JPH0371002A - Positioning device - Google Patents

Positioning device

Info

Publication number
JPH0371002A
JPH0371002A JP1207737A JP20773789A JPH0371002A JP H0371002 A JPH0371002 A JP H0371002A JP 1207737 A JP1207737 A JP 1207737A JP 20773789 A JP20773789 A JP 20773789A JP H0371002 A JPH0371002 A JP H0371002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
fringe
alignment
reflected
wafer
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.)
Granted
Application number
JP1207737A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2809439B2 (en
Inventor
Masanori Kubo
允則 久保
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=16544706&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0371002(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP1207737A priority Critical patent/JP2809439B2/en
Publication of JPH0371002A publication Critical patent/JPH0371002A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2809439B2 publication Critical patent/JP2809439B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To position two objects with high accuracy by finding the quantities of relative displacement of both the objects to be positioned from the phase difference between the beat signals generated with reflected light beams detected by 1st and 2nd photodetectors. CONSTITUTION:Monochromatic light from a light source is multiplexed by a flange light generating means while having a specific optical path difference and a specific frequency difference to generate fringe light where fringes having specific intervals run at a beat frequency. This fringe light irradiates positioning marks formed on the surfaces of two objects to be positioned by mirrors 36 and 42. Then light such as scattered light and diffracted light which contains position information is reflected by each positioning mark and reflected light beams are converted photoelectrically by the photodetectors 50 and 51 and outputted as beat signals. Then a signal processing circuit 52 finds the phase difference between the two beat signals to find the quantities of relative displacement of the two objects, which are positioned according to the quantities.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ICやLSIを製造するための露光装
置等において、例えばウェハとレチクルといった二つの
位置合せ対象物の位置合せに好適な位置合せ装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a suitable position for aligning two alignment objects, such as a wafer and a reticle, in an exposure apparatus or the like for manufacturing semiconductor ICs or LSIs. Regarding a matching device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体ICやLSIの微細化に伴い、マスクパターンを
ウェハに対し一括方式で、又はステップアンドリピート
方式で露光転写する装置では、マスクとウェハとの相対
的な位置を高精度に位置合せする必要がある。
With the miniaturization of semiconductor ICs and LSIs, it is necessary to align the relative positions of the mask and wafer with high precision in equipment that exposes and transfers mask patterns to wafers in a batch manner or in a step-and-repeat manner. be.

回折光を利用して精密な位置合せを行なう方法としては
、特開昭60−256002号公報に開示されているよ
うに、多数のグレーティングからの回折光を用いる方法
がある。
As a method for performing precise alignment using diffracted light, there is a method using diffracted light from a large number of gratings, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-256002.

第7図は上記位置合せ方法を適用した位置合せ装置を示
す図である。この装置は、レーザ光源1から出力された
レーザ光をビーム拡大器2で所定のビーム径に拡大し、
シリンドリカルレンズ3で断面形状を細長くした楕円ビ
ームに整形した後、ミラー4で反射させてレンズ5.ビ
ームスプリッタ6、レンズ7を介してミラー8に導く。
FIG. 7 is a diagram showing an alignment device to which the above alignment method is applied. This device expands a laser beam output from a laser light source 1 to a predetermined beam diameter with a beam expander 2,
After shaping the beam into an elliptical beam with an elongated cross-sectional shape using a cylindrical lens 3, the beam is reflected by a mirror 4 and is reflected by a lens 5. The beam is guided to a mirror 8 via a beam splitter 6 and a lens 7.

さらにミラー8に導かれたレーザ光は一旦スリット状に
集束した後レチクル9の下方に設置されレチクル9と平
行な反射面を有するミラー10にて反射される。ミラー
10にて反射されたレーザ光はさらに反射されて縮小投
影レンズ11の入射瞳12に導かれ、ウェハステージ1
3上に保持されているウェハ14上に、シリンドリカル
レンズ3により調節された細長い帯状のスポット光LA
が結像される。
Further, the laser beam guided by the mirror 8 is once focused into a slit shape and then reflected by a mirror 10 which is placed below the reticle 9 and has a reflective surface parallel to the reticle 9. The laser beam reflected by the mirror 10 is further reflected and guided to the entrance pupil 12 of the reduction projection lens 11, and the wafer stage 1
A long and thin strip-shaped spot light LA adjusted by the cylindrical lens 3 is projected onto the wafer 14 held on the wafer 3.
is imaged.

ここで、ウェハ14上には第8図に示すように複数個の
マーク単体を同一直線上に所定の間隔で配置してなるマ
ーク列M1〜M3を、前記マーク単体の配置方向に対し
直交する方向に等間隔て複数列配置した位置合せ用マー
クが回折格子状に形成されている。
Here, as shown in FIG. 8, on the wafer 14, mark rows M1 to M3, which are formed by arranging a plurality of single marks at predetermined intervals on the same straight line, are arranged perpendicularly to the arrangement direction of the single marks. A plurality of alignment marks arranged in a plurality of rows at equal intervals in the direction are formed in the shape of a diffraction grating.

このように、位置合せ用マークは゛回折格子状となって
いるので、位置合せ用マークにスポット光LAが照射さ
れると、ウェハ上面からは散乱光。
In this way, since the alignment mark has a diffraction grating shape, when the spot light LA is irradiated onto the alignment mark, scattered light is emitted from the top surface of the wafer.

回折光等の反射光が生じる。この位置合せ用マークの情
報(ウェハ14の位置情報)を含む反射光は、縮小投影
レンズ11に逆入射し、入射瞳12を通ってミラー10
.ミラー8で反射され、レンズ7を介してビームスプリ
ッタ−6に至り、さらにこのビームスプリッタ−6で反
射されて空間フィルター15に導かれる。ウェハ14表
面からの反射光のうち散乱光(1次以上の回折光)は正
反射光(0次回折光)よりも空間周波数の高い分だけ正
反射光の光路に対し変位している。そのため、入射瞳1
2と共役である空間フィルター15に達した反射光のう
ち正反射光は遮断され、散乱光(1次以上の回折光)の
みが通過する。空間フィルター15を通過した散乱光9
回折光は集光レンズ16により光検出器17上に集光さ
れる。光検出器17上に集光した散乱光2回折光は光電
変換されその強度に応じた光電信号SAとして出力され
る。光検出器17から出力された光電信号SAはアライ
メント処理回路18に入力される。また、このとき光電
信号SAに対応したウェハ14上の位置合せ用マークの
位置情報が測長器1つで測定されて、例えば時系列的な
アップダウンパルスとして、アライメント処理回路18
に人力される。
Reflected light such as diffracted light is generated. The reflected light containing the information of this alignment mark (position information of the wafer 14) enters the reduction projection lens 11 in the opposite direction, passes through the entrance pupil 12, and then passes through the mirror 10.
.. It is reflected by the mirror 8, reaches the beam splitter 6 via the lens 7, is further reflected by the beam splitter 6, and is guided to the spatial filter 15. Of the reflected light from the surface of the wafer 14, the scattered light (first-order or higher-order diffracted light) is displaced with respect to the optical path of the specularly reflected light by an amount higher in spatial frequency than the specularly reflected light (0th-order diffracted light). Therefore, entrance pupil 1
Of the reflected light that has reached the spatial filter 15, which is conjugate with 2, the specularly reflected light is blocked, and only the scattered light (first-order or higher diffraction light) passes through. Scattered light 9 that passed through the spatial filter 15
The diffracted light is focused onto a photodetector 17 by a focusing lens 16 . The twice-diffracted scattered light focused on the photodetector 17 is photoelectrically converted and output as a photoelectric signal SA corresponding to its intensity. The photoelectric signal SA output from the photodetector 17 is input to the alignment processing circuit 18. Also, at this time, the positional information of the alignment mark on the wafer 14 corresponding to the photoelectric signal SA is measured by one length measuring device, and is sent to the alignment processing circuit 18 as a time-series up-down pulse, for example.
is man-powered.

