JP2004327769A - Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method - Google Patents

Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method Download PDF

Info

Publication number
JP2004327769A
JP2004327769A JP2003121244A JP2003121244A JP2004327769A JP 2004327769 A JP2004327769 A JP 2004327769A JP 2003121244 A JP2003121244 A JP 2003121244A JP 2003121244 A JP2003121244 A JP 2003121244A JP 2004327769 A JP2004327769 A JP 2004327769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
illumination
light
illumination light
modulation element
spatial modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003121244A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Nagayama
匡 長山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2003121244A priority Critical patent/JP2004327769A/en
Publication of JP2004327769A publication Critical patent/JP2004327769A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detecting device, capable of highly precisely detecting the position of a mark under appropriate illumination condition, corresponding to the characteristics of the mark by rapidly and variously switching the illumination condition. <P>SOLUTION: An illumination system (1-14) is provided with a reflection-type spatial adjusting device (4), having a plurality of minute mirrors, capable of independently changing the reflection directions of incident luminous fluxes, in order to switch the conditions of at least one of the amount of light of an illumination light emitted on an object (W), the wavelength region of the illumination light emitted on the object, or the optical path of the illumination light emitted on the object. The reflection-type spatial adjusting device changes the ratio between the number of a first group of minute mirrors for guiding the reflected light along the illumination path and the number of a second group of minute mirrors for guiding the reflected light to the outside of the illumination path. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察装置、位置検出装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、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ー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】
ウェハマークの位置（ひいてはウェハＷの位置）を高精度に検出するには、ウェハマークの特性に応じて適切な照明条件を実現することが必要である。具体的には、ウェハマークに対する照明光の光量、照明光の波長域、照明σなどに関する条件を、ウェハマークの特性に応じて適切に且つ迅速に切り換えることが必要である。しかしながら、従来技術にしたがう位置検出装置では、照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、ウェハマークの特性に応じた適切な照明条件のもとでウェハマークの位置を高精度に検出することができないという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、マークの特性に応じた適切な照明条件のもとでマークの位置を高精度に検出することのできる位置検出装置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。
【０００７】
【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、観察すべき物体に照明光を照射するための照明系を備え、前記照明光により照明された前記物体からの光に基づいて前記物体を観察する観察装置において、
前記照明系は、前記物体に照射される照明光の光量、前記物体に照射される照明光の波長域、および前記物体に照射される照明光の光路のうちの少なくとも１つに関する条件を切り換えるために、入射光束の反射方向を独立的に変更可能な複数の微小ミラーを有する反射型空間変調素子を備えていることを特徴とする観察装置を提供する。
【０００８】
第１形態の好ましい態様によれば、前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光量の切り換えのために、反射光を照明光路に沿って導くための第１群の微小ミラーの数と、反射光を照明光路の外へ導くための第２群の微小ミラーの数との比率を変化させる。あるいは、前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光量の切り換えのために、前記複数の微小ミラーが反射光を照明光路に沿って導くＯＮ時間と、前記複数の微小ミラーが反射光を照明光路の外へ導くＯＦＦ時間との比率を変化させることが好ましい。
【０００９】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記照明系は、光源からの光を第１波長域の照明光と第２波長域の照明光とに分割して前記第１波長域の照明光を第１照明光路に沿って導き且つ前記第２波長域の照明光を第２照明光路に沿って導くための光分割手段と、前記第１照明光路に沿って導かれた前記第１波長域の照明光と前記第２照明光路に沿って導かれた前記第２波長域の照明光とを合成するための光合成手段とをさらに備え、前記反射型空間変調素子は、前記第１照明光路の光路中に配置された第１空間変調素子と、前記第２照明光路の光路中に配置された第２空間変調素子とを有する。この場合、前記反射型空間変調素子は、前記照明光の波長域の切り換えのために、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路に沿って導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路の外へ導く状態と、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路の外へ導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路に沿って導く状態との間で切り換えることが好ましい。
【００１０】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記照明系は、第１の照明σに対応する第１照明光路と、第２の照明σに対応する第２照明光路とを有し、前記反射型空間変調素子は、前記第１照明光路の光路中に配置された第１空間変調素子と、前記第２照明光路の光路中に配置された第２空間変調素子とを有する。この場合、前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光路の切り換えのために、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路に沿って導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路の外へ導く状態と、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路の外へ導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路に沿って導く状態との間で切り換えることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２形態では、位置検出すべき物体に形成されたマークに照明光を照射するための照明光学系と、前記照明光により照明された前記マークからの光に基づいて前記マークの像を形成するための結像光学系とを備え、前記結像光学系を介して形成された前記マークの像の位置情報に基づいて前記物体の位置を検出する位置検出装置において、
前記照明光学系の照明瞳面における光強度分布を切り換えるために、前記照明瞳面に配置されて入射光束の反射方向を独立に変更可能な複数の微小ミラーを有する第１の反射型空間変調素子と、
前記結像光学系の結像瞳面における光強度分布を切り換えるために、前記結像瞳面に配置されて入射光束の反射方向を独立に変更可能な複数の微小ミラーを有する第２の反射型空間変調素子とを備えていることを特徴とする位置検出装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３形態では、マスクを照明するための露光照明系と、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、前記マスクまたは前記感光性基板を観察するための第１形態の観察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。
【００１３】
本発明の第４形態では、マスクを照明するための露光照明系と、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、前記マスクまたは前記感光性基板の位置を検出するための第２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。
【００１４】
本発明の第５形態では、マスクを照明し、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２形態の位置検出装置を用いて前記マスクまたは前記感光性基板の位置を検出する位置検出工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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、本発明の各実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、投影光学系ＰＬの光軸に対して平行に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。各実施形態では、ウェハＷに形成されたウェハマークを照明し、結像光学系を介して得られたウェハマーク像の位置情報に基づいてウェハＷの位置を検出する位置検出装置に対して本発明を適用している。
【００１６】
図示の露光装置は、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ＲＳ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。露光用照明系ＩＬで照明されてレチクルＲを透過した光は、投影光学系ＰＬを介してウェハ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。
【００１７】
なお、ウェハＷは、ウェハホルダＷＨを介してＺステージＺＳ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ＺＳは、ステージ制御系ＳＣによって、投影光学系ＰＬの光軸に沿って駆動されるように構成されている。さらに、ＺステージＺＳは、ＸＹステージＸＹ上に支持されている。ＸＹステージＸＹは、同じくステージ制御系ＳＣによって、投影光学系ＰＬの光軸に対して垂直な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。
【００１８】
なお、ステージ制御系ＳＣは、主制御系ＭＣによって制御されるように構成されている。前述したように、露光装置では、投影露光に先立って、投影光学系ＰＬに対してウェハＷの露光面を高精度に位置決めする必要がある。そこで、露光装置には、投影光学系ＰＬに対するウェハＷの相対位置（ＸＹ平面に沿った位置およびＺ方向に沿った位置）を検出するための位置検出装置ＰＤが搭載されている。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、第１実施形態にかかる位置検出装置ＰＤは、ハロゲンランプのような光源１と、ＬＥＤ（発光ダイオード）のように赤外光（たとえば波長８７０ｎｍ）を供給するための赤外光源（不図示）とを備えている。光源１から供給された照明光は、リレーレンズ系２およびその光路中に配置された波長選択フィルター３を介して、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）４に入射する。波長選択フィルター３は、光源１からの照明光から、たとえば波長５３０ｎｍ〜８００ｎｍの白色光だけを選択的に透過させる特性を有する。
【００２０】
ＤＭＤ４は、入射光束の反射方向を独立に変更することのできる多数の微小ミラー（マイクロミラー）を有する反射型空間変調素子である。換言すれば、ＤＭＤ４は、碁盤の目状に配列された多数の微小ミラーからなる光変調素子であって、各微小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。ＤＭＤ４では、各微小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。なお、ＤＭＤ４の第１実施形態における具体的な作用については後述する。
【００２１】
ＤＭＤ４で反射された照明光（白色光）は、リレーレンズ系５を介して、光ファイバーのようなライトガイド６に入射する。ライトガイド６の内部を伝搬した照明光は、その射出端から射出された後、コンデンサーレンズ７を介して、光ファイバーのようなライトガイド８の入射端をケーラー照明する。ライトガイド８の内部を伝搬した照明光は、その射出端から射出された後、コンデンサーレンズ９を介して、照明絞り１０を照明する。
【００２２】
照明絞り１０は、被検物体であるウェハＷの表面（物体面）と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。そして、照明絞り１０には、図３に示すように、ある程度正方形に近い矩形状の第１開口部（光透過部）１０ａと、Ｙ方向に沿って細長く延びたスリット状（細長い矩形状）の第２開口部（光透過部）１０ｂとがＸ方向に沿って隣接するように形成されている。後述するように、第１開口部１０ａはアライメント用開口部であり、第２開口部１０ｂはフォーカス用開口部である。ここで、ライトガイド８の射出端面に相当する二次光源の均一性がそれほど問題にならない場合には、コンデンサーレンズ７およびライトガイド８を用いず、ライトガイド６をライトガイド８の射出端位置に直接取り付けてもかまわない。
【００２３】
照明絞り１０を通過した照明光は、リレーレンズ系１１を介してハーフプリズム１２で反射された後、第１対物レンズ１３に入射する。第１対物レンズ１３の第１群に入射した光束は、その光路中に配置されたミラー１４で反射された後、第１対物レンズ１３の第２群を介して、指標板１５に入射する。一方、赤外光源からの赤外光は、図示を省略した所定光路を経た後に、第１対物レンズ１３を介して指標板１５に入射する。
【００２４】
指標板１５は、たとえば石英ガラスで形成された平行平面板状の光学部材であって、その上側面（第１対物レンズ１３側の面）には指標マークが形成され、その下側面（ウェハＷ側の面）には赤外反射膜が形成されている。赤外反射膜は、赤外光源からの赤外光を反射し且つ光源１からの白色光（可視光）を透過させる特性を有し、たとえば誘電体多層膜で構成されている。したがって、光源１からの白色光は、指標板１５を透過して、ウェハＷの表面（露光面）を照明する。
