightly included in the light beam can be removed. Therefore, the position information of the test mark and the index mark can be detected with high accuracy.
【0029】また、前記所定の制御は、前記第1状態に
おいて前記第1センサ(41)の検出信号により検出さ
れた前記指標マーク(34)の位置と前記第2センサ
(44)の検出信号により検出された前記指標マーク
(34)の位置との関係に基づいて、あるいは前記第2
状態において前記第1センサ(41)の検出信号により
検出された前記被検マーク(AM)の位置と前記第2セ
ンサ(44)の検出信号により検出された前記被検マー
ク(AM)の位置との関係に基づいて、該第1センサ
(41)と該第2センサ(44)の相対位置の変化量を
求める処理であることを特徴としている。Further, the predetermined control is performed based on the position of the index mark (34) detected by the detection signal of the first sensor (41) in the first state and the detection signal of the second sensor (44). Based on the relationship with the detected position of the index mark (34), or based on the second
In the state, the position of the test mark (AM) detected by the detection signal of the first sensor (41) and the position of the test mark (AM) detected by the detection signal of the second sensor (44) Is a process for calculating the amount of change in the relative position between the first sensor (41) and the second sensor (44) based on the relationship.
【0030】この発明によれば、同一光路を伝搬する第
1光束と第2光束とを分離手段を用いて分離し、第1の
センサ及び第2のセンサを用いて各々の光束を検出しな
ければならない構成において、第1センサと第2センサ
との相対位置が変換したとしても、検出した被検マーク
と指標マークとの相対位置を検出した変化量に基づいて
補正しているので、被検マークの位置情報を高い精度で
求めることができる。According to the present invention, the first light beam and the second light beam propagating in the same light path must be separated by the separating means, and each light beam must be detected by the first sensor and the second sensor. Even if the relative position between the first sensor and the second sensor is changed in the configuration that must be performed, the relative position between the detected test mark and the index mark is corrected based on the detected change amount. Mark position information can be obtained with high accuracy.
【0031】本発明の露光装置は、マスク(R)に形成
されたパターンの像を基板(W)に投影転写する露光装
置において、上記の位置検出装置を備えたことを特徴と
している。An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus for projecting and transferring an image of a pattern formed on a mask (R) onto a substrate (W), and is provided with the above-mentioned position detecting device.
【0032】また、本発明の露光方法は、マスク(R)
に形成されたパターンの像を基板(W)に投影転写する
露光方法において、上記の位置検出方法を用いて前記基
板(W)をアライメントした後に、前記基板(W)を露
光することを特徴としている。Further, according to the exposure method of the present invention, the mask (R)
An exposure method for projecting and transferring an image of a pattern formed on a substrate (W) onto the substrate (W), wherein the substrate (W) is exposed after aligning the substrate (W) using the above-described position detection method. I have.
【0033】これらの発明によれば、上記の位置検出装
置により被検マークの位置情報が高い精度で検出され、
この高い精度を有する検出結果に基づいて高い精度でマ
スクに対する基板の位置合わせを行うことができるの
で、より微細なデバイスを作成する場合に極めて好適で
ある。According to these inventions, the position information of the mark to be detected is detected with high accuracy by the position detecting device.
Since the position of the substrate with respect to the mask can be adjusted with high accuracy based on the detection result having high accuracy, it is extremely suitable for producing a finer device.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による位置検出装置、位置検出方法、露光装
置、及び露光方法について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a position detecting device, a position detecting method, an exposure device, and an exposure method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0035】図1は、本発明の一実施形態による露光装
置の概略構成を示す図である。本実施形態においては、
本発明の一実施形態による位置検出装置としてのオフア
クシス方式のアライメントセンサを備えたステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明する。
尚、以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直
交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ
各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系
は、X軸及びZ軸が紙面に対して平行となるよう設定さ
れ、Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されてい
る。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面
に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定され
る。FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. In the present embodiment,
A step-and-repeat type exposure apparatus including an off-axis type alignment sensor as a position detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described as an example.
In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the X axis and the Z axis are set to be parallel to the paper surface, and the Y axis is set to a direction perpendicular to the paper surface. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward.
【0036】図1において、照明光学系1は後述する主
制御系13から露光光出射を指示する制御信号が出力さ
れた場合には、ほぼ均一の照度を有する露光光ELを出
射してレチクル2を照射する。露光光ELの光軸はZ軸
方向に対して平行に設定されている。上記露光光ELと
しては、例えばg線(436nm)、i線(365n
m)、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエ
キシマレーザ(193nm)、F2 エキシマレーザ
(157nm)が用いられる。レチクル2は、フォトレ
ジストが塗布されたウェハ(基板)W上に転写するため
の微細なパターンを有し、レチクルホルダ3上に保持さ
れる。レチクルホルダ3はベース4上のXY平面内で移
動及び微小回転ができるように支持されている。装置全
体の動作を制御する主制御系13が、ベース4上の駆動
装置5を介してレチクルホルダ3の動作を制御して、レ
チクル2の位置を設定する。In FIG. 1, when a control signal instructing emission of exposure light is output from a main control system 13 to be described later, an illumination optical system 1 emits exposure light EL having substantially uniform illuminance and outputs a reticle 2. Is irradiated. The optical axis of the exposure light EL is set parallel to the Z-axis direction. As the exposure light EL, for example, g-line (436 nm), i-line (365n)
m), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193nm), F 2 excimer laser (157 nm) is used. The reticle 2 has a fine pattern to be transferred onto a wafer (substrate) W coated with a photoresist, and is held on a reticle holder 3. The reticle holder 3 is supported so that it can move and minutely rotate in the XY plane on the base 4. A main control system 13 that controls the operation of the entire apparatus controls the operation of the reticle holder 3 via the driving device 5 on the base 4 to set the position of the reticle 2.
【0037】露光光ELが照明光学系1から出射された
場合には、レチクル2に形成されたパターン像が投影光
学系6を介してウェハW上に設定されたショット領域の
内、投影光学系6の露光中心に位置決めされたショット
上に投影される。投影光学系6は複数のレンズ等の光学
素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ELの
波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択される。
ウェハWはウェハホルダ7を介してZステージ8に載置
されている。Zステージ8は、ウェハWのZ軸方向の位
置を微調整させるステージである。また、Zステージ8
はXYステージ9上に載置されている。XYステージ9
は、XY平面内にウェハWを移動させるステージであ
る。尚、図示は省略しているが、ウェハWをXY平面内
で微小回転させるステージ及びZ軸に対する角度を変化
させてXY平面に対するウェハWの傾きを調整するステ
ージを設けてもよい。When the exposure light EL is emitted from the illumination optical system 1, the pattern image formed on the reticle 2 is transmitted through the projection optical system 6 to the projection optical system in the shot area set on the wafer W. 6 is projected on the shot positioned at the exposure center. The projection optical system 6 has a plurality of optical elements such as lenses, and the glass material of the optical elements is selected from optical materials such as quartz and fluorite according to the wavelength of the exposure light EL.
The wafer W is mounted on a Z stage 8 via a wafer holder 7. The Z stage 8 is a stage for finely adjusting the position of the wafer W in the Z-axis direction. Also, Z stage 8
Are mounted on the XY stage 9. XY stage 9
Is a stage for moving the wafer W within the XY plane. Although not shown, a stage for slightly rotating the wafer W in the XY plane and a stage for changing the angle with respect to the Z axis to adjust the inclination of the wafer W with respect to the XY plane may be provided.
【0038】ウェハホルダ7の上面の一端にはL字型の
移動鏡10が取り付けられ、移動鏡10の鏡面に対向し
た位置にレーザ干渉計11が配置されている。図1では
図示を簡略化しているが、移動鏡10はX軸に垂直な鏡
面を有する平面鏡及びY軸に垂直な鏡面を有する平面鏡
から構成されている。また、レーザ干渉計11は、X軸
に沿って移動鏡10にレーザビームを照射する2個のX
軸用のレーザ干渉計及びY軸に沿って移動鏡10にレー
ザビームを照射するY軸用のレーザ干渉計より構成さ
れ、X軸用の1個のレーザ干渉計及びY軸用の1個のレ
ーザ干渉計により、ウェハホルダ7のX座標及びY座標
が計測される。また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計
測値の差により、ウェハホルダ7のXY平面内における
回転角が計測される。An L-shaped movable mirror 10 is attached to one end of the upper surface of the wafer holder 7, and a laser interferometer 11 is disposed at a position facing the mirror surface of the movable mirror 10. Although the illustration is simplified in FIG. 1, the movable mirror 10 is constituted by a plane mirror having a mirror surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a mirror surface perpendicular to the Y axis. In addition, the laser interferometer 11 emits two laser beams to the movable mirror 10 along the X axis.
A laser interferometer for the X-axis and a laser interferometer for the Y-axis for irradiating the movable mirror 10 with a laser beam along the Y-axis. One laser interferometer for the X-axis and one for the Y-axis. The X and Y coordinates of the wafer holder 7 are measured by the laser interferometer. Further, the rotation angle of the wafer holder 7 in the XY plane is measured based on the difference between the measurement values of the two X-axis laser interferometers.
【0039】レーザ干渉計11により計測されたX座
標、Y座標及び回転角の情報はステージ駆動系12に供
給される。これらの情報は位置情報としてステージ駆動
系12から主制御系13へ出力される、主制御系13
は、供給された位置情報をモニターしつつステージ駆動
系12を介して、ウェハホルダ7の位置決め動作を制御
する。尚、図1には示していないが、レチクルホルダ3
にもウェハホルダ7に設けられた移動鏡10及びレーザ
干渉計11と同様のものが設けられており、レチクルホ
ルダ3のXYZ位置等の情報が主制御系13に入力され
る。The information on the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometer 11 is supplied to the stage drive system 12. These pieces of information are output from the stage drive system 12 to the main control system 13 as position information.
Controls the positioning operation of the wafer holder 7 via the stage drive system 12 while monitoring the supplied position information. Although not shown in FIG. 1, the reticle holder 3
Also, a movable mirror 10 and a laser interferometer 11 provided on the wafer holder 7 are provided, and information such as the XYZ position of the reticle holder 3 is input to the main control system 13.
【0040】投影光学系6の側方にはオフ・アクシスの
アライメントセンサ14が設けられている。このアライ
メントセンサ14は、本発明の一実施形態による露光装
置が備える本発明の一実施形態による位置検出装置であ
って、FIA(Field ImageAlignment )方式に適用し
た場合の位置検出装置であり、センサ本体部14aと指
標板等が設けられた指標対物部14bとからなる。セン
サ本体部14aには、ケーシング15内のハロゲンラン
プから光ファイバ16を介してウェハWを照明するため
の照明光が入射され、更に、ケーシング17内の赤外光
光源から光ファイバ18を介して指標対物部14b内に
設けられた指標板を照明するための照明光が入射され
る。ここで、照明光の光源としてハロゲンランプを用い
るのは、ハロゲンランプの出射光の波長域は500〜8
00nmであり、ウェハW上面に塗布されたフォトレジ
ストを感光しない波長域であるため、及び波長帯域が広
く、ウェハW表面における反射率の波長特性の影響を軽
減することができるためである。また、指標板を照明す
るためにハロゲンランプ以外に赤外光光源を設けるの
は、アライメントセンサ14の視野の確保や指標板に形
成された指標マーク及びウェハW上に形成されたアライ
メントマークAMの光学像から得られる画像信号各々の
強度設定の自由度を高くするためである。An off-axis alignment sensor 14 is provided beside the projection optical system 6. The alignment sensor 14 is a position detecting device according to one embodiment of the present invention provided in the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention, and is a position detecting device when applied to a FIA (Field Image Alignment) method. It comprises a portion 14a and an index objective portion 14b provided with an index plate and the like. Illumination light for illuminating the wafer W from the halogen lamp in the casing 15 via the optical fiber 16 is incident on the sensor main body 14 a, and further, from the infrared light source in the casing 17 via the optical fiber 18. Illumination light for illuminating an index plate provided in the index objective section 14b is incident. Here, the reason why the halogen lamp is used as the light source of the illumination light is that the wavelength range of the light emitted from the halogen lamp is 500 to 8.
This is because the wavelength range is 00 nm, which is a wavelength range in which the photoresist applied to the upper surface of the wafer W is not exposed, and the wavelength range is wide, so that the influence of the wavelength characteristic of the reflectance on the surface of the wafer W can be reduced. In order to illuminate the index plate, an infrared light source other than the halogen lamp is provided to secure the field of view of the alignment sensor 14 and to adjust the index mark formed on the index plate and the alignment mark AM formed on the wafer W. This is to increase the degree of freedom in setting the intensity of each image signal obtained from the optical image.