このような装置において、図示していない駆動系により
ウェハステージ13を移動させて、第8図に示すスポッ
ト光LAで矢印方向に位置合せ用マークを走査すると、
位置合せ用マークの各位置における回折光強度に応じた
光電信号SAおよびウェハ10の位置情報PDがアライ
メント処理回路18に入力される。
In such an apparatus, when the wafer stage 13 is moved by a drive system (not shown) and the alignment mark is scanned in the direction of the arrow with the spot light LA shown in FIG.
A photoelectric signal SA corresponding to the intensity of diffracted light at each position of the alignment mark and position information PD of the wafer 10 are input to the alignment processing circuit 18 .

第9図は位置合せ用マークを走査して得られた光電信号
SAと位置情報PDとから作成したグラフを示す図であ
る。ウェハ14上の位置合せマークを、ウェハ14のチ
ップ毎に設けておけば、ピり位置PL、P2.P3の平
均値を検出することにより、チップ中心とスポット光L
Aの光軸中心とを位置合せすることができる。
FIG. 9 is a diagram showing a graph created from the photoelectric signal SA obtained by scanning the alignment mark and the position information PD. If alignment marks on the wafer 14 are provided for each chip on the wafer 14, the peal positions PL, P2 . By detecting the average value of P3, the center of the chip and the spot light L
The center of the optical axis of A can be aligned.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記した従来の位置合せ装置は、レーザ光の中心とウェ
ハ14との位置合せには好適であるが、ウェハ14とレ
チクル9とを直接的に位置合せすることができなかった
。したがって、レチクル9とレーザ光の中心とを予め位
置合せしなければならず、そのための光学系が別に必要
となり、装置が大型化、複雑化すると共に、別売学系の
精度が直接位置合せ精度に影響を及ぼすといった問題が
あった。
The conventional alignment apparatus described above is suitable for aligning the center of the laser beam and the wafer 14, but cannot directly align the wafer 14 and the reticle 9. Therefore, it is necessary to align the reticle 9 with the center of the laser beam in advance, and a separate optical system is required for this purpose, making the device larger and more complex, and the accuracy of the separately sold optical system directly affects the alignment accuracy. There were problems with the impact.

また、ウェハ14レチクル9との位置関係を常時測定し
ていないので、不測の事態によりレチクル9の位置が当
初に設定した位置からずれてしまったにも拘らず、作業
者が気付かずに位置合せを続けてしまう可能性もある。
Furthermore, since the positional relationship between the wafer 14 and the reticle 9 is not constantly measured, even if the position of the reticle 9 deviates from the initially set position due to unforeseen circumstances, the operator may not be able to notice the positioning. There is a possibility that it will continue.

このような場合には当然のことながら正確な位置合せを
行ない得ないといった問題がある。
Naturally, in such a case, there is a problem that accurate positioning cannot be performed.

さらに、回折光強度のピーク値で位置合せを行なってい
ることから、回折光の強度変化や雑音に弱いという問題
がある。
Furthermore, since alignment is performed using the peak value of the intensity of the diffracted light, there is a problem that it is susceptible to changes in the intensity of the diffracted light and noise.

さらにまた、ウェハステージ13を移動させてウェハ1
4の位置情報を得ていることから、直接位置合せには関
係のない時間を費やしてしまい、したがって作業能率が
悪く、しかもウェハステージ13の測長分解能以上の精
度では位置合せを行なうことができないという問題があ
る。
Furthermore, the wafer stage 13 is moved and the wafer 1
Since the positional information of 4 is obtained, time unrelated to direct alignment is consumed, resulting in poor work efficiency, and moreover, alignment cannot be performed with accuracy higher than the length measurement resolution of the wafer stage 13. There is a problem.

そこで本発明の1」的は、二つの位置合せ対象物を高精
度に位置合ぜすることができると共に、位置合せ時間の
高速化およびアライメント光学系の簡素化を図り得る位
置合せ装置を提供することにある。
Therefore, the first object of the present invention is to provide an alignment device that can align two alignment objects with high precision, speed up the alignment time, and simplify the alignment optical system. There is a particular thing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上記課題を解決するために、単色光を発生する
光源と、この光源から出力されたi41色光を所定の光
路差および周波数差をもたせて合成してヒート周波数で
流れるフリンジ光を生成するフリンジ光生成手段と、こ
のフリンジ光生成手段て生成されたフリンジ光を二つの
位置合せ対象物上にそれぞれ形成した位置合せ用マーク
に照射するフリンジ光照射手段と、このフリンジ光照射
手段によって前記各位置合せ用マークに前記フリンジ光
を各々照射することにより各位置合せ用マークから反射
される散乱光2回折光等の位置情報成分を含む反射光を
それぞれ検出する第1および第2の光検出手段と、この
第1の光検出手段により検出された反射光から生成され
るヒート信号と第2の光検出手段により検出される反対
光から生成されるヒート信号との位相差から前記両位置
合せ対象物の相対的な変位量を求める信号処理手段とを
備える構成とした。
In order to solve the above problems, the present invention combines a light source that generates monochromatic light and i41 color light outputted from this light source with a predetermined optical path difference and frequency difference to generate fringe light flowing at a heat frequency. a fringe light generation means; a fringe light irradiation means for irradiating the fringe light generated by the fringe light generation means onto alignment marks formed on two alignment objects; first and second light detection means each detecting reflected light including a positional information component such as scattered light and double-diffraction light reflected from each alignment mark by irradiating the alignment mark with the fringe light; Based on the phase difference between the heat signal generated from the reflected light detected by the first light detection means and the heat signal generated from the opposite light detected by the second light detection means, the two alignment targets are determined. The structure includes a signal processing means for determining the relative displacement of an object.

