JP2004119663A - Position detection device, position detection method, aligner and exposure method - Google Patents

Position detection device, position detection method, aligner and exposure method Download PDF

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JP2004119663A JP2002280597A JP2002280597A JP2004119663A JP 2004119663 A JP2004119663 A JP 2004119663A JP 2002280597 A JP2002280597 A JP 2002280597A JP 2002280597 A JP2002280597 A JP 2002280597A JP 2004119663 A JP2004119663 A JP 2004119663A
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中村 綾子
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection device which effects highly accurate position detection by suppressing the variation of misregistration of a mark image with respect to the defocus of a mark compared with the size of numerical aperture of an imaging optical system. <P>SOLUTION: The position detection device is equipped with a lighting flux shaping member (3) for shaping a lighting flux in the first surface of a lighting optical system, in the relation of Fourier conversion substantially to the mark (watermark) so as to have a predetermined shape; and an imaging flux shaping member (17) arranged in the second surface of the imaging optical system, in the relation of Fourier conversion substantially to the mark and having a predetermined light transmission coefficient distribution which is higher in a circumferential region without comprising an optical axis than a central region comprising the optical axis of the imaging optical system. The imaging flux shaping member passes the imaging flux in at least one part of the second surface optically conjugate with the predetermined shape of lighting flux in the first surface. According to this constitution, the variation of misregistration of the mark image with respect to the defocus of the mark can be suppressed compared with the size of numerical aperture of the imaging optical system whereby the highly accurate position detection is effected. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出装置、位置検出方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程で用いる露光装置に搭載される位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体素子等のデバイスの製造に際して、感光材料の塗布されたウェハ(またはガラスプレート等の基板)上に複数層の回路パターンを重ねて形成する。このため、回路パターンをウェハ上に露光するための露光装置には、マスクのパターンと既に回路パターンの形成されているウェハの各露光領域との相対位置合わせ(アライメント)を行うためのアライメント装置が備えられている。近年、回路パターンの線幅の微細化に伴い、高精度のアライメントが必要とされるようになってきている。
【0003】
従来、この種のアライメント装置として、特開平4−65603号公報、特開平4−273246号公報等に開示されているように、オフ・アクシス方式で且つ撮像方式のアライメント装置が知られている。この撮像方式のアライメント装置の検出系は、FIA(Field Image Alignment)系の位置検出装置とも呼ばれている。FIA系の位置検出装置では、ハロゲンランプ等の光源から射出される波長帯域幅の広い光で、ウェハ上のアライメントマーク(ウェハマーク)を照明する。そして、結像光学系を介してウェハマークの拡大像を撮像素子上に形成し、得られた撮像信号を画像処理することによりウェハマークの位置検出を行う。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−65603号公報
【特許文献2】
特開平4−273246号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、半導体素子等のデバイスの製造に際して、ウェハマークはチップ周辺のスクライブラインに形成される。この場合、1つのウェハからできるだけ多くのチップを得るには、スクライブラインを小さくし、ひいてはマークを小さく(パターンのピッチを小さく)することが重要である。そして、小さいマークを従来と同等の結像性能で検出するには、結像光学系の開口数NAを大きくしなければならない。
【0006】
また、結像光学系の開口数NAを大きくすると、検出可能な(取込み可能な)回折光の次数が上がる(増大する)ので、特にマークのパターンに非対称性が存在する場合には、パターンの非対称性に起因する位置検出誤差を小さく抑えることができるという利点もある。これは、高次の回折光が形成するマーク像では、低次の回折光が形成するマーク像よりも、パターンの非対称性に起因する位置ずれ量が小さいからである。
【0007】
しかしながら、従来のFIA系の位置検出装置では、結像光学系の開口数NAを大きくすると、結像光学系の焦点深度(DOF)が小さくなり、ひいてはマークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化が敏感になってしまう。具体的には、結像光学系の開口数NAが比較的小さい位置検出装置において結像光学系の物体面に対してマークを所定量だけデフォーカスさせるよりも、結像光学系の開口数NAが比較的大きい位置検出装置においてマークを同じ所定量だけデフォーカスさせる方が、マーク像の波形の変化が大きくなり、ひいてはマーク位置の検出誤差が発生し易い。
【0008】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、結像光学系の開口数の大きさに比べて、マークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えることによって、高精度な位置検出を行うことのできる位置検出装置および位置検出方法を提供することを目的とする。さらに、本発明の高精度な位置検出装置および位置検出方法を用いて、たとえば投影光学系に対してマスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、基板上のマークを照明する照明光学系と、前記マークからの光を集光して前記マークの像を形成する結像光学系とを備え、前記マークの像に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出装置において、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記照明光学系中の第1面における照明光束を所定の形状に整形するための照明光束整形部材と、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記結像光学系中の第2面に配置されて、前記結像光学系の光軸を含む中央領域よりも前記光軸を含まない周辺領域の方が高い所定の光通過率分布を有する結像光束整形部材とを備え、
前記結像光束整形部材は、前記第1面での照明光束の所定の形状と光学的に共役な前記第2面上の領域の少なくとも一部において結像光束を通過させることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【0010】
第1形態の好ましい態様によれば、前記結像光束整形部材は、前記光軸を中心とする輪帯状の光通過領域を有する。この場合、前記マークを照明する照明光の最も短い波長をλとし、前記マークを構成するパターンの周期をPとし、前記結像光束整形部材の前記光軸を中心とした遮光領域の半径を開口数換算したものをrとするとき、r≧λ/Pの条件を満足することが好ましい。あるいは、前記結像光束整形部材は、前記光軸から偏心した複数極状の光通過領域を有することが好ましい。
【0011】
また、第1形態の好ましい態様によれば、前記結像光束整形部材は、結像光束を所定の形状に制限し、該所定の形状を有する結像光束の輝度分布の不均一性を補正するための補正手段を備える。さらに、前記結像光束整形部材は、第1の光通過率分布を持つ第1部材と、第2の光通過率分布を持つ第2部材とを有するか、あるいは入射光束の偏向方向を独立に変更することのできる複数の微小ミラーを有することが好ましい。また、前記結像光束整形部材は、前記結像光学系の光路に対して挿脱自在に構成されていること
【0012】
本発明の第2形態では、照明光学系を介して基板上のマークを照明し、結像光学系を介して前記マークからの光を集光して前記マークの像を形成し、前記マークの像に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出方法において、前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記照明光学系中の第1面において照明光束を所定の形状に制限し、前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記結像光学系中の第2面において結像光束の強度分布を、前記結像光学系の光軸を含む中央領域よりも前記光軸を含まない周辺領域の方が高い所定の光強度分布に制限し、前記第1面での照明光束の所定の形状と光学的に共役な前記第2面上の領域の少なくとも一部において結像光束を透過させることを特徴とする位置検出方法を提供する。
【0013】
第2形態の好ましい態様によれば、前記結像光束の強度分布を第1の光強度分布に制限した状態において前記マークの位置を検出する第1工程と、前記結像光束の強度分布を第2の光強度分布に制限した状態において前記マークの位置を検出する第2工程と、前記第1工程における検出結果と前記第2工程における検出結果とに基づいて、前記マークの位置検出結果の位置ずれ補正量を求める第3工程とを含む。
【0014】
本発明の第3形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系と、前記感光性基板の位置を検出するための第1形態の位置検出装置とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【0015】
本発明の第4形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明し、照明された前記マスクのパターン像を感光性基板上に露光する露光方法において、第1形態の位置検出装置または第2形態の位置検出方法を用いて前記感光性基板の位置を検出することを特徴とする露光方法を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の典型的な態様によれば、マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある結像光学系中の第2面(すなわち結像瞳面またはその近傍の面)において結像光束の強度分布を、光軸を含む中央領域よりも光軸を含まない周辺領域の方が高い(大きい)所定の光強度分布に、たとえば光軸を中心とした輪帯状の光強度分布に制限する。具体的には、輪帯状の開口部を有する結像光束整形部材を結像瞳面またはその近傍の面に配置した状態でマークの位置を検出する。