【0041】センサ本体部14aに入射された照明光は
指標対物部14bへ出射される。指標対物部14bから
出射されたハロゲンランプによる照明光はウェハW上面
を照射する。アライメントセンサ14は、ウェハW上面
の反射光を指標対物部14bを介して取り入れ、検出結
果を電気信号に変換して主制御系13へ出力する。ま
た、赤外光光源による照明光はウェハWを照明しない
が、指標対物部14b内の指標板を照明して得られる検
出結果を主制御系13へ出力する。また、図示は省略し
ているが、ウェハWの表面に向けてピンホール像又はス
リット像を形成するための検出光を光軸AXに対して斜
め方向に供給する照射光学系と、その検出光のウェハW
の表面での反射光束よりピンホール像等を振動スリット
上に再結像し、その振動スリットを透過した光束を受光
する受光光学系とからなる斜入射方式の焦点位置検出系
が設置されている。この焦点位置検出系はウェハWの表
面の投影光学系6の最良結像面に対するZ軸方向の位置
偏差に対応するフォーカス信号を主制御系13に供給
し、主制御系13はこのフォーカス信号に基づいてオー
トフォーカス方式でZステージ8をZ軸方向に駆動す
る。尚、本実施形態では結像面が零点基準となるように
予め受光光学系内に設けられた不図示の平行平板ガラス
(プレーンパラレル)の角度が調整され、受光光学系か
らのフォーカス信号が0になるようにオートフォーカス
が行われるものとする。The illumination light that has entered the sensor body 14a is emitted to the index objective 14b. The illumination light from the halogen lamp emitted from the index objective unit 14b irradiates the upper surface of the wafer W. The alignment sensor 14 takes in the reflected light on the upper surface of the wafer W via the index objective part 14b, converts the detection result into an electric signal, and outputs it to the main control system 13. The illumination light from the infrared light source does not illuminate the wafer W, but outputs a detection result obtained by illuminating the index plate in the index objective unit 14b to the main control system 13. Although not shown, an irradiation optical system that supplies detection light for forming a pinhole image or a slit image toward the surface of the wafer W obliquely with respect to the optical axis AX, and the detection light Wafer W
An oblique-incidence focus position detection system is installed, which consists of a light-receiving optical system that re-images a pinhole image or the like on the vibration slit from the reflected light beam on the surface of the lens and receives the light beam transmitted through the vibration slit. . This focus position detection system supplies a focus signal corresponding to a positional deviation in the Z-axis direction of the surface of the wafer W with respect to the best imaging plane of the projection optical system 6 to the main control system 13, and the main control system 13 supplies the focus signal to the focus signal. Then, the Z stage 8 is driven in the Z-axis direction by the autofocus method. In this embodiment, the angle of a parallel flat glass (not shown) provided beforehand in the light receiving optical system is adjusted so that the image plane becomes the zero point reference, and the focus signal from the light receiving optical system becomes 0. It is assumed that autofocus is performed so that
【0042】主制御系13は、アライメントセンサ14
から出力される検出結果に対して信号処理を施し、ウェ
ハW上に形成されたアライメントマークAMの位置情報
及び指標板に形成された指標マークの位置情報に基づい
て、アライメントセンサ14の計測中心からのずれ量を
求め、このずれ量及びステージ駆動系12から出力され
る位置情報に基づき露光装置の全体動作を制御する。具
体的に説明すると、主制御系13は、まずウェハWに形
成されたアライメントマークAMがアライメントセンサ
14の視野内に入るようにステージ駆動系12に対して
駆動制御信号を出力する。ステージ駆動系12がXYス
テージ9を駆動するとアライメントセンサ14及び位置
検出センサの検出結果が主制御系13へ出力される。主
制御系13は、アライメントセンサ14から出力される
計測中心からのずれ量をベースライン量で補正した距離
を算出し、算出した値に基づいてステージ駆動系12に
対して駆動制御信号を出力する。ステージ駆動系12は
この駆動制御信号に基づき、XYステージ9やZステー
ジ8をステッピング駆動することにより各ショット領域
をそれぞれ正確に露光位置に合わせ込むようになってい
る。The main control system 13 includes an alignment sensor 14
Signal processing is performed on the detection result output from the alignment sensor 14 based on the position information of the alignment mark AM formed on the wafer W and the position information of the index mark formed on the index plate. And the overall operation of the exposure apparatus is controlled based on the deviation amount and the position information output from the stage drive system 12. More specifically, the main control system 13 first outputs a drive control signal to the stage drive system 12 so that the alignment mark AM formed on the wafer W falls within the field of view of the alignment sensor 14. When the stage drive system 12 drives the XY stage 9, the detection results of the alignment sensor 14 and the position detection sensor are output to the main control system 13. The main control system 13 calculates a distance obtained by correcting the shift amount from the measurement center output from the alignment sensor 14 by the baseline amount, and outputs a drive control signal to the stage drive system 12 based on the calculated value. . Based on the drive control signal, the stage drive system 12 drives the XY stage 9 and the Z stage 8 in a stepping manner so that each shot area is accurately adjusted to the exposure position.
【0043】以上、本発明の一実施形態による露光装置
の構成及び動作の概略について説明したが、次に本発明
の一実施形態による位置検出装置であるアライメントセ
ンサ14について詳細に説明する。図2は、本発明の一
実施形態によるアライメントセンサ14の構成を示す断
面図である。尚、図2において図1に示した部材と同一
の部材には同一の符号が付してある。図2において、ケ
ーシング15内には、波長域が500〜800nmであ
る照明光を出射するハロゲンランプ20、ハロゲンラン
プ20から出射された照明光の波長域を制限する波長制
限光学フィルター21、及び波長制限光学フィルター2
1を通過した照明光を光ファイバ16の一端に集光する
集光レンズ22を備えている。また、同様に、ケーシン
グ17内には、波長域がハロゲンランプ20から出射さ
れる照明光とは異なる赤外域の照明光を出射する赤外光
光源23、赤外光光源23から出射された照明光の波長
域を制限する波長制限光学フィルター24、及び波長制
限光学フィルター24を通過した照明光を光ファイバ1
8の一端に集光する集光レンズ25を備えている。図1
及び図2に示したように、ハロゲンランプ15及び赤外
光光源23をセンサ本体部14a内に設けず、センサ本
体部14aから分離し、光ファイバ16及び光ファイバ
18を介して照明光をセンサ本体部14a内に導入する
のは、ハロゲンランプ15及び赤外光光源23は発熱源
であり、センサ本体部14b内に設けると位置計測を高
精度に行う上で好ましくないためである。The outline of the configuration and operation of the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, the alignment sensor 14, which is a position detecting apparatus according to one embodiment of the present invention, will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the alignment sensor 14 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 2, in a casing 15, a halogen lamp 20 that emits illumination light having a wavelength range of 500 to 800 nm, a wavelength limiting optical filter 21 that limits the wavelength range of the illumination light emitted from the halogen lamp 20, and a wavelength. Restriction optical filter 2
There is provided a condenser lens 22 for condensing the illumination light passing through 1 on one end of the optical fiber 16. Similarly, in the casing 17, an infrared light source 23 that emits illumination light in an infrared region whose wavelength region is different from the illumination light emitted from the halogen lamp 20, and illumination that is emitted from the infrared light source 23. A wavelength limiting optical filter for limiting the wavelength range of light;
8 is provided with a condenser lens 25 for condensing light at one end. FIG.
As shown in FIG. 2, the halogen lamp 15 and the infrared light source 23 are not provided in the sensor body 14a, but are separated from the sensor body 14a, and the illumination light is transmitted through the optical fibers 16 and 18 to the sensor. The reason why they are introduced into the main body 14a is that the halogen lamp 15 and the infrared light source 23 are heat sources, and if they are provided in the sensor main body 14b, it is not preferable in performing position measurement with high accuracy.
【0044】図2に示したように、ケーシング15内の
ハロゲンランプ20から出射された照明光IL1が光フ
ァイバ16の他端からセンサ本体部14a内に導かれて
いる。この照明光IL1は、シャッター26を介してコ
ンデンサーレンズ27で集光され、X軸方向に対して平
行に設定された照明光IL1の光路に対して45°の傾
斜角をもって斜設されたダイクロイックミラー28に入
射する。ダイクロイックミラー28は可視光を反射し、
赤外光を透過する波長選択性を有し、可視光である照明
光IL1はダイクロイックミラー28で殆ど減光される
ことなく−Z方向に反射された後、視野絞り29を均一
に照射する。尚、後述するように、ダイクロイックミラ
ー28には、光ファイバ18を介してセンサ本体部14
a内に導入される赤外光よりなる照明光IL2が、照明
光IL1と直交する方向から入射している。視野絞り2
9を通過した照明光IL1は、リレーレンズ30で集光
されて、照明光IL1の光路に対して45°の傾斜角で
配設されたハーフプリズム31に入射する。ハーフプリ
ズム31のハーフミラー面で−X方向に反射された照明
光IL1は、次にセンサ本体部14aの下部側面に設け
られた窓14cを通過した後、指標対物部14bの側面
に設けられた窓14dを介して指標対物部14b内部に
入射する。図2に示すように、投影光学系6の側壁に設
けられた投影光学系保持部6aの側面にセンサ本体部1
4aが固着され、投影光学系保持部6aの底部に指標対
物部14bが固着されている。As shown in FIG. 2, the illumination light IL1 emitted from the halogen lamp 20 in the casing 15 is guided into the sensor body 14a from the other end of the optical fiber 16. This illumination light IL1 is condensed by a condenser lens 27 via a shutter 26, and is dichroic mirror inclined at an angle of 45 ° with respect to the optical path of the illumination light IL1 set parallel to the X-axis direction. 28. Dichroic mirror 28 reflects visible light,
The illumination light IL1, which is a visible light and has a wavelength selectivity for transmitting infrared light, is reflected by the dichroic mirror 28 in the -Z direction with almost no dimming, and then uniformly illuminates the field stop 29. As will be described later, the dichroic mirror 28 is attached to the sensor body 14 via the optical fiber 18.
Illumination light IL2 composed of infrared light introduced into a is incident from a direction orthogonal to illumination light IL1. Field stop 2
The illumination light IL1 that has passed through 9 is condensed by the relay lens 30 and enters the half prism 31 disposed at an inclination angle of 45 ° with respect to the optical path of the illumination light IL1. The illumination light IL1 reflected in the −X direction on the half mirror surface of the half prism 31 then passes through a window 14c provided on the lower side surface of the sensor main body 14a, and is then provided on the side surface of the index objective unit 14b. The light enters the target objective section 14b through the window 14d. As shown in FIG. 2, the sensor main body 1 is attached to a side surface of a projection optical system holding portion 6a provided on a side wall of the projection optical system 6.
4a is fixed, and the index objective section 14b is fixed to the bottom of the projection optical system holding section 6a.
【0045】指標対物部14b内に入射した照明光IL
1は、第1対物レンズ33の入射瞳面32に光ファイバ
16の他端面の投影像を形成した後、第1対物レンズ3
3を透過して指標マーク34が形成された透明なガラス
板からなる指標板35に入射する。指標板35を通過し
た照明光IL1は、落射プリズム36により−Z軸方向
に偏向され、透明なガラス板からなるコールドミラー3
7に入射する。コールドミラー37の表面には可視光は
透過するが、赤外光を反射するコールドミラー膜(以
下、「CM膜」という)37aが蒸着されており、可視
光である照明光IL1は殆ど減光されることなくコール
ドミラー37を透過する。Illumination light IL that has entered the index objective section 14b
1 forms a projection image of the other end surface of the optical fiber 16 on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33,
3, and is incident on an index plate 35 made of a transparent glass plate on which an index mark 34 is formed. The illumination light IL1 that has passed through the index plate 35 is deflected in the -Z-axis direction by the epi-illumination prism 36, and the cold mirror 3 made of a transparent glass plate is used.
7 is incident. On the surface of the cold mirror 37, a visible light is transmitted, but a cold mirror film (hereinafter, referred to as a “CM film”) 37a that reflects infrared light is deposited, and the illumination light IL1, which is visible light, is almost dimmed. The light passes through the cold mirror 37 without being affected.
【0046】コールドミラー37は、指標対物部14b
の内部に設けられた圧電素子等からなるコールドミラー
駆動素子38によりZ軸方向へ微動できるように構成さ
れており、コールドミラー駆動素子38は主制御系13
により制御されている。照明光IL1はコールドミラー
37を通過した後、第1対物レンズ33の焦平面に相当
するウェハWの表面上に形成されたアライメントマーク
AMにほぼ垂直に照射される。尚、ウェハW上の照明領
域は視野絞り29により所望の大きさに設定される。ま
た、アライメントマークAMは100μm角程度の大き
さで形成されており、長手方向がY軸方向に設定され、
X軸方向に数μmのピッチで形成された1次元のパター
ン構造を持つ。本実施形態においては、説明を簡単にす
るため、アライメントマークAM及び指標マーク34の
パターンが1次元である場合を例に挙げて説明するが、
2次元の格子状等のパターンからなるアライメントマー
クAM及び指標マークを用いた方が、アライメントマー
クAMを1度計測するだけで、X軸方向及びY軸方向の
位置情報を得ることができるので、スループット向上の
観点からは好ましい。The cold mirror 37 is connected to the index objective section 14b.
Is configured to be able to finely move in the Z-axis direction by a cold mirror driving element 38 formed of a piezoelectric element or the like provided inside the main control system 13.
Is controlled by After passing through the cold mirror 37, the illumination light IL1 irradiates the alignment mark AM formed on the surface of the wafer W corresponding to the focal plane of the first objective lens 33 almost perpendicularly. The illumination area on the wafer W is set to a desired size by the field stop 29. The alignment mark AM is formed in a size of about 100 μm square, and its longitudinal direction is set in the Y-axis direction.
It has a one-dimensional pattern structure formed at a pitch of several μm in the X-axis direction. In the present embodiment, for the sake of simplicity, the case where the pattern of the alignment mark AM and the index mark 34 is one-dimensional will be described as an example.
Using the alignment mark AM and the index mark formed of a two-dimensional lattice-like pattern or the like can obtain the position information in the X-axis direction and the Y-axis direction only by measuring the alignment mark AM once. It is preferable from the viewpoint of improving the throughput.
【0047】アライメントマークAMに照射された照明
光IL1は、アライメントマークAMで反射回折され、
アライメントマーク検出光LB1としてウェハW上から
照明光IL1の光路を逆進する。アライメントマーク検
出光LB1は、コールドミラー37に入射し、CM膜3
7aで殆ど減光されることなくコールドミラー37を透
過した後、落射プリズム36にてX軸方向に偏向され、
指標板35を経て、第1対物レンズ33に入射する。ア
ライメントマーク検出光LB1により、第1対物レンズ
33の入射瞳面32上にはアライメントマークAMによ
るフラウンホーファ回折像が形成される。指標板35上
には、アライメントマークAMと同程度の大きさの1次
元(2次元も可)のスリット状のパターン構造を有する
指標マーク34が形成されており、指標板35は第1対
物レンズ33の近くに置かれている。従って、アライメ
ントマークAMを照射する照明光IL1及びアライメン
トマークAMからのアライメントマーク検出光LB1の
指標板35上における広がりは、ほぼ第1対物レンズ3
3の有効径、即ち十数mm程度である。これに対して、
指標板35上の指標マーク34の大きさは100μm角
前後と極めて小さく、面積比で言えば、10−4程度で
ある。従って、指標板35を通過する照明光IL1は指
標マーク34による遮光又は回折の影響を殆ど受けるこ
となく、アライメントマークAMを均一に照射すること
が可能である。また、アライメントマークAMから戻っ
てくるアライメントマーク検出光LB1も同様に、指標
板35を通過する際、指標マーク34による遮光又は回
折の影響を殆ど受けないため、第1対物レンズ33の入
射瞳面32のアライメントマークAMのアライメントマ
ーク像に対する指標マーク34の影響は殆どない。The illumination light IL1 applied to the alignment mark AM is reflected and diffracted by the alignment mark AM.