〔作用〕[Effect]

本発明は以上のような手段を講じたことにより、光源か
ら出力された単色光がフリンジ生成手段で所定の光路差
および周波数差をもって合成され、所定間隔のフリンジ
がヒート周波数で流れるフリンジ光が生成される。この
フリンジ光がフリンジ光照射手段により二つの位置合せ
対象物の表面にそれぞれ形成されている位置合せ用マー
クにそれぞれ照射される。そうすると、各位置合せ用マ
ークからの位置情報を含む散乱光、回折光等の光が反射
され、この反射光が第1および第2の光検出手段でそれ
ぞれ光電変換されてヒート信号として出力される。そし
て信号処理手段で二つのヒート信号の位相差が求められ
、この位相差から二つの位置合せ対象物の相対的な変位
量が求められ、この変異量に基づいて両位置合せ対象物
の位置合せが行なわれる。
By taking the above measures, the present invention combines monochromatic light output from a light source with a predetermined optical path difference and frequency difference in the fringe generation means, and generates fringe light in which fringes at predetermined intervals flow at a heat frequency. be done. This fringe light is irradiated by the fringe light irradiation means onto the alignment marks formed on the surfaces of the two alignment objects, respectively. Then, light such as scattered light and diffracted light containing positional information from each alignment mark is reflected, and the reflected light is photoelectrically converted by the first and second photodetecting means and output as a heat signal. . Then, the signal processing means determines the phase difference between the two heat signals, the relative displacement of the two alignment objects is determined from this phase difference, and the alignment of both alignment objects is determined based on this displacement amount. will be carried out.

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。〔Example〕 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例に係る位置合せ装置は、フリンジ光照射手段と
してのビーム照射系、信号検出系、フリンジビーム生成
系から構成されており、ウェハとレチクルとを位置合せ
対象としている。
The alignment apparatus according to this embodiment includes a beam irradiation system as a fringe light irradiation means, a signal detection system, and a fringe beam generation system, and is used to align a wafer and a reticle.

第1図はビーム照射系と信号検出系とを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a beam irradiation system and a signal detection system.

同図に示すビーム照射系は、ウェハ20にフリンジビー
ムを照射してその位置情報を読取るウェハのビーム照射
系と、レチクル21にフリンジビームを照射してその位
置情報を読取るレチクルのビーム照射系とからなる。ウ
ェハのビーム照射系は、対向配置されたウェハ20とレ
チクル21との間に配置され入射@30を有する縮小投
影レンズ3]と、後述するフリンジビーム生成系から送
られてくるフリンジビームの偏光面を45度同転させる
45度ローテータ32と、フリンジビームのS偏光成分
を反射しP偏光成分を透過させる偏光ビームスプリッタ
−(以下、PBSと称する)33と、このPBS33の
P偏光成分透過ff1lJの同一光軸上に配置したλ/
4板34.レンズ35、ミラー36と、ウェハ20側か
らビームスプリッタ−33に入射した反射光の反射側の
同一光軸上に配置したレンズ37.空間フィルター38
、レンズ39とから構成されている。また、レチクルの
ビーム照射系は、上記ビーム照射系と共有する45度ロ
ーテータ32.PBS33と、このPB833で分割さ
れたS偏光成分をレチクル21側に反射させるPB84
0と、このPBS0 40のS偏光成分の反射側に配置されたλ/4板41.
ミラー42と、PBS40のレチクル21からの反射光
が透過する側の同一光軸上に配置されたレンズ43.空
間フィルター44.レンズ45とから構成されている。
The beam irradiation system shown in the figure includes a wafer beam irradiation system that irradiates the wafer 20 with a fringe beam and reads its position information, and a reticle beam irradiation system that irradiates the reticle 21 with a fringe beam and reads its position information. Consisting of The beam irradiation system for the wafer includes a reduction projection lens 3 which is disposed between the wafer 20 and the reticle 21 which are arranged facing each other and has an incidence @30, and a polarization plane of a fringe beam sent from a fringe beam generation system which will be described later. a 45-degree rotator 32 that rotates the fringe beam by 45 degrees, a polarizing beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 33 that reflects the S-polarized component of the fringe beam and transmits the P-polarized component, and a λ/ placed on the same optical axis
4 boards 34. A lens 35, a mirror 36, and a lens 37 arranged on the same optical axis on the reflection side of the reflected light incident on the beam splitter 33 from the wafer 20 side. Spatial filter 38
, and a lens 39. Furthermore, the reticle beam irradiation system uses a 45 degree rotator 32. which is shared with the above beam irradiation system. PBS33 and PB84 that reflects the S polarized light component divided by this PB833 to the reticle 21 side.
0, and a λ/4 plate 41.0 disposed on the reflection side of the S-polarized light component of this PBS0 40.
A mirror 42 and a lens 43 disposed on the same optical axis on the side through which the reflected light from the reticle 21 of the PBS 40 is transmitted. Spatial filter 44. It is composed of a lens 45.

信号検出系は、レンズ39で集光された反射光を光電変
換してヒート信号を出力する第1の光検出器50と、レ
ンズ45で集光された反射光を光電変換しヒート信号を
出力する光検出器51と、光検出器50および51から
出力されたヒート信号を取込み、位相差を求める信号処
理回路52とから構成されている。
The signal detection system includes a first photodetector 50 that photoelectrically converts reflected light collected by a lens 39 and outputs a heat signal, and a first photodetector 50 that photoelectrically converts reflected light collected by a lens 45 and outputs a heat signal. A signal processing circuit 52 takes in the heat signals output from the photodetectors 50 and 51 and calculates a phase difference.

上記ビーム照射系と信号検出系とから−組みのアライメ
ント光学系を構成している。実際には、このようなアラ
イメント光学系を複数組み配列して位置合せを行なう。
The beam irradiation system and the signal detection system constitute a set of alignment optical systems. In reality, alignment is performed by arranging a plurality of sets of such alignment optical systems.

ここで、縮小投影レンズ31はレチクル21に形成され
ている回路パターン等の像をウェハ20上に115また
は1/10に縮小して露光する。
Here, the reduction projection lens 31 exposes an image of a circuit pattern or the like formed on the reticle 21 onto the wafer 20 after reducing the image to 115 or 1/10.

なお、PB833および45度ローテータ32に1 代えてビームスプリッタ−等の分光手段を用いることが
できる。また、PBS40.  λ/4板41も単なる
分光手段であってもよく、この場合にはλ/4板41は
必要ない。レチクル21は図示していないレチクルステ
ージに搭載されており、このレチクルステージは図示し
ていない駆動手段によりX、Y方向およびθ(回転)方
向に微駆動されるものとなっている。そして、レチクル
21は図示していない位置合せ機構を用いて、例えば縮
小投影レンズ31の光軸に対して所定の位置に位置決め
される。この位置合せ機構は、例えば2nm程度の微動
が可能となっている。また、レチクル21はウェハ20
上に塗布したレジストを感光させるのに有効な波長の光
(例えば、g線、i線等を含む露光光)により照明され
るものとなっている。すなわち、レチクル21のパター
ン像を形成する光束は、露光の照明によりウェハ20表
面に結像される。一方、ウェハ20は図示していないX
Yステージに載置されており、X方向、Y方向の二次元
方向に移動可能となっている。この2 XYステージは、X方向、Y方向、Z方向(光軸方向)
およびθ方向(回転方向)の微駆動機構(モータ等)を
備えている。そしてXYステージにおける位置座標はレ
ーザ干渉計等の測長手段によりたとえば0.1μm程度
の精度で常時検出される。なお、ウェハ20およびレチ
クル21には、第2図に示すような、マーク単体がマト
リクス状に配列された位置合せ用マークが形成されてい
る。
Note that a spectroscopic means such as a beam splitter can be used in place of the PB833 and the 45-degree rotator 32. Also, PBS40. The λ/4 plate 41 may also be a simple spectroscopic means, and in this case, the λ/4 plate 41 is not necessary. The reticle 21 is mounted on a reticle stage (not shown), and this reticle stage is finely driven in the X, Y directions, and the θ (rotation) direction by a driving means (not shown). Then, the reticle 21 is positioned at a predetermined position, for example, with respect to the optical axis of the reduction projection lens 31 using a positioning mechanism (not shown). This alignment mechanism is capable of fine movement of, for example, about 2 nm. Further, the reticle 21 is attached to the wafer 20.
It is illuminated with light of a wavelength effective for exposing the resist coated thereon (for example, exposure light including g-line, i-line, etc.). That is, the light beam forming the pattern image of the reticle 21 is imaged on the surface of the wafer 20 by exposure illumination. On the other hand, the wafer 20 is
It is placed on a Y stage and is movable in two dimensions, the X direction and the Y direction. These two XY stages operate in the X direction, Y direction, and Z direction (optical axis direction).
and a fine drive mechanism (motor, etc.) in the θ direction (rotation direction). The position coordinates on the XY stage are constantly detected with an accuracy of, for example, about 0.1 μm by a length measuring means such as a laser interferometer. Incidentally, the wafer 20 and the reticle 21 are formed with alignment marks in which single marks are arranged in a matrix as shown in FIG.