【００２５】
こうして、照明絞り１０の第１開口部１０ａを介した照明光は、ウェハＷの表面に形成されたアライメントマークとしてのウェハマーク（不図示）を照明する。一方、照明絞り１０の第２開口部１０ｂを介した照明光は、ウェハＷの表面においてＹ方向に沿って細長く延びたスリット状の領域を斜めから照明する。照明されたウェハマークからのマーク反射光（回折光を含む）およびウェハＷの表面で反射されたスリット状のフォーカス光束は、指標板１５および第１対物レンズ１３を介して、ハーフプリズム１２に入射する。
【００２６】
一方、指標板１５に入射した赤外光は、指標板１５の内部を伝搬し、赤外反射膜で反射され、指標板１５の内部を伝搬した後、指標マークを照明する。そして、照明された指標マークからの反射光（回折光を含む）は、指標板１５の内部を伝搬し、赤外反射膜で反射され、指標板１５の内部を伝搬した後、第１対物レンズ１３を介して、ハーフプリズム１２に入射する。ハーフプリズム１２を透過したマーク反射光、フォーカス光束および赤外光は、ミラー１６および第２対物レンズ１７を介して、視野絞り１８に入射する。
【００２７】
視野絞り１８は、ウェハＷの表面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置され、照明絞り１０に光学的に対応するように、矩形状の第１開口部とＹ方向に沿って細長く延びたスリット状の第２開口部とを有する。視野絞り１８の第１開口部を通過したマーク反射光および赤外光は、第３対物レンズ１９、開口絞り２０、第４対物レンズ２１、およびミラー２２を介して、ダイクロイックミラー２３に入射する。ダイクロイックミラー２３は、白色光を反射し且つ赤外光を透過させる特性を有する。
【００２８】
したがって、マーク反射光すなわちウェハマークからの白色光は、ダイクロイックミラー２３で反射されてウェハマーク検出用ＣＣＤ２４に入射する。こうして、ウェハマーク検出用ＣＣＤ２４の撮像面には、ウェハマークの像が形成される。ウェハマーク検出用ＣＣＤ２４からの出力信号は、信号処理系２５に供給される。一方、指標マークからの赤外光は、ダイクロイックミラー２３を透過し、ミラー２６で反射された後、指標マーク検出用ＣＣＤ２７に入射する。こうして、指標マーク検出用ＣＣＤ２７の撮像面には、指標マークの像が形成される。指標マーク検出用ＣＣＤ２７からの出力信号は、信号処理系２５に供給される。
【００２９】
信号処理系２５では、ウェハマーク検出用ＣＣＤ２４からの出力信号および指標マーク検出用ＣＣＤ２７からの出力信号を信号処理（波形処理）することにより、指標マークを基準としたウェハマークの位置情報が得られる。信号処理系２５で検出されたウェハマークの位置情報（すなわちウェハＷの位置情報）は、主制御系ＭＣに供給される。主制御系ＭＣでは、信号処理系２５から供給されたウェハＷの位置情報に基づいて、ＸＹステージＸＹを駆動させるための指令をステージ制御系ＳＣに供給する。こうして、主制御系ＭＣからの指令に基づいて作動するステージ制御系ＳＣの作用により、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡとウェハＷ上の各露光領域とのアライメント（位置合わせ）が行われる。
【００３０】
一方、視野絞り１８の第２開口部を通過したフォーカス光束は、ミラー２８およびリレーレンズ系２９を介して、２つの反射面を有する瞳分割ミラー３０に入射する。瞳分割ミラー３０は、ウェハＷの表面とフーリエ変換の関係にある瞳面位置またはその近傍に配置された瞳分割素子であり、２つの反射面の交線は光軸を通ってＹ方向に沿って延びるように設定されている。こうして、瞳分割ミラー３０で反射されたフォーカス光束は、集光光学系としての結像レンズ３１およびシリンドリカルレンズ３２を介して、撮像素子（たとえばラインセンサ）３３の撮像面（検出面）においてＹ方向に沿って長手方向を有する２つのスリット像を形成する。撮像素子３３は、その撮像面に形成された２つのスリット像を光電検出し、検出信号を信号処理系２５に供給する。
【００３１】
信号処理系２５では、２つのスリット像の中心間距離を計測し、計測した中心間距離に基づいて第１対物レンズ１３の焦点位置に対するウェハＷの表面の相対位置ずれ量を検出する。信号処理系２５で検出されたウェハＷの相対位置ずれ量に関する情報は、主制御系ＭＣに供給される。主制御系ＭＣでは、信号処理系２５から供給された相対位置ずれ量に関する情報に基づいて、検出した相対位置ずれ量だけＺステージＺＳを光軸ＡＸに沿って駆動させるための指令をステージ制御系ＳＣに供給する。こうして、主制御系ＭＣからの指令に基づいて作動するステージ制御系ＳＣの作用により、第１対物レンズ１３の焦点位置に、ひいては投影光学系ＰＬの結像面に、ウェハＷの露光面が設定される。
【００３２】
図４は、第１実施形態におけるＤＭＤの動作を示す図である。図４において、矩形状の斜線部は反射光を照明光路の外へ導くためにＯＦＦ状態に設定された微小ミラーを示し、矩形状の白抜き部は反射光を照明光路に沿って導くためにＯＮ状態に設定された微小ミラーを示している。ここで、「反射光を照明光路の外へ導く」という表現は、反射光を照明光路に沿って光源側へ逆進させる場合も含む広い概念である。
【００３３】
図４（ａ）に示す状態では、ＤＭＤ４のすべての微小ミラーがＯＮ状態に設定されているので、すべての反射光が照明光路に沿って導かれ、１００％の光量でウェハマークが照明される。一方、図４（ｂ）に示す状態では、ＤＭＤ４のすべての微小ミラーがＯＦＦ状態に設定されているので、すべての反射光が照明光路の外へ導かれ、いわゆる０％の光量でウェハマークが照明されることになる。ＤＭＤ４では、反射光を照明光路に沿って導くためのＯＮ状態に設定された微小ミラーの数と、反射光を照明光路の外へ導くためのＯＦＦ状態に設定された微小ミラーの数との比率を適宜変化させることにより、ウェハマークに対する照明光の光量を１００％と０％との間で瞬時に切り換えることができる。
【００３４】
具体的には、図４（ｃ）に示す状態では、ＤＭＤ４の１／２の微小ミラーがＯＮ状態に設定され、５０％の光量でウェハマークが照明される。同様に、図４（ｄ）に示す状態では３／４の微小ミラーがＯＮ状態に設定され７５％の光量でウェハマークが照明され、図４（ｅ）に示す状態では１／４の微小ミラーがＯＮ状態に設定され２５％の光量でウェハマークが照明され、図４（ｆ）に示す状態では７／８の微小ミラーがＯＮ状態に設定され８７．５％の光量でウェハマークが照明され、図４（ｇ）に示す状態では１／８の微小ミラーがＯＮ状態に設定され１２．５％の光量でウェハマークが照明される。なお、上述の例では、照明光の光量を１００％、７５％、５０％、２５％、０％の間で切り換える態様としたが、この態様には限定されない。さらに、図４に示したＤＭＤ４における微小ミラーのＯＮ／ＯＦＦパターンにも限定されず、減光効果があるものであれば任意のＯＮ／ＯＦＦパターンでもかまわない。
【００３５】
以上のように、第１実施形態の位置検出装置ＰＤでは、入射光束の反射方向を独立的に変更可能な多数の微小ミラーを有する反射型空間変調素子としてのＤＭＤ４の作用により、反射光を照明光路に沿って導くためのＯＮ状態に設定された微小ミラー（第１群の微小ミラー）の数と、反射光を照明光路の外へ導くためのＯＦＦ状態に設定された微小ミラー（第２群の微小ミラー）の数との比率を適宜変化させて、ウェハマークに対する照明光の光量を１００％と０％との間で瞬時に切り換えることができる。
【００３６】
その結果、第１実施形態の位置検出装置ＰＤでは、ウェハマークに対する照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、ウェハマークの特性に応じた適切な照明条件のもとで、ウェハマークの位置ひいてはウェハＷの位置を高精度に検出することができる。したがって、第１実施形態の露光装置では、高精度な位置検出装置ＰＤを用いて、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲとウェハＷとを高精度に位置合わせして、すなわちレチクルＲ上のパターン領域ＰＡとウェハＷ上の各露光領域とを高精度に位置合わせして良好な露光を行うことができる。
【００３７】
なお、上述の第１実施形態では、ＯＮ状態の微小ミラーの数とＯＦＦ状態の微小ミラーの数との比率を適宜変化させて照明光の光量を切り換えている。しかしながら、これに限定されることなく、ＤＭＤ４の作用により照明光をパルス光に変換し、パルス間隔を適宜制御することにより照明光の光量を切り換えることもできる。具体的には、たとえばＤＭＤ４のすべて（あるいは所定数）の微小ミラーが反射光を照明光路に沿って導くＯＮ時間と、すべて（あるいは所定数）の微小ミラーが反射光を照明光路の外へ導くＯＦＦ時間との比率を変化させて、ウェハマークに対する照明光の光量を切り換えることもできる。
【００３８】
なお、上述の第１実施形態では、ライトガイド８の射出端においてほぼ均一な光強度分布が求められるが、コンデンサーレンズ７を介してライトガイド８の入射端をケーラー照明しているので、ライトガイド８として必ずしもランダム光ファイバーを用いる必要がない。すなわち、ライトガイド８として、多数の光ファイバー素線をランダムな配列で編み込んだランダム光ファイバーではなく、多数のファイバー素線が高密度に充填されたライトガイドを用いることができる。
【００３９】
図５は、本発明の第２実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。第２実施形態の位置検出装置は第１実施形態と類似の構成を有するが、リレーレンズ系２とリレーレンズ系５との間の光路中の構成が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第２実施形態を説明する。なお、図５では図面の明瞭化のために信号処理系２５の図示を省略しているが、この点は図６〜図８においても同様である。
【００４０】
図５を参照すると、第２実施形態では、リレーレンズ系２を介した光源１からの照明光（５３０ｎｍ〜８００ｎｍ）は、第１ダイクロイックミラー４１に入射する。第１ダイクロイックミラー４１は、５３０ｎｍ〜６１０ｎｍの波長を有する光すなわち緑色光を反射し且つ他の波長域の光を透過させる特性を有する光分割手段である。したがって、第１ダイクロイックミラー４１で反射された緑色光は、第１ＤＭＤ４２で反射された後、第２ダイクロイックミラー４３に入射する。
【００４１】
第２ダイクロイックミラー４３は、第１ダイクロイックミラー４１と同様に、緑色光を反射し且つ他の波長域の光を透過させる特性を有する。こうして、第１ＤＭＤ４２を介して第２ダイクロイックミラー４３に入射した緑色光は、光合成手段としての第２ダイクロイックミラー４３で反射された後、リレーレンズ系５を介してライドガイド６に入射する。一方、第１ダイクロイックミラー４１を透過した光（６１０ｎｍ〜８００ｎｍ）は、第３ダイクロイックミラー４４に入射する。第３ダイクロイックミラー４４は、６１０ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有する光すなわちオレンジ光を反射し且つ他の波長域の光を透過させる特性を有する光分割手段である。
【００４２】
したがって、第３ダイクロイックミラー４４で反射されたオレンジ光は、第２ＤＭＤ４５で反射された後、第４ダイクロイックミラー４６に入射する。第４ダイクロイックミラー４６は、第３ダイクロイックミラー４４と同様に、オレンジ光を反射し且つ他の波長域の光を透過させる特性を有する。こうして、第２ＤＭＤ４５を介して第４ダイクロイックミラー４６に入射したオレンジ光は、光合成手段としての第４ダイクロイックミラー４６で反射された後、リレーレンズ系５を介してライドガイド６に入射する。
【００４３】
さらに、第３ダイクロイックミラー４４を透過した光（７００ｎｍ〜８００ｎｍ）すなわち赤色光は、第３ＤＭＤ４７で反射された後、第４ダイクロイックミラー４６に入射する。第４ダイクロイックミラー４６に入射した赤色光は、第２ダイクロイックミラー４３を透過した後、リレーレンズ系５を介してライドガイド６に入射する。ライドガイド６に入射した光、すなわち緑色光、オレンジ光および赤色光は、第１実施形態と同様の光路を介して、ウェハＷの表面に形成されたウェハマークを照明する。
【００４４】
第２実施形態では、３つのＤＭＤ４２、４５および４７のうち、任意の１つのＤＭＤをＯＮ状態に設定することにより、緑色光、オレンジ光および赤色光から選択された１つの光でウェハマークを照明することができる。具体的には、第１ＤＭＤ４２をＯＮ状態に設定し且つ第２ＤＭＤ４５および第３ＤＭＤ４７をＯＦＦ状態に設定することにより、緑色光でウェハマークを照明することができる。同様に、第２ＤＭＤ４５をＯＮ状態に設定し且つ第１ＤＭＤ４２および第３ＤＭＤ４７をＯＦＦ状態に設定することによりオレンジ光で、第３ＤＭＤ４７をＯＮ状態に設定し且つ第１ＤＭＤ４２および第２ＤＭＤ４５をＯＦＦ状態に設定することにより赤色光で、ウェハマークを照明することができる。
【００４５】
また、３つのＤＭＤ４２、４５および４７のうち、任意の２つのＤＭＤをＯＮ状態に設定することにより、緑色光、オレンジ光および赤色光から選択された２つの光を組み合わせた任意の波長域の光でウェハマークを照明することができる。もちろん、第１ＤＭＤ４２、第２ＤＭＤ４５および第３ＤＭＤ４７をＯＮ状態に設定することにより、白色光でウェハマークを照明することもできる。さらに、各ＤＭＤにおいて、ＯＮ状態の微小ミラーの数とＯＦＦ状態の微小ミラーの数との比率を適宜変化させたり、照明光をパルス光に変換して微小ミラーのＯＮ時間とＯＦＦ時間との比率を適宜変化させたりして、照明光の光量を切り換えることもできる。
【００４６】
以上のように、第２実施形態の位置検出装置ＰＤでは、３つのＤＭＤ４２と４５と４７との協働作用により、ウェハマークに対する照明光の波長域の切り換えおよび光量の切り換えを瞬時に行うことができる。この場合、ウェハマークに対する照明光の波長域の切り換えや光量の切り換えに際して照明光をパルス光に変換し、撮像素子３３における時分割により各波長域や各光量の照明光に対応するウェハマークの画像信号を順次迅速に得ることができる。例えば、ＣＣＤのような撮像素子を用いた場合、１／６０秒毎に１枚の画像データを得ることができるものが多い。よって、ＣＣＤの画像形成タイミングと同期させて波長を切り換えていくと、次々と波長の異なる照明光を用いた画像データが得られる。また、光量を切り換えたデータも同様に逐次得られる。これらの画像データを順次画像処理し最も良好なものを自動的に選択し、位置計測に使用することもできる。こうして、第２実施形態の位置検出装置ＰＤにおいても第１実施形態と同様に、ウェハマークに対する照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、ウェハマークの特性に応じた適切な照明条件のもとで、ウェハマークの位置ひいてはウェハＷの位置を高精度に検出することができる。
【００４７】
図６は、本発明の第３実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。第３実施形態の位置検出装置は第１実施形態と類似の構成を有するが、光源１とリレーレンズ系１１との間の光路中の構成が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第３実施形態を説明する。図６を参照すると、第２実施形態では、リレーレンズ系２を介した光源１からの照明光（５３０ｎｍ〜８００ｎｍ）は、ライトガイド５１に入射する。
【００４８】
ライトガイド５１は、１つの入射端と２つの射出端とを有する２分岐ライトガイドである。２分岐ライトガイド５１の内部を伝搬し、その第１射出端５１ａから射出された光は第１照明光路へ導かれ、第２射出端５１ｂから射出された光は第２照明光路へ導かれる。第１射出端５１ａから射出されて第１照明光路へ導かれた照明光は、リレーレンズ系５２ａを介して、第１ＤＭＤ５３ａに入射する。第１ＤＭＤ５３ａで反射された照明光は、コンデンサーレンズ５４ａを介して、ライトガイド５５ａの入射端をケーラー照明する。
【００４９】
ライトガイド５５ａの内部を伝搬した照明光は、その射出端から射出された後、コンデンサーレンズ５６ａを介して、照明絞り５７ａを照明する。照明絞り５７ａを通過した光は、ハーフプリズム５８で反射された後、第１実施形態と同様の光路を介して、ウェハＷの表面に形成されたウェハマークを照明する。一方、第２射出端５１ｂから射出されて第２照明光路へ導かれた照明光は、リレーレンズ系５２ｂを介して、第２ＤＭＤ５３ｂに入射する。第２ＤＭＤ５３ｂで反射された照明光は、コンデンサーレンズ５４ｂを介して、ライトガイド５５ｂの入射端をケーラー照明する。
【００５０】
ライトガイド５５ｂの内部を伝搬した照明光は、その射出端から射出された後、コンデンサーレンズ５６ｂを介して、照明絞り５７ｂを照明する。照明絞り５７ｂを通過した光は、ハーフプリズム５８を透過した後、第１実施形態と同様の光路を介して、ウェハＷの表面に形成されたウェハマークを照明する。照明絞り５７ａおよび照明絞り５７ｂは、第１実施形態における照明絞り１０と同様に、ウェハＷの表面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置され、矩形状の第１開口部とスリット状の第２開口部とを有する。
【００５１】
第３実施形態では、第１照明光路（５２ａ〜５７ａ）が照明σ（シグマ）の比較的小さい小σ光路に対応し、第２照明光路（５２ｂ〜５７ｂ）が照明σ（シグマ）の比較的大きい大σ光路に対応している。ここで、照明σは、ウェハマークを照明する照明系の開口数／ウェハマークの像を形成する結像系の開口数で定義される。具体的には、コンデンサーレンズ５６ａの焦点距離とコンデンサーレンズ５６ｂの焦点距離とが同じ場合には、ライトガイド５５ａの射出端面の方がライトガイド５５ｂの射出端面よりも小さく設定されている。あるいは、ライトガイド５５ａの射出端面とライトガイド５５ｂの射出端面とが同じ場合には、コンデンサーレンズ５６ａの焦点距離の方がコンデンサーレンズ５６ｂの焦点距離よりも大きく設定されている。