【0017】
一般に、結像瞳面において、デフォーカスによる結像光束の位相は、結像光束の開口数の自乗に応じて変化する。したがって、結像瞳面において光軸を中心とした円形状の断面を有する結像光束を用いる従来技術では、位相の異なるすべての結像光束成分に基づいてマーク像を形成するため、開口数が大きいほどマークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化が敏感になる。そして、像形状の変化が大きいほど、その像を用いて検出する位置の変化も大きくなる。これに対し、本発明では、たとえば結像瞳面において光軸を中心とした輪帯状の断面を有する結像光束を用いるので、位相差の比較的小さい結像光束成分に基づいてマーク像を形成することになり、マークのデフォーカスに対するマーク像形状の変化を小さく抑えることができる。すなわち、像形状の変化が小さいため、デフォーカスによる位置の変化を小さく抑えることができる。
【0018】
こうして、本発明の位置検出装置および位置検出方法では、結像光学系の開口数の大きさに比べて、マークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えることができるため、高精度な位置検出を行うことが可能であり、特に結像光学系の開口数を大きく設定した場合に有利である。また、本発明の位置検出装置が搭載された露光装置、および本発明の位置検出装置または位置検出方法を用いる露光方法では、高精度な位置検出装置を用いて感光性基板を高精度に位置検出し、ひいてはマスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして、良好な投影露光を行うことができる。
【0019】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の基本構成を概略的に示す図である。また、図2は、本実施形態の位置検出装置により位置検出すべき物体であるウェハに形成された段差パターンからなるウェハマークの構成を模式的に示す図である。
【0020】
本実施形態では、半導体素子を製造するための露光装置において感光性基板の位置を検出するためのFIA系の位置検出装置に本発明を適用している。なお、図1では、露光装置の投影光学系PLの光軸AX0に対して平行にZ軸が、Z軸に垂直な平面内において図1の紙面に平行な方向にX軸が、Z軸に垂直な平面内において図1の紙面に垂直な方向にY軸がそれぞれ設定されている。
【0021】
図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、適当な露光光でマスク(投影原版)としてのレチクルRを照明するための露光用照明系ILを備えている。レチクルRはレチクルステージ30上においてXY平面とほぼ平行に支持されており、そのパターン領域PAには転写すべき回路パターンが形成されている。レチクルRを透過した光は、投影光学系PLを介して、感光性基板としてのウェハWに達し、ウェハW上にはレチクルRのパターン像が形成される。
【0022】
なお、ウェハWは、ウェハホルダ31を介して、Zステージ32上においてXY平面とほぼ平行に支持されている。Zステージ32は、ステージ制御系34によって、投影光学系PLの光軸AX0に沿ってZ方向に駆動されるように構成されている。Zステージ32はさらに、XYステージ33上に支持されている。XYステージ33は、同じくステージ制御系34によって、投影光学系PLの光軸AX0に対して垂直なXY平面内において二次元的に駆動されるように構成されている。
【0023】
前述したように、露光装置では、投影露光に先立って、レチクルR上のパターン領域PAとウェハW上の各露光領域とを光学的に位置合わせ(アライメント)する必要がある。そこで、位置検出すべき物体であるウェハWには、図2に模式的に示すような段差パターンからなるウェハマーク(ウェハアライメントマーク)WMが形成されている。ウェハマークWMの位置を検出し、ひいてはウェハWの位置を検出するのに、本実施形態の位置検出装置が使用される。
【0024】
具体的には、ウェハマークWMとして、X方向に周期性を有する一次元マークとしてのX方向ウェハマークWMXと、Y方向に周期性を有する一次元マークとしてのY方向ウェハマークWMY(不図示)とが、ウェハW上に形成されている。なお、本実施形態では、ウェハマークWMとして、X方向およびY方向にそれぞれ周期性を有する互いに独立した2つの一次元マークを採用しているが、X方向およびY方向に周期性を有する二次元マークを採用することもできる。
【0025】
本実施形態にかかる位置検出装置は、波長帯域幅の広い照明光(たとえば530nm〜800nm)を供給するための光源1を備えている。光源1として、ハロゲンランプのような光源を使用することができる。光源1から供給された照明光は、リレー光学系(不図示)を介して、光ファイバーのようなライトガイド2の入射端に入射する。ライトガイド2の内部を伝搬して、その射出端から射出された照明光は、たとえば円形状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞り3を介して制限された後、コンデンサーレンズ4に入射する。
【0026】
コンデンサーレンズ4を介した照明光は、照明すべき物体であるウェハWの露光面と光学的に共役に配置された照明視野絞り5を介して、照明リレーレンズ6に入射する。照明リレーレンズ6を介した照明光は、ハーフプリズム7を透過した後、第1対物レンズ8に入射する。第1対物レンズ8を介した照明光は、反射プリズム9の反射面で図中下方に(−Z方向に)反射された後、ウェハW上に形成されたウェハマークWMを照明する。
【0027】
このように、光源1、ライトガイド2、照明開口絞り3、コンデンサーレンズ4、照明視野絞り5、照明リレーレンズ6、ハーフプリズム7、第1対物レンズ8および反射プリズム9は、ウェハマークWMを照明するための照明光学系を構成している。また、照明開口絞り3は、ウェハマークWMに対して(ひいてはウェハWに対して)実質的にフーリエ変換の関係にある照明光学系中の第1面(すなわち照明瞳面またはその近傍の面)における照明光束を所定の形状に整形するための照明光束整形部材を構成している。
【0028】
照明光に対するウェハマークWMからの反射光(回折光を含む)は、反射プリズム9および第1対物レンズ8を介して、ハーフプリズム7に入射する。ハーフプリズム7で図中上方に(+Z方向に)反射された光は、第2対物レンズ10を介して、指標板11上にウェハマークWMの像を形成する。指標板11を介した光は、リレーレンズ系(12,13)を介して、XY分岐ハーフプリズム14に入射する。
【0029】
そして、XY分岐ハーフプリズム14で反射された光はY方向用CCD15に、XY分岐ハーフプリズム14を透過した光はX方向用CCD16に入射する。なお、リレーレンズ系(12,13)の平行光路中には、結像開口絞り17が配置されている。このように、反射プリズム9、第1対物レンズ8、ハーフプリズム7、第2対物レンズ10、指標板11、リレーレンズ系(12,13)、結像開口絞り17およびハーフプリズム14は、照明光に対するウェハマークWMからの反射光に基づいてマーク像を形成するための結像光学系を構成している。
【0030】
また、Y方向用CCD15およびX方向用CCD16は、結像光学系を介して形成されたマーク像を光電検出するための光電検出器を構成している。さらに、結像開口絞り17は、ウェハマークWMに対して(ひいてはウェハWに対して)実質的にフーリエ変換の関係にある結像光学系中の第2面(すなわち結像瞳面またはその近傍の面)に配置されて、結像光学系の光軸AXを含む中央領域よりも光軸AXを含まない周辺領域の方が高い(大きい)所定の光通過率分布を有する結像光束整形部材を構成している。なお、結像光束整形部材としての結像開口絞り17の具体的な構成および作用については後述する。
【0031】
こうして、Y方向用CCD15およびX方向用CCD16の撮像面には、マーク像が指標板11の指標パターン像とともに形成される。Y方向用CCD15およびX方向用CCD16からの出力信号は、信号処理系18に供給される。さらに、信号処理系18において信号処理(波形処理)により得られたウェハマークWMの位置情報は、主制御系35に供給される。主制御系35は、信号処理系18からのウェハマークWMの位置情報に基づいて、ステージ制御信号をステージ制御系34に出力する。
【0032】
ステージ制御系34は、ステージ制御信号にしたがってXYステージ33を適宜駆動し、ウェハWのアライメントを行う。なお、主制御系35には、たとえばキーボードのような入力手段36を介して、照明開口絞り3に対する指令や結像開口絞り17に対する指令が供給される。主制御系35は、これらの指令に基づき、駆動系19を介して照明開口絞り3を駆動したり、駆動系20を介して結像開口絞り17を駆動したりする。
【0033】
具体的には、結像開口絞り17は、交換可能な複数の開口絞りとして、輪帯開口絞り、2極開口絞り、4極開口絞りなどを備えている。駆動系19は、主制御系35からの指令に基づいて、所要の開口絞りを結像瞳面またはその近傍に位置決めする。また、照明開口絞り3は、開口サイズの異なる交換可能な複数の円形開口絞りを備えている。駆動系20は、主制御系35からの指令に基づいて、所要の円形開口絞りを照明瞳面またはその近傍に位置決めする。
【0034】
図3は、結像光束を輪帯状に整形する第1実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。また、図4は、第1実施例においてウェハマークをデフォーカスさせたときのマーク像波形の変化を示す図である。さらに、図5は、第1実施例の比較例として、結像光束を円形状の光束に整形する従来技術においてウェハマークをデフォーカスさせたときのマーク像波形の変化を示す図である。
【0035】
図3の結像瞳面を参照すると、第1実施例では、結像光束が、光軸AXを中心とした輪帯状の光束に整形(制限)されている。ここで、輪帯状の結像光束の外径(半径)R1と内径(半径)R2との間には、たとえばR2=R1×(1/2)の関係が設定され、いわゆる輪帯比が1/2に設定されている。一方、図3の照明瞳面を参照すると、第1実施例では、照明光束が光軸AXを中心とした半径がR3の円形状の光束に整形されている。
【0036】
なお、照明瞳面には、結像瞳面における輪帯状の結像光束と光学的に共役な輪帯状の領域を破線で示している。ここで、円形状の照明光束の半径R3と、輪帯状の結像光束と光学的に共役な輪帯状の領域の外径R1’との間には、R3=R1’の関係が設定されている(ただし、図3では図面の明瞭化のために半径R3を外径R1’よりも小さく示している)。換言すれば、円形状の照明光束の半径R3が、輪帯状の結像光束と光学的に共役な輪帯状の領域の内径R2’よりも大きく設定されている。
【0037】
したがって、第1実施例では、円形状の照明光束と光学的に共役な結像瞳面上の円形状の領域の少なくとも一部において結像光束が結像瞳面を通過する。なお、図示を省略したが、第1実施例の比較例では、結像光束および照明光束がともに円形状に整形され、円形状の照明光束と円形状の結像光束とは光学的に同じ大きさに設定されている。換言すれば、照明瞳面において、円形状の照明光束の半径と、円形状の結像光束と光学的に共役な円形状の領域の半径とが等しく設定されている。
【0038】
図4を参照すると、第1実施例においてウェハマークWMを結像光学系の物体面に一致させた状態、すなわちウェハマークWMのデフォーカス量Zが0のフォーカス状態において、結像光学系を介して形成されるマーク像に対して得られる波形を太線41で示している。一方、ウェハマークWMを結像光学系の物体面から所定のデフォーカス量Z=Zだけ移動させたデフォーカス状態において、結像光学系を介して形成されるマーク像に対して得られる波形を細線42で示している。
【0039】
図5を参照すると、第1実施例の比較例のフォーカス状態において、結像光学系を介して形成されるマーク像に対して得られる波形を太線51で示している。一方、デフォーカス量Z=Zのデフォーカス状態において、結像光学系を介して形成されるマーク像に対して得られる波形を細線52で示している。図4および図5を参照すると、従来技術にしたがう比較例よりも本発明にしたがう第1実施例のほうが、同じデフォーカス量Z=Zだけデフォーカスさせたときのマーク像の波形の変化が小さいことがわかる。
【0040】
図6は、結像光束を2極状に整形する第2実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。図6の結像瞳面を参照すると、第2実施例では、結像光束が、光軸AXを通る直線に関して対称に配置された2つの円形状の光束からなる2極状の光束に整形されている。ここで、2つの円形状の光束は同じ半径R4を有し、互いに隣接している。一方、図6の照明瞳面を参照すると、第2実施例では、照明光束が光軸AXを中心とした半径R5の円形状の光束に整形されている。
【0041】
なお、照明瞳面には、結像瞳面における2つの円形状の結像光束と光学的に共役な2極状の領域を破線で示している。ここで、円形状の照明光束の半径R5は、2極状の領域に外接する円の半径と等しく設定されている。したがって、第2実施例においても、円形状の照明光束と光学的に共役な結像瞳面上の円形状の領域の少なくとも一部において結像光束が結像瞳面を通過する。第2実施例では、図示を省略したが、ウェハマークWMを同じデフォーカス量Z=Zだけデフォーカスさせたときのマーク像の波形の変化が従来技術にしたがう比較例よりも小さいことを確認している。