この位置合せ用マークは、回折格子状のマーク列AMI
〜AM5を一定の間隔LOで配列している。
This alignment mark is a diffraction grating-like mark row AMI
~AM5 are arranged at constant intervals LO.

第3図はフリンジビーム生成系を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a fringe beam generation system.

このフリンジビーム生成系は、直線偏光の単色光を出力
するレーザ光源61(以下、「光源」と呼称する)と、
この光源61から出力されたレーザ光の一部を所定の角
度θに回折させ、かつ回折されない光に対して周波数差
f、を持たせる音響光学素子62(以下、「AO素子」
と呼称する)と、このビームの光源波面aを異なる波面
に変化させることなく伝達するアフォーカル系レンズ6
3と、このビームの偏光面を45度回転させる45度口
 3 一チータロ4と、このローチータロ4からの出力光をP
偏光成分とS偏光成分とに分割するPBS65と、S偏
光成分反射側に配置されたビームスプリッタ−66と、
このビームスプリッタ−66で反射された光を光電検出
器68.69面上に結像させるアフォーカル系拡大レン
ズ67と、このアフォーカル系拡大レンズ67で拡大さ
れたレザビームが結像され、かつその結像を光電変換す
る光電検出器68.69と、この光電検出器6869か
ら出力される検出信号の互いの位相差を求める信号処理
回路70と、この信号処理回路70で求められた位相差
に基づいてAO素子62に印加する周波数を変化させる
高周波電源71とから構成されている。
This fringe beam generation system includes a laser light source 61 (hereinafter referred to as a "light source") that outputs linearly polarized monochromatic light;
An acousto-optic element 62 (hereinafter referred to as an "AO element") that diffracts a part of the laser light output from the light source 61 at a predetermined angle θ and provides a frequency difference f with respect to the non-diffracted light.
) and an afocal lens 6 that transmits the light source wavefront a of this beam without changing it to a different wavefront.
3 and a 45 degree opening that rotates the polarization plane of this beam by 45 degrees.
A PBS 65 that splits the light into a polarized light component and an S polarized light component, and a beam splitter 66 arranged on the side that reflects the S polarized light component.
An afocal magnifying lens 67 images the light reflected by the beam splitter 66 on the photoelectric detector 68 and 69, and the laser beam magnified by the afocal magnifying lens 67 forms an image. A photoelectric detector 68,69 that photoelectrically converts the image, a signal processing circuit 70 that calculates the phase difference between the detection signals output from the photoelectric detector 6869, and a signal processing circuit 70 that calculates the phase difference between the detection signals output from the photoelectric detector 6869. and a high frequency power source 71 that changes the frequency applied to the AO element 62 based on the frequency applied to the AO element 62.

このように構成されたフリンジビーム生成系では、光源
61から発した直線偏光のレーザビームがAO素子62
に入射し、入射したビームの一部は周波数fsのドツプ
ラーシフトを受けると共に角度θで回折する。ここで、
光源波面aから光軸に平行な平面波ビームと光軸に対し
である角度を4 もった平面波ビームを出射すると、両ビーム間には周波
数差fsがあるので、アフォーカル系で仮想光源波面の
共役面をとれば、周波数fsで流れる干渉光を生成でき
る。したがって、AO素子62から出たビームは面aと
面す、cとを共役面とするアフォーカル系レンズ63を
通り45度ローチータロ4で偏光面を45度回転させら
れP B S 65 i、1人則し、PBs65からの
P偏光反射光成分が、面すで一度フリンジビームとなる
In the fringe beam generation system configured in this way, a linearly polarized laser beam emitted from the light source 61 is transmitted to the AO element 62.
A part of the incident beam undergoes a Doppler shift of frequency fs and is diffracted at an angle θ. here,
When a plane wave beam parallel to the optical axis and a plane wave beam at an angle of 4 to the optical axis are emitted from the light source wavefront a, there is a frequency difference fs between the two beams, so in an afocal system, the conjugate of the virtual light source wavefront If a plane is taken, interference light flowing at a frequency fs can be generated. Therefore, the beam emitted from the AO element 62 passes through an afocal lens 63 that faces plane a and whose conjugate plane is c, and its polarization plane is rotated by 45 degrees by the 45-degree low chitaro 4, resulting in P B S 65 i,1 As a general rule, the P-polarized reflected light component from the PBs 65 becomes a fringe beam once.

そして、このフリンジビームが不図示のアフォカル系で
X方向位置合せ用のビーム照射系Lxに導かれる。一方
、PBS65からのS偏光反射光成分は面Cで一度フリ
ンジビームとなり、不図示のアフォーカル系でY方向位
置合せ用のビーム照射系Lyに導かれる。ビームスプリ
ッタ−66で反射されたビームは、アフォーカル拡大レ
ンズ67により面dに結像する。この結像面には光電検
出器68.69が所定の距離離れて配置されており、各
光電検出器68.69の検出面に入射したビームは、そ
れぞれ電気信号Φα、Φβに光電5 変換される。この検出信号Φα、Φβは、信号処理回路
70に人力される。信号処理回路70では、検出信号Φ
α、Φ3との位相差を検出し、その検出結果に基づいて
−’(:”) (立川差が所定の位相差となるように設
定された制御信号を高周波電源7]に出力する。高周波
電源71は入力した制御信号に基づいてAO素子62に
印加する周波数を制御する。AO素子62では、印加さ
れる周波数によって入射するレーザビームの回折角θを
変化させる。
This fringe beam is guided by an afocal system (not shown) to a beam irradiation system Lx for positioning in the X direction. On the other hand, the S-polarized reflected light component from the PBS 65 once becomes a fringe beam at the surface C, and is guided to a beam irradiation system Ly for positioning in the Y direction by an afocal system (not shown). The beam reflected by the beam splitter 66 is imaged on a surface d by an afocal magnifying lens 67. Photoelectric detectors 68 and 69 are arranged at a predetermined distance from each other on this imaging plane, and the beams incident on the detection plane of each photoelectric detector 68 and 69 are photoelectrically converted into electric signals Φα and Φβ, respectively. Ru. These detection signals Φα and Φβ are manually input to the signal processing circuit 70. In the signal processing circuit 70, the detection signal Φ
The phase difference between α and Φ3 is detected, and based on the detection result, a control signal set so that the Tachikawa difference becomes a predetermined phase difference is output to the high frequency power supply 7. High frequency The power supply 71 controls the frequency applied to the AO element 62 based on the input control signal.The AO element 62 changes the diffraction angle θ of the incident laser beam depending on the applied frequency.