【００５２】
第３実施形態では、第１ＤＭＤ５３ａをＯＮ状態に設定し且つ第２ＤＭＤ５３ｂをＯＦＦ状態に設定することにより、小σ状態でウェハマークを照明することができる。逆に、第２ＤＭＤ５３ｂをＯＮ状態に設定し且つ第１ＤＭＤ５３ａをＯＦＦ状態に設定することにより、大σ状態でウェハマークを照明することができる。さらに、各ＤＭＤにおいて、ＯＮ状態の微小ミラーの数とＯＦＦ状態の微小ミラーの数との比率を適宜変化させたり、照明光をパルス光に変換して微小ミラーのＯＮ時間とＯＦＦ時間との比率を適宜変化させたりして、照明光の光量を切り換えることもできる。
【００５３】
以上のように、第３実施形態の位置検出装置ＰＤでは、比較的小さい照明σに対応した第１照明光路（５２ａ〜５７ａ）中に配置された第１ＤＭＤ５３ａと比較的大きい照明σに対応した第２照明光路（５２ｂ〜５７ｂ）中に配置された第２ＤＭＤ５３との協働作用により、ウェハマークに対する照明光の光路（ひいては照明σ）の切り換えおよび光量の切り換えを瞬時に行うことができる。この場合、ウェハマークに対する照明光の光路の切り換えや光量の切り換えに際して照明光をパルス光に変換し、撮像素子３３における時分割により各波長域または各光量の照明光に対応するウェハマークの画像信号を順次迅速に得ることができる。例えば、ＣＣＤのような撮像素子を用いた場合、１／６０秒毎に１枚の画像データを得ることができるものが多い。よって、ＣＣＤの画像形成タイミングと同期させて照明光の光路ひいては照明σ条件を切り換えていくと、２種類の照明条件を用いた画像データが高速に得られる。また、更にそれぞれの条件で光量を切り換えたデータも同様に逐次得ることができる。これらの画像データを順次画像処理し最も良好なものを自動的に選択し、位置計測に使用することもできる。こうして、第３実施形態の位置検出装置ＰＤにおいても第１実施形態と同様に、ウェハマークに対する照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、ウェハマークの特性に応じた適切な照明条件のもとで、ウェハマークの位置ひいてはウェハＷの位置を高精度に検出することができる。
【００５４】
図７は、本発明の第３実施形態の変形例にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。図７の変形例の位置検出装置は第３実施形態と類似の構成を有するが、リレーレンズ系５２およびＤＭＤ５３に代えてシャッター部材５９を用いている点が第３実施形態と相違している。以下、第３実施形態との相違点に着目して図７の変形例を説明する。
【００５５】
図７を参照すると、第３実施形態の変形例では、２分岐ライトガイド５１の第１射出端５１ａから射出されて第１照明光路へ導かれた照明光は、コンデンサーレンズ５４ａを介して、ライトガイド５５ａの入射端をケーラー照明する。一方、２分岐ライトガイド５１の第２射出端５１ｂから射出されて第２照明光路へ導かれた照明光は、コンデンサーレンズ５４ｂを介して、ライトガイド５５ｂの入射端をケーラー照明する。第１射出端５１ａとコンデンサーレンズ５４ａとの間には第１照明光路に対して挿脱自在に構成された第１シャッター部材５９ａが配置され、第２射出端５１ｂとコンデンサーレンズ５４ｂとの間には第２照明光路に対して挿脱自在に構成された第２シャッター部材５９ｂが配置されている。
【００５６】
したがって、第３実施形態の変形例では、第２シャッター部材５９ｂを第２照明光路中に挿入し且つ第１シャッター部材５９ａを第１照明光路から退避させることにより、小σ状態でウェハマークを照明することができる。逆に、第１シャッター部材５９ａを第１照明光路中に挿入し且つ第２シャッター部材５９ｂを第２照明光路から退避させることにより、大σ状態でウェハマークを照明することができる。ただし、第３実施形態の変形例では、第３実施形態とは異なり、照明光の光量を切り換えることはできない。
【００５７】
図８は、本発明の第４実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。第４実施形態の位置検出装置は第１実施形態と類似の構成を有するが、ライトガイド８とコンデンサーレンズ９との間の光路中にリレーレンズ６１および第１ＤＭＤ６２が付設されていること、および開口絞り２０に代えて第２ＤＭＤ６３が配置されていることが第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第４実施形態を説明する。なお、図８では、図面の明瞭化のために、信号処理系２５だけでなく、光源１からライトガイド８までの構成の図示を省略している。
【００５８】
第４実施形態では、ライトガイド８から射出された照明光が、リレーレンズ６１を介して、第１ＤＭＤ６２に入射する。第１ＤＭＤ６２で反射された照明光は、コンデンサーレンズ９の集光作用を受けた後、第１実施形態と同様の光路を介して、ウェハＷの表面に形成されたウェハマークを照明する。ここで、ライトガイド８の射出面は、リレーレンズ６１を介して、第１ＤＭＤ６２の反射面と光学的にほぼ共役に配置されている。また、第１ＤＭＤ６２の反射面は、ウェハＷの表面とフーリエ変換の関係にある瞳面位置またはその近傍に配置されている。換言すれば、第１ＤＭＤ６２の反射面は、照明瞳面（またはその近傍）に配置されている。
【００５９】
また、第４実施形態では、視野絞り１８を通過したマーク反射光が、第３対物レンズ１９を介して、第２ＤＭＤ６３に入射する。第２ＤＭＤ６３で反射された照明光は、第４対物レンズ２１の集光作用を受けた後、第１実施形態と同様の光路を介して、ウェハマーク検出用ＣＣＤ２４に達する。ここで、第２ＤＭＤ６３の反射面も第１ＤＭＤ６２と同様に、ウェハＷの表面とフーリエ変換の関係にある瞳面位置またはその近傍に配置されている。換言すれば、第２ＤＭＤ６３の反射面は、結像瞳面（またはその近傍）に配置されている。
【００６０】
図９は、第４実施形態において照明瞳面に配置された第１ＤＭＤおよび結像瞳面に配置された第２ＤＭＤの動作を示す図である。図９において、斜線部は反射光を照明光路の外へ導くためにＯＦＦ状態に設定された微小ミラー領域を示し、白抜き部は反射光を照明光路に沿って導くためにＯＮ状態に設定された微小ミラー領域を示している。図９においては説明を容易にするために、光軸と平行な方向から第１および第２ＤＭＤを観察した際の形状、すなわち第１および第２ＤＭＤを光軸に垂直な面内に投影した際の微小ミラーの分布形状を示している。図８に示した配置では、第１および第２ＤＭＤが光軸に対して４５度に近い角度に設置されているので、例えば図９に示す円形形状は、第１および第２ＤＭＤの面の法線方向から観察すると楕円形状となる。図９（ａ）に示す状態では、照明瞳面に配置された第１ＤＭＤ６２において、光軸を中心とする大きな円形状領域７１の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。
【００６１】
図９（ｂ）に示す状態では、第１ＤＭＤ６２において、光軸を中心とする輪帯状領域７２の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。図９（ｃ）に示す状態では、第１ＤＭＤ６２において、光軸を中心とする円形状領域であって図９（ａ）の円形状領域７１よりも小さい円形状領域７３の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。図９（ｄ）に示す状態では、第１ＤＭＤ６２において、光軸を中心とする円形状領域であって図９（ｃ）の円形状領域７３よりも小さい円形状領域７４の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。
【００６２】
図９（ｅ）に示す状態では、結像瞳面に配置された第２ＤＭＤ６３において、光軸を中心とする大きな円形状領域７５の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。図９（ｆ）に示す状態では、第２ＤＭＤ６３において、光軸を中心とする円形状領域であって図９（ｅ）の円形状領域７５よりも小さい円形状領域７６の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。図９（ｇ）に示す状態では、第２ＤＭＤ６３において、光軸を中心とする輪帯状領域７７の微小ミラーがＯＮ状態に設定されている。
【００６３】
第４実施形態では、第１ＤＭＤ６２を図９（ａ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｅ）に示す状態に設定することにより、照明σの比較的大きい状態すなわち大σ状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。また、第１ＤＭＤ６２を図９（ｃ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｅ）に示す状態に設定することにより、照明σが中程度に大きい状態すなわち中σ状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。また、第１ＤＭＤ６２を図９（ｄ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｅ）に示す状態に設定することにより、照明σが比較的小さい状態すなわち小σ状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。
【００６４】
さらに、第１ＤＭＤ６２を図９（ｂ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｅ）に示す状態に設定することにより、いわゆる輪帯照明状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。また、第１ＤＭＤ６２を図９（ｂ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｆ）に示す状態に設定することにより、いわゆる暗視野照明状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。また、第１ＤＭＤ６２を図９（ｄ）に示す状態に設定し且つ第２ＤＭＤ６３を図９（ｇ）に示す状態に設定することにより、いわゆる中心遮蔽の暗視野照明状態でウェハマークの照明および位置検出を行うことができる。
【００６５】
以上のように、第４実施形態の位置検出装置ＰＤでは、照明瞳面に配置された第１ＤＭＤ６２と結像瞳面に配置された第２ＤＭＤ６３との協働作用により、照明σや変形照明などに関する照明条件の切り換えを瞬時に行うことができる。こうして、第４実施形態の位置検出装置ＰＤにおいても第１実施形態と同様に、ウェハマークに対する照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、ウェハマークの特性に応じた適切な照明条件のもとで、ウェハマークの位置ひいてはウェハＷの位置を高精度に検出することができる。
【００６６】
さらにより能動的な使用方法として、ウェハマークが非常に観察しにくい場合に有効な手法を以下に説明する。たとえば、図８のウェハＷ上のウェハマークが非常に低段差でコントラストが無いマークの場合や、マーク表面が滑らかではなく荒れている場合等には、照明結像条件を任意に可変させてマークが良く見える状態を見つけ出し、その状態で検出することが可能となる。その場合、第１ＤＭＤ６２および第２ＤＭＤ６３によって形成される照明系内の瞳位置における反射光分布パターンと、結像系内の瞳位置における反射光分布パターンとは、図９に示すパターンには限られず、いかようなパターン分布であっても設定することができる。
【００６７】
また、図９に示す円形状パターンの中心点をシフトさせたパターンを用いることにより、照明系、結像系の各瞳位置の反射光束を平行シフトさせることが可能となる。その結果、ウェハマークを斜め方向から照明したり、受光光束の中心線（受光光束の光量重心線）を倒したり（受光側のテレセントリック性を倒したり）といったことも可能となる。ウェハの平面度が悪い場合やウェハが傾いている場合等には、結像特性を向上させるための有効な補正手段となる。また、ウェハマーク形状誤差が大きい場合には、ウェハがデフォーカスした状態で計測すると位置がずれて計測されてしまうケースかあるが、このような誤差を減らす効果もある。
【００６８】
このように、各ＤＭＤの反射パターンを適宜変え、光学系の照明結像特性をウェハマークに対して最適化することができる。また、そのような最適化は、予め最適化プログラムを装置制御系に設定しておけば、ＤＭＤの微細ミラー配置を高速に可変させ、画像処理を行うことで自動的に行うことも可能である。
【００６９】
また、第４実施形態の構成を光学系の検査に用いると、ウェハＷから撮像素子２４に至る光路からなる結像光学系の収差を計測することも可能である。検査用のウェハマークとして、例えば暗視野のピンホール物体（ピンホール部分のみが強度分布を持つマーク）を用い、その像を撮像素子２４で計測できるようにしておく。また、ＤＭＤ６２は図９（ａ）の状態とし、ＤＭＤ６３は図９（ｅ）の状態とする。この状態では、照明ＮＡ（開口数）は受光ＮＡ（開口数）よりも大きく設定される。このような状態で、ＤＭＤ６３の図９（ｅ）内のＯＮとなっている円形領域部分を形成するミラーを、例えば一旦すべてＯＦＦし、端から順に逐次一つずつＯＮさせる動作を全ての前記領域内のミラーに対して行い、各状態でピンホール像を検出し更にピンホール位置を計測する。この際のピンホール位置のずれは、いわゆるハルトマン法による収差計測に相当し、微小ミラーにより反射された光束が十分小さければ、いわゆる光線追跡と同様の光線収差を表す。よって、通常の光線追跡のように、円形領域部分の中心にある微小ミラーによるピンホール像位置を基準に、その他の微小ミラーによるピンホール像横ずれ量を求めれば、いわゆる光線追跡を行ったと同様の疑似光線追跡が可能となる。物体ピンホール位置を視野内で適宜変えることにより、ディストーションや像面湾曲を含め、いわゆるザイデル５収差を疑似光線追跡結果として得ることができる。なお、この擬似光線追跡結果に基づいて、より高次の収差や、波面収差、波面収差のツェルニケ係数をも求めることが可能である。また、複数の波長ごとに計測を行えば色収差も得ることができる。
【００７０】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
先ず、図１０のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００７２】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１１のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１１において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７３】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００７４】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７５】
なお、上述の各実施形態では、ウェハＷに形成されたウェハマークを照明し、結像光学系を介して得られたウェハマーク像の位置情報に基づいてウェハＷの位置を検出する位置検出装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、物体に形成されたマークを照明し、結像光学系を介して形成されたマーク像の位置情報に基づいて物体の位置を検出する一般的な位置検出装置に対して本発明を適用することもできる。また、物体に照明光を照射し、照明された物体からの光に基づいて物体を観察する観察装置に対しても同様に、本発明を適用することができる。また、上述の各実施形態は、本実施例で示したＤＭＤと同様の機能を持つ反射型位相変調素子に対して適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置検出装置または観察装置では、入射光束の反射方向を独立的に変更可能な多数の微小ミラーを有する反射型空間変調素子の作用により、照明光の光量、照明光の波長域、照明光の光路などに関する条件を瞬時に切り換えることができる。その結果、たとえばマークに対する照明条件を迅速に且つ多様に切り換えて、マークの特性に応じた適切な照明条件のもとで、マークの位置を高精度に検出することができる。
【００７７】
したがって、本発明にしたがう高精度な位置検出装置または観察装置を用いる露光装置および露光方法では、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ができ、ひいては良好な露光により良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２中の照明絞りの構成を概略的に示す図である。
【図４】第１実施形態におけるＤＭＤの動作を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態の変形例にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図９】第４実施形態において照明瞳面に配置された第１ＤＭＤおよび結像瞳面に配置された第２ＤＭＤの動作を示す図である。