【0042】
図7は、結像光束を4極状に整形する第3実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。図7の結像瞳面を参照すると、第3実施例では、結像光束が、光軸AXを通る2つの直交する直線に関して対称に配置された4つの円形状の光束からなる4極状の光束に整形されている。ここで、4つの円形状の光束は同じ半径R6を有し、互いに隣接している。一方、図7の照明瞳面を参照すると、第3実施例では、照明光束が光軸AXを中心とした半径R7の円形状の光束に整形されている。
【0043】
なお、照明瞳面には、結像瞳面における4つの円形状の結像光束と光学的に共役な4極状の領域を破線で示している。ここで、円形状の照明光束の半径R7は、4極状の領域に外接する円の半径と等しく設定されている。したがって、第3実施例においても、円形状の照明光束と光学的に共役な結像瞳面上の円形状の領域の少なくとも一部において結像光束が結像瞳面を通過する。第3実施例においても、図示を省略したが、ウェハマークWMを同じデフォーカス量Z=Zだけデフォーカスさせたときのマーク像の波形の変化が従来技術にしたがう比較例よりも小さいことを確認している。
【0044】
図8は、各実施例および比較例におけるウェハマークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を示す図である。上述したように、第1実施例〜第3実施例では、ウェハマークWMを同じデフォーカス量Z=Zだけデフォーカスさせたときのマーク像の波形の変化が比較例よりも小さく抑えられる。これに対応するように、図8(a)を参照すると、第1実施例および第2実施例では、ウェハマークWMのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化が比較例よりも小さく抑えられることがわかる。
【0045】
また、図8(b)では、第1実施例の変形例のシミュレーション結果を追加的に示しているが、この変形例では、結像光束の輪帯形状をR2=R1×(3/5)に設定するとともに、照明光束の半径をR3=R1’×(4/5)に設定している。図8(b)を参照すると、第1実施例の変形例においても、ウェハマークWMのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化が比較例よりも小さく抑えられることがわかる。なお、図8では、第3実施例のシミュレーション結果を図示していないが、第3実施例においてもウェハマークWMのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化が比較例よりも小さく抑えられることを確認している。
【0046】
以上のように、本実施形態では、たとえば結像瞳面において輪帯状や2極状や4極状の結像光束を用いているので、位相差の比較的小さい結像光束成分に基づいてウェハマーク像を形成することになり、ウェハマークWMのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えることができる。その結果、本実施形態の位置検出装置では、結像光学系の開口数を大きく設定しても、ウェハマークWMのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えて高精度な位置検出を行うことができる。
【0047】
なお、第1実施例では、円形状の照明光束の半径R3と、輪帯状の結像光束と光学的に共役な輪帯状の領域の外径R1’との間にR3=R1’の関係を設定している。また、第1実施例の変形例では、照明光束の半径R3と輪帯状の領域の外径R1’との間にR3=R1’×(4/5)の関係を設定している。しかしながら、これに限定されることなく、円形状の照明光束と光学的に共役な結像瞳面上の円形状の領域の少なくとも一部において結像光束が結像瞳面を通過するように、照明光束の半径R3を輪帯状の領域の内径R2’よりも大きく設定すれがよい。
【0048】
さらに、第2実施例および第3実施例では、2つの円形状の光束および4つの円形状の光束が互いに隣接して配置されているが、これに限定されることなく、光束の数、形状、配置などについて様々な変形例が可能である。また、第2実施例および第3実施例では、照明光束を円形状に整形しているが、これに限定されることなく、図9に示すように、2極状および4極状にそれぞれ整形することもできる。そして、この変形例においても、第2実施例および第3実施例と同様の効果を得ることができる。
【0049】
なお、第2実施例では、一方向に沿って配置された2つの円形状の結像光束を用いているので、一方向に周期性を有する一次元パターンからなるウェハマークの位置検出に有利である。一方、第3実施例では、互いに直交する方向に沿って配置された4つの円形状の結像光束を用いているので、互いに直交する方向に周期性を有する二次元パターンからなるウェハマークの位置検出に有利である。
【0050】
また、第1実施例およびその変形例では、結像光束を輪帯状の断面を有する光束に整形しているが、これに限定されることなく、半径R1の円形状領域において光軸から周辺に向かって強度が増加する光強度分布や、中央の半径R2の円形状領域において光軸から周辺に向かって強度が増加する光強度分布を有する結像光束を用いることも可能である。いずれにしても、本実施形態では、光軸を含む中央領域よりも光軸を含まない周辺領域の方が大きい光強度分布を有する結像光束を用いることが重要である。なお、結像断面の強度分布が断面(すなわち1または0)ではなく分布でも良いことは、後述する第2実施例および第3実施例でも同じである。
【0051】
ところで、第1実施例およびその変形例では、円形状の中央遮光領域の半径R2を大きくするほど効果は大きくなる。ここで、効果を得るための半径R2の設定手法の一つとして、像を形成する1次光の中心を目安とすることができる。ウェハマークWMを照明する照明光の最も短い波長をλとし、ウェハマークWMを構成するパターンの周期をPとすると、1次回折光の中心rは開口数換算で、
r≦λ/P   (1)
であるので、半径R2を上記(1)式にしたがって設定すればよい。
【0052】
なお、上述の実施形態では、結像開口絞り17を結像光学系の光路に対して挿脱自在に構成し、結像開口絞り17を光路から退避させた状態で、従来技術にしたがってウェハマークWMの位置検出を行うこともできる。このとき、結像瞳面またはその近傍には、円形開口絞りが必要に応じて配置される。あるいは、結像開口絞り17が交換可能な開口絞りとして円形開口絞りを備え、この円形開口絞りを結像光路に導入することによって従来技術にしたがう位置検出を行うこともできる。また、これは、照明開口絞りに対しても同様で、照明開口絞りを従来の円形の絞り以外に、照明光束を2極状に整形するような照明開口絞りや、照明光束を4極状に整形するような照明開口絞りを備えておき、結像開口絞りの種類や計測するパターンの種類などに応じて最適な照明絞りを選択することも可能である。
【0053】
また、上述の実施形態では、所定の形状を有する結像光束の輝度分布の不均一性を補正するための補正手段として、たとえば結像光束の輝度分布とは逆傾向の透過率分布を持つ濃度フィルタを、結像瞳面(結像光学系の最終像面に対してフーリエ変換の関係にある位置、図1では第1対物レンズ8と第2対物レンズ10との間の光路中、およびリレーレンズ12とリレーレンズ13との間の光路中の位置)に配置してもよい。濃度フィルタの作成に際しては、結像光束の輝度分布を測定して対応する強度分布を求め、この強度分布を反転させた分布を求め、この反転分布に基づいて濃度フィルタの透過率分布を算出する。
【0054】
そして、光透過性の基板上に遮光性または光透過性の微小ドットの集合体を形成し、この微小ドットの密度の疎密で透過率分布を表現する手法や光透過率の濃度分布を持った吸収フィルターを用いる手法などを用いることができる。この構成により、結像光束の輝度分布の不均一性を補正することができる。なお、結像光学系中の濃度フィルタに代えて、あるいは濃度フィルタに付加して、結像光束の輝度分布の不均一性を補正するための補正手段としての濃度フィルタを照明光学系の内部に設けても良い。このとき、濃度フィルタは、照明光学系中の瞳位置(被照射面としてのマークに対してフーリエ変換の関係となる位置、図1では照明開口絞り3の位置、および照明リレーレンズ6と第1対物レンズ8との間の光路中の位置)に配置することが好ましい。
【0055】
さらに、上述の実施形態では、たとえば第1実施例にしたがって結像光束を輪帯状に制限した状態においてウェハマークWMの位置を検出し、第2実施例にしたがって結像光束を2極状に制限した状態においてウェハマークWMの位置を検出し、第1実施例の検出結果と第2実施例の検出結果とに基づいて、ウェハマークWMの位置検出結果の位置ずれ補正量を求めることが好ましい。ここで、位置ずれ補正量とは、光学系の収差やマークの非対称性に起因して発生する検出誤差を補正するためのオフセット量である。
【0056】
また、上述の実施形態では、照明光束整形部材および結像光束整形部材として、照明開口絞り3および結像開口絞り17をそれぞれ用いているが、これに限定されることなく、入射光束の偏向方向を独立に変更することのできる複数の微小ミラーを有するDMD(Digital Micro−mirror Deviceまたは Deformable Micro−mirror Device)を用いることもできる。DMDは、碁盤の目状に配列された多数のマイクロミラーからなる光変調素子であって、各マイクロミラーの向きはそれぞれ個別に駆動制御されるように構成されている。DMDでは、各マイクロミラーの向きをそれぞれ適宜駆動することにより、所望の光強度分布を形成することができる。
【0057】
なお、上述の実施形態では、ウェハマークを落射照明しているが、これに限定されることなく、ウェハマークを透過照明する位置検出装置に本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、X方向マーク検出とY方向マーク検出とにそれぞれ別のCCDを用いているが、1つのCCDでX方向マーク検出とY方向マーク検出との双方を行ってもよい。
【0058】
さらに、上述の実施形態では、露光装置における感光性基板の位置検出を行っているが、これに限定されることなく、位置検出すべき一般的な物体に形成された物体マークの位置検出、たとえば特開平6−58730号公報、特開平7−71918号公報、特開平10−122814号公報、特開平10−122820号公報、および特開2000−258119号公報などに開示される重ね合わせ精度測定装置やパターン間寸法測定装置に本発明を適用することもできる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置検出装置および位置検出方法では、たとえば結像瞳面において光軸を中心とした輪帯状または2極状の結像光束を用いるので、位相差の比較的小さい結像光束成分に基づいてマーク像を形成することになり、マークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えることができる。その結果、本発明では、結像光学系の開口数の大きさに比べて、マークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を小さく抑えることができるため、高精度な位置検出を行うことが可能である。特に本発明では、結像光学系の開口数を大きく設定した場合に有効である。
【0060】
また、本発明の位置検出装置が搭載された露光装置、および本発明の位置検出装置または位置検出方法を用いる露光方法では、高精度な位置検出装置を用いて感光性基板を高精度に位置検出し、ひいてはマスクと感光性基板とを高精度に位置合わせして、良好な投影露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の基本構成を概略的に示す図である。
【図2】本実施形態の位置検出装置により位置検出すべき物体であるウェハに形成された段差パターンからなるウェハマークの構成を模式的に示す図である。
【図3】結像光束を輪帯状に整形する第1実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。
【図4】第1実施例においてウェハマークをデフォーカスさせたときのマーク像波形の変化を示す図である。
【図5】第1実施例の比較例として、結像光束を円形状の光束に整形する従来技術においてウェハマークをデフォーカスさせたときのマーク像波形の変化を示す図である。
【図6】結像光束を2極状に整形する第2実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。
【図7】結像光束を4極状に整形する第3実施例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。
【図8】各実施例および比較例におけるウェハマークのデフォーカスに対するマーク像の位置ずれの変化を示す図である。
【図9】第2実施例および第3実施例の変形例における照明瞳面および結像瞳面の光束の様子を示す図である。
【符号の説明】
1 ハロゲンランプ
2 ライトガイド
3 照明開口絞り
5 照明視野絞り
7 ハーフプリズム
8 第1対物レンズ
9 反射プリズム
10 第2対物レンズ