そして、フリンジビーム生成糸から送られてきたフリン
ジビームは、45度ローテータ32で偏光面を45度1
田転させられたのち、PB833に入射される。PBS
33に入射されたフリンジビムはP偏光成分とS偏光成
分とに分割される。
Then, the fringe beam sent from the fringe beam generating yarn is rotated by a 45 degree rotator 32 to change the polarization plane to 45 degrees.
After being turned around, it enters PB833. PBS
The fringe beam incident on 33 is divided into a P polarization component and an S polarization component.

この分割さ机た偏光成分うちのP偏光成分のフリンジビ
ームは、PBS33を透過してλ/4板34で円<Gj
光となり、レンズ35を通りミラ36に到2′、。ミラ
ー36で反射されたフリンジビームは−/ffi集束し
たのちレチクル2]の下面で反射されて縮小投影レンズ
31の入射瞳30に導か6 れる。入射瞳30に入射して縮小投影レンズ31を通っ
たフリンジビームは、レンズ35と縮小投影レンズ31
とにより、第4図に示すような間隔POのフリンジを有
するビームプロファイルをもってウェハ20上に結像さ
れる。なお、ウェハ20上に結像されるビームプロファ
イルはビト周波数で流れる一瞬の像であり、例えばビト
周波数を数Mllzとすれば、目視で確認することはで
きない。ウェハ20上に結像されるフリンジはヒート周
波数で流れることから、ウェハ2の上に形成されている
位置合せ用マークの各マーク列AMI〜AM5が走査さ
れる。フリンジビームで走査される位置合せ用マークは
、第5図に示すように、回折格子状のパターンとなって
いるので、各マーク列からはフリンジビームの正反射光
(0次回折光)と回折光(1次以上の回折光)とが反射
光として反射される。これら位置合せ用マークからのウ
ェハ20の位置情報を含む反射光は、縮小投影レンズ3
1に逆入射される。縮小投影レンズ31に逆入射した反
射光は、入射瞳3oを通り、 7 レチクル21の下面およびミラー36で反射され、さら
にレンズ35.λ/4板34を通ってPB533に入射
する。PB333に逆入射したウェハ20からの反射光
は、PB833に反則されてレンズ37を介して空間フ
ィルター38に到る。空間フィルター38は縮小投影レ
ンズ31.レンズ35およびレンズ37によってウェハ
20面に対してフーリエ面となっており、ウェハ20の
表面からの正反射光のみを遮断する。したがって、ウェ
ハ20の表面(位置合せ用マーク形成面)からの反則光
のうちの回折光は空間周波数によって正反射光の光路に
対して変位しているのて、空間フィルター38に到達し
た反射光は、回折光(散乱光を含む)のみが通過する。
Among these divided polarized light components, the P polarized light component fringe beam passes through the PBS 33 and passes through the λ/4 plate 34 into a circle < Gj
The light becomes light, passes through the lens 35, and reaches the mirror 36. The fringe beam reflected by the mirror 36 is focused by -/ffi, then reflected by the lower surface of the reticle 2 and guided to the entrance pupil 30 of the reduction projection lens 31. The fringe beam that enters the entrance pupil 30 and passes through the reduction projection lens 31 passes through the lens 35 and the reduction projection lens 31.
As a result, an image is formed on the wafer 20 with a beam profile having fringes with a spacing PO as shown in FIG. Note that the beam profile imaged on the wafer 20 is an instantaneous image flowing at the bit frequency, and if the bit frequency is several Mllz, for example, it cannot be confirmed visually. Since the fringe imaged on the wafer 20 flows at the heat frequency, each mark row AMI to AM5 of the alignment marks formed on the wafer 2 is scanned. The alignment marks scanned by the fringe beam have a diffraction grating pattern as shown in Figure 5, so each mark row emits specularly reflected light (0th order diffracted light) and diffracted light of the fringe beam. (diffraction light of first order or higher order) is reflected as reflected light. The reflected light containing the positional information of the wafer 20 from these alignment marks is transmitted to the reduction projection lens 3
It is inversely incident on 1. The reflected light that entered the reduction projection lens 31 in the opposite direction passes through the entrance pupil 3o, is reflected by the lower surface of the reticle 21 and the mirror 36, and is further reflected by the lens 35. The light passes through the λ/4 plate 34 and enters the PB 533. The reflected light from the wafer 20 that is reversely incident on the PB 333 is reflected by the PB 833 and reaches the spatial filter 38 via the lens 37 . The spatial filter 38 is a reduction projection lens 31. The lens 35 and the lens 37 form a Fourier plane with respect to the surface of the wafer 20, and only the specularly reflected light from the surface of the wafer 20 is blocked. Therefore, since the diffracted light of the reflected light from the surface of the wafer 20 (alignment mark forming surface) is displaced with respect to the optical path of the specularly reflected light depending on the spatial frequency, the reflected light that reaches the spatial filter 38 allows only diffracted light (including scattered light) to pass through.

空間フィルター38を通過したウェハ20からの反射光
は、集光レンズ3つで集光されたのち、光検出器50に
照射される。
The reflected light from the wafer 20 that has passed through the spatial filter 38 is focused by three condensing lenses, and then irradiated onto the photodetector 50.