【図１０】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図１１】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
ＰＤ 位置検出装置
ＩＬ 露光用照明系
Ｒ レチクル
ＲＳ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＨ ウェハホルダ
ＺＳ Ｚステージ
ＸＹ ＸＹステージ
ＳＣ ステージ制御系
ＭＣ 主制御系
１ ハロゲンランプ
６，８ ライトガイド
１３ 第１対物レンズ
１５ 指標板
１７ 第２対物レンズ
２３ ダイクロイックミラー
２４，２７ ＣＣＤ
２５ 信号処理系
３０ 瞳分割ミラー
３１ 結像レンズ
３２ シリンドリカルレンズ
３３ 撮像素子（ラインセンサ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an observation device, a position detection device, an exposure device, and an exposure method. More specifically, the present invention relates to a position detecting device mounted on an exposure device used in a lithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, an image sensor, a liquid crystal display device, and a thin film magnetic head.
[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]
In order to detect the position of the wafer mark (and thus the position of the wafer W) with high accuracy, it is necessary to realize appropriate illumination conditions according to the characteristics of the wafer mark. Specifically, it is necessary to appropriately and quickly switch the conditions regarding the amount of illumination light to the wafer mark, the wavelength range of the illumination light, the illumination σ, and the like according to the characteristics of the wafer mark. However, in the position detecting device according to the conventional technology, the illumination condition cannot be quickly and variously switched, and the position of the wafer mark cannot be detected with high accuracy under an appropriate illumination condition according to the characteristics of the wafer mark. There was an inconvenience.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and quickly and variably switches lighting conditions to detect a position of a mark with high accuracy under appropriate lighting conditions according to characteristics of the mark. It is an object of the present invention to provide a position detecting device capable of detecting a position. Further, an exposure apparatus and an exposure method 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, using the highly accurate position detection apparatus of the present invention. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a first embodiment of the present invention includes an illumination system for irradiating an object to be observed with illumination light, and the object based on light from the object illuminated by the illumination light. In an observation device for observing
The illumination system is configured to switch a condition regarding at least one of an amount of illumination light applied to the object, a wavelength range of the illumination light applied to the object, and an optical path of the illumination light applied to the object. In addition, the present invention provides an observation apparatus including a reflective spatial modulation element having a plurality of micromirrors capable of independently changing the reflection direction of an incident light beam.
[0008]
According to a preferred mode of the first aspect, the reflection type spatial modulation element includes a first group of micromirrors for guiding reflected light along an illumination optical path for switching the amount of illumination light; The ratio with respect to the number of the second group of micromirrors for guiding the reflected light out of the illumination optical path is changed. Alternatively, the reflection-type spatial modulation element includes an ON time in which the plurality of micromirrors guide reflected light along an illumination optical path and a time in which the plurality of micromirrors illuminate the reflected light for switching the amount of illumination light. It is preferable to change the ratio with the OFF time for guiding the light out of the optical path.
[0009]
According to a preferred aspect of the first aspect, the illumination system divides light from a light source into illumination light of a first wavelength band and illumination light of a second wavelength band, and illuminates the illumination light of the first wavelength band. Means for guiding the illumination light along the first illumination light path and guiding the illumination light of the second wavelength range along the second illumination light path, and the first wavelength range guided along the first illumination light path. And a light combining unit for combining the illumination light of the second wavelength range guided along the second illumination light path, and wherein the reflection-type spatial modulation element includes A first spatial modulation element disposed in an optical path; and a second spatial modulation element disposed in an optical path of the second illumination optical path. In this case, the reflection type spatial modulation element is such that the first spatial modulation element guides the reflected light along the first illumination light path and the second spatial modulation element switches the wavelength range of the illumination light. A state in which the reflected light is guided out of the second illumination light path, wherein the first spatial modulation element guides the reflected light out of the first illumination light path, and the second spatial modulation element directs the reflected light in the second illumination light path. It is preferable to switch between the state of guiding along.
[0010]
According to a preferred aspect of the first aspect, the illumination system has a first illumination optical path corresponding to a first illumination σ and a second illumination optical path corresponding to a second illumination σ, and The spatial light modulating element has a first spatial light modulating element arranged in the light path of the first illumination light path and a second spatial light modulating element arranged in the light path of the second illumination light path. In this case, the reflection-type spatial modulation element is configured such that the first spatial modulation element guides the reflected light along the first illumination optical path and the second spatial modulation element reflects the light for switching the optical path of the illumination light. A state in which light is guided out of the second illumination light path, wherein the first spatial modulation element guides reflected light out of the first illumination light path, and the second spatial modulation element directs reflected light to the second illumination light path. It is preferable to switch between the states leading along.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, an illumination optical system for irradiating illumination light to a mark formed on an object to be detected, and an image of the mark based on light from the mark illuminated by the illumination light An imaging optical system for forming a, in a position detection device that detects the position of the object based on the position information of the image of the mark formed via the imaging optical system,
A first reflection-type spatial modulation element having a plurality of micromirrors arranged on the illumination pupil plane and capable of independently changing a reflection direction of an incident light beam in order to switch a light intensity distribution on an illumination pupil plane of the illumination optical system; When,
A second reflection type having a plurality of micromirrors arranged on the imaging pupil plane and capable of independently changing a reflection direction of an incident light beam in order to switch a light intensity distribution on an imaging pupil plane of the imaging optical system; A position detecting device provided with a spatial modulation element.