11 指標板
14 XY分岐ハーフプリズム
15,16 CCD
17 結像開口絞り
18 信号処理系
30 レチクルステージ
31 ウェハホルダ
32 Zステージ
33 XYステージ
34 ステージ制御系
35 主制御系
36 キーボード
IL 露光用照明系
R レチクル
PA パターン領域
PL 投影光学系
W ウェハ
WM ウェハマーク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device, a position detection method, an exposure device, and an exposure method, and is particularly mounted on an exposure device used in a lithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, an imaging device, a liquid crystal display device, and a thin-film magnetic head. The present invention relates to a position detecting device.
[0002]
[Prior art]
Generally, when manufacturing a device such as a semiconductor element, a plurality of circuit patterns are formed on a wafer (or a substrate such as a glass plate) on which a photosensitive material is applied. For this reason, an exposure apparatus for exposing a circuit pattern on a wafer includes an alignment apparatus for performing relative alignment (alignment) between a mask pattern and each exposure area of a wafer on which a circuit pattern has already been formed. Provided. In recent years, with the miniaturization of the line width of a circuit pattern, high-precision alignment has been required.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of alignment apparatus, an alignment apparatus of an off-axis type and an imaging type has been known as disclosed in JP-A-4-65603 and JP-A-4-273246. The detection system of this imaging type alignment apparatus is also called a FIA (Field Image Alignment) system position detection apparatus. In an FIA type position detecting device, an alignment mark (wafer mark) on a wafer is illuminated with light having a wide wavelength bandwidth emitted from a light source such as a halogen lamp. Then, an enlarged image of the wafer mark is formed on the imaging device via the imaging optical system, and the obtained imaging signal is subjected to image processing to detect the position of the wafer mark.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-65603
[Patent Document 2]
JP-A-4-273246
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, when manufacturing a device such as a semiconductor element, a wafer mark is formed on a scribe line around a chip. In this case, in order to obtain as many chips as possible from one wafer, it is important to reduce the scribe line and thus the mark (the pattern pitch). Then, in order to detect a small mark with the same imaging performance as the conventional one, the numerical aperture NA of the imaging optical system must be increased.
[0006]
Further, when the numerical aperture NA of the imaging optical system is increased, the order of the diffracted light that can be detected (capturable) is increased (increased). There is also an advantage that a position detection error caused by asymmetry can be reduced. This is because a mark image formed by higher-order diffracted light has a smaller positional shift amount due to the asymmetry of the pattern than a mark image formed by lower-order diffracted light.
[0007]
However, in the conventional FIA system position detecting device, when the numerical aperture NA of the imaging optical system is increased, the depth of focus (DOF) of the imaging optical system is reduced, and the positional deviation of the mark image with respect to the defocus of the mark is reduced. Changes become sensitive. Specifically, in a position detecting device in which the numerical aperture NA of the imaging optical system is relatively small, the numerical aperture NA of the imaging optical system is smaller than that of defocusing the mark by a predetermined amount with respect to the object plane of the imaging optical system. When the mark is defocused by the same predetermined amount in a position detecting device having a relatively large mark, the change in the waveform of the mark image becomes larger, and a detection error of the mark position is more likely to occur.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a high precision by suppressing a change in a positional shift of a mark image with respect to defocus of a mark as compared with a size of a numerical aperture of an imaging optical system. It is an object of the present invention to provide a position detecting device and a position detecting method capable of performing accurate position detection. Further, using the highly accurate position detecting device and position detecting method of the present invention, for example, an exposure apparatus capable of performing good exposure by aligning a mask and a photosensitive substrate with high accuracy with respect to a projection optical system, for example. And an exposure method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, according to a first embodiment of the present invention, there is provided an illumination optical system that illuminates a mark on a substrate, and an imaging optical system that collects light from the mark to form an image of the mark. In a position detection device that detects the position of the mark based on the image of the mark,
An illumination light beam shaping member for shaping an illumination light beam on the first surface in the illumination optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark into a predetermined shape;
A peripheral portion that is disposed on the second surface in the imaging optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark and that does not include the optical axis than a central region that includes the optical axis of the imaging optical system; An imaging light flux shaping member having a predetermined higher light transmittance distribution in the region,
The position wherein the imaging light flux shaping member transmits the imaging light flux in at least a part of an area on the second surface which is optically conjugate with a predetermined shape of the illumination light flux on the first surface. A detection device is provided.
[0010]
According to a preferred mode of the first aspect, the imaging light flux shaping member has a ring-shaped light passing area centered on the optical axis. In this case, λ is the shortest wavelength of the illuminating light for illuminating the mark, P is the period of the pattern forming the mark, and the radius of the light-blocking area around the optical axis of the imaging light beam shaping member is an aperture. When the number is represented by r, it is preferable that the condition of r ≧ λ / P is satisfied. Alternatively, it is preferable that the imaging light flux shaping member has a multipolar light passing area decentered from the optical axis.
[0011]
According to a preferred aspect of the first aspect, the imaging light beam shaping member restricts the imaging light beam to a predetermined shape, and corrects non-uniformity of the luminance distribution of the imaging light beam having the predetermined shape. Correction means. Further, the imaging light beam shaping member has a first member having a first light transmittance distribution and a second member having a second light transmittance distribution, or independently adjusts a deflection direction of an incident light beam. It is preferable to have a plurality of micromirrors that can be changed. Further, the imaging light beam shaping member is configured to be freely inserted into and removed from an optical path of the imaging optical system.
[0012]
In a second embodiment of the present invention, a mark on a substrate is illuminated via an illumination optical system, and light from the mark is condensed via an imaging optical system to form an image of the mark. In a position detection method for detecting the position of the mark based on an image, limiting the illumination light flux to a predetermined shape on a first surface in the illumination optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark, The intensity distribution of the imaging light flux on the second surface in the imaging optical system which is substantially in a Fourier transform relationship with respect to the mark is set to be smaller than the central area including the optical axis of the imaging optical system by the optical axis. Is limited to a higher predetermined light intensity distribution in a peripheral region that does not include an image, and an image is formed in at least a part of a region on the second surface that is optically conjugate with a predetermined shape of the illumination light beam on the first surface. A position detection method characterized by transmitting a light beam. Subjected to.
[0013]
According to a preferred aspect of the second aspect, a first step of detecting the position of the mark in a state where the intensity distribution of the imaging light beam is limited to the first light intensity distribution, A second step of detecting the position of the mark in a state limited to the light intensity distribution of No. 2, and the position of the position detection result of the mark based on the detection result in the first step and the detection result in the second step. And a third step of obtaining a shift correction amount.
[0014]
In a third aspect of the present invention, an illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, An exposure apparatus comprising: a position detecting device according to a first embodiment for detecting a position.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed and exposing a pattern image of the illuminated mask onto a photosensitive substrate. An exposure method is provided, wherein the position of the photosensitive substrate is detected by using a position detection method of the present invention.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a typical aspect of the present invention, the imaging light flux on the second surface (that is, the imaging pupil surface or a surface near the imaging pupil surface) in the imaging optical system having a substantially Fourier transform relationship with respect to the mark. The intensity distribution is limited to a predetermined light intensity distribution that is higher (larger) in a peripheral region not including the optical axis than in a central region including the optical axis, for example, to an annular light intensity distribution centered on the optical axis. Specifically, the position of the mark is detected in a state where the imaging light flux shaping member having the annular opening is arranged on the imaging pupil plane or a surface in the vicinity thereof.
[0017]
Generally, on the imaging pupil plane, the phase of the imaging light flux due to defocus changes according to the square of the numerical aperture of the imaging light flux. Therefore, in the related art using an image forming light beam having a circular cross section centered on the optical axis on the image forming pupil plane, a mark image is formed based on all image forming light beam components having different phases. The larger the value, the more sensitive the change of the mark image position shift to the mark defocus. Then, the larger the change in the image shape, the larger the change in the position detected using the image. On the other hand, in the present invention, a mark image is formed based on an imaging light flux component having a relatively small phase difference, for example, since an imaging light flux having a ring-shaped cross section centered on the optical axis is used on the imaging pupil plane. Therefore, the change in the mark image shape due to the defocus of the mark can be suppressed to a small value. That is, since the change in the image shape is small, the change in the position due to defocus can be suppressed to a small value.
[0018]
Thus, with the position detecting device and the position detecting method of the present invention, the change in the positional deviation of the mark image with respect to the defocus of the mark can be suppressed small compared to the size of the numerical aperture of the imaging optical system. Position detection can be performed, which is particularly advantageous when the numerical aperture of the imaging optical system is set to be large. Further, in the exposure apparatus equipped with the position detection device of the present invention, and the exposure method using the position detection device or the position detection method of the present invention, the position of the photosensitive substrate is detected with high accuracy using the high-precision position detection device. In addition, by aligning the mask and the photosensitive substrate with high accuracy, it is possible to perform favorable projection exposure.
[0019]
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a basic configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wafer mark formed of a step pattern formed on a wafer that is an object whose position is to be detected by the position detection device of the present embodiment.
[0020]
In the present embodiment, the present invention is applied to an FIA-based position detecting device for detecting the position of a photosensitive substrate in an exposure device for manufacturing a semiconductor element. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis AX0 of the projection optical system PL of the exposure apparatus, the X axis is a direction parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Z axis is The Y-axis is set in a direction perpendicular to the plane of FIG. 1 in a vertical plane.
[0021]
Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of the present embodiment includes an exposure illumination system IL for illuminating a reticle R as a mask (projection master) with appropriate exposure light. The reticle R is supported substantially parallel to the XY plane on the reticle stage 30, and a circuit pattern to be transferred is formed in the pattern area PA. The light transmitted through the reticle R reaches the wafer W as a photosensitive substrate via the projection optical system PL, and a pattern image of the reticle R is formed on the wafer W.
[0022]
The wafer W is supported on the Z stage 32 via the wafer holder 31 substantially in parallel with the XY plane. The Z stage 32 is configured to be driven by the stage control system 34 in the Z direction along the optical axis AX0 of the projection optical system PL. The Z stage 32 is further supported on an XY stage 33. The XY stage 33 is also configured to be driven two-dimensionally by the stage control system 34 in an XY plane perpendicular to the optical axis AX0 of the projection optical system PL.
[0023]
As described above, in the exposure apparatus, it is necessary to optically align (align) the pattern area PA on the reticle R and each exposure area on the wafer W prior to the projection exposure. Therefore, a wafer mark (wafer alignment mark) WM having a step pattern as schematically shown in FIG. 2 is formed on the wafer W which is an object to be detected. The position detecting device of the present embodiment is used to detect the position of the wafer mark WM, and thus the position of the wafer W.
[0024]
Specifically, as the wafer mark WM, an X-direction wafer mark WMX as a one-dimensional mark having periodicity in the X direction, and a Y-direction wafer mark WMY (not shown) as a one-dimensional mark having periodicity in the Y direction Are formed on the wafer W. In the present embodiment, two independent one-dimensional marks having periodicity in the X direction and the Y direction are adopted as the wafer marks WM, but two-dimensional marks having periodicity in the X direction and the Y direction are used. Marks can also be employed.
[0025]
The position detection device according to the present embodiment includes a light source 1 for supplying illumination light having a wide wavelength bandwidth (for example, 530 nm to 800 nm). As the light source 1, a light source such as a halogen lamp can be used. Illumination light supplied from the light source 1 is incident on an incident end of a light guide 2 such as an optical fiber via a relay optical system (not shown). Illumination light propagating inside the light guide 2 and emitted from the exit end thereof is restricted via the illumination aperture stop 3 having, for example, a circular opening (light transmitting portion), and is then transmitted to the condenser lens 4. Incident.
[0026]
The illumination light via the condenser lens 4 is incident on the illumination relay lens 6 via the illumination field stop 5 which is arranged optically conjugate with the exposure surface of the wafer W which is the object to be illuminated. The illumination light via the illumination relay lens 6 passes through the half prism 7 and then enters the first objective lens 8. The illumination light having passed through the first objective lens 8 is reflected downward (in the −Z direction) in the drawing on the reflection surface of the reflection prism 9 and then illuminates the wafer mark WM formed on the wafer W.
[0027]
Thus, the light source 1, the light guide 2, the illumination aperture stop 3, the condenser lens 4, the illumination field stop 5, the illumination relay lens 6, the half prism 7, the first objective lens 8, and the reflection prism 9 illuminate the wafer mark WM. And an illumination optical system for performing the operation. The illumination aperture stop 3 is a first surface (that is, an illumination pupil surface or a surface near the illumination pupil surface) in the illumination optical system which has a substantially Fourier transform relationship with respect to the wafer mark WM (and thus with respect to the wafer W). Constitutes an illumination light beam shaping member for shaping the illumination light beam into a predetermined shape.
[0028]
The reflected light (including the diffracted light) from the wafer mark WM with respect to the illumination light enters the half prism 7 via the reflecting prism 9 and the first objective lens 8. The light reflected upward (in the + Z direction) in the figure by the half prism 7 forms an image of the wafer mark WM on the index plate 11 via the second objective lens 10. The light passing through the index plate 11 enters the XY branch half prism 14 via the relay lens system (12, 13).
[0029]
The light reflected by the XY branch half prism 14 is incident on the CCD 15 for Y direction, and the light transmitted through the XY branch half prism 14 is incident on the CCD 16 for X direction. Note that an image forming aperture stop 17 is arranged in the parallel optical path of the relay lens system (12, 13). As described above, the reflecting prism 9, the first objective lens 8, the half prism 7, the second objective lens 10, the index plate 11, the relay lens system (12, 13), the image forming aperture stop 17, and the half prism 14 emit illumination light. An image forming optical system for forming a mark image based on reflected light from the wafer mark WM with respect to.
[0030]
Further, the CCD 15 for the Y direction and the CCD 16 for the X direction constitute a photoelectric detector for photoelectrically detecting the mark image formed via the imaging optical system. Further, the image forming aperture stop 17 is provided on the second surface (that is, at or near the image forming pupil surface) in the image forming optical system having a substantially Fourier transform relation with respect to the wafer mark WM (and thus with respect to the wafer W). And a peripheral region that does not include the optical axis AX of the imaging optical system has a higher (larger) predetermined light transmittance distribution than a central region that includes the optical axis AX of the imaging optical system. Is composed. The specific configuration and operation of the imaging aperture stop 17 as the imaging light beam shaping member will be described later.
[0031]
In this way, a mark image is formed on the imaging surface of the Y-direction CCD 15 and the X-direction CCD 16 together with the index pattern image of the index plate 11. Output signals from the Y-direction CCD 15 and the X-direction CCD 16 are supplied to a signal processing system 18. Further, the position information of the wafer mark WM obtained by the signal processing (waveform processing) in the signal processing system 18 is supplied to the main control system 35. The main control system 35 outputs a stage control signal to the stage control system 34 based on the position information of the wafer mark WM from the signal processing system 18.
[0032]
The stage control system 34 appropriately drives the XY stage 33 in accordance with the stage control signal to perform alignment of the wafer W. A command for the illumination aperture stop 3 and a command for the imaging aperture stop 17 are supplied to the main control system 35 via input means 36 such as a keyboard. The main control system 35 drives the illumination aperture stop 3 via the drive system 19 and drives the imaging aperture stop 17 via the drive system 20 based on these commands.
[0033]
Specifically, the imaging aperture stop 17 includes a ring-shaped aperture stop, a two-pole aperture stop, a four-pole aperture stop, and the like as a plurality of exchangeable aperture stops. The drive system 19 positions a required aperture stop at or near the imaging pupil plane based on a command from the main control system 35. The illumination aperture stop 3 includes a plurality of interchangeable circular aperture stops having different aperture sizes. The drive system 20 positions a required circular aperture stop on or near the illumination pupil plane based on a command from the main control system 35.
[0034]
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a light beam on the illumination pupil plane and the image pupil plane in the first embodiment for shaping the imaging light beam into an annular shape. FIG. 4 is a diagram showing a change in the mark image waveform when the wafer mark is defocused in the first embodiment. Further, FIG. 5 is a diagram showing, as a comparative example of the first embodiment, a change in a mark image waveform when a wafer mark is defocused in a conventional technique for shaping an image forming light beam into a circular light beam.
[0035]
Referring to the imaging pupil plane of FIG. 3, in the first embodiment, the imaging light flux is shaped (restricted) into an annular light flux centered on the optical axis AX. Here, for example, a relationship of R2 = R1 × (1 /) is set between the outer diameter (radius) R1 and the inner diameter (radius) R2 of the annular imaging light beam, and the so-called annular ratio is 1 / 2 is set. On the other hand, referring to the illumination pupil plane of FIG. 3, in the first embodiment, the illumination light flux is shaped into a circular light flux having a radius R3 around the optical axis AX.
[0036]
In the illumination pupil plane, a ring-shaped region optically conjugate with the ring-shaped imaging light flux on the imaging pupil plane is indicated by a broken line. Here, a relationship of R3 = R1 ′ is set between the radius R3 of the circular illumination light beam and the outer diameter R1 ′ of the annular region optically conjugate with the annular imaging light beam. (However, in FIG. 3, the radius R3 is shown smaller than the outer diameter R1 'for clarity of the drawing). In other words, the radius R3 of the circular illumination light flux is set to be larger than the inner diameter R2 'of the annular area optically conjugate to the annular imaging light flux.
[0037]
Therefore, in the first embodiment, the image forming light beam passes through the image forming pupil plane in at least a part of the circular region on the image forming pupil surface that is optically conjugate with the circular illumination light beam. Although not shown, in the comparative example of the first embodiment, both the imaging light beam and the illumination light beam are shaped into a circular shape, and the circular illumination light beam and the circular image forming light beam have the same optical size. Is set to In other words, on the illumination pupil plane, the radius of the circular illumination light beam is set to be equal to the radius of the circular region optically conjugate to the circular imaging light beam.
[0038]
Referring to FIG. 4, in the first embodiment, in a state where the wafer mark WM is made to coincide with the object plane of the imaging optical system, that is, in a focus state where the defocus amount Z of the wafer mark WM is 0, the light passes through the imaging optical system. The waveform obtained with respect to the mark image formed as described above is indicated by a thick line 41. On the other hand, the wafer mark WM is shifted from the object plane of the imaging optical system by a predetermined defocus amount Z = Z 1 A thin line 42 shows a waveform obtained for a mark image formed via the imaging optical system in the defocused state moved only by.
[0039]
Referring to FIG. 5, a bold line 51 shows a waveform obtained for a mark image formed via the imaging optical system in the focus state of the comparative example of the first embodiment. On the other hand, the defocus amount Z = Z 1 In the defocused state, a thin line 52 shows a waveform obtained for a mark image formed via the imaging optical system. Referring to FIGS. 4 and 5, the first embodiment according to the present invention has the same defocus amount Z = Z than the comparative example according to the prior art. 1 It can be seen that the change in the waveform of the mark image when defocusing is only small.
[0040]
FIG. 6 is a diagram showing the state of the light flux on the illumination pupil plane and the image pupil plane in the second embodiment in which the imaging light flux is shaped into a dipole. Referring to the imaging pupil plane of FIG. 6, in the second embodiment, the imaging light beam is shaped into a dipole light beam composed of two circular light beams arranged symmetrically with respect to a straight line passing through the optical axis AX. ing. Here, the two circular light beams have the same radius R4 and are adjacent to each other. On the other hand, referring to the illumination pupil plane of FIG. 6, in the second embodiment, the illumination light beam is shaped into a circular light beam having a radius R5 centered on the optical axis AX.
[0041]
In the illumination pupil plane, a dipole region optically conjugate with two circular imaging light beams on the imaging pupil plane is indicated by broken lines. Here, the radius R5 of the circular illumination light beam is set to be equal to the radius of a circle circumscribing the bipolar region. Therefore, also in the second embodiment, the image-forming light beam passes through the image-forming pupil plane in at least a part of the circular region on the image-forming pupil plane which is optically conjugate with the circular illumination light beam. In the second embodiment, although not shown, the wafer mark WM has the same defocus amount Z = Z 1 It has been confirmed that the change in the waveform of the mark image when only defocusing is performed is smaller than that in the comparative example according to the related art.
[0042]
FIG. 7 is a diagram showing a state of light beams on the illumination pupil plane and the image pupil plane in the third embodiment for shaping the imaging light beam into quadrupoles. Referring to the imaging pupil plane of FIG. 7, in the third embodiment, the imaging light flux is a quadrupolar light flux composed of four circular light fluxes symmetrically arranged with respect to two orthogonal straight lines passing through the optical axis AX. It is shaped into a luminous flux. Here, the four circular light beams have the same radius R6 and are adjacent to each other. On the other hand, with reference to the illumination pupil plane of FIG. 7, in the third embodiment, the illumination light beam is shaped into a circular light beam having a radius R7 about the optical axis AX.
[0043]
Note that, on the illumination pupil plane, four-pole regions optically conjugate to the four circular imaging light beams on the imaging pupil plane are indicated by broken lines. Here, the radius R7 of the circular illumination light beam is set to be equal to the radius of a circle circumscribing the quadrupolar region. Therefore, also in the third embodiment, the image-forming light beam passes through the image-forming pupil plane in at least a part of the circular area on the image-forming pupil plane optically conjugate with the circular illumination light beam. Also in the third embodiment, although not shown, the wafer mark WM is set to the same defocus amount Z = Z 1 It has been confirmed that the change in the waveform of the mark image when only defocusing is performed is smaller than that in the comparative example according to the related art.