一方、45度ローテータ32で偏光面を45度回転させ
られ、PBS33でP偏光成分およびS偏光成分に分割
されたうちのS偏光成分のフリン8 ジビームは、PB833で反射されてPBS40に入射
される。PB840に入射したフリンジ本数は反射され
て、λ/4板41で円偏光とされたのち、ミラー42に
反射されてレチクル21の位置合せ用マーク形成面に垂
直入射する。そうすると、フリンジビームの照射された
レチクル21には、第4図に示すような間隔POのフリ
ンジのビームプロファイルが結像される。レチクル21
上に結像されたビームプロファイルも上記ウェハ20に
照射された場合同様に、そのフリンジが流れて、レチク
ル21に形成した回折格子状をした位置合せ用マークが
走査される。位置合せ用マークが走査されると、照射ビ
ームに対し正反射光および回折光といった反射光が生じ
る。このレチクル21の位置情報を含む反射光は、ミラ
ー42で反射され、λ/4板41でその大部分がP偏光
とされてPBS40を透過する。PBS40を透過した
レチクル21からの反射光は、レンズ43を通り空間フ
ィルター44に到る。この空間フィルター44はレンズ
43によりレチクル21面に対1つ しフーリエ面となっている。したがって、レチクル21
からの反射光のうち正反射光のみが遮断され、回折光(
散乱光を含む)のみが通過する。空間フィルター44を
通過したレチクル21からの反射光は、集光レンズ45
で集光されたのち光検出器51に照射される。
On the other hand, the polarization plane is rotated 45 degrees by the 45 degree rotator 32, and the fringe beam of the S polarization component, which is divided into a P polarization component and an S polarization component by the PBS 33, is reflected by the PB 833 and enters the PBS 40. . The number of fringes incident on the PB 840 is reflected and turned into circularly polarized light by the λ/4 plate 41, and then reflected by the mirror 42 and is perpendicularly incident on the alignment mark forming surface of the reticle 21. Then, a beam profile of a fringe having an interval PO as shown in FIG. 4 is imaged on the reticle 21 irradiated with the fringe beam. Reticle 21
Similarly to the case where the beam profile imaged above is irradiated onto the wafer 20, its fringes flow and scan the alignment mark in the shape of a diffraction grating formed on the reticle 21. When the alignment mark is scanned, reflected light such as specularly reflected light and diffracted light is generated with respect to the irradiation beam. The reflected light containing the positional information of the reticle 21 is reflected by the mirror 42, and most of it is converted into P-polarized light by the λ/4 plate 41 and transmitted through the PBS 40. The reflected light from the reticle 21 that has passed through the PBS 40 passes through the lens 43 and reaches the spatial filter 44 . This spatial filter 44 is provided with one for each reticle 21 surface by a lens 43, and forms a Fourier surface. Therefore, reticle 21
Of the reflected light from
only scattered light (including scattered light) passes through. The reflected light from the reticle 21 that has passed through the spatial filter 44 is reflected by the condensing lens 45.
After the light is focused, it is irradiated onto the photodetector 51.

そして、光検出器50および51に同一のフリンジビー
ムに対する各ビーム照射系からの反射光が入射されると
、反射光の強度に応じた光電信号φ1およびφ2が出力
される。出力された光電信号φ1φ2は、共に信号処理
回路52に入力する。
When reflected light from each beam irradiation system for the same fringe beam is incident on the photodetectors 50 and 51, photoelectric signals φ1 and φ2 are outputted according to the intensity of the reflected light. The output photoelectric signals φ1φ2 are both input to the signal processing circuit 52.

ここで、光検出器50.51で光電変換された光電信号
φnは、第6図に示す゛ように、周波数がビト周波数に
等しい交流信号となり、レチクル21とウェハ20との
相対的な位置ずれ量は光電信号φ1と光電信号φ2との
位相差θで表わすことができる。
Here, the photoelectric signal φn photoelectrically converted by the photodetector 50, 51 becomes an alternating current signal whose frequency is equal to the bit frequency as shown in FIG. The amount can be expressed by the phase difference θ between the photoelectric signal φ1 and the photoelectric signal φ2.

次に、ウェハ20とレチクル21との位置合せ手順につ
いて説明する。ウェハ20を図示していないプリアライ
メント装置で粗く位置決めする。
Next, a procedure for aligning the wafer 20 and the reticle 21 will be described. The wafer 20 is roughly positioned using a pre-alignment device (not shown).

0 そしてプリアライメント装置による粗い位置決めが終了
したら、次にウェハ20をウェハステージ上に載置する
。その後、露光すべきチップを計算上のレチクル21の
中心座標に移動させる。この状態では、ウェハのビーム
照射系から得られる光電信号φ1とレチクルのビーム照
射系より得られる光電信号φ2は、第6図に示すような
位相差θを有する波形となる。そして、信号処理回路5
2で、光電信号φ1と光電信号φ2との位相差を検出し
て、ウェハ20とレチクル21との相対的に位置ずれ量
を、位置ずれ量−LOXθ/360といった演算処理を
行なって求める。例えば、ウェハ20に形成した位置合
せ用マークのマーク列の間隔LOおよびフリンジビーム
のフリンジの間隔POを8μmとし、位相検出精度を0
.5度とすれば、ウェハ20例の位置検出精度は0.0
1μmとなる。
0 After the rough positioning by the pre-alignment device is completed, the wafer 20 is then placed on the wafer stage. Thereafter, the chip to be exposed is moved to the calculated center coordinates of the reticle 21. In this state, the photoelectric signal φ1 obtained from the wafer beam irradiation system and the photoelectric signal φ2 obtained from the reticle beam irradiation system have waveforms having a phase difference θ as shown in FIG. And the signal processing circuit 5
2, the phase difference between the photoelectric signal φ1 and the photoelectric signal φ2 is detected, and the amount of relative positional deviation between the wafer 20 and the reticle 21 is calculated by calculating the amount of positional deviation−LOXθ/360. For example, the interval LO between the mark rows of alignment marks formed on the wafer 20 and the interval PO between the fringes of the fringe beam are 8 μm, and the phase detection accuracy is 0.
.. If the angle is 5 degrees, the position detection accuracy for 20 wafers is 0.0.
It becomes 1 μm.

このようにして、ウェハ20とレチクル21との相対的
な一軸方向の位置ずれ量が検出される。
In this way, the amount of relative positional deviation between the wafer 20 and the reticle 21 in the uniaxial direction is detected.

同様にして前記軸方向に直交する軸方向の位置ず1 れ量を求める1、そして直交する二軸方向について求め
た位置ず、t1量に基づいてウェハ20を精密に位置合
せする。瞼置合せ終了後、レチクル21上方に設置して
あ≧、照明光学系中のシャッターを所定時間解放して、
レチクル21に形成されている回路パターン等の投影像
をウェハ20上の所定焼付は位置に転写する。
Similarly, the wafer 20 is precisely aligned based on the amount of positional deviation 1 in the axial direction perpendicular to the axial direction 1, and the position t1 determined in the two axial directions perpendicular to the axial direction. After the eyelid alignment is completed, the reticle is placed above the reticle 21, and the shutter in the illumination optical system is released for a predetermined period of time.
A projected image of a circuit pattern or the like formed on the reticle 21 is transferred to a predetermined printing position on the wafer 20.