[0012]
In a third embodiment of the present invention, an exposure illumination system for illuminating a mask, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and an observation system for observing the mask or the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising: the observation apparatus according to the first aspect.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, an exposure illumination system for illuminating a mask, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and detecting a position of the mask or the photosensitive substrate. And a position detecting device according to a second aspect of the present invention.
[0014]
In a fifth aspect of the present invention, in an exposure method for illuminating a mask and exposing a pattern image of the mask on a photosensitive substrate,
An exposure method includes a position detecting step of detecting a position of the mask or the photosensitive substrate using a position detecting device of a second embodiment.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to each embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis of the projection optical system PL, 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 a plane perpendicular to the Z axis. The Y-axis is set in a direction perpendicular to the plane of FIG. In each embodiment, a position detection device that illuminates a wafer mark formed on the wafer W and detects the position of the wafer W based on the position information of the wafer mark image obtained through the imaging optical system is used. The invention has been applied.
[0016]
The illustrated exposure apparatus 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 RS, and a circuit pattern to be transferred is formed in its pattern area PA. The light illuminated by the exposure illumination system IL and transmitted through the reticle R reaches the wafer W via the projection optical system PL, and a pattern image of the reticle R is formed on the wafer W.
[0017]
The wafer W is supported on the Z stage ZS via the wafer holder WH substantially parallel to the XY plane. The Z stage ZS is configured to be driven by the stage control system SC along the optical axis of the projection optical system PL. Further, the Z stage ZS is supported on the XY stage XY. The XY stage XY is configured to be driven two-dimensionally in the XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL by the stage control system SC.
[0018]
Note that the stage control system SC is configured to be controlled by the main control system MC. As described above, in the exposure apparatus, it is necessary to position the exposure surface of the wafer W with respect to the projection optical system PL with high accuracy before the projection exposure. Therefore, the exposure apparatus is equipped with a position detection device PD for detecting a relative position (a position along the XY plane and a position along the Z direction) of the wafer W with respect to the projection optical system PL.
[0019]
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of the position detection device according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the position detecting device PD according to the first embodiment includes a light source 1 such as a halogen lamp and an infrared light (e.g., a wavelength of 870 nm) such as an LED (light emitting diode) for supplying infrared light. A light source (not shown). Illumination light supplied from the light source 1 is incident on a DMD (Digital Micro-mirror Device) 4 via a relay lens system 2 and a wavelength selection filter 3 arranged in the optical path. The wavelength selection filter 3 has a characteristic of selectively transmitting only white light having a wavelength of, for example, 530 nm to 800 nm from the illumination light from the light source 1.
[0020]
The DMD 4 is a reflection-type spatial modulation element having a large number of micromirrors (micromirrors) that can independently change the reflection direction of an incident light beam. In other words, the DMD 4 is a light modulation element including a large number of micromirrors arranged in a grid pattern, and the direction of each micromirror is individually controlled. In the DMD 4, a desired light intensity distribution can be formed by appropriately driving the direction of each micro mirror. The specific operation of the DMD 4 in the first embodiment will be described later.
[0021]
The illumination light (white light) reflected by the DMD 4 enters a light guide 6 such as an optical fiber via a relay lens system 5. The illumination light that has propagated inside the light guide 6 is emitted from the emission end thereof, and then Koehler-illuminates the incidence end of the light guide 8 such as an optical fiber via the condenser lens 7. The illumination light that has propagated inside the light guide 8 is emitted from its exit end, and then illuminates an illumination stop 10 via a condenser lens 9.
[0022]
The illumination stop 10 is disposed at or near a position optically conjugate with the surface (object surface) of the wafer W that is a test object. As shown in FIG. 3, the illumination aperture 10 has a rectangular first opening (light transmitting portion) 10 a that is somewhat square, and a slit (elongated rectangular) elongated in the Y direction. The second opening (light transmitting portion) 10b is formed so as to be adjacent in the X direction. As will be described later, the first opening 10a is an opening for alignment, and the second opening 10b is an opening for focusing. Here, when the uniformity of the secondary light source corresponding to the emission end face of the light guide 8 does not matter so much, the light guide 6 is moved to the emission end position of the light guide 8 without using the condenser lens 7 and the light guide 8. It may be attached directly.
[0023]
The illumination light having passed through the illumination stop 10 is reflected by the half prism 12 via the relay lens system 11 and then enters the first objective lens 13. The light beam that has entered the first group of the first objective lens 13 is reflected by a mirror 14 arranged in the optical path, and then enters the index plate 15 via the second group of the first objective lens 13. On the other hand, the infrared light from the infrared light source passes through a predetermined optical path (not shown) and then enters the index plate 15 via the first objective lens 13.
[0024]
The index plate 15 is an optical member in the form of a plane parallel plate made of, for example, quartz glass. An index mark is formed on an upper surface thereof (a surface on the first objective lens 13 side), and a lower surface thereof (the wafer W). Side surface), an infrared reflection film is formed. The infrared reflection film has a characteristic of reflecting infrared light from the infrared light source and transmitting white light (visible light) from the light source 1, and is made of, for example, a dielectric multilayer film. Therefore, the white light from the light source 1 passes through the index plate 15 and illuminates the surface (exposure surface) of the wafer W.
[0025]
Thus, the illumination light passing through the first opening 10a of the illumination stop 10 illuminates a wafer mark (not shown) as an alignment mark formed on the surface of the wafer W. On the other hand, the illumination light passing through the second opening 10b of the illumination stop 10 illuminates the slit-like area elongated in the Y direction on the surface of the wafer W obliquely. The mark reflected light (including the diffracted light) from the illuminated wafer mark and the slit-shaped focus light beam reflected on the surface of the wafer W are incident on the half prism 12 via the index plate 15 and the first objective lens 13. I do.
[0026]
On the other hand, the infrared light incident on the index plate 15 propagates inside the index plate 15, is reflected by the infrared reflection film, propagates inside the index plate 15, and then illuminates the index mark. Then, the reflected light (including the diffracted light) from the illuminated index mark propagates inside the index plate 15, is reflected by the infrared reflection film, and propagates inside the index plate 15, and then the first objective lens The light enters the half prism 12 through 13. The mark reflected light, focus light flux, and infrared light transmitted through the half prism 12 enter the field stop 18 via the mirror 16 and the second objective lens 17.
[0027]
The field stop 18 is disposed at or near a position optically conjugate with the surface of the wafer W, and extends elongated along the first rectangular opening and the Y direction so as to optically correspond to the illumination stop 10. And a slit-shaped second opening. The mark reflected light and the infrared light passing through the first opening of the field stop 18 enter the dichroic mirror 23 via the third objective lens 19, the aperture stop 20, the fourth objective lens 21, and the mirror 22. The dichroic mirror 23 has a characteristic of reflecting white light and transmitting infrared light.
[0028]
Therefore, the mark reflected light, that is, the white light from the wafer mark is reflected by the dichroic mirror 23 and enters the wafer mark detecting CCD 24. Thus, an image of the wafer mark is formed on the imaging surface of the wafer mark detection CCD 24. An output signal from the wafer mark detection CCD 24 is supplied to a signal processing system 25. On the other hand, the infrared light from the index mark passes through the dichroic mirror 23, is reflected by the mirror 26, and then enters the index mark detecting CCD 27. Thus, an image of the index mark is formed on the imaging surface of the index mark detecting CCD 27. An output signal from the index mark detecting CCD 27 is supplied to a signal processing system 25.
[0029]
The signal processing system 25 performs signal processing (waveform processing) on an output signal from the wafer mark detection CCD 24 and an output signal from the index mark detection CCD 27, thereby obtaining wafer mark position information based on the index mark. . The position information of the wafer mark detected by the signal processing system 25 (that is, the position information of the wafer W) is supplied to the main control system MC. The main control system MC supplies a command for driving the XY stage XY to the stage control system SC based on the position information of the wafer W supplied from the signal processing system 25. Thus, the alignment (positioning) of the pattern area PA on the reticle R and each exposure area on the wafer W is performed by the operation of the stage control system SC that operates based on a command from the main control system MC.
[0030]
On the other hand, the focus light beam that has passed through the second opening of the field stop 18 enters the pupil division mirror 30 having two reflection surfaces via the mirror 28 and the relay lens system 29. The pupil division mirror 30 is a pupil division element arranged at or near a pupil plane position having a Fourier transform relationship with the surface of the wafer W. The intersection of the two reflection planes passes along the optical axis along the Y direction. It is set to extend. In this way, the focus light beam reflected by the pupil division mirror 30 passes through an imaging lens 31 and a cylindrical lens 32 as a condensing optical system, and is Y-direction on an imaging surface (detection surface) of an imaging element (for example, a line sensor) 33. To form two slit images having a longitudinal direction along. The imaging element 33 photoelectrically detects two slit images formed on the imaging surface, and supplies a detection signal to the signal processing system 25.
[0031]
The signal processing system 25 measures the distance between the centers of the two slit images, and detects the amount of relative displacement of the surface of the wafer W with respect to the focal position of the first objective lens 13 based on the measured distance between the centers. Information about the relative positional deviation amount of the wafer W detected by the signal processing system 25 is supplied to the main control system MC. The main control system MC issues a command for driving the Z stage ZS along the optical axis AX by the detected relative positional deviation amount based on the information on the relative positional deviation amount supplied from the signal processing system 25. Supply to SC. In this way, the exposure surface of the wafer W is set at the focal position of the first objective lens 13 and, consequently, on the image forming surface of the projection optical system PL by the operation of the stage control system SC operated based on the command from the main control system MC. Is done.
[0032]
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the DMD according to the first embodiment. In FIG. 4, a rectangular hatched portion indicates a micromirror set to an OFF state in order to guide reflected light to the outside of the illumination light path, and a rectangular white portion indicates that a reflected light is guided along the illumination light path. The micromirror set to the ON state is shown. Here, the expression “guide the reflected light to the outside of the illumination light path” is a broad concept including the case where the reflected light is reversed toward the light source along the illumination light path.
[0033]
In the state shown in FIG. 4A, since all the micro mirrors of the DMD 4 are set to the ON state, all the reflected light is guided along the illumination optical path, and the wafer mark is illuminated with 100% light quantity. . On the other hand, in the state shown in FIG. 4B, since all the micro mirrors of the DMD 4 are set to the OFF state, all the reflected light is guided to the outside of the illumination optical path, and the wafer mark is formed with a so-called 0% light amount. It will be illuminated. In the DMD 4, the ratio between the number of micromirrors set to the ON state for guiding the reflected light along the illumination light path and the number of micromirrors set to the OFF state for guiding the reflected light out of the illumination light path. Can be changed instantaneously between 100% and 0% of the amount of illumination light for the wafer mark.
[0034]
Specifically, in the state shown in FIG. 4C, a half mirror of the DMD 4 is set to the ON state, and the wafer mark is illuminated with a light amount of 50%. Similarly, in the state shown in FIG. 4D, the 3/4 micromirror is set to the ON state, and the wafer mark is illuminated with a light amount of 75%. In the state shown in FIG. Is set to the ON state and the wafer mark is illuminated with a 25% light amount. In the state shown in FIG. 4F, the 7/8 micromirror is set to the ON state and the wafer mark is illuminated with a 87.5% light amount. In the state shown in FIG. 4G, the 1/8 micromirror is set to the ON state, and the wafer mark is illuminated with a light amount of 12.5%. In the above-described example, the light amount of the illumination light is switched between 100%, 75%, 50%, 25%, and 0%. However, the present invention is not limited to this. Furthermore, the present invention is not limited to the ON / OFF pattern of the micro mirror in the DMD 4 shown in FIG. 4, but may be any ON / OFF pattern as long as it has a dimming effect.
[0035]
As described above, in the position detection device PD of the first embodiment, the reflected light is illuminated by the action of the DMD 4 as a reflective spatial modulation element having a large number of micromirrors capable of independently changing the reflection direction of the incident light beam. The number of micromirrors (first group of micromirrors) set to the ON state for guiding along the optical path, and the micromirrors (second group) set to the OFF state for guiding the reflected light out of the illumination optical path By appropriately changing the ratio of the number of micromirrors to the number of micromirrors, the amount of illumination light with respect to the wafer mark can be instantaneously switched between 100% and 0%.
[0036]
As a result, in the position detection device PD of the first embodiment, the illumination conditions for the wafer mark are quickly and variously switched, and the position of the wafer mark and, consequently, the wafer position under the appropriate illumination conditions according to the characteristics of the wafer mark. The position of W can be detected with high accuracy. Therefore, in the exposure apparatus of the first embodiment, the reticle R and the wafer W are aligned with the projection optical system PL with high accuracy using the high-accuracy position detection device PD, that is, the pattern on the reticle R Good exposure can be performed by aligning the area PA and each exposure area on the wafer W with high accuracy.
[0037]
In the above-described first embodiment, the amount of illumination light is switched by appropriately changing the ratio of the number of micromirrors in the ON state to the number of micromirrors in the OFF state. However, without being limited to this, it is also possible to switch the amount of illumination light by converting the illumination light into pulsed light by the action of the DMD 4 and controlling the pulse interval appropriately. Specifically, for example, the ON time during which all (or a predetermined number) of micromirrors of the DMD 4 guide reflected light along the illumination light path, and the time when all (or a predetermined number of) micromirrors guide reflected light out of the illumination light path The amount of illumination light with respect to the wafer mark can be switched by changing the ratio with the OFF time.
[0038]
In the above-described first embodiment, a substantially uniform light intensity distribution is required at the exit end of the light guide 8. However, since the incident end of the light guide 8 is illuminated via the condenser lens 7 with Koehler illumination, the light guide It is not necessary to use a random optical fiber as 8. That is, as the light guide 8, a light guide in which a large number of optical fibers are densely filled can be used instead of a random optical fiber in which a large number of optical fibers are woven in a random arrangement.
[0039]
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to a second embodiment of the present invention. The position detecting device of the second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration in the optical path between the relay lens system 2 and the relay lens system 5. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. Although illustration of the signal processing system 25 is omitted in FIG. 5 for clarity of the drawing, this point is the same in FIGS. 6 to 8.
[0040]
Referring to FIG. 5, in the second embodiment, illumination light (530 nm to 800 nm) from the light source 1 via the relay lens system 2 enters the first dichroic mirror 41. The first dichroic mirror 41 is a light splitting unit having a characteristic of reflecting light having a wavelength of 530 nm to 610 nm, that is, green light and transmitting light in other wavelength ranges. Therefore, the green light reflected by the first dichroic mirror 41 is reflected by the first DMD 42 and then enters the second dichroic mirror 43.
[0041]
Like the first dichroic mirror 41, the second dichroic mirror 43 has a characteristic of reflecting green light and transmitting light in other wavelength ranges. Thus, the green light that has entered the second dichroic mirror 43 via the first DMD 42 is reflected by the second dichroic mirror 43 as a light combining unit, and then enters the ride guide 6 via the relay lens system 5. On the other hand, the light (610 nm to 800 nm) transmitted through the first dichroic mirror 41 enters the third dichroic mirror 44. The third dichroic mirror 44 is a light splitting unit having a characteristic of reflecting light having a wavelength of 610 nm to 700 nm, that is, orange light and transmitting light in other wavelength ranges.
[0042]
Therefore, the orange light reflected by the third dichroic mirror 44 is reflected by the second DMD 45 and then enters the fourth dichroic mirror 46. Like the third dichroic mirror 44, the fourth dichroic mirror 46 has a characteristic of reflecting orange light and transmitting light in other wavelength ranges. Thus, the orange light that has entered the fourth dichroic mirror 46 via the second DMD 45 is reflected by the fourth dichroic mirror 46 as a light combining means, and then enters the ride guide 6 via the relay lens system 5.
[0043]
Furthermore, the light (700 nm to 800 nm) transmitted through the third dichroic mirror 44, that is, the red light, is reflected by the third DMD 47 and then enters the fourth dichroic mirror 46. The red light that has entered the fourth dichroic mirror 46 passes through the second dichroic mirror 43 and then enters the ride guide 6 via the relay lens system 5. Light incident on the ride guide 6, that is, green light, orange light, and red light illuminates the wafer mark formed on the surface of the wafer W via the same optical path as in the first embodiment.
[0044]
In the second embodiment, by arbitrarily setting one of the three DMDs 42, 45, and 47 to the ON state, the wafer mark is illuminated with one light selected from green light, orange light, and red light. can do. Specifically, by setting the first DMD 42 to the ON state and setting the second DMD 45 and the third DMD 47 to the OFF state, the wafer mark can be illuminated with green light. Similarly, by setting the second DMD 45 to the ON state and setting the first DMD 42 and the third DMD 47 to the OFF state, setting the third DMD 47 to the ON state and setting the first DMD 42 and the second DMD 45 to the OFF state with orange light. Thus, the wafer mark can be illuminated with red light.
[0045]
Further, by setting any two of the three DMDs 42, 45, and 47 to the ON state, light in an arbitrary wavelength range combining two lights selected from green light, orange light, and red light is set. Can illuminate the wafer mark. Of course, by setting the first DMD 42, the second DMD 45, and the third DMD 47 to the ON state, the wafer mark can be illuminated with white light. Further, in each DMD, the ratio between the number of ON-state micromirrors and the number of OFF-state micromirrors is appropriately changed, or the ratio between the ON time and the OFF time of the micromirrors by converting illumination light into pulsed light. Can be changed as appropriate to switch the amount of illumination light.
[0046]
As described above, in the position detecting device PD of the second embodiment, the switching of the wavelength range of the illumination light and the switching of the light amount with respect to the wafer mark can be performed instantaneously by the cooperation of the three DMDs 42, 45, and 47. it can. In this case, the illumination light is converted into pulsed light when the wavelength range of the illumination light is switched or the light amount is switched with respect to the wafer mark, and the image of the wafer mark corresponding to the illumination light of each wavelength region and each light amount is time-divided by the image sensor 33. The signals can be obtained sequentially and quickly. For example, when an image pickup device such as a CCD is used, in many cases, one image data can be obtained every 1/60 second. Therefore, when the wavelength is switched in synchronization with the image forming timing of the CCD, image data using illumination light having different wavelengths is obtained one after another. Similarly, data obtained by switching the light amount is obtained sequentially. These image data can be sequentially image-processed and the best one can be automatically selected and used for position measurement. Thus, in the position detecting device PD of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the illumination conditions for the wafer mark are quickly and variously switched, and under the appropriate illumination conditions according to the characteristics of the wafer mark. , The position of the wafer mark and thus the position of the wafer W can be detected with high accuracy.
[0047]
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to a third embodiment of the present invention. The position detecting device of the third embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration in the optical path between the light source 1 and the relay lens system 11. Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. Referring to FIG. 6, in the second embodiment, illumination light (530 nm to 800 nm) from the light source 1 via the relay lens system 2 enters the light guide 51.
[0048]
The light guide 51 is a two-branch light guide having one entrance end and two exit ends. Light propagating through the inside of the two-branch light guide 51, light emitted from the first emission end 51a is guided to the first illumination light path, and light emitted from the second emission end 51b is guided to the second illumination light path. Illumination light emitted from the first emission end 51a and guided to the first illumination light path enters the first DMD 53a via the relay lens system 52a. The illumination light reflected by the first DMD 53a illuminates the incident end of the light guide 55a with Koehler illumination via the condenser lens 54a.
[0049]
The illumination light that has propagated inside the light guide 55a is emitted from its exit end, and then illuminates an illumination stop 57a via a condenser lens 56a. The light that has passed through the illumination stop 57a is reflected by the half prism 58, and then illuminates the wafer mark formed on the surface of the wafer W via the same optical path as in the first embodiment. On the other hand, the illumination light emitted from the second emission end 51b and guided to the second illumination light path enters the second DMD 53b via the relay lens system 52b. The illumination light reflected by the second DMD 53b illuminates the incident end of the light guide 55b with Koehler illumination via the condenser lens 54b.
[0050]
The illumination light that has propagated inside the light guide 55b is emitted from its exit end, and then illuminates an illumination stop 57b via a condenser lens 56b. After passing through the half prism 58, the light passing through the illumination stop 57b illuminates the wafer mark formed on the surface of the wafer W via the same optical path as in the first embodiment. The illumination diaphragm 57a and the illumination diaphragm 57b are arranged at or near a position optically conjugate with the surface of the wafer W, similarly to the illumination diaphragm 10 in the first embodiment, and have a rectangular first opening and a slit-like shape. A second opening.
[0051]
In the third embodiment, the first illumination light path (52a to 57a) corresponds to a small σ light path having a relatively small illumination σ (sigma), and the second illumination light path (52b to 57b) has a relatively small illumination σ (sigma). It corresponds to a large large σ optical path. Here, the illumination σ is defined by the numerical aperture of the illumination system that illuminates the wafer mark / the numerical aperture of the imaging system that forms the image of the wafer mark. Specifically, when the focal length of the condenser lens 56a is the same as the focal length of the condenser lens 56b, the exit end face of the light guide 55a is set smaller than the exit end face of the light guide 55b. Alternatively, when the exit end face of the light guide 55a is the same as the exit end face of the light guide 55b, the focal length of the condenser lens 56a is set to be longer than the focal length of the condenser lens 56b.
[0052]
In the third embodiment, the wafer mark can be illuminated in the small σ state by setting the first DMD 53a to the ON state and setting the second DMD 53b to the OFF state. Conversely, by setting the second DMD 53b to the ON state and setting the first DMD 53a to the OFF state, the wafer mark can be illuminated in the large σ state. Further, in each DMD, the ratio between the number of ON-state micromirrors and the number of OFF-state micromirrors is appropriately changed, or the ratio between the ON time and the OFF time of the micromirrors by converting illumination light into pulsed light. Can be changed as appropriate to switch the amount of illumination light.
[0053]
As described above, in the position detection device PD of the third embodiment, the first DMD 53a disposed in the first illumination optical path (52a to 57a) corresponding to the relatively small illumination σ and the second DMD 53a corresponding to the relatively large illumination σ By cooperating with the second DMD 53 disposed in the two illumination optical paths (52b to 57b), the optical path of the illumination light to the wafer mark (hence, the illumination σ) and the light amount can be instantaneously switched. In this case, the illumination light is converted into pulsed light at the time of switching the optical path or the light amount of the illumination light with respect to the wafer mark. Can be obtained quickly and sequentially. For example, when an image pickup device such as a CCD is used, in many cases, one image data can be obtained every 1/60 second. Therefore, when the optical path of the illumination light and thus the illumination σ condition are switched in synchronization with the image forming timing of the CCD, image data using two types of illumination conditions can be obtained at high speed. Further, data in which the light amount is switched under each condition can also be sequentially obtained. These image data can be sequentially image-processed and the best one can be automatically selected and used for position measurement. Thus, in the position detecting device PD of the third embodiment, similarly to the first embodiment, the illumination conditions for the wafer mark are quickly and variously switched, and under the appropriate illumination conditions according to the characteristics of the wafer mark. , The position of the wafer mark and thus the position of the wafer W can be detected with high accuracy.
[0054]
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to a modification of the third embodiment of the present invention. The position detecting device of the modification of FIG. 7 has a configuration similar to that of the third embodiment, but differs from the third embodiment in that a shutter member 59 is used instead of the relay lens system 52 and the DMD 53. Hereinafter, a modified example of FIG. 7 will be described focusing on differences from the third embodiment.
[0055]
Referring to FIG. 7, in a modified example of the third embodiment, the illumination light emitted from the first emission end 51a of the two-branch light guide 51 and guided to the first illumination light path is transmitted through the condenser lens 54a to the light source. Koehler illumination is performed on the incident end of the guide 55a. On the other hand, the illumination light emitted from the second emission end 51b of the two-branch light guide 51 and guided to the second illumination light path illuminates the incident end of the light guide 55b via the condenser lens 54b. A first shutter member 59a is provided between the first exit end 51a and the condenser lens 54a so as to be insertable into and removable from the first illumination optical path, and is disposed between the second exit end 51b and the condenser lens 54b. Is provided with a second shutter member 59b which is configured to be freely inserted into and removed from the second illumination optical path.
[0056]
Therefore, in the modification of the third embodiment, the wafer mark is illuminated in the small σ state by inserting the second shutter member 59b into the second illumination optical path and retracting the first shutter member 59a from the first illumination optical path. can do. Conversely, by inserting the first shutter member 59a into the first illumination light path and retracting the second shutter member 59b from the second illumination light path, the wafer mark can be illuminated in the large σ state. However, in the modification of the third embodiment, unlike the third embodiment, the amount of illumination light cannot be switched.
[0057]
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to a fourth embodiment of the present invention. The position detecting device according to the fourth embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, except that a relay lens 61 and a first DMD 62 are provided in the optical path between the light guide 8 and the condenser lens 9, and The difference from the first embodiment is that a second DMD 63 is arranged instead of the stop 20. Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In FIG. 8, not only the signal processing system 25 but also the configuration from the light source 1 to the light guide 8 is omitted for clarity.
[0058]
In the fourth embodiment, the illumination light emitted from the light guide 8 enters the first DMD 62 via the relay lens 61. The illumination light reflected by the first DMD 62 irradiates a wafer mark formed on the surface of the wafer W via an optical path similar to that of the first embodiment after being subjected to the light condensing action of the condenser lens 9. Here, the exit surface of the light guide 8 is disposed almost optically conjugate with the reflection surface of the first DMD 62 via the relay lens 61. Further, the reflection surface of the first DMD 62 is arranged at or near a pupil plane position having a Fourier transform relationship with the surface of the wafer W. In other words, the reflection surface of the first DMD 62 is arranged on the illumination pupil plane (or in the vicinity thereof).
[0059]
Further, in the fourth embodiment, the mark reflected light that has passed through the field stop 18 enters the second DMD 63 via the third objective lens 19. The illumination light reflected by the second DMD 63 receives the condensing action of the fourth objective lens 21 and then reaches the wafer mark detection CCD 24 via the same optical path as in the first embodiment. Here, similarly to the first DMD 62, the reflection surface of the second DMD 63 is arranged at or near the pupil plane position which has a Fourier transform relationship with the surface of the wafer W. In other words, the reflection surface of the second DMD 63 is arranged on the imaging pupil plane (or in the vicinity thereof).
[0060]
FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the first DMD arranged on the illumination pupil plane and the second DMD arranged on the imaging pupil plane in the fourth embodiment. In FIG. 9, a hatched portion indicates a micromirror region set to an OFF state in order to guide reflected light out of the illumination light path, and a white portion indicates an ON state in order to guide reflected light along the illumination light path. FIG. In FIG. 9, for ease of explanation, the shape when the first and second DMDs are observed from a direction parallel to the optical axis, that is, when the first and second DMDs are projected in a plane perpendicular to the optical axis. The distribution shape of a micro mirror is shown. In the arrangement shown in FIG. 8, the first and second DMDs are installed at an angle close to 45 degrees with respect to the optical axis, so that, for example, the circular shape shown in FIG. 9 has a normal to the plane of the first and second DMDs. Observed from the direction, it becomes elliptical. In the state shown in FIG. 9A, in the first DMD 62 arranged on the illumination pupil plane, the micromirrors in the large circular area 71 centered on the optical axis are set to the ON state.
[0061]
In the state shown in FIG. 9B, in the first DMD 62, the micromirrors in the annular zone 72 centered on the optical axis are set to the ON state. In the state shown in FIG. 9C, in the first DMD 62, the micromirrors in the circular area 73 centered on the optical axis and smaller than the circular area 71 in FIG. Is set. In the state shown in FIG. 9D, in the first DMD 62, the micromirrors in the circular area 74 centered on the optical axis and smaller than the circular area 73 in FIG. Is set.
[0062]
In the state shown in FIG. 9E, in the second DMD 63 arranged on the imaging pupil plane, the micromirrors in the large circular area 75 centered on the optical axis are set to the ON state. In the state shown in FIG. 9F, in the second DMD 63, the micromirrors in the circular area 76 centered on the optical axis and smaller than the circular area 75 in FIG. Is set. In the state shown in FIG. 9G, in the second DMD 63, the micromirrors in the annular zone 77 around the optical axis are set to the ON state.
[0063]
In the fourth embodiment, the first DMD 62 is set to the state shown in FIG. 9A and the second DMD 63 is set to the state shown in FIG. Illumination and position detection of a wafer mark can be performed. Also, by setting the first DMD 62 to the state shown in FIG. 9 (c) and setting the second DMD 63 to the state shown in FIG. 9 (e), the illumination .sigma. Lighting and position detection can be performed. Further, by setting the first DMD 62 to the state shown in FIG. 9D and setting the second DMD 63 to the state shown in FIG. 9E, the illumination of the wafer mark is relatively small, that is, the small σ state. And position detection.
[0064]
Further, by setting the first DMD 62 to the state shown in FIG. 9B and setting the second DMD 63 to the state shown in FIG. 9E, the illumination and position detection of the wafer mark is performed in a so-called annular illumination state. Can be. Further, by setting the first DMD 62 to the state shown in FIG. 9B and setting the second DMD 63 to the state shown in FIG. 9F, the illumination and position detection of the wafer mark is performed in a so-called dark-field illumination state. Can be. Further, by setting the first DMD 62 to the state shown in FIG. 9D and setting the second DMD 63 to the state shown in FIG. 9G, the illumination and position detection of the wafer mark in a so-called center-shielded dark-field illumination state. It can be performed.
[0065]
As described above, in the position detection device PD according to the fourth embodiment, the cooperation between the first DMD 62 arranged on the illumination pupil plane and the second DMD 63 arranged on the imaging pupil plane relates to illumination σ, deformed illumination, and the like. Switching of illumination conditions can be performed instantaneously. Thus, in the position detecting device PD of the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the illumination conditions for the wafer mark are quickly and variously switched, and under the appropriate illumination conditions according to the characteristics of the wafer mark. , The position of the wafer mark and thus the position of the wafer W can be detected with high accuracy.
[0066]
As an even more active use method, a method effective when a wafer mark is very difficult to observe will be described below. For example, when the wafer mark on the wafer W in FIG. 8 is a mark having a very low step and no contrast, or when the mark surface is not smooth but rough, the illumination image forming condition is arbitrarily changed and the mark is changed. It is possible to find a state in which the image looks good, and to detect in that state. In this case, the reflected light distribution pattern at the pupil position in the illumination system formed by the first DMD 62 and the second DMD 63 and the reflected light distribution pattern at the pupil position in the imaging system are not limited to the pattern shown in FIG. Any pattern distribution can be set.
[0067]
In addition, by using a pattern in which the center point of the circular pattern shown in FIG. 9 is shifted, it is possible to shift the reflected light flux at each pupil position of the illumination system and the imaging system in parallel. As a result, it is also possible to illuminate the wafer mark from an oblique direction, to lower the center line of the received light beam (the center of gravity of the received light beam), or to lower the telecentricity of the light receiving side. When the flatness of the wafer is poor or when the wafer is tilted, it becomes an effective correction means for improving the imaging characteristics. Further, when the wafer mark shape error is large, there is a case where the measurement is performed with the position shifted when the measurement is performed in a state where the wafer is defocused. However, there is also an effect of reducing such an error.
[0068]
In this way, the illumination imaging characteristics of the optical system can be optimized for the wafer mark by appropriately changing the reflection pattern of each DMD. In addition, such optimization can be automatically performed by changing the arrangement of the fine mirrors of the DMD at a high speed and performing image processing by setting an optimization program in the apparatus control system in advance. .
[0069]
When the configuration of the fourth embodiment is used for inspection of an optical system, it is also possible to measure the aberration of an imaging optical system including an optical path from the wafer W to the image sensor 24. As a wafer mark for inspection, for example, a pinhole object in a dark field (a mark having only an intensity distribution in a pinhole portion) is used, and its image can be measured by the image sensor 24. The DMD 62 is in the state of FIG. 9A, and the DMD 63 is in the state of FIG. 9E. In this state, the illumination NA (numerical aperture) is set to be larger than the light receiving NA (numerical aperture). In such a state, the mirrors forming the circular area portions of the DMD 63 which are turned on in FIG. 9E are, for example, turned off once and turned on one by one sequentially from the end. This is performed for the mirrors inside, detecting the pinhole image in each state, and further measuring the pinhole position. The displacement of the pinhole position at this time corresponds to the aberration measurement by the so-called Hartmann method. If the light beam reflected by the micromirror is sufficiently small, it exhibits the same ray aberration as the so-called ray tracing. Therefore, as in the case of ordinary ray tracing, if the amount of lateral displacement of the pinhole image by the other micromirrors is determined based on the position of the pinhole image by the micromirror at the center of the circular area, the same as the so-called ray tracing is performed. Pseudo ray tracing becomes possible. By appropriately changing the position of the object pinhole within the field of view, so-called Seidel 5 aberration including distortion and field curvature can be obtained as a pseudo ray tracing result. It is also possible to obtain higher-order aberrations, wavefront aberrations, and Zernike coefficients of wavefront aberrations based on the result of the pseudo ray tracing. Chromatic aberration can also be obtained by performing measurement for each of a plurality of wavelengths.
[0070]
In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, a mask (reticle) is illuminated by an illumination optical device (illumination step), and a transfer pattern formed on the mask is exposed onto a photosensitive substrate using a projection optical system (exposure). Through the steps, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 10, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Will be explained.
[0071]
First, in step 301 of FIG. 10, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the l lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, an image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system. After that, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist on the one lot of wafers is etched using the resist pattern as a mask to form a pattern on the mask. A corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0072]
In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (a circuit pattern, an electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. In FIG. 11, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step of transferring and exposing a pattern of a mask onto a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the above-described embodiment is executed. . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes each of a developing process, an etching process, a resist stripping process, and the like, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.
[0073]
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three sets of R, G, B Are formed in a horizontal scanning line direction to form a color filter. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembling step 403, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture.
[0074]
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0075]
In each of the above-described embodiments, the position detecting device that illuminates the wafer mark formed on the wafer W and detects the position of the wafer W based on the position information of the wafer mark image obtained via the imaging optical system. The present invention is applied to the present invention. However, without being limited to this, a general position detection device that illuminates a mark formed on an object and detects the position of the object based on position information of a mark image formed via an imaging optical system The present invention can also be applied to. In addition, the present invention can be similarly applied to an observation device that irradiates an object with illumination light and observes the object based on light from the illuminated object. Further, each of the above embodiments can be applied to a reflection type phase modulation element having the same function as the DMD shown in this embodiment.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, in the position detection device or the observation device of the present invention, the amount of illumination light and the amount of illumination light are controlled by the operation of the reflective spatial modulation element having a large number of micromirrors capable of independently changing the reflection direction of the incident light beam. Conditions relating to the wavelength range of light, the optical path of illumination light, and the like can be instantaneously switched. As a result, for example, the illumination condition for the mark can be quickly and variously switched, and the position of the mark can be detected with high accuracy under an appropriate illumination condition according to the characteristics of the mark.
[0077]
Therefore, in the exposure apparatus and the exposure method using the high-precision position detecting device or the observation device according to the present invention, for example, the mask and the photosensitive substrate are highly accurately aligned with respect to the projection optical system to perform favorable exposure. As a result, a good micro device can be manufactured by good exposure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination stop in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing an operation of the DMD in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a position detection device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a position detection device according to a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a position detection device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of a first DMD arranged on an illumination pupil plane and a second DMD arranged on an imaging pupil plane in a fourth embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
FIG. 11 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
[Explanation of symbols]
PD position detection device
Illumination system for IL exposure
R reticle
RS reticle stage
PL projection optical system
W wafer
WH wafer holder
ZS Z stage
XY XY stage
SC stage control system
MC main control system
1 Halogen lamp
6,8 Light guide
13 First objective lens
15 Indicator board
17 Second objective lens
23 dichroic mirror
24,27 CCD
25 Signal processing system
30 pupil split mirror
31 Imaging lens
32 cylindrical lens
33 Image sensor (line sensor)

Claims (11)

観察すべき物体に照明光を照射するための照明系を備え、前記照明光により照明された前記物体からの光に基づいて前記物体を観察する観察装置において、
前記照明系は、前記物体に照射される照明光の光量、前記物体に照射される照明光の波長域、および前記物体に照射される照明光の光路のうちの少なくとも１つに関する条件を切り換えるために、入射光束の反射方向を独立的に変更可能な複数の微小ミラーを有する反射型空間変調素子を備えていることを特徴とする観察装置。An observation system that includes an illumination system for irradiating the object to be observed with illumination light, and observes the object based on light from the object illuminated by the illumination light,
The illumination system is configured to switch a condition regarding at least one of an amount of illumination light applied to the object, a wavelength range of the illumination light applied to the object, and an optical path of the illumination light applied to the object. A reflection type spatial modulation element having a plurality of micromirrors capable of independently changing a reflection direction of an incident light beam. 前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光量の切り換えのために、反射光を照明光路に沿って導くための第１群の微小ミラーの数と、反射光を照明光路の外へ導くための第２群の微小ミラーの数との比率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。The reflection-type spatial modulation element includes a first group of micromirrors for guiding the reflected light along the illumination light path for switching the amount of the illumination light, and guiding the reflected light to the outside of the illumination light path. The observation apparatus according to claim 1, wherein a ratio of the number of the second group of micromirrors to the number of the second group of micromirrors is changed. 前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光量の切り換えのために、前記複数の微小ミラーが反射光を照明光路に沿って導くＯＮ時間と、前記複数の微小ミラーが反射光を照明光路の外へ導くＯＦＦ時間との比率を変化させることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。The reflection-type spatial modulation device includes an ON time in which the plurality of micromirrors guide reflected light along an illumination light path, and an ON time in which the plurality of micromirrors guide reflected light along the illumination light path for switching the amount of illumination light. 2. The observation apparatus according to claim 1, wherein a ratio with respect to an OFF time for leading outside is changed. 前記照明系は、光源からの光を第１波長域の照明光と第２波長域の照明光とに分割して前記第１波長域の照明光を第１照明光路に沿って導き且つ前記第２波長域の照明光を第２照明光路に沿って導くための光分割手段と、前記第１照明光路に沿って導かれた前記第１波長域の照明光と前記第２照明光路に沿って導かれた前記第２波長域の照明光とを合成するための光合成手段とをさらに備え、
前記反射型空間変調素子は、前記第１照明光路の光路中に配置された第１空間変調素子と、前記第２照明光路の光路中に配置された第２空間変調素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。The illumination system divides light from a light source into illumination light of a first wavelength band and illumination light of a second wavelength band to guide the illumination light of the first wavelength band along a first illumination light path, and Light splitting means for guiding illumination light of two wavelength ranges along a second illumination light path; and illumination light of the first wavelength range guided along the first illumination light path and along the second illumination light path Light combining means for combining the guided illumination light in the second wavelength range,
The reflection-type spatial modulation element includes a first spatial modulation element disposed in an optical path of the first illumination optical path, and a second spatial modulation element disposed in an optical path of the second illumination optical path. The observation device according to claim 1, wherein 前記反射型空間変調素子は、前記照明光の波長域の切り換えのために、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路に沿って導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路の外へ導く状態と、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路の外へ導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路に沿って導く状態との間で切り換えることを特徴とする請求項４に記載の観察装置。In the reflection type spatial modulation element, the first spatial modulation element guides the reflected light along the first illumination light path and the second spatial modulation element guides the reflected light for switching the wavelength range of the illumination light. A state in which the first spatial modulation element guides the reflected light out of the first illumination light path and a state in which the second spatial modulation element guides the reflected light along the second illumination light path; The observation device according to claim 4, wherein the observation device is switched between a guiding state and a guiding state. 前記照明系は、第１の照明σに対応する第１照明光路と、第２の照明σに対応する第２照明光路とを有し、
前記反射型空間変調素子は、前記第１照明光路の光路中に配置された第１空間変調素子と、前記第２照明光路の光路中に配置された第２空間変調素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。The illumination system has a first illumination optical path corresponding to a first illumination σ, and a second illumination optical path corresponding to a second illumination σ,
The reflection-type spatial modulation element includes a first spatial modulation element disposed in an optical path of the first illumination optical path, and a second spatial modulation element disposed in an optical path of the second illumination optical path. The observation device according to claim 1, wherein 前記反射型空間変調素子は、前記照明光の光路の切り換えのために、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路に沿って導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路の外へ導く状態と、前記第１空間変調素子が反射光を前記第１照明光路の外へ導き且つ前記第２空間変調素子が反射光を前記第２照明光路に沿って導く状態との間で切り換えることを特徴とする請求項６に記載の観察装置。The reflection-type spatial modulation element is configured such that the first spatial modulation element guides the reflected light along the first illumination optical path and the second spatial modulation element guides the reflected light for switching the optical path of the illumination light. A state in which the first spatial modulation element guides the reflected light out of the first illumination light path and the second spatial modulation element guides the reflected light along the second illumination light path, in a state where the reflected light is guided out of the second illumination light path. The observation device according to claim 6, wherein the switching is performed between a state and a state. 位置検出すべき物体に形成されたマークに照明光を照射するための照明光学系と、前記照明光により照明された前記マークからの光に基づいて前記マークの像を形成するための結像光学系とを備え、前記結像光学系を介して形成された前記マークの像の位置情報に基づいて前記物体の位置を検出する位置検出装置において、
前記照明光学系の照明瞳面における光強度分布を切り換えるために、前記照明瞳面に配置されて入射光束の反射方向を独立に変更可能な複数の微小ミラーを有する第１の反射型空間変調素子と、
前記結像光学系の結像瞳面における光強度分布を切り換えるために、前記結像瞳面に配置されて入射光束の反射方向を独立に変更可能な複数の微小ミラーを有する第２の反射型空間変調素子とを備えていることを特徴とする位置検出装置。An illumination optical system for irradiating illumination light to a mark formed on an object to be detected, and an imaging optical system for forming an image of the mark based on light from the mark illuminated by the illumination light A position detecting device that detects the position of the object based on position information of an image of the mark formed via the imaging optical system.
A first reflection-type spatial modulation element having a plurality of micromirrors arranged on the illumination pupil plane and capable of independently changing a reflection direction of an incident light beam in order to switch a light intensity distribution on an illumination pupil plane of the illumination optical system; When,
A second reflection type having a plurality of micromirrors arranged on the imaging pupil plane and capable of independently changing a reflection direction of an incident light beam in order to switch a light intensity distribution on an imaging pupil plane of the imaging optical system; A position detection device comprising a spatial modulation element. マスクを照明するための露光照明系と、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、前記マスクまたは前記感光性基板を観察するための請求項１乃至７のいずれか１項に記載の観察装置とを備えていることを特徴とする露光装置。8. An exposure illumination system for illuminating a mask, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and an observation system for observing the mask or the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising: the observation device according to claim 1. マスクを照明するための露光照明系と、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、前記マスクまたは前記感光性基板の位置を検出するための請求項８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。9. An exposure illumination system for illuminating a mask, a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, and detecting a position of the mask or the photosensitive substrate. An exposure apparatus, comprising: マスクを照明し、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８に記載の位置検出装置を用いて前記マスクまたは前記感光性基板の位置を検出する位置検出工程を含むことを特徴とする露光方法。An exposure method for illuminating a mask and exposing a pattern image of the mask on a photosensitive substrate,
An exposure method, comprising: a position detection step of detecting a position of the mask or the photosensitive substrate using the position detection device according to claim 8.
JP2003121244A 2003-04-25 2003-04-25 Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method Pending JP2004327769A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003121244A JP2004327769A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003121244A JP2004327769A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004327769A true JP2004327769A (en) 2004-11-18

Family

ID=33499876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003121244A Pending JP2004327769A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004327769A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023221A (en) * 2004-07-09 2006-01-26 Tokyo Seimitsu Co Ltd Visual inspection device and projection method
JP2006165554A (en) * 2004-12-01 2006-06-22 Asml Holding Nv System and method
JP2008107286A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Image information acquisition system
JP2010128327A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Hamamatsu Photonics Kk Light modulating device
JP2011507293A (en) * 2007-12-21 2011-03-03 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Microlithography projection exposure apparatus
US9285579B2 (en) 2008-11-28 2016-03-15 Hamamatsu Photonics K.K. Light modulating device and laser processing device
JP2016063219A (en) * 2014-09-12 2016-04-25 キヤノン株式会社 Imprint device, imprint system, and product manufacturing method
US10331027B2 (en) 2014-09-12 2019-06-25 Canon Kabushiki Kaisha Imprint apparatus, imprint system, and method of manufacturing article

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023221A (en) * 2004-07-09 2006-01-26 Tokyo Seimitsu Co Ltd Visual inspection device and projection method
JP2006165554A (en) * 2004-12-01 2006-06-22 Asml Holding Nv System and method
JP4495074B2 (en) * 2004-12-01 2010-06-30 エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． System and method
JP2008107286A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Image information acquisition system
JP2011507293A (en) * 2007-12-21 2011-03-03 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Microlithography projection exposure apparatus
TWI450049B (en) * 2007-12-21 2014-08-21 Zeiss Carl Smt Gmbh Microlithographic projection exposure apparatus
KR20150082662A (en) * 2007-12-21 2015-07-15 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Microlithographic projection exposure apparatus
KR101681858B1 (en) 2007-12-21 2016-12-12 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Microlithographic projection exposure apparatus
JP2010128327A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Hamamatsu Photonics Kk Light modulating device
US9285579B2 (en) 2008-11-28 2016-03-15 Hamamatsu Photonics K.K. Light modulating device and laser processing device
JP2016063219A (en) * 2014-09-12 2016-04-25 キヤノン株式会社 Imprint device, imprint system, and product manufacturing method
US10331027B2 (en) 2014-09-12 2019-06-25 Canon Kabushiki Kaisha Imprint apparatus, imprint system, and method of manufacturing article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI556064B (en) A method of manufacturing an illumination optical device, a lighting method, an exposure method, and an element manufacturing method
KR101624140B1 (en) Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP3275575B2 (en) Projection exposure apparatus and device manufacturing method using the projection exposure apparatus
US20110261342A1 (en) Optical unit, illumination optical apparatus, exposure appartus, exposure method, and device manufacturing method
KR20030080181A (en) An exposure apparatus and an exposure method
JP2004327769A (en) Observation device, position-detecting device, exposure device, and exposure method
KR100592822B1 (en) Lithographic apparatus, device manufacturing method
JP2004119663A (en) Position detection device, position detection method, aligner and exposure method
JP2008177308A (en) Position detection apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2007048823A (en) Position detection apparatus, alignment device, exposure apparatus, and manufacturing method of micro device
JP2002122412A (en) Position detection device, exposure device and manufacturing method of microdevice
KR20090026082A (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP2006078283A (en) Position measuring device, aligner provided with the position-measuring device and aligning method using the position-measuring device
JP2005159068A (en) Illumination optical apparatus and aligner
JP2008118061A (en) Exposure apparatus
JP2004304086A (en) Position detecting device, position detecting method, exposing device, and exposing method
JP2007042965A (en) Inspection apparatus and inspection method of observatory optical system, position detection device, exposure device, and method for manufacturing microdevice
JP2005026461A (en) Telecentricity adjusting method of image observing apparatus, focusing position measuring method thereof, exposure apparatus and focusing position measuring method of projection optical system including image observing apparatus adjusted and measured therewith adjusting method or measuring method
JP2004354230A (en) Position detection device, exposure apparatus and exposure method
JPH11274061A (en) Lighting optical system and projection aligner provided therewith
JP2001237160A (en) Position detector and image detector
JPH04139715A (en) Projection aligner
JP2011187512A (en) Method and device for wave front aberration measurement, and method and device for exposure
JP2007192725A (en) Surface position detecting apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2006128550A (en) Aligner and method for manufacturing micro device