[0044]
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in a positional shift of a mark image with respect to defocus of a wafer mark in each of the examples and the comparative example. As described above, in the first to third embodiments, the wafer mark WM is set to the same defocus amount Z = Z 1 The change in the waveform of the mark image when defocusing only is suppressed to be smaller than in the comparative example. To address this, referring to FIG. 8A, in the first embodiment and the second embodiment, the change in the displacement of the mark image with respect to the defocus of the wafer mark WM is suppressed to be smaller than in the comparative example. I understand.
[0045]
FIG. 8B additionally shows a simulation result of the modification of the first embodiment. In this modification, the annular shape of the imaged light flux is represented by R2 = R1 × (3/5) And the radius of the illumination light beam is set to R3 = R1 ′ × (4/5). Referring to FIG. 8B, it can be seen that also in the modification of the first embodiment, the change in the displacement of the mark image with respect to the defocus of the wafer mark WM can be suppressed smaller than in the comparative example. Although the simulation result of the third embodiment is not shown in FIG. 8, it should be noted that also in the third embodiment, the change in the displacement of the mark image with respect to the defocus of the wafer mark WM is suppressed to be smaller than in the comparative example. I have confirmed.
[0046]
As described above, in the present embodiment, for example, an annular, dipole, or quadrupole imaging light flux is used on the imaging pupil plane, so that the wafer is formed based on the imaging light flux component having a relatively small phase difference. Since a mark image is formed, it is possible to suppress a change in the positional shift of the mark image with respect to the defocus of the wafer mark WM. As a result, in the position detection device of the present embodiment, even if the numerical aperture of the imaging optical system is set to be large, a change in the positional deviation of the mark image with respect to the defocus of the wafer mark WM is suppressed to achieve high-precision position detection. It can be carried out.
[0047]
In the first embodiment, the relationship of R3 = R1 ′ is defined between the radius R3 of the circular illumination light beam and the outer diameter R1 ′ of the annular region optically conjugate with the annular imaging light beam. You have set. In the modification of the first embodiment, the relationship of R3 = R1 '× (4/5) is set between the radius R3 of the illumination light beam and the outer diameter R1' of the annular zone. However, without being limited to this, as the imaging light beam passes through the imaging pupil plane at least in a part of the circular region on the imaging pupil surface optically conjugate with the circular illumination light beam, It is preferable to set the radius R3 of the illumination light beam to be larger than the inner diameter R2 ′ of the annular zone.
[0048]
Furthermore, in the second embodiment and the third embodiment, two circular light beams and four circular light beams are arranged adjacent to each other. However, the present invention is not limited to this, and the number and shape of the light beams are different. Various modifications are possible for the arrangement, arrangement, and the like. Further, in the second embodiment and the third embodiment, the illumination light beam is shaped in a circular shape. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. You can also. In this modified example, the same effects as in the second and third embodiments can be obtained.
[0049]
In the second embodiment, since two circular imaging light beams arranged along one direction are used, it is advantageous for detecting the position of a wafer mark formed of a one-dimensional pattern having periodicity in one direction. is there. On the other hand, in the third embodiment, since four circular imaging light beams arranged along directions orthogonal to each other are used, the position of a wafer mark formed of a two-dimensional pattern having periodicity in the directions orthogonal to each other is used. It is advantageous for detection.
[0050]
In the first embodiment and its modifications, the imaging light beam is shaped into a light beam having a ring-shaped cross section. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use an imaging light flux having a light intensity distribution in which the intensity increases toward the center or a light intensity distribution in which the intensity increases from the optical axis toward the periphery in a central circular region having a radius R2. In any case, in the present embodiment, it is important to use an imaging light flux having a larger light intensity distribution in a peripheral region not including the optical axis than in a central region including the optical axis. Note that the fact that the intensity distribution of the imaging section may be a distribution instead of a section (that is, 1 or 0) is the same in the second embodiment and the third embodiment described later.
[0051]
By the way, in the first embodiment and its modifications, the effect increases as the radius R2 of the circular central light-shielding region increases. Here, as one of the techniques for setting the radius R2 for obtaining the effect, the center of the primary light for forming an image can be used as a guide. Assuming that the shortest wavelength of the illuminating light for illuminating the wafer mark WM is λ and the period of the pattern forming the wafer mark WM is P, the center r of the first-order diffracted light is converted into a numerical aperture,
r ≦ λ / P (1)
Therefore, the radius R2 may be set according to the above equation (1).
[0052]
In the above-described embodiment, the image forming aperture stop 17 is configured to be removably insertable into the optical path of the image forming optical system, and the image forming aperture stop 17 is retracted from the optical path. WM position detection can also be performed. At this time, a circular aperture stop is arranged as necessary on or near the imaging pupil plane. Alternatively, the imaging aperture stop 17 may be provided with a circular aperture stop as a replaceable aperture stop, and the circular aperture stop may be introduced into the imaging optical path to perform position detection according to the related art. The same applies to the illumination aperture stop. In addition to the conventional circular aperture stop, the illumination aperture stop for shaping the illumination light beam into a dipole shape, and the illumination light beam into a quadrupole shape. It is also possible to provide an illumination aperture stop for shaping, and select an optimal illumination aperture according to the type of the imaging aperture stop and the type of the pattern to be measured.
[0053]
Further, in the above-described embodiment, as a correction unit for correcting the non-uniformity of the luminance distribution of the imaging light flux having a predetermined shape, for example, a density having a transmittance distribution having a reverse tendency to the luminance distribution of the imaging light flux is used. The filter is located at an image pupil plane (a position having a Fourier transform relationship with respect to the final image plane of the imaging optical system, in FIG. 1, in the optical path between the first objective lens 8 and the second objective lens 10, and a relay). (A position in the optical path between the lens 12 and the relay lens 13). When creating the density filter, the luminance distribution of the image forming light beam is measured to find a corresponding intensity distribution, a distribution obtained by inverting the intensity distribution is obtained, and a transmittance distribution of the density filter is calculated based on the inverted distribution. .
[0054]
Then, an aggregate of light-shielding or light-transmitting fine dots is formed on a light-transmitting substrate, and a method of expressing the transmittance distribution with the density of the fine dots and the density distribution of the light transmittance are provided. A method using an absorption filter or the like can be used. With this configuration, it is possible to correct the non-uniformity of the luminance distribution of the imaging light flux. It should be noted that a density filter as correction means for correcting non-uniformity of the luminance distribution of the imaged light flux is provided inside the illumination optical system instead of or in addition to the density filter in the image forming optical system. It may be provided. At this time, the density filter is located at a pupil position in the illumination optical system (a position having a Fourier transform relationship with a mark as a surface to be illuminated, the position of the illumination aperture stop 3 in FIG. 1, the illumination relay lens 6 and the first (Position in the optical path between the objective lens 8).
[0055]
Further, in the above-described embodiment, for example, the position of the wafer mark WM is detected in a state where the image-forming light beam is limited to a ring shape according to the first example, and the image-forming light beam is limited to a dipole shape according to the second example. In this state, it is preferable to detect the position of the wafer mark WM, and to determine the amount of misregistration correction of the position detection result of the wafer mark WM based on the detection result of the first embodiment and the detection result of the second embodiment. Here, the displacement correction amount is an offset amount for correcting a detection error generated due to aberration of the optical system or asymmetry of the mark.
[0056]
Further, in the above-described embodiment, the illumination aperture stop 3 and the imaging aperture stop 17 are used as the illumination light beam shaping member and the imaging light beam shaping member, respectively. (Digital Micro-mirror Device or Deformable Micro-mirror Device) having a plurality of micromirrors that can be independently changed. The DMD is a light modulation element including a large number of micromirrors arranged in a grid pattern, and is configured such that the directions of the micromirrors are individually controlled. In the DMD, a desired light intensity distribution can be formed by appropriately driving the directions of the micromirrors.
[0057]
In the above-described embodiment, the wafer mark is illuminated by epi-illumination. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a position detection device that illuminates the wafer mark by transmission. Further, in the above-described embodiment, different CCDs are used for the X-direction mark detection and the Y-direction mark detection, respectively, but one CCD may perform both the X-direction mark detection and the Y-direction mark detection. .
[0058]
Furthermore, in the above-described embodiment, the position of the photosensitive substrate in the exposure apparatus is detected. However, without being limited to this, the position of an object mark formed on a general object to be detected, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-58730, 7-71918, 10-122814, 10-122820, and 2000-258119 disclose an overlay accuracy measuring device. Also, the present invention can be applied to an apparatus for measuring a dimension between patterns.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, in the position detecting device and the position detecting method of the present invention, for example, an orbicular or dipole-shaped imaging light flux centered on the optical axis is used on the imaging pupil plane, so that the phase difference is relatively small. Since the mark image is formed based on the image forming light beam component, a change in the displacement of the mark image with respect to the defocus of the mark can be suppressed to a small value. As a result, in the present invention, since the change in the positional deviation of the mark image with respect to the defocus of the mark can be suppressed smaller than the size of the numerical aperture of the imaging optical system, highly accurate position detection can be performed. It is possible. In particular, the present invention is effective when the numerical aperture of the imaging optical system is set large.
[0060]
Further, in the exposure apparatus equipped with the position detection device of the present invention, and the exposure method using the position detection device or the position detection method of the present invention, the position of the photosensitive substrate is detected with high accuracy using the high-precision position detection device. In addition, by aligning the mask and the photosensitive substrate with high accuracy, it is possible to perform favorable projection exposure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a basic configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a wafer mark formed of a step pattern formed on a wafer which is an object to be position-detected by the position detection device of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a state of a light beam on an illumination pupil plane and an image formation pupil plane in a first embodiment for shaping an image forming light beam into an annular shape.
FIG. 4 is a diagram showing a change in a mark image waveform when a wafer mark is defocused in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating, as a comparative example of the first embodiment, a change in a mark image waveform when a wafer mark is defocused in a conventional technique for shaping an image forming light beam into a circular light beam.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a light beam on an illumination pupil plane and an image formation pupil plane in a second example in which an image forming light beam is shaped into a dipole.
FIG. 7 is a diagram showing a state of a light beam on an illumination pupil plane and an image pupil plane in a third embodiment in which an image forming light beam is shaped into quadrupoles.
FIG. 8 is a diagram showing a change in a positional shift of a mark image with respect to a defocus of a wafer mark in each of Examples and Comparative Examples.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of a light beam on an illumination pupil plane and an imaging pupil plane in a modification of the second embodiment and the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Halogen lamp
2 Light guide
3 Illumination aperture stop
5. Illumination field stop
7 Half prism
8 First objective lens
9 Reflective prism
10 Second objective lens
11 Indicator board
14 XY branch half prism
15,16 CCD
17 imaging aperture stop
18 Signal processing system
30 reticle stage
31 Wafer holder
32 Z stage
33 XY stage
34 Stage control system
35 Main control system
36 keyboard
Illumination system for IL exposure
R reticle
PA pattern area
PL projection optical system
W wafer
WM wafer mark

Claims (12)

基板上のマークを照明する照明光学系と、前記マークからの光を集光して前記マークの像を形成する結像光学系とを備え、前記マークの像に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出装置において、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記照明光学系中の第1面における照明光束を所定の形状に整形するための照明光束整形部材と、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記結像光学系中の第2面に配置されて、前記結像光学系の光軸を含む中央領域よりも前記光軸を含まない周辺領域の方が高い所定の光通過率分布を有する結像光束整形部材とを備え、
前記結像光束整形部材は、前記第1面での照明光束の所定の形状と光学的に共役な前記第2面上の領域の少なくとも一部において結像光束を通過させることを特徴とする位置検出装置。
An illumination optical system for illuminating a mark on the substrate, and an imaging optical system for condensing light from the mark to form an image of the mark, and detecting a position of the mark based on the image of the mark In the position detection device that
An illumination light beam shaping member for shaping an illumination light beam on the first surface in the illumination optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark into a predetermined shape;
A peripheral portion that is disposed on the second surface in the imaging optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark and that does not include the optical axis than a central region that includes the optical axis of the imaging optical system; An imaging light flux shaping member having a predetermined higher light transmittance distribution in the region,
The position wherein the imaging light flux shaping member transmits the imaging light flux in at least a part of an area on the second surface which is optically conjugate with a predetermined shape of the illumination light flux on the first surface. Detection device.
前記結像光束整形部材は、前記光軸を中心とする輪帯状の光通過領域を有することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。The position detecting device according to claim 1, wherein the imaging light flux shaping member has a ring-shaped light passing area centered on the optical axis. 前記マークを照明する照明光の最も短い波長をλとし、前記マークを構成するパターンの周期をPとし、前記結像光束整形部材の前記光軸を中心とした遮光領域の半径を開口数換算したものをrとするとき、
r≧λ/P
の条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の位置検出装置。
The shortest wavelength of the illuminating light for illuminating the mark is λ, the period of the pattern forming the mark is P, and the radius of the light-blocking region centered on the optical axis of the imaging light flux shaping member is converted to a numerical aperture. Where r is
r ≧ λ / P
The position detecting device according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
前記結像光束整形部材は、前記光軸から偏心した複数極状の光通過領域を有することを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。The position detecting device according to claim 1, wherein the imaging light flux shaping member has a plurality of polar light passing areas decentered from the optical axis. 前記結像光束整形部材は、結像光束を所定の形状に制限し、該所定の形状を有する結像光束の輝度分布の不均一性を補正するための補正手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置。The image forming beam shaping member includes a correction unit configured to limit the image forming beam to a predetermined shape and to correct non-uniformity of the luminance distribution of the image forming beam having the predetermined shape. Item 5. The position detecting device according to any one of Items 1 to 4. 前記結像光束整形部材は、第1の光通過率分布を持つ第1部材と、第2の光通過率分布を持つ第2部材とを有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の位置検出装置。The said imaging light flux shaping member has the 1st member which has a 1st light transmittance distribution, and the 2nd member which has a 2nd light transmittance distribution, The Claims 1 to 5 characterized by the above-mentioned. Position detection device. 前記結像光束整形部材は、入射光束の偏向方向を独立に変更することのできる複数の微小ミラーを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の位置検出装置。The position detecting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the imaging light beam shaping member includes a plurality of micromirrors capable of independently changing a deflection direction of an incident light beam. 前記結像光束整形部材は、前記結像光学系の光路に対して挿脱自在に構成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の位置検出装置。The position detecting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the imaging light beam shaping member is configured to be insertable into and removable from an optical path of the imaging optical system. 照明光学系を介して基板上のマークを照明し、結像光学系を介して前記マークからの光を集光して前記マークの像を形成し、前記マークの像に基づいて前記マークの位置を検出する位置検出方法において、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記照明光学系中の第1面において照明光束を所定の形状に制限し、
前記マークに対して実質的にフーリエ変換の関係にある前記結像光学系中の第2面において結像光束の強度分布を、前記結像光学系の光軸を含む中央領域よりも前記光軸を含まない周辺領域の方が高い所定の光強度分布に制限し、
前記第1面での照明光束の所定の形状と光学的に共役な前記第2面上の領域の少なくとも一部において結像光束を透過させることを特徴とする位置検出方法。
A mark on the substrate is illuminated through an illumination optical system, light from the mark is condensed through an imaging optical system to form an image of the mark, and the position of the mark is determined based on the image of the mark. In the position detection method for detecting
Limiting the illumination light flux to a predetermined shape on a first surface in the illumination optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mark;
The intensity distribution of the imaging light flux on the second surface in the imaging optical system which is substantially in a Fourier transform relationship with respect to the mark is set to be smaller than the central area including the optical axis of the imaging optical system by the optical axis. Is limited to a predetermined light intensity distribution that is higher in the peripheral area not including
A position detecting method, wherein an imaging light beam is transmitted through at least a part of a region on the second surface optically conjugate to a predetermined shape of the illumination light beam on the first surface.
前記結像光束の強度分布を第1の光強度分布に制限した状態において前記マークの位置を検出する第1工程と、
前記結像光束の強度分布を第2の光強度分布に制限した状態において前記マークの位置を検出する第2工程と、
前記第1工程における検出結果と前記第2工程における検出結果とに基づいて、前記マークの位置検出結果の位置ずれ補正量を求める第3工程とを含むことを特徴とする請求項9に記載の位置検出方法。
A first step of detecting the position of the mark in a state where the intensity distribution of the imaging light flux is limited to a first light intensity distribution;
A second step of detecting the position of the mark in a state where the intensity distribution of the imaging light flux is restricted to a second light intensity distribution;
10. The method according to claim 9, further comprising: a third step of obtaining a positional deviation correction amount of the mark position detection result based on the detection result in the first step and the detection result in the second step. Position detection method.
所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系と、前記感光性基板の位置を検出するための請求項1乃至8のいずれか1項に記載の位置検出装置とを備えていることを特徴とする露光装置。An illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and a position for detecting the position of the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising: the position detection device according to any one of 1 to 8. 所定のパターンが形成されたマスクを照明し、照明された前記マスクのパターン像を感光性基板上に露光する露光方法において、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の位置検出装置または位置検出方法を用いて前記感光性基板の位置を検出することを特徴とする露光方法。
An exposure method for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and exposing a pattern image of the illuminated mask on a photosensitive substrate,
An exposure method, comprising: detecting a position of the photosensitive substrate using the position detection device or the position detection method according to claim 1.
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