このように本実施例によれば、同一のフリンジビームの
P偏光成分およびS偏光成分をそれぞれウェハ20およ
Cレチクル21の位置合せ用マークに照射して、・の反
射光の位相差からウェハ20およびレチクル21の位置
情報の検出を行なうようにしてい□ので、光学系の構成
を簡素化することができ、Lかもウェハ20とレチクル
21との相対的な位置情報の精度を向上させることがで
きる。また、n本のマーク列とn本のフリンジ本数を設
は平均化して求める位置ずれ量の偏差量は一般的な統計
手法によりσn=σ/〜r]−(ただし、σは1本のと
きの偏差量)で表わされ、本実施例のようにフリンジ本
数と位置合せ用マーク2 のマーク列を5本とした場合には、位置ずれ量の偏差量
σ5をσ5=σ/Jコーといった極めて小さな誤差に抑
えた状態で位置ずれ量を検出することができるので位置
検出の精度を向上させることができる。しかも、位置ず
れ量の検出を交流信号の位相差で行なっていることから
、時間的な平均をとることにより位置検出精度をさらに
向上させることができる。なお、マーク列およびフリン
ジ本数を増やすことにより、さらに精度を向上させるこ
とができる。また、ヒート周波数で流れるフリンジビー
ムによりウェハ20およびレチクル21の位置情報を読
取るようにしているので、例えばフリンジビームのヒー
ト周波数をIMHzとし、IMIIzのサンプリング周
波数で1000個の位相差情報を取込めば、位置ずれの
検出は1 / 1.000秒で行なうことができ、ウエ
ハステジを移動させてウェハの位置情報を得るのに比し
て位置情報の検出に要する時間を飛躍的に短縮化するこ
とができる。また、ウェハ20とレチクル21との相対
的な位置ずれ量を逐次測定してい3 るので、ウェハステージ測長分解能以下の微動機構を用
いれば、本手法による計測分解能または微動分解能のど
ちらか分解能の粗い方まで位置合せすることができる。
According to this embodiment, the P-polarized light component and the S-polarized light component of the same fringe beam are irradiated onto the alignment marks of the wafer 20 and the C reticle 21, respectively, and the wafer is determined based on the phase difference of the reflected light. Since the position information of the wafer 20 and the reticle 21 is detected, the configuration of the optical system can be simplified, and the accuracy of the relative position information between the wafer 20 and the reticle 21 can be improved. can. In addition, the deviation amount of the positional deviation obtained by setting and averaging n mark rows and n fringe numbers is calculated using a general statistical method.σn=σ/~r]−(However, when σ is one When the number of fringes and the number of mark rows of alignment marks 2 are five as in this embodiment, the deviation amount σ5 of the positional deviation amount is expressed as σ5=σ/Jco. Since the amount of positional deviation can be detected with an extremely small error, the accuracy of position detection can be improved. Furthermore, since the amount of positional deviation is detected using the phase difference of the alternating current signals, the position detection accuracy can be further improved by taking a temporal average. Note that accuracy can be further improved by increasing the number of mark rows and fringes. Also, since the positional information of the wafer 20 and reticle 21 is read by the fringe beam flowing at the heat frequency, for example, if the heat frequency of the fringe beam is set to IMHz and 1000 pieces of phase difference information are captured at the sampling frequency of IMIIz, , positional deviation can be detected in 1/1.000 seconds, dramatically reducing the time required to detect positional information compared to obtaining wafer positional information by moving the wafer stage. can. In addition, since the relative positional deviation between the wafer 20 and the reticle 21 is measured sequentially3, if a fine movement mechanism with a resolution lower than the wafer stage length measurement resolution is used, it is possible to obtain either the measurement resolution by this method or the fine movement resolution, whichever is higher than the resolution. It is possible to perform rough alignment.

なお、上記実施例では、位置合せ用マークとして5本の
回折格子状のマーク列AMI〜AM5を配列したものを
用いたが、アライメント光学系の構成によっては、単一
の格子パターンを用いるようにしても良く、単純な線パ
ターンとしてもよい。
In the above embodiment, an array of five diffraction grating-like mark rows AMI to AM5 was used as the alignment mark, but depending on the configuration of the alignment optical system, a single grating pattern may be used. It may also be a simple line pattern.

線パターンを用いる場合には、線パターンの段差エツジ
で生じる散乱光を検出するのが望ましい。
When using a line pattern, it is desirable to detect scattered light generated at the stepped edges of the line pattern.

また、ウェハ20に形成した位置合せ用マークのマーク
列数とレチクル21に形成した位置合せ用マークのマー
ク列数とを同じ数にしているが違った数のマーク列数と
してもよい。
Furthermore, although the number of mark rows of alignment marks formed on the wafer 20 and the number of mark rows of alignment marks formed on the reticle 21 are the same, they may be different numbers of mark rows.

また、上記実施例では、ウェハ20およびレチクル21
に形成した位置合せ用マークのマーク列の間隔とフリン
ジビームのフリンジ間隔とを正確に一致させているが、
ウェハ20側とレチクル2]−側が相対的に間隔がずれ
ているならば、特に 4 一致させる必要はない。
Further, in the above embodiment, the wafer 20 and the reticle 21
The spacing between the mark rows of the alignment marks formed in
If the distance between the wafer 20 side and the reticle 2]- side is relatively different from each other, it is not necessary to match them.

さらに、45度ロチ−タロ4とPBS65とを組合わせ
て直交する偏光のレーザビームを干渉させているが、偏
光子を用いて干渉させたり、P偏光成分またはS偏光成
分のどちらか一方の成分を90度ローテータ等によって
その偏光面を90度回転させて干渉させるようにしても
よい。
Furthermore, although the 45-degree Rochitaro 4 and the PBS65 are combined to cause interference between orthogonally polarized laser beams, it is also possible to use a polarizer to interfere with the laser beams, or use a polarizer to interfere with either the P-polarized component or the S-polarized component. The plane of polarization may be rotated by 90 degrees using a 90 degree rotator or the like to cause interference.

また、ビームスプリッタ−66、アフォーカル系拡大レ
ンズ67、光検出器68および69.信号処理回路70
は、フリンジビームのフリンジ間隔を所定の間隔に保つ
ためのものであるので、高周波電源71の周波数を調節
した後は、装置から取り外してもよい。
Also, a beam splitter 66, an afocal magnifying lens 67, photodetectors 68 and 69. Signal processing circuit 70
Since this is for maintaining the fringe spacing of the fringe beam at a predetermined interval, it may be removed from the apparatus after adjusting the frequency of the high frequency power source 71.

また、上記実施例ではウェハ20およびレチクル21の
位置情報の検出に空間フィルター38゜44と、集光レ
ンズ39.45と、光検出器50゜51とを用いている
が、空間フィルター38゜44の位置に直接光検出器5
0.51を設置して散乱光や回折光(1次以上の回折光
)の成分を検出するようにしてもよい。さらに、空間フ
ィルタ 5 3844の位置はウェハ面およびレチクル面に対し厳密
なフーリエ面である必要はなく、例えば回折光の場合で
あれば0次光成分と1次以上の光成分とを分離して検出
できれば良いので、その範囲内でフーリエ面からデフォ
ーカスしていてもよい。
Further, in the above embodiment, the spatial filter 38.44, the condenser lens 39.45, and the photodetector 50.51 are used to detect the positional information of the wafer 20 and the reticle 21, but the spatial filter 38.44 Direct photodetector 5 at the position of
0.51 may be installed to detect components of scattered light or diffracted light (diffraction light of first order or higher order). Furthermore, the position of the spatial filter 5 3844 does not need to be on the exact Fourier plane with respect to the wafer surface and the reticle surface; for example, in the case of diffracted light, the 0th-order light component and the 1st-order or higher order light components are separated. As long as it can be detected, it may be defocused from the Fourier plane within that range.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳記したように本発明によれば、i11色光を所定
の光路差および周波数差を持たせて生成したフリンジ光
を位置合せ対象物に照射して位置情報成分を含む反射光
の位相差から二つの位置合せ対象物の位置ずれ量を求め
るようにしたので、アライメント光学系の構成を簡素化
することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the fringe light generated by adding i11 color light with a predetermined optical path difference and frequency difference is irradiated onto the alignment target, and the phase difference of the reflected light including the position information component is detected. Since the amount of positional deviation between the two objects to be aligned is determined, the configuration of the alignment optical system can be simplified.