The optical path of the illumination light IL1 is reversed from above the wafer W as the alignment mark detection light LB1. The alignment mark detection light LB1 is incident on the cold mirror 37 and the CM film 3
After passing through the cold mirror 37 with almost no dimming at 7a, it is deflected in the X-axis direction by the epi-illumination prism 36,
The light enters the first objective lens 33 via the index plate 35. A Fraunhofer diffraction image by the alignment mark AM is formed on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33 by the alignment mark detection light LB1. On the index plate 35, an index mark 34 having a one-dimensional (or two-dimensional) slit-like pattern structure of the same size as the alignment mark AM is formed, and the index plate 35 is a first objective lens. It is located near 33. Therefore, the spread of the illumination light IL1 for irradiating the alignment mark AM and the alignment mark detection light LB1 from the alignment mark AM on the index plate 35 is substantially equal to that of the first objective lens 3.
The effective diameter is 3, that is, about ten and several mm. On the contrary,
The size of the index mark 34 on the index plate 35 is as small as about 100 μm square, and is about 10 −4 in terms of area ratio. Therefore, the illumination light IL1 passing through the index plate 35 can uniformly irradiate the alignment mark AM without being substantially affected by light shielding or diffraction by the index mark 34. Similarly, when the alignment mark detection light LB1 returning from the alignment mark AM passes through the index plate 35, it is hardly affected by light shielding or diffraction by the index mark 34, so that the entrance pupil plane of the first objective lens 33 The index mark 34 hardly affects the alignment mark image of the 32 alignment marks AM.
【0048】第1対物レンズ33の入射瞳面32から射
出されたアライメントマーク検出光LB1はハーフプリ
ズム31を通過し、第2対物レンズ39に入射する。第
2対物レンズ39にて集光されたアライメントマーク検
出光LB1はダイクロイックミラー40に入射する。ダ
イクロイックミラー40は前述のダイクロイックミラー
28と同様に可視光を反射し、赤外光を透過する波長選
択性を有する。よって、アライメントマーク検出光LB
1は、ダイクロイックミラー40で殆ど減光されること
なく反射され、2次元CCD等からなる2次元の撮像素
子41の撮像面上にアライメントマークAMのアライメ
ントマーク像を形成する。図2に示したようにアライメ
ントマーク検出光LB1と後述する指標マーク検出光L
B2は同一の光路上を通過した後、ダイクロイックミラ
ー40で分離されるが、ダイクロイックミラー40の反
射透過特性は、可視光を100パーセント反射し、赤外
光を100パーセント透過する訳ではなく、赤外光を数
パーセント反射し、可視光を数パーセント透過させる。
尚、アライメントマークAMが1次元のマークであれ
ば、撮像素子41も1次元CCD等でよい。このアライ
メントマークAMのアライメントマーク像は指標マーク
34による「けられ」の影響を殆ど受けることがなく、
理想結像と見なせる。従って、そのアライメントマーク
像よりアライメントマークAMの位置が正確に検出され
る。アライメントマークAMのアライメントマーク像の
光強度は撮像素子41で電気信号に変換されて、主制御
13に出力される。The alignment mark detection light LB 1 emitted from the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33 passes through the half prism 31 and enters the second objective lens 39. The alignment mark detection light LB1 condensed by the second objective lens 39 enters the dichroic mirror 40. The dichroic mirror 40 has a wavelength selectivity that reflects visible light and transmits infrared light similarly to the dichroic mirror 28 described above. Therefore, the alignment mark detection light LB
Reference numeral 1 denotes an alignment mark image of the alignment mark AM on the imaging surface of a two-dimensional imaging element 41 such as a two-dimensional CCD, which is reflected by the dichroic mirror 40 without being dimmed. As shown in FIG. 2, the alignment mark detection light LB1 and the index mark detection light L
B2 is separated by the dichroic mirror 40 after passing on the same optical path. It reflects a few percent of external light and transmits a few percent of visible light.
If the alignment mark AM is a one-dimensional mark, the image sensor 41 may be a one-dimensional CCD or the like. The alignment mark image of the alignment mark AM is hardly affected by the "shaking" by the index mark 34,
It can be considered as ideal imaging. Therefore, the position of the alignment mark AM is accurately detected from the alignment mark image. The light intensity of the alignment mark image of the alignment mark AM is converted into an electric signal by the image sensor 41 and output to the main control 13.
【0049】一方、赤外光光源26から射出された赤外
光よりなる照明光IL2はシャッター42を介してコン
デンサレンズ43で集光され、ダイクロイックミラー2
8を殆ど減光されることなく透過し、視野絞り29を通
過してリレーレンズ30により集光されてハーフプリズ
ム31に入射する。尚、図示は省略しているが、光ファ
イバ18の他端は、Z方向に垂直な方向へ微動できるよ
うに支持されている。よって、Z軸に対して垂直な方向
における光ファイバ18の他端の位置を変化させること
により照明光IL2のテレセントリック性が調整され
る。ハーフプリズム31に入射した照明光IL2は、ハ
ーフプリズム31で反射され、第1対物レンズ33の入
射瞳面32に光ファイバ18の他端の投影像を形成す
る。第1対物レンズ33から射出された照明光IL2の
光束の径は第1対物レンズ33の有効径とほぼ等しい数
十mm程度であり、第1対物レンズ33の直後に配置さ
れた指標板35上の100μm前後の大きさの指標マー
ク34を均一に照射することは十分可能である。指標マ
ーク34のパターン構造は、アライメントマークAMと
同程度の周期性のある凹部と凸部とで透過光の位相が1
80゜異なる2次元(1次元も可)の位相パターンであ
る。従って、照明光IL2の内、この指標マーク34を
照射した光束は透過回折されて、殆どが±1次の2つ
(2次元マークの場合には4つ)の回折光束にだけ変換
された指標マーク検出光LB2となる。On the other hand, the illumination light IL2 composed of infrared light emitted from the infrared light source 26 is condensed by the condenser lens 43 via the shutter 42, and is condensed by the dichroic mirror 2
8 pass through the field stop 29 without being reduced, and are condensed by the relay lens 30 to enter the half prism 31. Although not shown, the other end of the optical fiber 18 is supported so as to be finely movable in a direction perpendicular to the Z direction. Therefore, the telecentricity of the illumination light IL2 is adjusted by changing the position of the other end of the optical fiber 18 in the direction perpendicular to the Z axis. The illumination light IL2 that has entered the half prism 31 is reflected by the half prism 31, and forms a projected image of the other end of the optical fiber 18 on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33. The diameter of the luminous flux of the illumination light IL2 emitted from the first objective lens 33 is approximately several tens of mm, which is substantially equal to the effective diameter of the first objective lens 33, and is on the index plate 35 disposed immediately after the first objective lens 33. It is sufficiently possible to uniformly irradiate the index mark 34 having a size of about 100 μm. The pattern structure of the index mark 34 is such that the phase of the transmitted light is 1 in the concave and convex portions having the same periodicity as the alignment mark AM.
This is a two-dimensional (or one-dimensional) phase pattern that differs by 80 °. Therefore, of the illumination light IL2, the light beam illuminating the index mark 34 is transmitted and diffracted, and most of the index light is converted into only ± 1 order two (four in the case of a two-dimensional mark) diffracted light beam. It becomes the mark detection light LB2.
【0050】赤外光よりなる指標マーク検出光LB2は
指標板35を通過後、落射プリズム36により−Z方向
に偏向され、コールドミラー37上に照射される。コー
ルドミラー37表面に蒸着されたCM膜37aは、前述
のように可視光は透過し、赤外光は反射する光学的性質
を有している。従って、コールドミラー37のCM膜3
7aで殆ど減光されることなく反射された指標マーク検
出光LB2は、再度落射プリズム36に戻ってX方向に
偏向され、指標マーク34に影響されることなく指標板
35を通過し、第1対物レンズ33に再入射する。指標
マーク検出光LB2によって、第1対物レンズ33の入
射瞳面32には指標マーク34によるフラウンホーファ
回折像が形成される。尚、前述のようにCM膜37aが
形成されたコールドミラー37はコールドミラー駆動素
子38によりZ軸方向の位置が調整可能に構成されてお
り、コールドミラー37のZ軸方向の位置を変化させる
ことにより、実質的に指標マーク34のZ軸方向の位置
が調整される。After passing through the index plate 35, the index mark detection light LB2 made of infrared light is deflected in the -Z direction by the epi-illumination prism 36 and is irradiated on the cold mirror 37. As described above, the CM film 37a deposited on the surface of the cold mirror 37 has an optical property of transmitting visible light and reflecting infrared light. Therefore, the CM film 3 of the cold mirror 37
The index mark detection light LB2 reflected without being dimmed in 7a returns to the epi-illumination prism 36 again, is deflected in the X direction, passes through the index plate 35 without being affected by the index mark 34, and Re-enter the objective lens 33. By the index mark detection light LB2, a Fraunhofer diffraction image by the index mark 34 is formed on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33. The cold mirror 37 on which the CM film 37a is formed as described above is configured so that the position in the Z-axis direction can be adjusted by the cold mirror driving element 38, and the position of the cold mirror 37 in the Z-axis direction can be changed. Thereby, the position of the index mark 34 in the Z-axis direction is substantially adjusted.
【0051】この場合、指標マーク34から落射プリズ
ム36の反射面までの光路長をD2、落射プリズム36
の反射面からコールドミラー37のCM膜37aまでの
光路長をD1とすれば、指標マーク34から落射プリズ
ム36を介してCM膜37aまでの光路長L1(=D1
+D2)と、ウェハWの表面からコールドミラー37の
CM膜37a面までの光路長L2とがほぼ等しくなるよ
うにコールドミラー37や指標板35の位置が設定され
ている。従って、第1対物レンズ33からみれば、ウェ
ハWの表面上に指標マーク34が存在するように見え
る。即ち、第1対物レンズ33にとって指標マーク34
は第1対物レンズ33の焦平面上にあるのと等価であ
る。In this case, the optical path length from the index mark 34 to the reflecting surface of the epi-illumination prism 36 is D 2 ,
From a reflecting surface the light path length to the CM film 37a of the cold mirror 37 and D 1, the optical path length from the index mark 34 to the CM film 37a through the incident prism 36 L 1 (= D 1
+ And D 2), the position of the cold mirror 37 and the index plate 35 so that the optical path length L 2 from the surface of the wafer W to CM film 37a faces the cold mirror 37 is approximately equal is set. Therefore, when viewed from the first objective lens 33, it appears that the index mark 34 exists on the surface of the wafer W. That is, the index mark 34 for the first objective lens 33
Is equivalent to being on the focal plane of the first objective lens 33.
【0052】第1対物レンズ33から射出された指標マ
ーク検出光LB2はハーフプリズム31を通過し、第2
対物レンズ39に入射する。第2対物レンズ39により
集光された指標マーク検出光LB2は、ダイクロイック
ミラー40を殆ど減光されることなく透過し、指標マー
ク34用の2次元CCDからなる2次元の撮像素子44
の撮像面上に指標マーク34の指標マーク像を形成す
る。尚、指標マーク34が1次元マークであれば、撮像
素子44も1次元CCD等でよい。指標マーク34の指
標マーク像の光強度は撮像素子44により電気信号に変
換され、主制御系13に出力される。前述したように、
アライメントマーク検出光LB1及び指標マーク検出光
LB2は同一の光路上を通過した後、ダイクロイックミ
ラー40で分離されるが、ダイクロイックミラー40の
反射透過特性は、可視光を100パーセント反射し、赤
外光を100パーセント透過する訳ではなく、赤外光を
数パーセント反射し、可視光を数パーセント透過させ
る。尚、撮像素子44はダイクロイックミラー40にで
きるだけ近接して配置される。また、指標マーク34の
指標マーク像の撮像素子44への合焦は、指標板35、
コールドミラー37、及び撮像素子44等の配置を変更
して行う。The index mark detection light LB2 emitted from the first objective lens 33 passes through the half prism 31,
The light enters the objective lens 39. The index mark detection light LB2 condensed by the second objective lens 39 passes through the dichroic mirror 40 with almost no dimming, and is a two-dimensional image sensor 44 composed of a two-dimensional CCD for the index mark 34.
The index mark image of the index mark 34 is formed on the image pickup surface of. If the index mark 34 is a one-dimensional mark, the image sensor 44 may be a one-dimensional CCD or the like. The light intensity of the index mark image of the index mark 34 is converted into an electric signal by the image sensor 44 and output to the main control system 13. As previously mentioned,
After the alignment mark detection light LB1 and the index mark detection light LB2 pass on the same optical path, they are separated by the dichroic mirror 40. The reflection and transmission characteristics of the dichroic mirror 40 reflect 100% of visible light, Does not transmit 100%, but reflects several percent of infrared light and transmits several percent of visible light. Note that the image sensor 44 is arranged as close to the dichroic mirror 40 as possible. The focusing of the index mark image of the index mark 34 on the image sensor 44 is performed by the index plate 35,
This is performed by changing the arrangement of the cold mirror 37, the image sensor 44, and the like.
【0053】次に、前述したシャッター26及びシャッ
ター42は光ファイバ16の他端から出射される照明光
IL1及び光ファイバ18の他端から出射される照明光
IL2それぞれを遮断するものであるが、その開閉動作
は主制御系13から出力される制御信号に基づいて開閉
制御装置45によって制御される。開閉装置45は主制
御系13の制御の下、シャッター26及びシャッター4
2を共に開状態とするか、シャッター26及びシャッタ
ー42を共に閉状態とするか、シャッター26及びシャ
ッター42の何れか一方を開状態とし、且つ他方を閉状
態とする制御の4通りの制御を行う。Next, the shutter 26 and the shutter 42 block the illumination light IL1 emitted from the other end of the optical fiber 16 and the illumination light IL2 emitted from the other end of the optical fiber 18, respectively. The opening / closing operation is controlled by the opening / closing control device 45 based on a control signal output from the main control system 13. The opening / closing device 45 controls the shutter 26 and the shutter 4 under the control of the main control system 13.
2 are both in the open state, the shutter 26 and the shutter 42 are both in the closed state, or one of the shutters 26 and 42 is in the open state and the other is in the closed state. Do.
【0054】シャッター26が開状態であり、シャッタ
ー42が閉状態である場合には、照明光IL2が指標板
35を照明しないため、ダイクロイックミラー40には
アライメントマーク検出光LB1のみが入射する。以
下、この照明状態(第2状態)を可視光照明状態とい
う。可視光照明状態においては、アライメントマーク検
出光LB1のアライメントマーク像の光強度が撮像素子
41で電気信号に変換されて主制御13に出力される。
このとき、前述したように、ダイクロイックミラー40
の反射透過特性は可視光を100パーセント反射し、赤
外光を100パーセント透過する訳ではないので、ダイ
クロイックミラー40を透過したアライメントマーク検
出光LB1のアライメントマーク像の光強度が撮像素子
44により電気信号に変換され主制御系13に出力され
る。以下、可視光照明状態において、撮像素子41から
出力される電気信号を可視光照明検出画像信号といい、
撮像素子44から出力される電気信号を可視光照明雑音
画像信号という。When the shutter 26 is open and the shutter 42 is closed, the illumination light IL2 does not illuminate the index plate 35, so that only the alignment mark detection light LB1 enters the dichroic mirror 40. Hereinafter, this illumination state (second state) is referred to as a visible light illumination state. In the visible light illumination state, the light intensity of the alignment mark image of the alignment mark detection light LB1 is converted into an electric signal by the image sensor 41 and output to the main control 13.
At this time, as described above, the dichroic mirror 40
The reflection and transmission characteristics of (1) reflect 100% of visible light but do not transmit 100% of infrared light. Therefore, the light intensity of the alignment mark image of the alignment mark detection light LB1 transmitted through the dichroic mirror 40 is electrically The signal is converted into a signal and output to the main control system 13. Hereinafter, in the visible light illumination state, the electric signal output from the imaging element 41 is referred to as a visible light illumination detection image signal,
The electric signal output from the image sensor 44 is called a visible light illumination noise image signal.
【0055】逆に、シャッター42が開状態であり、シ
ャッター26が閉状態である場合には、照明光IL1が
アライメントマークAMを照明しないため、ダイクロイ
ックミラー40には指標マーク検出光LB2のみが入射
する。以下、この照明状態(第1状態)を赤外光照明状
態という。赤外光照明状態においては、指標マーク検出
光LB2の指標マーク像の光強度が撮像素子44で電気
信号に変換されて主制御13に出力されるとともに、ダ
イクロイックミラー40によって僅かに反射された指標
マーク検出光LB2の指標マーク像の光強度が撮像素子
41により電気信号に変換され主制御系13に出力され
る。以下、赤外光照明状態において、撮像素子41から
出力される電気信号を赤外光照明雑音画像信号といい、
撮像素子44から出力される電気信号を赤外光照明検出
画像信号という。Conversely, when the shutter 42 is open and the shutter 26 is closed, the illumination light IL1 does not illuminate the alignment mark AM, so that only the index mark detection light LB2 enters the dichroic mirror 40. I do. Hereinafter, this illumination state (first state) is referred to as an infrared light illumination state. In the infrared light illumination state, the light intensity of the index mark image of the index mark detection light LB2 is converted into an electric signal by the image sensor 44 and output to the main control 13, and the index slightly reflected by the dichroic mirror 40. The light intensity of the index mark image of the mark detection light LB2 is converted into an electric signal by the image sensor 41 and output to the main control system 13. Hereinafter, in the infrared light illumination state, the electric signal output from the imaging element 41 is referred to as an infrared light illumination noise image signal,
The electric signal output from the imaging element 44 is called an infrared light illumination detection image signal.
【0056】次に、図1に示した主制御系13について
詳細に説明する。図3は、主制御系13の内部構成の概
略を示すブロック図である。図3に示したように、主制
御系13は制御部50、記憶部51、位置演算部55、
及びインタフェース56を含む。制御部20は、露光装
置の各部に制御信号を出力して動作を制御する。例え
ば、照明光学系1、ケーシング15,17と接続され、
照明光学系1に対しては露光光ELを出射させるか否か
を制御し、ケーシング15内のハロゲンランプ20及び
ケーシング17内の赤外光光源23に対して照明光を出
射させるか否かを制御する。また、開閉制御装置45に
対しては、シャッター26及びシャッター42の開閉状
態を制御する制御信号を出力する。記憶部51は、撮像
素子41及び撮像素子44から出力される電気信号を一
時的に記憶する、また、記憶部51は、第1補正信号記
憶部52、第2補正信号記憶部53、及び変化量記憶部
54を有する。第1補正信号記憶部52及び第2補正信
号記憶部53は、画像処理を行ってアライメントマーク
AM及び指標マーク34の位置情報を求める際の補正信
号を各々記憶する部分であり、変化量記憶部54はアラ
イメントセンサ14が備える撮像素子41と撮像素子4
4との相対位置の変化量を記憶する部分である。Next, the main control system 13 shown in FIG. 1 will be described in detail. FIG. 3 is a block diagram schematically showing an internal configuration of main control system 13. As shown in FIG. 3, the main control system 13 includes a control unit 50, a storage unit 51, a position calculation unit 55,
And an interface 56. The control section 20 outputs a control signal to each section of the exposure apparatus to control the operation. For example, the illumination optical system 1 is connected to the casings 15 and 17,
It controls whether or not to emit the exposure light EL to the illumination optical system 1 and determines whether or not to emit the illumination light to the halogen lamp 20 in the casing 15 and the infrared light source 23 in the casing 17. Control. Further, a control signal for controlling the open / close state of the shutter 26 and the shutter 42 is output to the open / close control device 45. The storage unit 51 temporarily stores the electric signals output from the imaging device 41 and the imaging device 44. The storage unit 51 includes a first correction signal storage unit 52, a second correction signal storage unit 53, and a It has an amount storage unit 54. The first correction signal storage section 52 and the second correction signal storage section 53 are sections for storing correction signals when the image processing is performed to obtain the position information of the alignment mark AM and the index mark 34, respectively. Reference numeral 54 denotes an image sensor 41 and an image sensor 4 provided in the alignment sensor 14.
This is a part for storing the amount of change in the relative position with respect to No. 4.
【0057】また、位置演算部55は、記憶部51に一
時的に記憶されたアライメントマークAMのアライメン
トマーク像及び指標マーク34の指標マーク像の各々の
電気信号、及びインタフェース56を介して入力される
レーザ干渉計11からのXYステージ9の位置情報を演
算処理することで、指標マーク34の指標マーク像の中
心に対するアライメントマークAMのアライメントマー
ク像の中心の位置ずれを検出する。また、撮像素子4
1,44の撮像面での像とウェハWの表面との間の倍率
は予め分かっているため、その位置ずれ量がウェハW上
での位置ずれ量に換算する。そして、この換算された位
置ずれ量に、その計測時点でのレーザ干渉計11の計測
値を加算することによって、アライメントマークAMの
ステージ座標系(XYステージ9の位置を示す座標系)
での位置を算出する。この場合、指標マーク34の指標
マーク像の中心にアライメントマークAMのアライメン
トマーク像の中心が合致しているときの、そのアライメ
ントマークAMの中心の位置をアライメントセンサ11
の計測中心とみなすことができる。インタフェース56
は、制御部50及び位置演算部55に接続されるととも
に、図1中のステージ駆動系12と接続され、制御部5
0から出力される制御信号をステージ駆動系12へ出力
するとともに、ステージ駆動系12を介して入力される
位置情報を制御部50及び位置演算部55へ出力する。The position calculating section 55 receives the electric signals of the alignment mark image of the alignment mark AM and the index mark image of the index mark 34 temporarily stored in the storage section 51 and inputs the signals via the interface 56. The position information of the center of the alignment mark image of the alignment mark AM with respect to the center of the index mark image of the index mark 34 is detected by calculating the position information of the XY stage 9 from the laser interferometer 11. Further, the image sensor 4
Since the magnification between the images on the imaging surfaces 1 and 44 and the surface of the wafer W is known in advance, the amount of displacement is converted into the amount of displacement on the wafer W. Then, the measured value of the laser interferometer 11 at the time of the measurement is added to the converted position shift amount to obtain a stage coordinate system of the alignment mark AM (a coordinate system indicating the position of the XY stage 9).
The position at is calculated. In this case, when the center of the alignment mark image of the alignment mark AM coincides with the center of the index mark image of the index mark 34, the position of the center of the alignment mark AM is determined by the alignment sensor 11.
Can be regarded as the center of measurement. Interface 56
Is connected to the control unit 50 and the position calculation unit 55, and is connected to the stage drive system 12 in FIG.
The control signal output from 0 is output to the stage drive system 12, and the position information input via the stage drive system 12 is output to the control unit 50 and the position calculation unit 55.
【0058】更に、制御部50は、図2に示したシャッ
ター26,42の開閉動作を制御して、可視光照明状態
又は赤外光照明状態において、撮像素子41,44から
出力される可視光照明検出画像信号及び可視光照明雑音
画像信号、又は赤外光照明雑音画像信号及び赤外光照明
検出画像信号に基づき、撮像素子41と撮像素子44と
の相対位置の変化量を求める。Further, the control unit 50 controls the opening and closing operations of the shutters 26 and 42 shown in FIG. 2 so that the visible light output from the image pickup devices 41 and 44 in the visible light illumination state or the infrared light illumination state. Based on the illumination detection image signal and the visible light illumination noise image signal, or the infrared light illumination noise image signal and the infrared light illumination detection image signal, the amount of change in the relative position between the imaging device 41 and the imaging device 44 is obtained.
【0059】次に、以上の構成における本実施形態の露
光装置が備えるアライメントセンサ14を用いてウェハ
W上に形成されたアライメントマークAMの位置情報を
検出する際の動作について説明する。まず、本実施形態
の露光装置は、アライメントセンサ14の計測中心と露
光中心との間隔を正確に計測するためのベースラインチ
ェックを定期的に行っているが、アライメントセンサ1
4を使用している過程において、撮像素子41と撮像素
子44との相対位置が変化する。この相対位置の変化が
生ずると、アライメントマークAMの位置検出精度が低
下する。よって、本実施形態のアライメントセンサ14
は、アライメントマークAMの位置検出精度を向上させ
るため、ベースラインチェック時に撮像素子41と撮像
素子44との相対位置の変化量を求める。以下、この処
理について説明する。Next, an operation for detecting the position information of the alignment mark AM formed on the wafer W by using the alignment sensor 14 provided in the exposure apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described. First, the exposure apparatus of the present embodiment periodically performs a baseline check for accurately measuring the distance between the measurement center of the alignment sensor 14 and the exposure center.
4, the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 changes. If the relative position changes, the position detection accuracy of the alignment mark AM decreases. Therefore, the alignment sensor 14 of the present embodiment
Calculates the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 at the time of the baseline check in order to improve the position detection accuracy of the alignment mark AM. Hereinafter, this processing will be described.
【0060】[撮像素子41と撮像素子44との相対位
置の変化量算出処理]図4は、撮像素子41と撮像素子
44との相対位置の変化量を求める際の処理を示すフロ
ーチャートである。処理が開始される前に、主制御系1
3内の制御部50は、ステージ駆動系12を介してXY
ステージ9を駆動し、ウェハW上に形成されたアライメ
ントマークAMをアライメントセンサ14の視野内に移
動させておく。処理が開始すると、制御部50は制御信
号を出力し、ハロゲンランプ20から照明光IL1を、
赤外光光源23から照明光IL2をそれぞれ出射させる
(ステップS1)。照明光IL1,IL2が出射される
ことにより、照明光IL1はウェハW上に形成されたア
ライメントマークAMを照明し、照明光IL2は指標板
35に形成された指標マーク34を照明する。次に、制
御部50は、開閉制御装置45に対して制御信号を出力
し、シャッター26を閉状態に、シャッター42を開状
態にそれぞれ設定し、赤外光照明状態とする(ステップ
S2)。[Process for Calculating Change in Relative Position between Image Sensor 41 and Image Sensor 44] FIG. 4 is a flowchart showing a process for calculating the change in relative position between image sensor 41 and image sensor 44. Before the processing is started, the main control system 1
The control unit 50 in the XY control unit 3
The stage 9 is driven to move the alignment mark AM formed on the wafer W into the field of view of the alignment sensor 14. When the process starts, the control unit 50 outputs a control signal, and outputs the illumination light IL1 from the halogen lamp 20 to the control unit 50.
The illumination light IL2 is emitted from the infrared light source 23 (step S1). When the illumination lights IL1 and IL2 are emitted, the illumination light IL1 illuminates the alignment mark AM formed on the wafer W, and the illumination light IL2 illuminates the index mark 34 formed on the index plate 35. Next, the control unit 50 outputs a control signal to the opening / closing control device 45, sets the shutter 26 to the closed state, sets the shutter 42 to the open state, and sets the infrared light illumination state (step S2).
【0061】センサ本体部14bから指標対物部14b
に入射した照明光IL2は第1対物レンズ33を透過
し、指標板35に形成された指標マーク34を照明して
指標マーク検出光LB2となる。この指標マーク検出光
LB2は、落射プリズム36を介してコールドミラー3
7に入射し、反射される。反射された指標マーク検出光
LB2は、落射プリズム36、指標板35、第1対物プ
リズム33を通過した後、ハーフプリズム31を通過し
て第2対物レンズ39に入射する。第2対物レンズ39
により集光された指標マーク検出光LB2の殆どは、ダ
イクロイックミラー40を減光されることなく透過し、
撮像素子44の撮像面上に指標マーク34の指標マーク
像を形成するが、ダイクロイックミラー40によって反
射された僅かな指標マーク検出光LB2も撮像素子41
の撮像面上に指標マーク像を形成する。From the sensor body 14b to the index objective 14b
Is transmitted through the first objective lens 33 and illuminates the index mark 34 formed on the index plate 35 to become index mark detection light LB2. This index mark detection light LB2 is transmitted to the cold mirror 3
7 and is reflected. The reflected index mark detection light LB2 passes through the epi-prism 36, the index plate 35, and the first objective prism 33, and then passes through the half prism 31 to enter the second objective lens 39. Second objective lens 39
Most of the index mark detection light LB2 condensed by the light passes through the dichroic mirror 40 without being dimmed,
An index mark image of the index mark 34 is formed on the imaging surface of the imaging element 44, and the slight index mark detection light LB2 reflected by the dichroic mirror 40 also forms the imaging element 41.
An index mark image is formed on the imaging surface of.
【0062】撮像素子41,44は、撮像面上に形成さ
れた指標マークの像を電気信号に変換してそれぞれ赤外
光照明雑音画像信号及び赤外光照明検出画像信号として
出力する。撮像素子41,44から出力された赤外光照
明雑音画像信号及び赤外光照明検出画像信号は、主制御
系13に入力され、記憶部51に一時的に記憶される
(ステップS3)。図5は、指標マーク34の一例を示
す図である。図5に示した指標マークを用いた場合、撮
像素子41,44から出力される赤外光照明雑音画像信
号及び赤外光照明検出画像信号は図6に示したものとな
る。図6は、赤外光照明状態において、図5に示した指
標マークを用いた場合の赤外光照明雑音画像信号及び赤
外光照明検出画像信号を示す図である。ダイクロイック
ミラー40は、指標マーク検出光LB2を殆ど減光する
ことなく透過し、僅かに指標マーク検出光LB2を反射
する反射透過特性を有するため、図6(a)に示した赤
外光照明雑音画像信号の信号強度は低く、図6(b)に
示した赤外光照明検出画像信号の信号強度は高い。尚、
図6(a)中の縦軸に示した目盛りの間隔と図6(b)
中の縦軸に示した目盛りの間隔は同じ間隔である。The image pickup devices 41 and 44 convert the image of the index mark formed on the image pickup surface into an electric signal and output it as an infrared light illumination noise image signal and an infrared light illumination detection image signal, respectively. The infrared light illumination noise image signal and the infrared light detection image signal output from the imaging elements 41 and 44 are input to the main control system 13 and are temporarily stored in the storage unit 51 (step S3). FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the index mark 34. When the index mark shown in FIG. 5 is used, the infrared light illumination noise image signal and the infrared light detection image signal output from the imaging elements 41 and 44 are as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing an infrared light illumination noise image signal and an infrared light illumination detection image signal when the index mark shown in FIG. 5 is used in the infrared light illumination state. Since the dichroic mirror 40 has a reflection and transmission characteristic of transmitting the index mark detection light LB2 almost without dimming and slightly reflecting the index mark detection light LB2, the infrared light illumination noise shown in FIG. The signal intensity of the image signal is low, and the signal intensity of the infrared light illumination detection image signal shown in FIG. still,
The interval between the scales shown on the vertical axis in FIG.
The intervals between the scales shown on the vertical axis are the same.
【0063】次に、制御部50は位置演算部55に対し
て画像処理を行わせる制御信号を出力する。位置演算部
55は、この制御信号が入力されると、記憶部51に一
時的に記憶された赤外光照明雑音画像信号及び赤外光照
明検出画像信号を読み出し、各々の画像信号に基づいて
指標マーク34の位置情報を算出する(ステップS
4)。赤外光照明雑音画像信号及び赤外光照明検出画像
信号各々から算出された指標マーク34の位置情報は、
指標マーク検出光LB2に基づいて算出されているた
め、第1画像信号から算出された位置情報と第2画像信
号から算出された位置情報とは同じ位置を示すものとな
るはずである。しかし、撮像素子41と撮像素子44と
の相対位置が変化していると、各々の位置情報は異なっ
たものとなる。制御部50は、位置演算部55によって
算出された位置情報を読み出し、これらの位置情から撮
像素子41及び撮像素子44の相対位置の変化量を算出
し(ステップS5)、算出した相対位置の変化量を記憶
部51内の変化量記憶部54に記憶する(ステップS
6)。以上の処理によって、撮像素子41及び撮像素子
44の相対位置の変化量を求める処理は終了する。尚、
上述の説明においては、赤外光照明状態において得られ
た指標マーク像から撮像素子41及び撮像素子44の相
対位置の変化量を算出する場合について説明したが、可
視光照明状態において得られたアライメントマーク像か
ら撮像素子41及び撮像素子44の相対位置の変化量を
算出するようにしても良い。Next, the control section 50 outputs a control signal for causing the position calculation section 55 to perform image processing. When the control signal is input, the position calculation unit 55 reads out the infrared light illumination noise image signal and the infrared light illumination detection image signal temporarily stored in the storage unit 51, and based on the respective image signals. The position information of the index mark 34 is calculated (step S
4). The position information of the index mark 34 calculated from each of the infrared light illumination noise image signal and the infrared light illumination detection image signal is:
Since the position information is calculated based on the index mark detection light LB2, the position information calculated from the first image signal and the position information calculated from the second image signal should indicate the same position. However, when the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 changes, the respective position information becomes different. The control unit 50 reads out the position information calculated by the position calculation unit 55, calculates the amount of change in the relative position of the image sensor 41 and the image sensor 44 from the positional information (Step S5), and calculates the change in the calculated relative position. The amount is stored in the change amount storage unit 54 in the storage unit 51 (step S
6). With the above processing, the processing for obtaining the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 ends. still,
In the above description, the case where the amount of change in the relative position of the image sensor 41 and the image sensor 44 is calculated from the index mark image obtained in the infrared light illumination state, but the alignment obtained in the visible light illumination state is described. The amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 may be calculated from the mark image.
【0064】[補正信号算出処理]次に、アライメント
マークAM及び指標マーク34の位置情報を求める際に
用いられる補正信号を得る処理について説明する。この
処理は、上述したベースラインチェックを行う時、又は
ロットの最初のウェハWの露光処理を行う直前等に行わ
れる。図7は、アライメントマークAM及び指標マーク
34の位置情報を求める際に用いられる補正信号を得る
処理を示すフローチャートである。処理が開始される前
に、主制御系13内の制御部50は、ステージ駆動系1
2を介してXYステージ9を駆動し、ウェハW上に形成
されたアライメントマークAMをアライメントセンサ1
4の視野内に移動させておく。処理が開始すると、制御
部50は制御信号を出力し、ハロゲンランプ20から照
明光IL1を、赤外光光源23から照明光IL2をそれ
ぞれ出射させる(ステップS10)。尚、図7に示した
処理を、図4に示した撮像素子41と撮像素子44との
相対位置の変化量を求める処理と同時に行う場合には、
ステップS10の処理は省略される。[Correction Signal Calculation Processing] Next, a description will be given of processing for obtaining a correction signal used for obtaining position information of the alignment mark AM and the index mark 34. This process is performed when the above-described baseline check is performed, or immediately before the exposure process of the first wafer W of the lot is performed. FIG. 7 is a flowchart showing a process for obtaining a correction signal used when obtaining the position information of the alignment mark AM and the index mark 34. Before the processing is started, the control unit 50 in the main control system 13
The XY stage 9 is driven through the alignment sensor 2 and the alignment mark AM formed on the wafer W is aligned with the alignment sensor 1.
Move it in the field of view of 4. When the process starts, the control unit 50 outputs a control signal, and causes the halogen lamp 20 to emit the illumination light IL1 and the infrared light source 23 to emit the illumination light IL2 (step S10). If the process shown in FIG. 7 is performed simultaneously with the process of calculating the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 shown in FIG. 4,
The processing in step S10 is omitted.
【0065】照明光IL1,IL2が出射されることに
より、照明光IL1はウェハW上に形成されたアライメ
ントマークAMを照明し、照明光IL2は指標板35に
形成された指標マーク34を照明する。次に、制御部5
0は、開閉制御装置45に対して制御信号を出力し、シ
ャッター42を開状態に、シャッター26を閉状態にそ
れぞれ設定し、赤外光照明状態とする(ステップS1
1)。By emitting the illumination lights IL1 and IL2, the illumination light IL1 illuminates the alignment mark AM formed on the wafer W, and the illumination light IL2 illuminates the index mark 34 formed on the index plate 35. . Next, the control unit 5
0 outputs a control signal to the opening / closing control device 45, sets the shutter 42 to the open state, sets the shutter 26 to the closed state, and sets the shutter to the infrared light illumination state (step S1).
1).
【0066】赤外光照明状態において、第2対物レンズ
39により集光された指標マーク検出光LB2の殆ど
は、ダイクロイックミラー40を減光されることなく透
過し、撮像素子44の撮像面上に指標マーク34の指標
マーク像を形成するが、ダイクロイックミラー40によ
って反射された僅かな指標マーク検出光LB2は撮像素
子41の撮像面上に指標マーク像を形成する。この状態
において撮像素子41及び撮像素子44から赤外光照明
雑音画像信号及び赤外光照明検出画像信号がそれぞれ主
制御部13へ出力されるが、主制御部13中の制御部5
0は撮像素子41から出力される赤外光照明雑音画像信
号のみを記憶部51中の第1補正信号記憶部52へ第1
補正信号として記憶させる(ステップS12)。図5に
示した指標マーク34を用いた場合、第1補正信号記憶
部52に記憶される第1補正信号は、図6(a)に示し
た赤外光照明雑音画像信号である。In the state of infrared light illumination, most of the index mark detection light LB2 condensed by the second objective lens 39 passes through the dichroic mirror 40 without being dimmed, and An index mark image of the index mark 34 is formed, and the slight index mark detection light LB2 reflected by the dichroic mirror 40 forms an index mark image on the imaging surface of the imaging element 41. In this state, the infrared light illumination noise image signal and the infrared light illumination detection image signal are output from the image pickup device 41 and the image pickup device 44 to the main control unit 13, respectively.
0 is the first correction signal storage unit 52 in the storage unit 51 that stores only the infrared light illumination noise image signal output from the imaging device 41
It is stored as a correction signal (step S12). When the index mark 34 shown in FIG. 5 is used, the first correction signal stored in the first correction signal storage unit 52 is the infrared light illumination noise image signal shown in FIG.
【0067】次に、制御部50は、開閉制御装置45に
対して制御信号を出力し、シャッター26を開状態に、
シャッター42を閉状態にそれぞれ設定し、可視光照明
状態とする(ステップS13)。センサ本体部4aから
指標対物部14bに入射した照明光IL1は第1対物レ
ンズ33、指標板35、落射プリズム36、及びコール
ドミラー37をそれぞれ通過してウェハWのアライメン
トマークAMを照明する。アライメントマークAMを照
明することによって生ずるアライメントマーク検出光L
B1はコールドミラー37、落射プリズム36、指標板
35、第1対物レンズ33、及びハーフプリズム31を
介して第2対物レンズ39に入射する。第2対物レンズ
39により集光されたアライメントマーク検出光LB1
の殆どは、ダイクロイックミラー40によって減光され
ることなく反射され、撮像素子41の撮像面上にアライ
メントマークAMのアライメントマーク像を形成する
が、ダイクロイックミラー40を透過した僅かなアライ
メントマーク検出光LB1は撮像素子44の撮像面上に
アライメントマーク像を形成する。この状態において撮
像素子41及び撮像素子44から可視光照明検出画像信
号及び可視光照明雑音画像信号がそれぞれ主制御部13
へ出力されるが、主制御部13中の制御部50は撮像素
子44から出力される可視光照明雑音画像信号のみを記
憶部51中の第2補正信号記憶部53へ第2補正信号と
して記憶させる(ステップS14)。以上の処理によっ
て、アライメントマークAM及び指標マーク34の位置
情報を求める際に用いられる補正信号を得る処理は終了
する。Next, the control unit 50 outputs a control signal to the opening / closing control device 45 to open the shutter 26,
The shutter 42 is set to a closed state, and the visible light illumination state is set (step S13). The illumination light IL1 incident on the index objective section 14b from the sensor body 4a passes through the first objective lens 33, the index plate 35, the epi-illumination prism 36, and the cold mirror 37 to illuminate the alignment mark AM of the wafer W. Alignment mark detection light L generated by illuminating alignment mark AM
B1 is incident on the second objective lens 39 via the cold mirror 37, the reflecting prism 36, the index plate 35, the first objective lens 33, and the half prism 31. The alignment mark detection light LB1 collected by the second objective lens 39
Most of the light is reflected by the dichroic mirror 40 without being dimmed and forms an alignment mark image of the alignment mark AM on the imaging surface of the imaging device 41. However, the slight alignment mark detection light LB1 transmitted through the dichroic mirror 40 Forms an alignment mark image on the imaging surface of the imaging element 44. In this state, the visible light illumination detection image signal and the visible light illumination noise image signal from the imaging device 41 and the imaging device 44 are respectively transmitted to the main control unit 13.
The control unit 50 in the main control unit 13 stores only the visible light illumination noise image signal output from the image sensor 44 in the second correction signal storage unit 53 in the storage unit 51 as a second correction signal. (Step S14). With the above processing, the processing for obtaining the correction signal used for obtaining the position information of the alignment mark AM and the index mark 34 ends.
【0068】図8は、アライメントマークAMの一例を
示す図である。図8に示したアライメントマークAMを
用いた場合、撮像素子41,44各々から出力される可
視光照明検出画像信号及び可視光照明雑音画像信号は図
9に示したものとなる。図9は、可視光照明状態におい
て、図8に示した指標マークを用いた場合の可視光照明
検出画像信号及び可視光照明雑音画像信号を示す図であ
る。図9に示されたように、ダイクロイックミラー40
は、アライメントマーク検出光LB1を殆ど減光するこ
となく反射し、僅かにアライメントマーク検出光LB1
を透過させる反射透過特性を有するため、図9(a)に
示した可視光照明検出画像信号の信号強度は高く、図9
(b)に示した可視光照明雑音画像信号の信号強度は低
い。尚、図9(a)中の縦軸に示した目盛りの間隔と図
9(b)中の縦軸に示した目盛りの間隔は同じ間隔であ
り、図6(a),図6(b)中の縦軸に示した目盛りの
間隔と同じ間隔である。図8に示したアライメントマー
クAMを用いた場合、第2補正信号記憶部53に記憶さ
れる第2補正信号は、図8(b)に示した可視光照明雑
音画像信号である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the alignment mark AM. When the alignment mark AM shown in FIG. 8 is used, the visible light illumination detection image signal and the visible light illumination noise image signal output from each of the imaging elements 41 and 44 are as shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing a visible light illumination detection image signal and a visible light illumination noise image signal when the index mark shown in FIG. 8 is used in the visible light illumination state. As shown in FIG. 9, the dichroic mirror 40
Reflects the alignment mark detection light LB1 almost without dimming, and slightly reflects the alignment mark detection light LB1.
9A, the signal intensity of the visible light illumination detection image signal shown in FIG.
The signal intensity of the visible light illumination noise image signal shown in (b) is low. Note that the scale interval shown on the vertical axis in FIG. 9A is the same as the scale interval shown on the vertical axis in FIG. 9B, and FIGS. The interval is the same as the interval of the scale shown on the vertical axis. When the alignment mark AM shown in FIG. 8 is used, the second correction signal stored in the second correction signal storage unit 53 is the visible light illumination noise image signal shown in FIG. 8B.
【0069】[アライメントマークの位置情報検出処
理]次に、図4に示した処理によって得られた撮像素子
41と撮像素子44との相対位置の変化量、並びに図7
に示した処理によって得られた第1補正信号及び第2補
正信号を用いてアライメントマークAMの位置を検出す
るときの動作について詳細に説明する。図10は、撮像
素子41と撮像素子44との相対位置の変化量、第1補
正信号、及び第2補正信号を用いてアライメントマーク
AMの位置を検出する処理を示すフローチャートであ
る。本実施形態においては、撮像素子41と撮像素子4
4との相対位置の変化量、第1補正信号、及び第2補正
信号が既に変化量記憶部54、第1補正信号記憶部5
2、及び第2補正信号記憶部53にそれぞれ記憶されて
いる場合について説明する。処理が開始すると、主制御
系13内の制御部50は制御信号を出力し、ハロゲンラ
ンプ20から照明光IL1を、赤外光光源23から照明
光IL2をそれぞれ出射させる(ステップS20)。次
に、制御部50は、図示しないウェハ導入装置に対し、
ウェハを導入させる制御信号を出力してウェハを導入す
る(ステップS21)。その後、制御部50は開閉制御
装置45に対して制御信号を出力し、シャッター26及
びシャッター42を開状態に設定する(ステップS2
2)。シャッター26及びシャッター42を開状態にす
ることで、照明光IL1及び照明光IL2の両方がセン
サ本体部14aから指標対物部14bに入射する。次
に、制御部50は、ステージ駆動系12を介してXYス
テージ9を駆動し、ウェハW上に形成されたアライメン
トマークAMをアライメントセンサ14の視野内に移動
させる(ステップS23)。[Alignment Mark Position Information Detection Processing] Next, the amount of change in the relative position between the imaging element 41 and the imaging element 44 obtained by the processing shown in FIG.
The operation of detecting the position of the alignment mark AM using the first correction signal and the second correction signal obtained by the processing described in (1) will be described in detail. FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of detecting the position of the alignment mark AM using the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44, the first correction signal, and the second correction signal. In the present embodiment, the image sensor 41 and the image sensor 4
4, the first correction signal and the second correction signal are already stored in the change amount storage unit 54 and the first correction signal storage unit 5.
2 and the case where they are stored in the second correction signal storage unit 53 will be described. When the process is started, the control unit 50 in the main control system 13 outputs a control signal to cause the halogen lamp 20 to emit the illumination light IL1 and the infrared light source 23 to emit the illumination light IL2 (Step S20). Next, the control unit 50 controls the wafer introduction device (not shown)
A control signal for introducing a wafer is output to introduce a wafer (step S21). Thereafter, the control unit 50 outputs a control signal to the opening / closing control device 45, and sets the shutter 26 and the shutter 42 to the open state (Step S2).
2). By opening the shutter 26 and the shutter 42, both the illumination light IL1 and the illumination light IL2 are incident from the sensor body 14a to the index objective 14b. Next, the control unit 50 drives the XY stage 9 via the stage drive system 12, and moves the alignment mark AM formed on the wafer W into the field of view of the alignment sensor 14 (Step S23).
【0070】指標対物部14bに入射した照明光IL1
は、前述したように、第1対物レンズ33、指標板3
5、落射プリズム36、及びコールドミラー37をそれ
ぞれ通過してウェハWのアライメントマークAMを照明
する。一方、指標対物部14bに入射した照明光IL2
は、第1対物レンズ33を透過し、指標板35に形成さ
れた指標マーク34を照明して指標マーク検出光LB2
となり、落射プリズム36を介してコールドミラー37
に入射して反射される。The illumination light IL1 incident on the index objective section 14b
Are the first objective lens 33 and the index plate 3 as described above.
5, illuminate the alignment mark AM on the wafer W by passing through the epi-illumination prism 36 and the cold mirror 37, respectively. On the other hand, the illumination light IL2 incident on the index objective portion 14b
Is transmitted through the first objective lens 33, illuminates the index mark 34 formed on the index plate 35, and emits the index mark detection light LB2.
And the cold mirror 37 via the epi-illumination prism 36
And is reflected.
【0071】アライメントマークAMを照明することに
よって生ずるアライメントマーク検出光LB1はコール
ドミラー37を通過する際に、コールドミラー37で反
射された指標マーク検出光LB2と重なり合い、アライ
メントマーク検出光LB1及び指標マーク検出光LB2
は、落射プリズム36、指標板35、第1対物プリズム
33を通過した後、ハーフプリズム31及び第2対物レ
ンズ39を通過してダイクロイックミラー40に入射す
る。ダイクロイックミラー40によって、アライメント
マーク検出光LB1の殆どは反射され、撮像素子41の
撮像面上にアライメントマーク像を形成し、指標マーク
検出光LB2の殆どは透過して、撮像素子44の撮像面
上に指標マーク像を形成するが、僅かな指標マーク検出
光LB2が撮像素子41の撮像面上に指標マーク像を形
成し、僅かなアライメントマーク検出光LB1が、撮像
素子44の撮像面上にアライメントマーク像を形成す
る。The alignment mark detection light LB1 generated by illuminating the alignment mark AM overlaps the index mark detection light LB2 reflected by the cold mirror 37 when passing through the cold mirror 37, and the alignment mark detection light LB1 and the index mark Detection light LB2
After passing through the reflecting prism 36, the index plate 35, and the first objective prism 33, the light passes through the half prism 31 and the second objective lens 39 and enters the dichroic mirror 40. Most of the alignment mark detection light LB1 is reflected by the dichroic mirror 40 to form an alignment mark image on the image pickup surface of the image pickup device 41, and most of the index mark detection light LB2 is transmitted through the image pickup surface of the image pickup device 44. A small index mark detection light LB2 forms an index mark image on the imaging surface of the imaging device 41, and a slight alignment mark detection light LB1 forms an alignment mark on the imaging surface of the imaging device 44. A mark image is formed.
【0072】撮像素子41及び撮像素子44は、撮像面
に形成された像に基づいた電気信号をそれぞれ主制御系
13へ出力し、制御部13はこの時点で入力される電気
信号を記憶部51内に記憶させる(ステップS24)。
以下、シャッター26及びシャッター42が開状態であ
る場合に撮像素子41及び撮像素子44から出力される
電気信号をそれぞれ第1画像信号及び第2画像信号とい
う。記憶部51内に記憶された第1画像信号は、図9
(a)に示した可視光照明検出画像信号と図6(a)に
示した赤外光照明雑音画像信号とが重なり合ったものの
信号であり、画像処理を行ってアライメントマークAM
の位置情報を得る際に図6(a)に示した赤外光照明雑
音画像信号がノイズとなる。更に、撮像素子44から出
力される第2画像信号は、図9(b)に示した可視光照
明雑音画像信号と図6(b)に示した赤外光照明検出画
像信号とが重なり合ったものの信号であり、画像処理を
行って指標マーク34の位置情報を得る際に図9(b)
に示した可視光照明雑音画像信号がノイズとなる。この
ように、ダイクロイックミラー40によって反射された
僅かな指標マーク検出光LB2及びダイクロイックミラ
ー40を透過した僅かなアライメントマーク検出LB1
は、それぞれ指標マーク34及びアライメントマークA
Mの位置情報を検出する際のノイズとなり、高い精度で
位置情報を検出する際の妨げとなる。本実施形態では、
第1補正信号記憶部52に記憶された第1補正信号及び
第2補正信号記憶部53に記憶された第2補正信号を用
いて、これらのノイズを除去する処理を行う。The image pickup device 41 and the image pickup device 44 each output an electric signal based on the image formed on the image pickup surface to the main control system 13. (Step S24).
Hereinafter, the electric signals output from the imaging element 41 and the imaging element 44 when the shutter 26 and the shutter 42 are in the open state are referred to as a first image signal and a second image signal, respectively. The first image signal stored in the storage unit 51 is as shown in FIG.
This is a signal obtained by overlapping the visible light illumination detection image signal shown in FIG. 6A and the infrared light illumination noise image signal shown in FIG.
When the position information is obtained, the infrared light illumination noise image signal shown in FIG. 6A becomes noise. Further, the second image signal output from the image sensor 44 is a signal obtained by overlapping the visible light illumination noise image signal shown in FIG. 9B and the infrared light detection image signal shown in FIG. 6B. FIG. 9 (b) is a signal for obtaining position information of the index mark 34 by performing image processing.
The visible light illumination noise image signal shown in FIG. Thus, the slight index mark detection light LB2 reflected by the dichroic mirror 40 and the slight alignment mark detection LB1 transmitted through the dichroic mirror 40
Are the index mark 34 and the alignment mark A, respectively.
Noise occurs when the position information of M is detected, which hinders detection of the position information with high accuracy. In this embodiment,
Using the first correction signal stored in the first correction signal storage unit 52 and the second correction signal stored in the second correction signal storage unit 53, a process for removing these noises is performed.
【0073】まず、制御部50は、記憶部51内に一時
的に記憶された第1画像信号を読み出すとともに、第1
補正信号記憶部52に記憶された第1補正信号を読み出
し、第1補正信号用いて第1画像信号を処理すること
で、第1画像信号に含まれるダイクロイックミラー40
によって反射された僅かな指標マーク検出光LB2に基
づくノイズを除去する処理を行う。つまり、第1画像信
号は図6(a)に示した赤外光照明雑音画像信号と図9
(a)に示した可視光照明検出画像信号とが重なり合っ
た信号であり、前述のように、第1補正信号は図6
(a)に示した赤外光照明雑音画像信号であるので、第
1補正信号を用いて重なり合った信号を処理して図6
(a)に示した赤外光照明雑音画像信号を除去し、図9
(a)に示した可視光照明検出画像信号のみに補正す
る。そして、補正後の第1画像信号に基づいてアライメ
ントマークAMの位置情報を算出する(ステップS2
5)。First, the control unit 50 reads out the first image signal temporarily stored in the storage unit 51,
By reading the first correction signal stored in the correction signal storage unit 52 and processing the first image signal using the first correction signal, the dichroic mirror 40 included in the first image signal is read.
A process is performed to remove noise based on the slight index mark detection light LB2 reflected by. That is, the first image signal is the same as the infrared light illumination noise image signal shown in FIG.
6A is a signal obtained by overlapping the visible light illumination detection image signal shown in FIG. 6A, and as described above, the first correction signal
Since it is the infrared light illumination noise image signal shown in (a), the overlapping signal is processed by using the first correction signal, and FIG.
The infrared light noise image signal shown in FIG.
Correction is made only to the visible light illumination detection image signal shown in FIG. Then, position information of the alignment mark AM is calculated based on the corrected first image signal (step S2).
5).
【0074】次に、制御部50は、記憶部51内に一時
的に記憶された第2画像信号を読み出すとともに、第2
補正信号記憶部53に記憶された第2補正信号を読み出
し、第2補正信号用いて第2画像信号を処理すること
で、第2画像信号に含まれるダイクロイックミラー40
を透過した僅かなアライメントマーク検出光LB1に基
づくノイズを除去する処理を行う。つまり、第2画像信
号は図6(b)に示した赤外光照明検出画像信号と図9
(b)に示した可視光照明雑音画像信号とが重なり合っ
た信号であり、前述のように、第2補正信号は図9
(b)に示した可視光照明雑音画像信号であるので、第
2補正信号を用いて重なり合った信号を処理して図9
(b)に示した可視光照明雑音画像信号を除去し、図6
(b)に示した赤外光照明検出画像信号のみに補正す
る。そして、補正後の第2画像信号に基づいて指標マー
ク34の位置情報を算出する(ステップS26)。Next, the control unit 50 reads out the second image signal temporarily stored in the storage unit 51,
By reading the second correction signal stored in the correction signal storage unit 53 and processing the second image signal using the second correction signal, the dichroic mirror 40 included in the second image signal is processed.
Is performed to remove noise based on the slight alignment mark detection light LB1 that has passed through. That is, the second image signal is the same as the infrared light illumination detection image signal shown in FIG.
9B is a signal in which the visible light illumination noise image signal shown in FIG. 9B overlaps, and as described above, the second correction signal is the signal shown in FIG.
Since the image signal is the visible light illumination noise image signal shown in FIG. 9B, the overlapped signal is processed using the second correction signal, and FIG.
The visible light illumination noise image signal shown in FIG.
Correction is made only to the infrared light illumination detection image signal shown in (b). Then, position information of the index mark 34 is calculated based on the corrected second image signal (step S26).
【0075】更に、制御部50は記憶部51の変化量記
憶部54に記憶された撮像素子41と撮像素子44との
相対位置の変化量を読み出し、ステップS25及びステ
ップS26の処理で算出したアライメントマークAMの
位置情報と指標マーク34の位置情報とを補正する処理
を行う。前述したように、アライメントセンサ14を使
用している過程において、撮像素子41と撮像素子44
との相対位置が変化する場合があり、この変化が生ずる
とアライメントマークAMと指標マーク34の位置情報
が撮像素子41と撮像素子44との相対位置の変化量だ
けずれたものとなるので、検出精度を向上させるためこ
の変化量を補正する処理が行われる(ステップS2
7)。Further, the control unit 50 reads out the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 stored in the change amount storage unit 54 of the storage unit 51, and calculates the alignment calculated in steps S25 and S26. A process of correcting the position information of the mark AM and the position information of the index mark 34 is performed. As described above, in the process of using the alignment sensor 14, the image sensor 41 and the image sensor 44 are used.
May change, and when this change occurs, the position information of the alignment mark AM and the index mark 34 is shifted by the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44. A process of correcting this variation is performed to improve the accuracy (step S2).
7).
【0076】ステップS27の処理を行うことにより、
撮像素子41と撮像素子44との相対位置の変化量に基
づくアライメントマークAMの位置情報と指標板34の
位置情報とのずれ量が補正されたことになるため、補正
後のアライメントマークAMの位置情報と指標板34の
位置情報とに基づいて、アライメントマークAMのアラ
イメントセンサ14の計測中心からのずれ量を算出する
(ステップS28)。以上の処理によって、撮像素子4
1と撮像素子44との相対位置の変化量、第1補正信
号、及び第2補正信号を用いてアライメントマークAM
の位置を検出する処理は終了する。By performing the processing in step S27,
Since the displacement between the position information of the alignment mark AM and the position information of the index plate 34 based on the amount of change in the relative position between the image sensor 41 and the image sensor 44 has been corrected, the position of the corrected alignment mark AM is corrected. The amount of deviation of the alignment mark AM from the measurement center of the alignment sensor 14 is calculated based on the information and the position information of the index plate 34 (step S28). By the above processing, the imaging device 4
Using the amount of change in the relative position between the first and second image sensors 44, the first correction signal, and the second correction signal.
The process of detecting the position of is ended.
【0077】図10に示した処理が終了すると、制御部
50は、インタフェース56及びステージ駆動系12を
介してXYステージ9を駆動し、図10中のステップS
28の処理で算出したずれ量をベースライン量で補正し
た距離だけウェハWをXY平面内で移動させて、ウェハ
W上に設定された区画領域(ショット領域)の中心を露
光中心に正確に位置合わせする。そして、制御部50は
照明光学系1に対して制御信号を出力して露光光ELを
出射させ、レチクル2に形成されたパターンをウェハW
上に設定されたショット領域に露光する。尚、露光時に
はステップS23から露光動作までが繰り返し行われ
る。When the process shown in FIG. 10 is completed, the control unit 50 drives the XY stage 9 via the interface 56 and the stage drive system 12, and the control unit 50 proceeds to step S in FIG.
The wafer W is moved in the XY plane by a distance obtained by correcting the shift amount calculated in the process 28 by the baseline amount, and the center of the defined area (shot area) set on the wafer W is accurately positioned at the exposure center. Match. Then, the control unit 50 outputs a control signal to the illumination optical system 1 to emit the exposure light EL, and transfers the pattern formed on the reticle 2 to the wafer W.
The shot area set above is exposed. At the time of exposure, steps S23 to the exposure operation are repeatedly performed.
【0078】尚、以上説明した実施の形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, but not for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
【0079】例えば、本発明は、ステップ・アンド・ス
キャン方式の縮小投影型露光装置、ミラープロジェクシ
ョン方式、プロキシミティ方式、コンタクト方式等の露
光装置に適用することが可能である。For example, the present invention can be applied to a step-and-scan type reduction projection type exposure apparatus, a mirror projection type, a proximity type, a contact type, etc.
【0080】さらに、半導体素子、液晶表示素子の製造
に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレ
イ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子(CCDなど)の製
造にも用いられる露光装置、及びレチクル、又はマスク
を製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハな
どに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用
できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に
関係なく適用可能である。Further, not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element and a liquid crystal display element, but also an exposure apparatus used for manufacturing a plasma display, a thin-film magnetic head, and an image pickup element (such as a CCD), and a reticle or a mask. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate, a silicon wafer, or the like in order to manufacture a substrate. That is, the present invention is applicable irrespective of the exposure method and application of the exposure apparatus.
【0081】また、上記実施形態においては、ウェハW
上に形成されたアライメントマークAMの位置情報を検
出する場合を例に挙げて説明したが、例えばレチクルR
上に形成されたマーク、ガラスプレートに形成されたマ
ークの位置情報を検知する場合にも本発明を適用するこ
とができる。更に、上記実施形態においては、本発明の
マーク検知装置をオフ・アクシス方式のアライメントセ
ンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、2つの撮
像素子で撮像したマークの画像を処理してマーク位置を
検出する装置全般に本発明の位置検出を適用することが
できる。In the above embodiment, the wafer W
The case where the position information of the alignment mark AM formed above is detected has been described as an example.
The present invention can also be applied to the case of detecting position information of a mark formed on a mark or a mark formed on a glass plate. Furthermore, in the above embodiment, the case where the mark detection device of the present invention is applied to an off-axis type alignment sensor has been described as an example. The position detection of the present invention can be applied to all devices that detect a position.
【0082】本実施形態の露光装置の露光光ELとして
g線やi線、又はKrFエキシマレーザ、ArFエキシ
マレーザ、F2 エキシマレーザから出射される光を用
いていたが、KrFエキシマレーザ(248nm)、A
rFエキシマレーザ(193nm)、F2 レーザ(1
57nm)から出射される光のみならず、X線や電子線
などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子
線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のラン
タンヘキサボライト(LaB6 )、タンタル(Ta)
を用いることができる。また、例えば、DFB半導体レ
ーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は
可視域の単一波長レーザを、エルビウム(又はエルビウ
ムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバー
アンプで増幅し、さらに非線形光学結晶を用いて紫外光
に波長変換した高調波を用いてもよい。尚、単一波長発
振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・ファイバー
レーザを用いる。[0082] g-line or i-line as the exposure light EL of the exposure device of the present embodiment, or KrF excimer laser, ArF excimer laser, had using light emitted from the F 2 excimer laser, KrF excimer laser (248 nm) , A
rF excimer laser (193nm), F 2 laser (1
57 nm) as well as charged particle beams such as X-rays and electron beams. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB 6 ), tantalum (Ta) is used as an electron gun.
Can be used. Further, for example, a single-wavelength laser in the infrared or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and further, a nonlinear optical crystal. May be used to convert the wavelength to ultraviolet light. Note that an ytterbium-doped fiber laser is used as the single-wavelength oscillation laser.
【0083】尚、前述した本発明の一実施形態による露
光装置(図1)は、ウェハWを精度よく高速に位置制御
することができ、スループットを向上しつつ高い露光精
度で露光が可能となるように、照明光学系1、レチクル
Rのアライメント系(不図示)、ウェハステージ7、移
動鏡10、及びレーザ干渉計11を含むウェハアライメ
ント系、投影光学系6等の図1に示された各要素が電気
的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、
総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより製
造される。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度
等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。The exposure apparatus (FIG. 1) according to the above-described embodiment of the present invention can precisely control the position of the wafer W at high speed, and can perform exposure with high exposure accuracy while improving throughput. As shown in FIG. 1, the illumination optical system 1, the alignment system for the reticle R (not shown), the wafer alignment system including the wafer stage 7, the moving mirror 10, and the laser interferometer 11, the projection optical system 6, and the like. After the components are assembled electrically, mechanically, or optically,
It is manufactured by comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
【0084】次に、本発明の一実施形態の露光装置及び
露光方法を使用したデバイスの製造について説明する。Next, the manufacture of a device using the exposure apparatus and the exposure method according to one embodiment of the present invention will be described.
【0085】図11は、本発明の一実施形態による露光
装置を用いてデバイス(ICやLSI等の半導体チッ
プ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等)を生産する際のフローチャートである。図11
に示されるように、まず、ステップS30(設計ステッ
プ)において、デバイスの機能設計(例えば、半導体デ
バイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するため
のパターン設計を行う。引き続き、ステップS31(マ
スク製作ステップ)において、設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップS32(ウ
ェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用い
てウェハを製造する。FIG. 11 is a flowchart for producing devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, etc.) using the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG.
As shown in (1), first, in step S30 (design step), a function design of a device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S31 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S32 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
【0086】次に、ステップS33(ウェハプロセスス
テップ)において、ステップS30〜ステップS32で
用意したマスクとウェハを使用して、リソグラフィ技術
によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、
ステップS34(組立ステップ)において、ステップS
33において処理されたウェハを用いてチップ化する。
このステップS34には、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)等の工程が含まれる。最後に、ステップS35(検
査ステップ)において、ステップS34で作製されたデ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが
出荷される。Next, in step S33 (wafer process step), actual circuits and the like are formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer prepared in steps S30 to S32. Then
In step S34 (assembly step), step S
The wafer is processed into chips using the wafer processed in 33.
Step S34 includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). Finally, in step S35 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step S34 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
【0087】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F
2レーザやX線を用いる場合は反射屈折系または屈折系
の光学系にし(レチクルも反射型タイプのものを用い
る)、また、電子線を用いる場合には光学系として電子
レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればい
い。尚、電子線が通過する光路は真空状態にすることは
いうまでもない。The magnification of the projection optical system may be not only the reduction system but also any one of the same magnification and the enlargement system. As the projection optical system,
When far ultraviolet rays such as an excimer laser are used, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material.
2 When a laser or X-ray is used, a catadioptric or refractive optical system is used (a reticle is also of a reflection type). When an electron beam is used, the optical system includes an electron lens and a deflector. An electron optical system may be used. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.
【0088】ウェハステージやレチクルホルダにリニア
モータ(USP5、623,853又はUSP5、528、118参照)を用
いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型および
ローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型
のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに
沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガ
イドレスタイプでもいい。ステージの駆動装置として
は、2次元に磁石を配置した磁石ユニットと、2次元に
コイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力に
よりステージを駆動する平面モ−タを用いてもいい。こ
の場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一
方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニット
との他方をステージの移動面側に設ければよい。When a linear motor (see US Pat. No. 5,623,853 or US Pat. No. 5,528,118) is used for the wafer stage or reticle holder, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force is used. May be used. The stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide. As the stage driving device, a planar motor that drives a stage by electromagnetic force with a magnet unit having two-dimensionally arranged magnets and an armature unit having two-dimensionally arranged coils opposed to each other may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stage.
【0089】ウェハステージの移動により発生する反力
は、特開平8−166475号公報(USP5、528、118)
に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的
に床(大地)に逃がしてもいい。レチクルステージの移
動により発生する反力は、特開平8−330224号公
報(US S/N 08/416,558)に記載されているように、フ
レーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよ
い。The reaction force generated by the movement of the wafer stage is disclosed in JP-A-8-166475 (US Pat. Nos. 5,528,118).
As described in the above, a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground). The reaction force generated by the movement of the reticle stage is mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558). Is also good.
【0090】[0090]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分離手段が第1光束と第2光束とを完全に分離せずに、
第1光束を主とし該第2光束を僅かに含む光束と、該第
2光束を主とし該第1光束を僅かに含む光束とに分離す
る特性を有している場合であっても、制御手段は、光束
に僅かに含まれる第2光束の検出信号を第1補正信号と
して記憶し、第1光束を主とし該第2光束を僅かに含む
光束の第1センサによる検出結果を第1補正信号によっ
て補正し、又は光束に僅かに含まれる第1光束の検出信
号を第2補正信号として記憶し、第2光束を主とし該第
1光束を僅かに含む光束の第2センサによる検出結果を
第2補正信号によって補正しているので、光束に僅かに
含まれる第1光束又は第2光束の影響を取り除くことが
できるため被検マーク及び指標マークの位置情報を高い
精度で検出することができるという効果がある。As described above, according to the present invention,
The separating means does not completely separate the first light beam and the second light beam,
Even if it has a characteristic of separating a light beam mainly containing the first light beam and slightly containing the second light beam and a light beam mainly containing the second light beam and slightly containing the first light beam, The means stores a detection signal of the second light beam slightly contained in the light beam as a first correction signal, and performs a first correction of a detection result of the light beam mainly including the first light beam and slightly including the second light beam by the first sensor. The detection result of the first light flux slightly corrected by the signal or the light flux slightly stored in the light flux is stored as the second correction signal, and the detection result of the second light flux mainly including the second light flux and slightly including the first light flux is obtained by the second sensor. Since the correction is performed by the second correction signal, the influence of the first light beam or the second light beam slightly contained in the light beam can be removed, so that the position information of the test mark and the index mark can be detected with high accuracy. This has the effect.
【0091】また、本発明によれば、第1照明光のみを
照明している状態において、第1センサ及び第2センサ
の被検マークの位置情報を検出し、又は、第1照明光の
みを照明している状態において、第1センサ及び第2セ
ンサの指標マークの位置情報を検出し、検出された被検
マークの位置情報に基づき、又は検出された指標マーク
の位置情報に基づき第1センサと第2センサとの相対位
置の変化量を求めているので、装置を使用している間
に、第1センサと第2センサとの相対位置が変化したと
しても、その変化量を知ることができるという効果があ
る。Further, according to the present invention, in a state where only the first illumination light is illuminated, the position information of the test mark of the first sensor and the second sensor is detected, or only the first illumination light is detected. In an illuminated state, the position information of the index marks of the first sensor and the second sensor is detected, and the first sensor is detected based on the detected position information of the test mark or based on the detected position information of the index mark. Since the amount of change in the relative position between the first sensor and the second sensor is determined, it is possible to know the amount of change even if the relative position between the first sensor and the second sensor changes during use of the device. There is an effect that can be.
【0092】この発明によれば、同一光路を伝搬する第
1光束と第2光束とを分離手段を用いて分離し、第1の
センサ及び第2のセンサを用いて各々の光束を検出しな
ければならない構成において、第1センサと第2センサ
との相対位置が変換したとしても、検出した被検マーク
と指標マークとの相対位置を検出した変化量に基づいて
補正しているので、被検マークの位置情報を高い精度で
求めることができるという効果がある。According to the present invention, the first light beam and the second light beam propagating in the same light path must be separated by the separating means, and each light beam must be detected by using the first sensor and the second sensor. Even if the relative position between the first sensor and the second sensor is changed in the configuration that must be performed, the relative position between the detected test mark and the index mark is corrected based on the detected change amount. There is an effect that the position information of the mark can be obtained with high accuracy.
【0093】更に、本発明によれば、本発明の位置検出
装置又は位置検出方法により被検マークの位置情報が高
い精度で検出され、この高い精度を有する検出結果に基
づいて高い精度でマスクに対する基板の位置合わせを行
うことができるので、より微細なデバイスを作成する場
合に極めて好適である。Further, according to the present invention, the position information of the test mark is detected with high accuracy by the position detecting device or position detecting method of the present invention, and the mask information is detected with high accuracy based on the detection result having high accuracy. Since the substrate can be aligned, it is very suitable for producing a finer device.
【図1】 本発明の一実施形態による露光装置の概略構
成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の一実施形態によるアライメントセン
サ14の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an alignment sensor according to an embodiment of the present invention.
【図3】 主制御系13の内部構成の概略を示すブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a main control system 13.
【図4】 撮像素子41と撮像素子44との相対位置の
変化量を求める際の処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a process for calculating a change amount of a relative position between the imaging device 41 and the imaging device 44.
【図5】 指標マーク34の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an index mark 34.
【図6】 赤外光照明状態において、図5に示した指標
マークを用いた場合の赤外光照明雑音画像信号及び赤外
光照明検出画像信号を示す図である。6 is a diagram showing an infrared light illumination noise image signal and an infrared light illumination detection image signal when the index mark shown in FIG. 5 is used in an infrared light illumination state.
【図7】 アライメントマークAM及び指標マーク34
の位置情報を求める際に用いられる補正信号を得る処理
を示すフローチャートである。FIG. 7 shows an alignment mark AM and an index mark 34.
9 is a flowchart showing a process for obtaining a correction signal used when obtaining position information of FIG.
【図8】 アライメントマークAMの一例を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an alignment mark AM.
【図9】 可視光照明状態において、図8に示した指標
マークを用いた場合の可視光照明検出画像信号及び可視
光照明雑音画像信号を示す図である。9 is a diagram showing a visible light illumination detection image signal and a visible light illumination noise image signal when the index mark shown in FIG. 8 is used in a visible light illumination state.
【図10】 撮像素子41と撮像素子44との相対位置
の変化量、第1補正信号、及び第2補正信号を用いてア
ライメントマークAMの位置を検出する処理を示すフロ
ーチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of detecting a position of an alignment mark AM using a change amount of a relative position between an image sensor 41 and an image sensor 44, a first correction signal, and a second correction signal.
【図11】 本発明の一実施形態による露光装置を用い
てデバイスを生産する際のフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart when a device is produced using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
13… 主制御系(制御手段) 20… ハロゲンランプ(第1光源) 23… 赤外光光源(第2光源) 26,42…シャッター 34… 指標マーク 40… ダイクロイックミラー(分離手段) 41… 撮像素子(第1センサ) 44… 撮像素子(第2センサ) 50… 制御部(制御手段) 51… 記憶部(制御手段) 52… 第1補正信号記憶部(制御手段) 53… 第2補正信号記憶部(制御手段) 54… 変化量記憶部(制御手段) 55… 位置演算部(制御手段) W… ウェハ(被検物、基板) R… レチクル(マスク) AM… アライメントマーク(被検マーク) IL1… 照明光(第1照明光) IL2… 照明光(第2照明光) LB1… アライメントマーク検出光(第1光束) LB2… 指標マーク検出光(第2光束) DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Main control system (control means) 20 ... Halogen lamp (1st light source) 23 ... Infrared light source (2nd light source) 26, 42 ... Shutter 34 ... Index mark 40 ... Dichroic mirror (separation means) 41 ... Image sensor (First sensor) 44 ... imaging element (second sensor) 50 ... control unit (control means) 51 ... storage unit (control means) 52 ... first correction signal storage unit (control means) 53 ... second correction signal storage unit (Control means) 54 Change amount storage unit (Control means) 55 Position calculation unit (Control means) W ... Wafer (test object, substrate) R ... Reticle (mask) AM ... Alignment mark (Test mark) IL1 ... Illumination light (first illumination light) IL2 ... Illumination light (second illumination light) LB1 ... Alignment mark detection light (first light flux) LB2 ... Index mark detection light (second light flux)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA03 BB02 BB27 CC20 FF04 GG02 HH13 JJ03 JJ05 JJ26 LL00 LL02 LL04 LL22 LL30 PP12 PP23 QQ31 5F046 BA04 ED02 FA03 FA06 FA10 FB04 FB10 FB11 FB13 FB16 FC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2F065 AA03 BB02 BB27 CC20 FF04 GG02 HH13 JJ03 JJ05 JJ26 LL00 LL02 LL04 LL22 LL30 PP12 PP23 QQ31 5F046 BA04 ED02 FA03 FA06 FA10 FB04 FB10 FB11 FB13 FB16
Claims (12)
する第1照明光を射出する第1光源と、 指標マークを照明する第2照明光を射出する第2光源
と、 同一の光路を送られる前記被検マークの像を含む第1光
束と前記指標マークの像を含む第2光束とを、該第1光
束を主とし該第2光束を僅かに含む光束と該第2光束を
主とし該第1光束を僅かに含む光束に分離する分離手段
と、 前記分離手段により分離された前記第1光束を主とする
光束が入射される第1センサと、 前記分離手段により分離された前記第2光束を主とする
光束が入射される第2センサとを備えた位置検出装置に
おいて、 前記第1照明光による前記被検マークに対する第1照明
若しくは前記第2照明光による前記指標マークに対する
第2照明を選択的に遮断するシャッターと、 前記シャッターにより前記第1照明を遮断し且つ前記第
2照明を行う第1状態での前記第1センサの検出信号を
用い、若しくは前記シャッターにより前記第2照明を遮
断し且つ前記第1照明を行う第2状態での前記第2セン
サの検出信号を用いて、所定の制御を行う制御手段とを
備えたことを特徴とする位置検出装置。A first light source that emits a first illumination light that illuminates a test mark formed on the test object; and a second light source that emits a second illumination light that illuminates an index mark. A first light beam including the image of the test mark and a second light beam including the image of the index mark, which are transmitted along an optical path, and a light beam mainly including the first light beam and slightly including the second light beam; A separating unit that mainly separates the first light beam into light beams that slightly include the first light beam; a first sensor into which a light beam that mainly includes the first light beam separated by the separating device is incident; A second sensor to which a light beam mainly including the second light beam is incident, wherein the first mark or the second mark is used to illuminate the test mark with the first light. For selectively blocking the second illumination for the camera Using the detection signal of the first sensor in a first state in which the first illumination is blocked by the shutter and the second illumination is performed, or the second illumination is blocked by the shutter and the first illumination is used. Control means for performing predetermined control using the detection signal of the second sensor in the second state in which the position detection is performed.
信号として記憶し、若しくは前記第2状態での前記第2
センサの検出信号を第2補正信号として記憶し、 前記シャッターにより前記照明光による照明を遮断しな
い状態での前記第1センサの検出信号を前記第1補正信
号で補正した信号に基づいて前記被検マークの位置を求
め、若しくは前記シャッターにより前記照明光による照
明を遮断しない状態での前記第2センサの検出信号を前
記第2補正信号で補正した信号に基づいて前記指標マー
クの位置を求めることを特徴とする請求項1に記載の位
置検出装置。2. The control means stores a detection signal of the first sensor in the first state as a first correction signal, or stores the detection signal of the second sensor in the second state.
A detection signal of the sensor is stored as a second correction signal, and the detection is performed based on a signal obtained by correcting the detection signal of the first sensor with the first correction signal in a state where the illumination by the illumination light is not blocked by the shutter. Determining the position of a mark, or determining the position of the index mark based on a signal obtained by correcting the detection signal of the second sensor with the second correction signal in a state where illumination by the illumination light is not blocked by the shutter. The position detecting device according to claim 1, wherein:
前記第1センサの検出信号により検出された前記指標マ
ークの位置と前記第2センサの検出信号により検出され
た前記指標マークの位置との関係に基づいて、あるいは
前記第2状態において前記第1センサの検出信号により
検出された前記被検マークの位置と前記第2センサの検
出信号により検出された前記被検マークの位置との関係
に基づいて、該第1センサと該第2センサの相対位置の
変化量を求めることを特徴とする請求項1に記載の位置
検出装置。3. The control device according to claim 1, wherein the control unit determines a position of the index mark detected by a detection signal of the first sensor in the first state and a position of the index mark detected by a detection signal of the second sensor. The relationship between the position of the test mark detected by the detection signal of the first sensor in the second state and the position of the test mark detected by the detection signal of the second sensor in the second state. 2. The position detecting device according to claim 1, wherein a change amount of a relative position between the first sensor and the second sensor is obtained based on the position.
の波長とを互いに相違せしめ、 前記分離手段は前記第1照明光の波長と前記第2照明光
の波長が相違することを利用して前記第1光束を主とす
る光束と前記第2光束を主とする光束に分離する手段で
あることを特徴とする請求項1,2又は3に記載の位置
検出装置。4. The wavelength of the first illumination light and the wavelength of the second illumination light are made different from each other, and the separating means determines that the wavelength of the first illumination light is different from the wavelength of the second illumination light. 4. The position detecting device according to claim 1, wherein the position detecting device is a unit that separates a light beam mainly including the first light beam and a light beam mainly including the second light beam using the light beam.
2照明光は赤外光であることを特徴とする請求項4に記
載の位置検出装置。5. The position detecting device according to claim 4, wherein the first illumination light is visible light, and the second illumination light is infrared light.
像素子であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一
項に記載の位置検出装置。6. The position detecting device according to claim 1, wherein the first sensor and the second sensor are image sensors.
前記照明光による照明を遮断しない状態での前記第1、
第2センサの検出信号により検出される前記被検マーク
と前記指標マークとの位置関係を、前記変化量に基づい
て補正することを特徴とする請求項3に記載の位置検出
装置。7. The method according to claim 1, wherein the control unit is configured to control the first and the second lamps in a state where the illumination by the illumination light is not blocked by the shutter.
The position detecting device according to claim 3, wherein a positional relationship between the test mark and the index mark detected by a detection signal of a second sensor is corrected based on the amount of change.
照明光で照明し、 指標マークを第2照明光で照明し、 同一の光路を送られる前記被検マークの像を含む第1光
束と前記指標マークの像を含む第2光束とを、該第1光
束を主とし該第2光束を僅かに含む光束と該第2光束を
主とし該第1光束を僅かに含む光束に分離し、 前記第1光束を主とする光束を第1センサに入射し、 前記第2光束を主とする光束を第2センサに入射し、 前記第1照明光による前記被検マークに対する第1照明
を遮断し且つ前記第2照明光による前記指標マークに対
する第2照明を行う第1状態での前記第1センサの検出
信号を用い、若しくは前記第2照明を遮断し且つ前記第
1照明を行う第2状態での前記第2センサの検出信号を
用いて、所定の制御を行うようにしたことを特徴とする
位置検出方法。8. A test mark formed on a test object is a first mark.
Illuminating with the illumination light, illuminating the index mark with the second illumination light, and forming a first light flux including the image of the test mark and a second light flux including the image of the index mark transmitted through the same optical path, A light beam mainly including one light beam and slightly including the second light beam and a light beam mainly including the second light beam and slightly including the first light beam are incident on the first sensor. A light flux mainly composed of the second light flux is incident on a second sensor, a first illumination of the test mark by the first illumination light is cut off, and a second illumination of the index mark by the second illumination light is performed. Using a detection signal of the first sensor in the first state of performing the first illumination, or using a detection signal of the second sensor in the second state of interrupting the second illumination and performing the first illumination. A position detection method characterized by performing control.
信号として記憶し、若しくは前記第2状態での前記第2
センサの検出信号を第2補正信号として記憶し、 前記照明光による照明を遮断しない状態での前記第1セ
ンサの検出信号を前記第1補正信号で補正した信号に基
づいて前記被検マークの位置を求め、若しくは前記照明
光による照明を遮断しない状態での前記第2センサの検
出信号を前記第2補正信号で補正した信号に基づいて前
記指標マークの位置を求める処理であることを特徴とす
る請求項8に記載の位置検出方法。9. The method according to claim 6, wherein the predetermined control is to store a detection signal of the first sensor in the first state as a first correction signal, or to store the second detection signal in the second state.
The detection signal of the sensor is stored as a second correction signal, and the position of the test mark is determined based on a signal obtained by correcting the detection signal of the first sensor with the first correction signal in a state where the illumination by the illumination light is not interrupted. Or a process of calculating the position of the index mark based on a signal obtained by correcting the detection signal of the second sensor with the second correction signal in a state where the illumination by the illumination light is not interrupted. A position detecting method according to claim 8.
いて前記第1センサの検出信号により検出された前記指
標マークの位置と前記第2センサの検出信号により検出
された前記指標マークの位置との関係に基づいて、ある
いは前記第2状態において前記第1センサの検出信号に
より検出された前記被検マークの位置と前記第2センサ
の検出信号により検出された前記被検マークの位置との
関係に基づいて、該第1センサと該第2センサの相対位
置の変化量を求める処理であることを特徴とする請求項
8に記載の位置検出方法。10. The method according to claim 1, wherein the predetermined control is performed in the first state with a position of the index mark detected by a detection signal of the first sensor and a position of the index mark detected by a detection signal of the second sensor. Or the relationship between the position of the test mark detected by the detection signal of the first sensor and the position of the test mark detected by the detection signal of the second sensor in the second state. 9. The position detecting method according to claim 8, wherein the processing is for obtaining a change amount of a relative position between the first sensor and the second sensor based on the following.
板に投影転写する露光装置において、 請求項1〜7の何れか一項に記載の位置検出装置を備え
たことを特徴とする露光装置。11. An exposure apparatus for projecting and transferring an image of a pattern formed on a mask onto a substrate, comprising: the position detection apparatus according to claim 1. Description:
板に投影転写する露光方法において、 請求項8,9又は10に記載の位置検出方法を用いて前
記基板をアライメントした後に、前記基板を露光するこ
とを特徴とする露光方法。12. An exposure method for projecting and transferring an image of a pattern formed on a mask onto a substrate, wherein the substrate is exposed after aligning the substrate using the position detection method according to claim 8, 9, or 10. An exposure method, comprising:
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- 2000-03-14 JP JP2000070094A patent/JP2001267196A/en active Pending
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