また、光源の強度や位置合せ用マークの反射効率が変動
しても検出精度に影響を受けずに測定でき、位置合せ対
象物の位置ずれ量を正確に検出できるので、高精度な位
置合せを行なうことができる。
In addition, even if the intensity of the light source or the reflection efficiency of the alignment mark changes, it can be measured without affecting the detection accuracy, and the amount of positional deviation of the alignment target can be accurately detected, allowing for highly accurate alignment. can be done.

さらに、位置合せ時間を飛躍的に短縮することがでる。Furthermore, the alignment time can be dramatically shortened.

 66

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

第1図〜第6図は本発明の一実施例を示す図で、第1図
はビーム照射系および信号検出系の構成図、第2図は位
置合せ用マークの平面図、第3図はフリンジビーム生成
系の構成図、第4図はビームプロファイルを示す図、第
5図は位置合せ用マークの表面形状を示す図、第6図は
光電信号の波形図である。第7図〜第9図は従来例を示
す図で、第7図は位置合せ装置の構成図、第8図は位置
合せ用マークの平面図、第9図は光電信号の出力強度と
走査位置との関係を示す図である。 20・・・6エハ、21・・・レチクル、32.64・
・・45度ローテータ、33,40.65・・・偏光ビ
ームスプリッタ−34,37,39,43゜45・・・
レンズ、34.41・・・λ/4板、36゜42・・・
ミラー 38.44・・・空間フィルタ50.51・・
・光検出器、52・・・アライメント信号処理回路、6
1・・・光源、62・・・音響光学素子、63.67・
・・アフォーカルレンズ、66・・・ビームスプリッタ
−,68,69・・・第1.第2の光7 検出器、 70・・信号処理回路、
1 to 6 are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of a beam irradiation system and a signal detection system, FIG. 2 is a plan view of alignment marks, and FIG. 3 is a diagram showing an example of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fringe beam generation system, FIG. 4 is a diagram showing the beam profile, FIG. 5 is a diagram showing the surface shape of the alignment mark, and FIG. 6 is a waveform diagram of the photoelectric signal. Figures 7 to 9 are diagrams showing conventional examples. Figure 7 is a configuration diagram of the alignment device, Figure 8 is a plan view of the alignment mark, and Figure 9 is the output intensity of the photoelectric signal and the scanning position. FIG. 20...6 Eha, 21...Reticle, 32.64.
...45 degree rotator, 33, 40.65... Polarizing beam splitter - 34, 37, 39, 43 degrees 45...
Lens, 34.41...λ/4 plate, 36°42...
Mirror 38.44... Spatial filter 50.51...
- Photodetector, 52... Alignment signal processing circuit, 6
1... Light source, 62... Acousto-optic element, 63.67.
... Afocal lens, 66... Beam splitter, 68, 69... 1st. Second light 7 detector, 70...signal processing circuit,

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)単色光を発生する光源と、この光源から出力され
た単色光を所定の光路差および周波数差をもたせて合成
してヒート周波数で流れるフリンジ光を生成するフリン
ジ光生成手段と、このフリンジ光生成手段で生成された
フリンジ光を二つの位置合せ対象物上にそれぞれ形成し
た位置合せ用マークに照射するフリンジ光照射手段と、
このフリンジ光照射手段によって前記各位置合せ用マー
クに前記フリンジ光を各々照射することにより各位置合
せ用マークから反射される散乱光、回折光等の位置情報
成分を含む反射光をそれぞれ検出する第1および第2の
光検出手段と、この第1の光検出手段により検出された
反射光から生成されるヒート信号と第2の光検出手段に
より検出される反射光から生成されるヒート信号との位
相差から前記両位置合せ対象物の相対的な変位量を求め
る信号処理手段とを具備したことを特徴とする位置合せ
装置。
(1) A light source that generates monochromatic light; a fringe light generating means that synthesizes the monochromatic light output from the light source with a predetermined optical path difference and frequency difference to generate fringe light that flows at a heat frequency; fringe light irradiation means for irradiating the fringe light generated by the light generation means onto alignment marks formed on two alignment targets, respectively;
The fringe light irradiation means irradiates each alignment mark with the fringe light, thereby detecting reflected light including positional information components such as scattered light and diffracted light reflected from each alignment mark. a heat signal generated from the reflected light detected by the first light detection means and a heat signal generated from the reflected light detected by the second light detection means; An alignment apparatus comprising: a signal processing means for determining a relative displacement amount of the two alignment objects from a phase difference.
(2)前記フリンジ光生成手段に音響光学素子を用いた
ことを特徴とする請求項1記載の位置合せ装置。
(2) The alignment apparatus according to claim 1, wherein an acousto-optic element is used as the fringe light generating means.
JP1207737A 1989-08-10 1989-08-10 Positioning device Expired - Fee Related JP2809439B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1207737A JP2809439B2 (en) 1989-08-10 1989-08-10 Positioning device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1207737A JP2809439B2 (en) 1989-08-10 1989-08-10 Positioning device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0371002A true JPH0371002A (en) 1991-03-26
JP2809439B2 JP2809439B2 (en) 1998-10-08

Family

ID=16544706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1207737A Expired - Fee Related JP2809439B2 (en) 1989-08-10 1989-08-10 Positioning device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2809439B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2809439B2 (en) 1998-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2658051B2 (en) Positioning apparatus, projection exposure apparatus and projection exposure method using the apparatus
US5369486A (en) Position detector for detecting the position of an object using a diffraction grating positioned at an angle
JP3128827B2 (en) Projection exposure apparatus, projection exposure method, device manufacturing method using the projection exposure method, and device manufactured by the device manufacturing method
JP3187093B2 (en) Position shift measuring device
JPH07208923A (en) Position deviation detector
JPS62224025A (en) Aligner for arraging mask and substrate mutually
JPH1070068A (en) Positioning method and projection aligner using the method
JP3428705B2 (en) Position detecting device and method of manufacturing semiconductor device using the same
JP3029133B2 (en) Measurement method and device
JP2906433B2 (en) Projection exposure apparatus and projection exposure method
JP2683385B2 (en) Alignment method and alignment device
JP3382389B2 (en) Position shift detecting method and position shift detecting apparatus using the same
JP3199042B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and exposure method
JPH0371002A (en) Positioning device
JPH02272305A (en) Aligning device for exposing device
JP2683409B2 (en) Positioning device
JP3305058B2 (en) Exposure method and apparatus
JPH06160020A (en) Measuring device
JP3323609B2 (en) Measuring method and measuring device using the same
JP2683385C (en)
JP2906585B2 (en) Position detection method
JPH08321452A (en) Method for evaluating alignment result and alignment equipment using the method
JP2787698B2 (en) Alignment device and position detection device
JPH10270347A (en) Method and device for detecting alignment offset
JP2000097617A (en) Interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080731

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090731

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees