JPH05114544A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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Publication number
JPH05114544A
JPH05114544A JP3275273A JP27527391A JPH05114544A JP H05114544 A JPH05114544 A JP H05114544A JP 3275273 A JP3275273 A JP 3275273A JP 27527391 A JP27527391 A JP 27527391A JP H05114544 A JPH05114544 A JP H05114544A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beams
mark
reticle
mask
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3275273A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ota
和哉 太田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3275273A priority Critical patent/JPH05114544A/en
Publication of JPH05114544A publication Critical patent/JPH05114544A/en
Priority to US08/506,132 priority patent/US5689339A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent the mingling of the alignment light from a mask and the alignment light from a substrate, by making irradiation regions of a first beam and a second beam be mutually isolated from each other on a mask. CONSTITUTION:Two first beams LBr1, LBr2 illuminate a mask mark at a specified cross angle. Two second beams LBw1, LBw2 illuminate a substrate mark at a specified cross angle, via a transparent region RW of a mask. Objective optical systems 3-5 are so installed that the respective irradiation regions of the beams on the mask are isolated in the direction perpendicular to the grating pitch direction of the mark. Thereby irradiation position on the mask of the beams with which the mask mark is irradiated and the transmission position on the mask of the beams with which the substrate mark is irradiated are mutually isolated, so that influence caused by the mingling, the mutual interference, etc., of the mask side beam and the substrate side beam is remarkably reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は回折格子状のアライメン
トマークが形成された基板(レチクルやウエハ等)の光
学的なマーク検出系を備えた投影露光装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus having an optical mark detection system for a substrate (reticle, wafer, etc.) on which a diffraction grating-shaped alignment mark is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の装置の一例として、例え
ば図1に示す構成のものが考えられている。この構成は
特願平2−109293号で本件出願人が提案した系で
あり、公知ではない。図1は投影露光装置のTTR(ス
ルーザレチクル)方式アライメント系の概略構成を示
し、レチクル7から下の投影光学系とウエハ等の感光基
板の図示は省略してある。ただし、図1(B)において
投影光学系の光軸AXのみは図示してある。図1(B)
に示すように、レチクルRの上方には45°に斜設され
たダイクロイックミラー6が配置され、露光用照明光I
L(波長λ0 )は横方向からダイクロイックミラー6に
入射し、ここで垂直に反射されてレチクル7の回路パタ
ーン領域のみを照射する。ダイクロイックミラー6は露
光光ILの波長λ0 に対しては90%以上の反射率を有
し、波長λ0 よりも十分に長い波長λ 1 のアライメント
用照明光に対しては50%以上の透過率を有する。露光
光ILとしては、水銀ランプのg線(λ0 =436n
m)、i線(λ0 =365nm)あるいはKrFエキシマ
レーザ光(λ0 =248nm)等が使われ、アライメント
用照明光としてはウエハ上のフォトレジストに対する非
感光性、吸収の低さを考慮して、He−Neレーザ光
(λ1 =633nm)等が使われる。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional device of this type, for example,
For example, the structure shown in FIG. 1 is considered. This configuration
In the system proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 2-109293
Yes, it is not known. Figure 1 shows the TTR of the projection exposure system.
Shows the schematic configuration of the Luther reticle type alignment system.
Then, the projection optical system below the reticle 7 and a photosensitive substrate such as a wafer.
Illustration of the plate is omitted. However, in FIG. 1 (B)
Only the optical axis AX of the projection optical system is shown. Figure 1 (B)
As shown in, the reticle R is installed at an angle of 45 ° above the reticle R.
The dichroic mirror 6 is arranged and the exposure illumination light I
L (wavelength λ0) Is from the side to the dichroic mirror 6
It is incident and is reflected vertically here, and the circuit pattern of the reticle 7
Irradiate only the burned area. Dichroic mirror 6 is dew
Wavelength of light IL0Has a reflectance of 90% or more
And the wavelength λ0Much longer than λ 1Alignment
It has a transmittance of 50% or more with respect to the illumination light for use. exposure
The light IL is the g-line (λ0= 436n
m), i line (λ0= 365 nm) or KrF excimer
Laser light (λ0= 248 nm), etc. are used for alignment
The illumination light for the
He-Ne laser light considering photosensitivity and low absorption
1= 633 nm) or the like is used.

【0003】さて、アライメント用の照明光を射出する
送光系1は、ほぼ同じ強度で分割された2本のレーザビ
ームLB1 、LB2 を発生し、このビームLB1 、LB
2 はビームスプリッタ2で反射された後、レンズ系3、
ビームスプリッタ4、対物レンズ5、及びダイクロイッ
クミラー6を介してレチクル7のマーク領域RMに達す
る。図1(B)において2本のビームLB1 、LB2
紙面と垂直方向に位置し、その様子を図1(A)に示
す。図1(A)は図1(B)の構成を左側から見た図で
あり、ビームスプリッタ2で反射され、レンズ系3を通
った後のビームLB1 、LB2 は、対物レンズ5の光軸
を挟んで対称的に平行に位置する。そして対物レンズ5
を射出した2本のビームLB1 、LB2 は、レチクルR
の上方の空間中の面Pwで交差した後、再び広がりなが
らレチクル7のマーク領域RMを照射する。
Now, the light transmitting system 1 which emits the illumination light for alignment generates two laser beams LB 1 and LB 2 which are divided with substantially the same intensity, and these beams LB 1 and LB are generated.
2 is reflected by the beam splitter 2, then the lens system 3,
The beam reaches the mark area RM of the reticle 7 via the beam splitter 4, the objective lens 5, and the dichroic mirror 6. In FIG. 1B, the two beams LB 1 and LB 2 are positioned in the direction perpendicular to the plane of the paper, and the state is shown in FIG. 1A. FIG. 1A is a diagram of the configuration of FIG. 1B viewed from the left side. Beams LB 1 and LB 2 after being reflected by the beam splitter 2 and passing through the lens system 3 are light beams of the objective lens 5. They are located symmetrically parallel to each other with the axis in between. And the objective lens 5
The two beams LB 1 and LB 2 that emitted the reticle R
After intersecting with the plane Pw in the space above, the mark area RM of the reticle 7 is irradiated while expanding again.

【0004】ここで2本のビームLB1 、LB2 は、図
示の上では単なる実線で表してあるが、レンズ系3と対
物レンズ5との間の瞳空間(フーリエ交換領域)では、
収れん発散ビームとなっており、対物レンズ5と投影光
学系との間の像空間(逆フーリエ交換領域)では並行光
束となっている。また図1(B)に示すように、対物レ
ンズ5の光軸はレチクル7の位置では投影光学系の光軸
AXと平行である。
Here, the two beams LB 1 and LB 2 are represented by simple lines in the figure, but in the pupil space (Fourier exchange region) between the lens system 3 and the objective lens 5,
It is a convergent divergent beam, which is a parallel light beam in the image space (inverse Fourier exchange region) between the objective lens 5 and the projection optical system. Further, as shown in FIG. 1B, the optical axis of the objective lens 5 is parallel to the optical axis AX of the projection optical system at the position of the reticle 7.

【0005】さて、2本のビームLB1 、LB2 は面P
wで交差するように設定したが、これは投影光学系の軸
上色収差(縦の色収差)量ΔLに対応するためであり、
アライメント用の照明光の波長λ1 (例えば633nm)
のもとで、投影光学系に関して面Pwとウエハ面とが共
役になっている。このため、レチクル7のマーク領域R
Mの透明部(窓)を通過した2本のビームLB1 、LB
2 は投影光学系内の瞳面(フーリエ交換面)近傍でそれ
ぞれビームウエストとなって収れんした後、ウエハ上で
交差する2本の平行光束となる。
Now, the two beams LB 1 and LB 2 have plane P
It is set to intersect at w because this corresponds to the amount of axial chromatic aberration (longitudinal chromatic aberration) ΔL of the projection optical system.
The wavelength of the illumination light for alignment λ 1 (eg 633 nm)
Under the condition, the surface Pw and the wafer surface are conjugated with respect to the projection optical system. Therefore, the mark area R of the reticle 7
Two beams LB 1 and LB that have passed through the transparent part (window) of M
The beams 2 converge into beam waists near the pupil plane (Fourier exchange plane) in the projection optical system, and then converge to form two parallel light beams that intersect on the wafer.

【0006】ここでマーク領域RMの平面形状の一例を
図2に示す。図2において、2本のビームLB1 、LB
2 はレチクル7上では、マーク位置計測方向(矢印M
D)に分離しており、各ビームの照射領域内には計測方
向にピッチを有する回折格子状のマークRMa、RMb
が設けられている。このマークRMa、RMbの周囲は
クロム等の遮光領域であり、さらにマークのピッチ方向
と直交する方向には、ビームLB1 、LB2 の一部をウ
エハ側へ通すための窓RWが遮光領域中に形成されてい
る。ウエハ上に形成された回折格子状のマークWMは、
レチクルとウエハとのアライメントが達成された状態で
は、図2のように窓RWとマークRMa、RMbとの間
の遮光領域の直下に位置する。従ってこの状態で露光か
行われても、ウエハ上のマークWMは窓RWを通った露
光光ILで照射されることはなく、保護されることにな
る。
An example of the planar shape of the mark area RM is shown in FIG. In FIG. 2, two beams LB 1 and LB
2 indicates the mark position measuring direction (arrow M) on the reticle 7.
D), and the diffraction grating-shaped marks RMa and RMb having a pitch in the measurement direction within the irradiation area of each beam.
Is provided. Around the marks RMa and RMb is a light-shielding region such as chrome, and a window RW for passing a part of the beams LB 1 and LB 2 to the wafer side is provided in the light-shielding region in the direction orthogonal to the mark pitch direction. Is formed in. The diffraction grating mark WM formed on the wafer is
In the state where the alignment between the reticle and the wafer is achieved, it is located immediately below the light-shielding region between the window RW and the marks RMa and RMb as shown in FIG. Therefore, even if exposure is performed in this state, the mark WM on the wafer is protected by the exposure light IL that has not passed through the window RW.

【0007】一方、アライメント用のビームLB1 、L
2 の波長λ1 に対して投影光学系は倍率色収差(横の
色収才)量Δβを有するため、窓RWを通過したビーム
LB 1 、LB2はウエハ上で交差するようにマークWM
を照射する。マークWMのピッチ方向は計測方向MDと
一致しており、そのピッチ方向に対称的に傾いた2本の
ビームLB1 、LB2 がマークWMを含む領域Amを同
時に照射すると、マークWMからは垂直方向に±1次回
折光の干渉光(干渉ビーム)BTWが発生する。この干
渉ビームBTWは投影光学系の瞳面の中心(光軸AXの
通る点)でスポットに収れんした後、レチクル7の窓R
W内の中央部分にほぼ平行光束となって戻ってくる。
On the other hand, the beam LB for alignment1, L
B2Wavelength λ1On the other hand, the projection optical system has a lateral chromatic aberration (horizontal
A beam that has passed through the window RW due to having a quantity Δβ
LB 1, LB2Marks WM so that they intersect on the wafer
Irradiate. The pitch direction of the mark WM is the measurement direction MD
Two of them are aligned and symmetrically inclined in the pitch direction.
Beam LB1, LB2Indicates the area Am including the mark WM.
When irradiating at the time, from the mark WM to the vertical direction ± 1 next time
Folding interference light (interference beam) BTW is generated. This dried
The cross beam BTW is the center of the pupil plane of the projection optical system (of the optical axis AX
After focusing on the spot at the passing point), the window R of the reticle 7
It returns to the central portion of W as a substantially parallel light beam.

【0008】図1に示すように、マークWMからの干渉
ビームBTWはアライメント系の対物レンズ5の光軸と
平行に進み、ビームスプリッタ4、レンズ系3、ビーム
スプリッタ2、11、及びミラー15を介してアパーチ
ャ(又はスリット)16に達する。アパーチャ16は対
物レンズ5とレンズ系3との合成系に関して、レチクル
7(マーク領域RM)と共役になるように配置され、干
渉ビームBTW(この位置では平行光束)のみを透過さ
せる。さらに干渉ビームBTWはレンズ系17で集光さ
れ、光電検出器18で受光される。
As shown in FIG. 1, the interference beam BTW from the mark WM travels parallel to the optical axis of the objective lens 5 of the alignment system, and the beam splitter 4, the lens system 3, the beam splitters 2 and 11, and the mirror 15 are caused to travel. Aperture (or slit) 16 is reached via. The aperture 16 is arranged so as to be conjugate with the reticle 7 (mark region RM) with respect to the combined system of the objective lens 5 and the lens system 3, and transmits only the interference beam BTW (parallel light flux at this position). Further, the interference beam BTW is condensed by the lens system 17 and received by the photoelectric detector 18.

【0009】一方、レチクル7のマークRMaからはビ
ームLB1 の照射によってビームLB1 と同一方向に逆
進する1次回折光が発生し、マークRMbからはビーム
LB 2 の照射によってビームLB2 と同一の方向に逆進
する1次回折光が発生する。これらの1次回折光は、対
物レンズ5、ビームスプリッタ4、レンズ系3、ビーム
スプリッタ2を介してビームスプリッタ11に達し、こ
こで反射されてアパーチャ(又はスリット)12に達す
る。アパーチャ12は対物レンズ5とレンズ系3との合
成系に関してレチクル7(マーク領域RM)と共役に配
置され、マークRMa、RMbの夫々からの1次回折光
のみを通す開口部を有する。アパーチャ12を通った2
つの1次回折光は、面Pwと共役に配置されたモニター
格子板13上で交差する。モニター格子板13には透過
形の回折格子が形成され、ここで再回折された回折光の
うち特定の2つの次数同志が同軸になって干渉し、干渉
ビームBTRとして光電検出器14に受光される。ここ
で、レチクル7上のマークRMa、RMbのピッチをP
grとし、ウエハ側のマークWMのピッチをPgwとし、投
影光学系の倍率をm(1/5縮小投影レンズのときm=
5)とすると、各ピッチの関係は次式のように定められ
ている。
On the other hand, from the mark RMa on the reticle 7,
LB1Beam LB1Reverse in the same direction as
Propagating first-order diffracted light is generated, and a beam is emitted from the mark RMb.
LB 2Beam LB2Reverse in the same direction as
First-order diffracted light is generated. These first-order diffracted lights are
Object lens 5, beam splitter 4, lens system 3, beam
It reaches the beam splitter 11 via the splitter 2 and
It is reflected here and reaches the aperture (or slit) 12.
It The aperture 12 is a combination of the objective lens 5 and the lens system 3.
Consistent with the reticle 7 (mark area RM) regarding the system
Placed, and the first-order diffracted light from each of the marks RMa and RMb
It has an opening for passing only. 2 through aperture 12
One first-order diffracted light is a monitor arranged conjugate with the plane Pw.
Intersect on the lattice plate 13. Transparent to the monitor grid plate 13
-Shaped diffraction grating is formed, where the re-diffracted light is diffracted.
Of these two, two specific orders are coaxial and interfere with each other.
The light is received by the photoelectric detector 14 as a beam BTR. here
To set the pitch of the marks RMa and RMb on the reticle 7 to P
gr, the pitch of the mark WM on the wafer side is Pgw, and
The magnification of the shadow optical system is m (m = 1/5 with a reduction projection lens
5), the relation of each pitch is defined by the following equation.
ing.

【0010】Pgr=m・Pgw/2 すなわち、レチクル側とウエハ側は倍ピッチの関係にな
っており、2本のビームLB1 、LB2 のマークRM
a、RMbに対する入射角をθrとすると、ウエハマー
クWMに対する入射角θwはθw=m・θrとなり、ウ
エハマークWMから垂直方向に±1次回折光の干渉ビー
ムBTWが発生するようにピッチPgwを設定すると、レ
チクルのマークRMa、RMbの夫々からの1次回折光
は、ビームLB1 、LB2 の各光路を自ずと逆進するこ
とになる。
Pgr = m · Pgw / 2 That is, the reticle side and the wafer side have a double pitch relationship, and the marks RM of the two beams LB 1 and LB 2
Letting θr be the incident angle with respect to a and RMb, the incident angle θw with respect to the wafer mark WM is θw = m · θr, and the pitch Pgw is set so that the interference beam BTW of ± 1st order diffracted light is generated in the vertical direction from the wafer mark WM. Then, the first-order diffracted light from each of the marks RMa and RMb of the reticle naturally goes backward in the respective optical paths of the beams LB 1 and LB 2 .

【0011】ここで、送光系1からの2本のビームLB
1 、LB2 が可干渉性(同一偏光状態)であるとする
と、ウエハマークWM上には2本のビームLB1 、LB
2 の交差によって一定ピッチ(実際にはPgw/2)の干
渉縞が現れる。この干渉縞に対してウエハマークWMが
ピッチ方向に移動するように、不図示のウエハステージ
を等速に微動させると、光電検出器18からは図3のよ
うな正弦波状の光電信号Swが得られる。この信号Sw
の1周期はマークWMの干渉縞1ピッチ分の移動量、す
なわちPgw/2に相当しいてる。図3において、横軸は
マークWMの移動位置を表し、縦軸は光電信号の強度を
表す。アライメントにあたっては、信号Swのピーク値
とボトム値とが得られるようにマークWM(ウエハステ
ージ)の予備走査を行い、ピークとボトムとの中間にス
ライスレベルVsを設定し、そのスライスレベルVsと
信号Swとの交点(零クロス点)位置を求めたり、信号
SwがスライスレベルVsと一致するようにウエハステ
ージを位置決めしたりすればよい。そのために、ウエハ
ステージにはレーザ干渉式の測長器を設け、信号Swの
レベルを測長器からのアップダウンパルス(例えば0.0
1μm毎)に応答してデジタルサンプリングすることに
よってメモリに取り込む方式を使えばよい。この場合、
信号Swの半周期分をアライメントに使うものとする
と、ウエハマークWMは予め±Pgw/4の範囲内でその
座標位置を求めておく必要がある。そこで図1(B)に
示すように、レチクル7と投影光学系とを介してウエハ
上のマークWMを観察する別のアライメント系59を設
け、このアライメント系59によってマークWMの位置
を±Pgw/4の範囲内でラフに検出した後、対物レンズ
5を介したTTRアライメント系のもとで、信号Swを
使った精密なアライメントに移行する。尚、アライメン
ト系59は投影光学系のみを介してウエハマークを検出
する方式、あるいは投影光学系と別設されたオフ・アク
シス系によって単独にマークを検出する方式でもよい。
Here, the two beams LB from the light transmitting system 1
Assuming that 1 and LB 2 are coherent (same polarization state), two beams LB 1 and LB are formed on the wafer mark WM.
Fixed pitch by the intersection of 2 (actually the PGW / 2) interference fringes appear in. When a wafer stage (not shown) is finely moved at a constant speed so that the wafer mark WM moves in the pitch direction with respect to this interference fringe, the photoelectric detector 18 obtains a sinusoidal photoelectric signal Sw as shown in FIG. Be done. This signal Sw
1 cycle corresponds to the amount of movement of one pitch of the interference fringes of the mark WM, that is, Pgw / 2. In FIG. 3, the horizontal axis represents the moving position of the mark WM, and the vertical axis represents the intensity of the photoelectric signal. In alignment, the mark WM (wafer stage) is pre-scanned so that the peak value and the bottom value of the signal Sw are obtained, the slice level Vs is set between the peak and the bottom, and the slice level Vs and the signal are set. The position of the intersection (zero cross point) with Sw may be obtained, or the wafer stage may be positioned so that the signal Sw matches the slice level Vs. Therefore, a laser interference type length measuring device is provided on the wafer stage, and the level of the signal Sw is measured by an up / down pulse (for example, 0.0) from the length measuring device.
It is sufficient to use a method in which digital sampling is performed in response to every 1 μm) and the data is stored in the memory. in this case,
Assuming that a half cycle of the signal Sw is used for alignment, it is necessary to find the coordinate position of the wafer mark WM in advance within a range of ± Pgw / 4. Therefore, as shown in FIG. 1B, another alignment system 59 for observing the mark WM on the wafer via the reticle 7 and the projection optical system is provided, and the position of the mark WM is ± Pgw / After roughly detecting within the range of 4, the process shifts to a precise alignment using the signal Sw under the TTR alignment system via the objective lens 5. The alignment system 59 may be a method of detecting the wafer mark only through the projection optical system, or a method of independently detecting the mark by an off-axis system provided separately from the projection optical system.

【0012】一方、レチクル7のアライメントについて
も全く同様にして行われ、レチクルのマークRMa、R
Mbがピッチ方向に移動するように、レチクル7を微動
させると、光電検出器14からは図3と同様の信号Sm
が出力される。ただし、レチクル側については、マーク
RMa、RMb上に干渉縞が作られない代わりに、モニ
ター格子板13上に±1次回折光の干渉により干渉縞が
作られ、この干渉縞はレチクル7の微動に伴ってピッチ
方向に移動する。従って光電検出器14からの信号Sm
が所定のレベル(例えばVs)になるように不図示のレ
チクルステージを位置決めすることによって、レチクル
アライメントが行われる。
On the other hand, the alignment of the reticle 7 is performed in exactly the same manner, and the marks RMa, R of the reticle are aligned.
When the reticle 7 is finely moved so that Mb moves in the pitch direction, the photoelectric detector 14 outputs a signal Sm similar to that shown in FIG.
Is output. However, on the reticle side, interference fringes are not formed on the marks RMa and RMb, but interference fringes are formed on the monitor grating plate 13 due to the interference of the ± 1st-order diffracted light. Along with this, it moves in the pitch direction. Therefore, the signal Sm from the photoelectric detector 14
The reticle alignment is performed by positioning the reticle stage (not shown) so that is at a predetermined level (for example, Vs).

【0013】以上のTTRアライメント系は、2光束干
渉式のアライメント方法のうち、ホモダインと呼ばれる
ものであり、もう1つの手法として送光系1から射出さ
れる2つのビームLB1 、LB2 に一定の周波数差Δf
をもたせたヘテロダイン法も適用できる。ヘテロダイン
法の適用は、先に述べた特願平2−109293号にも
詳しく開示されているが、すでに公知となっている特開
平2−231504号公報、特開昭62−56818号
公報等にも同様のことが開示されているので、ここでは
その詳細な構成についての説明は省略する。2本のビー
ムLB1 、LB 2 の間の周波数差Δfは、光電検出器1
4、18の正弦波状の光強度変化に対して十分応答でき
る程度の値、例えば100KHz以下に定められている。
またヘテロダイン法のために、図1(B)に示すよう
に、アライメント系の光路中のビームスプリッタ4の位
置で送光系1からのビームLB1 、LB2 の一部を分割
してレンズ系(逆フーリエ変換)8に導き、このレンズ
系8によって2本のビームを透過形の基準格子板9上で
交差させ、基準格子板9から発生する±1次回折光の干
渉ビームBTSを光電検出器10で受光するように構成
する。この光電検出器10は周波数Δfの基準信号SR
を出力するものである。
The above TTR alignment system is a two-beam system.
Of the Wataru-type alignment methods, it is called homodyne
And another method is to emit light from the light transmission system 1.
Two beams LB1, LB2A constant frequency difference Δf
The heterodyne method with the above can also be applied. Heterodyne
The application of the law also applies to Japanese Patent Application No. 2-109293 mentioned above.
Although disclosed in detail, it is already known
Japanese Unexamined Patent Publication No. H2-1231504 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-56818.
The same thing is disclosed in gazettes, so here
The description of the detailed configuration is omitted. Two bees
LB1, LB 2The frequency difference Δf between the photoelectric detector 1
Sufficient response to changes in sine wave intensity of 4 and 18
Is set to a value such as 100 KHz or less.
In addition, because of the heterodyne method, as shown in FIG.
The position of the beam splitter 4 in the optical path of the alignment system.
Beam LB from the light transmission system 11, LB2Split a part of
And lead it to the lens system (inverse Fourier transform) 8
The two beams are transmitted by the system 8 on the transmission type reference grating plate 9.
The ± 1st-order diffracted light generated from the reference grating plate 9 is crossed and dried.
Structure for receiving the cross beam BTS by the photoelectric detector 10
To do. This photoelectric detector 10 has a reference signal S of frequency Δf.R
Is output.

【0014】ヘテロダイン法にした場合、ウエハマーク
WMから得られる干渉ビームBTW、レチクルマークR
Ma、RMbとモニター格子板13とで作られる干渉ビ
ームBTR、及び基準格子板9からの干渉ビームBTS
は、いずれも各マークが静止していても周波数Δfで正
弦波状に強度変化する。このため図4に示すように、光
電検出器14からの信号Sm(破線)の基準信号SR
対する位相差ΔφM と、光電検出器18からの信号SW
の基準信号SR に対する位相差ΔφW とを求め、さらに
その差(ΔφM /2−ΔφW )を算出することで、レチ
クルとウエハとの計測方向MDに関する位置ずれ量が求
めれらる。この場合、位相差ΔφM 、ΔφW は±180
°の範囲で計測されるが、その範囲はウエハマークW
M、あるいはレチクルマークRMa、RMbの各ピッチ
の±1/4の範囲に相当している。従ってウエハマーク
WMのピッチPgwを4μmとし、再現性の安定した位相
計測分解能を0.5°とすると、位置ずれ量の検出、分解
能は、約0.0028μm(2.8nm)にも達する。
When the heterodyne method is used, the interference beam BTW and the reticle mark R obtained from the wafer mark WM are obtained.
Interference beam BTR formed by Ma, RMb and monitor grating plate 13, and interference beam BTS from reference grating plate 9
In both cases, the intensity changes sinusoidally at the frequency Δf even when each mark is stationary. Therefore, as shown in FIG. 4, the phase difference Δφ M of the signal Sm (broken line) from the photoelectric detector 14 with respect to the reference signal S R and the signal S W from the photoelectric detector 18
The phase difference Δφ W with respect to the reference signal S R is calculated, and the difference (Δφ M / 2−Δφ W ) is calculated to obtain the positional deviation amount in the measurement direction MD between the reticle and the wafer. In this case, the phase difference Δφ M and Δφ W are ± 180
Measured in the range of °, but the range is the wafer mark W
This corresponds to the range of ± 1/4 of the pitch of each of M or the reticle marks RMa and RMb. Therefore, if the pitch Pgw of the wafer mark WM is set to 4 μm and the phase measurement resolution with stable reproducibility is set to 0.5 °, the detection and resolution of the positional deviation amount reaches about 0.0028 μm (2.8 nm).

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記、本願の前提とな
る技術においては、2本のビームLB1 、LB2 がレチ
クル7上のマークRMa、RMbをそれぞれ照射すると
ともに、各ビームの一部が、窓RWを通るように比較的
大きなビーム径になっているため、受光形側のアパーチ
ャ12、16で必要な戻り光のみを抽出しようとして
も、完全に相互に分離して受光することが難しく、窓R
Wを通過するウエハマークWMからの干渉ビームBTW
の一部が、窓RWのエッジ部、あるいはレチクルマーク
RMa、RMbの一部によって回折され、レチクル側の
受光系(光電検出器14、モニター格子板13等)に漏
れ込むという問題点があった。また図2のようなマーク
配置で、ウエハ上のマークWMの隣に新たなマークを打
ち替える場合、打ち替え用のマークはレチクル上では、
図2中のビームLB1 、又はLB2 の照射領域内であっ
て、かつマークWMに対して計測方向MDに並んだ位置
になる。このとき、打ち替え用のレチクル上のマークか
らも回折光が迷光として発生する。この迷光はレチクル
側の受光系(12、13、14)、ウエハ側の受光系
(16、17、18)の夫々に混入することになり、ア
ライメント(位置ずれ検出)時の誤検出を招くことにな
るといった問題点も考えられる。本発明はこのような問
題点に鑑みてもされたもので、レチクル(マスク)から
のアライメント光とウエハ(基板)からのアライメント
光とが本質的に混入しないようにすること、あるいは混
入が避けられない場合でも、信号処理の階段で十分に分
離できるような構成のアライメント装置を有する露光装
置を得ることを目的とする。
In the above-described technique on which the present invention is based, the two beams LB 1 and LB 2 irradiate the marks RMa and RMb on the reticle 7, respectively, and a part of each beam is Since the beam diameter is relatively large so as to pass through the window RW, it is difficult to completely separate and receive light even if only the necessary return light is extracted by the apertures 12 and 16 on the light receiving side. , Window R
Interfering beam BTW from wafer mark WM passing W
There is a problem that a part of the light is diffracted by the edge portion of the window RW or a part of the reticle marks RMa and RMb and leaks into the light receiving system (photoelectric detector 14, monitor grid plate 13, etc.) on the reticle side. .. Further, in the mark arrangement as shown in FIG. 2, when a new mark is replaced next to the mark WM on the wafer, the replacement mark on the reticle is
The position is within the irradiation region of the beam LB 1 or LB 2 in FIG. 2 and is aligned with the mark WM in the measurement direction MD. At this time, diffracted light is also generated as stray light from the mark on the reticle for overwriting. This stray light is mixed into the light receiving system (12, 13, 14) on the reticle side and the light receiving system (16, 17, 18) on the wafer side, which causes erroneous detection during alignment (positional deviation detection). There may be a problem such as The present invention has been made in view of such a problem, and it is necessary to prevent the alignment light from the reticle (mask) and the alignment light from the wafer (substrate) from essentially mixing or avoid mixing them. It is an object of the present invention to obtain an exposure apparatus having an alignment apparatus having a configuration that can be sufficiently separated in the step of signal processing even if it is not possible.

【0016】[0016]

【課題を解決する為の手段】そこで本発明では、マスク
(レチクル)側にアライメント用ビームに対して透過な
領域(RW)を、マスク側の格子状のマーク(RMa、
RMb)の近傍に設けておき、アライメントビームの照
射手段として、マスクマークを所定の交差角で照射する
ための2本の第1ビーム(LBr 1 、LBr 2 )を作成
する第1ビーム送光系(19A;25A、26A、27
A、27B;37;40、42、25A、26A、27
A、27B;40、33R〜36R、38R、39R、
26A、27A)と、マスクの透明領域(RW)を介し
て基板マーク(WM)を所定の交差角で照射するための
2本の第2ビーム(LBw 1 、LBw 2 )を作成する第
2ビーム送光系(19A;25B、26B、27B;3
7;40、41、25B、26B、27B;40、33
W〜36W、38W、39W、26B、27B)とを設
ける。
Therefore, in the present invention, a region (RW) which is transparent to the alignment beam is provided on the mask (reticle) side, and a grid-like mark (RMa,
A first beam transmission system which is provided near RMb) and creates two first beams (LBr 1 and LBr 2 ) for irradiating a mask mark at a predetermined crossing angle as an irradiation means of an alignment beam. (19A; 25A, 26A, 27
A, 27B; 37; 40, 42, 25A, 26A, 27
A, 27B; 40, 33R to 36R, 38R, 39R,
26A, 27A) and a second beam for creating two second beams (LBw 1 , LBw 2 ) for irradiating the substrate mark (WM) at a predetermined crossing angle through the transparent region (RW) of the mask. Light transmission system (19A; 25B, 26B, 27B; 3
7; 40, 41, 25B, 26B, 27B; 40, 33
W-36W, 38W, 39W, 26B, 27B).

【0017】さらに、2本の第1ビーム(LBr 1 、L
Br2 )と2本の第2ビーム(LBw 1 、LBw 2 )と
のマスク上での各照射領域が、マークの格子ピッチ方向
と直交する方向に分離されるように、4本のビームをマ
スクへ向けて射出する対物光学系(3〜5)を設けるよ
うにした。
Further, the two first beams (LBr 1 , L
4 beams are masked so that each irradiation area on the mask of Br 2 ) and two second beams (LBw 1 , LBw 2 ) is separated in a direction orthogonal to the grating pitch direction of the mark. The objective optical system (3 to 5) that emits light toward is provided.

【0018】[0018]

【作用】本発明においては、マスクマーク(RMa、R
Mb)を照射するビームのマスク上での照射位置と、基
板マーク(WM)を照射するビームのマスク上での透過
位置とが互いに分離しているため、従来に比べて、マス
ク側のビームと基板側のビームとの混入、相互干渉等に
よる影響が格段に低下される。また、マスクマークへの
送光ビームと基板マークへの送光ビームとの間に、光電
検出器を含めたアライメント信号処理系の応答周波数以
上の周波数差(例えば1MHz以上)を与えるようにする
と、例えマスク側からのビーム、迷光等と基板側からの
ビーム迷光等とがわずかに干渉するようなことになって
も、その影響がマーク位置検出の誤差にならない。
In the present invention, the mask marks (RMa, R
Since the irradiation position of the beam for irradiating Mb) on the mask and the transmission position of the beam for irradiating the substrate mark (WM) on the mask are separated from each other, the beam on the mask side is different from the conventional one. The influence of mixing with the beam on the substrate side, mutual interference, etc. is significantly reduced. Further, if a frequency difference (for example, 1 MHz or more) higher than the response frequency of the alignment signal processing system including the photoelectric detector is given between the light transmitting beam to the mask mark and the light transmitting beam to the substrate mark, Even if the beam or stray light from the mask side slightly interferes with the beam stray light or the like from the substrate side, the influence thereof does not cause an error in mark position detection.

【0019】[0019]

【実施例】次に本発明が適用される投影露光装置の全体
構成の一例を図5を参照して説明する。図5において、
回路パターンやアライメントマークを有するレチクル7
はX、Y、θ方向に2次元移動可能なレチクルステージ
RST上に保持される。レチクルステージRSTはレチ
クル7の装置内での位置決め、あるいはレチクル7とウ
エハWとのアライメントのために、モータ等を含むレチ
クルステージ制御系200によって駆動される。またレ
チクルステージRSTのXY平面(投影光学系の光軸A
Xと垂直な面)内での移動位置を検出するために、レチ
クル干渉計202が設けられる。レチクル干渉計202
はレチクルステージRST(すなわちレチクル7)のX
方向、Y方向の移動位置と、θ方向の変位量(XY面内
での回転量)とを計測する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of the overall construction of a projection exposure apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In FIG.
Reticle 7 with circuit pattern and alignment mark
Are held on a reticle stage RST that is two-dimensionally movable in the X, Y, and θ directions. Reticle stage RST is driven by reticle stage control system 200 including a motor or the like for positioning reticle 7 in the apparatus or for alignment between reticle 7 and wafer W. The XY plane of the reticle stage RST (the optical axis A of the projection optical system
A reticle interferometer 202 is provided to detect a movement position within a plane (perpendicular to X). Reticle interferometer 202
Is the X of reticle stage RST (ie reticle 7)
Direction, the movement position in the Y direction, and the displacement amount in the θ direction (rotation amount in the XY plane) are measured.

【0020】一方、ウエハWは2次元移動可能なウエハ
ステージWST上に保持され、投影光学系としての縮小
投影レンズPLの光軸AXと垂直なXY平面で移動す
る。ウエハステージWSTはモータ等を含むウエハステ
ージ制御系204によって駆動制御され、その位置はウ
エハ干渉計206によって計測される。ここで投影レン
ズPLは露光用照明系208からの照明光ILの波長λ
0 に対して良好に色収差補正された両側テレセンリック
な系(射出瞳、入射瞳の両方がほぼ無限遠に位置する
系)とする。このため投影レンズPLの瞳面(フーリエ
変換面)FP上の中心点(光軸AXが通る点)を通る主
光線は、レチクル7側、及びウエハW側において光軸A
Xとほぼ平行になる。そして露光波長λ0のもとで、レ
チクル7のパターン面とウエハWの表面とは、投影レン
ズPLに関して互いに共役に配置される。
On the other hand, the wafer W is held on a two-dimensionally movable wafer stage WST and moves on an XY plane perpendicular to the optical axis AX of the reduction projection lens PL as a projection optical system. Wafer stage WST is driven and controlled by wafer stage control system 204 including a motor and the position thereof is measured by wafer interferometer 206. Here, the projection lens PL has a wavelength λ of the illumination light IL from the exposure illumination system 208.
A two-sided telecentric system in which chromatic aberration is favorably corrected with respect to 0 (a system in which both the exit pupil and the entrance pupil are located at approximately infinity). Therefore, the chief ray passing through the center point (the point through which the optical axis AX passes) on the pupil plane (Fourier transform plane) FP of the projection lens PL has the optical axis A on the reticle 7 side and the wafer W side.
It becomes almost parallel to X. Then, under the exposure wavelength λ 0 , the pattern surface of the reticle 7 and the surface of the wafer W are arranged conjugate with each other with respect to the projection lens PL.

【0021】アライメント系に関しては、ダイクロイッ
クミラー6の上方に対物レンズ5、ビームスプリッタ2
等を含む複数本のアライメント光学系を配置し、アライ
メントビーム送光系210からのアライメント用ビーム
を、各アライメント光学系の対物レンズ5へ導くように
する。アライメント受光系212は、対物レンズ5を介
した、レチクルマーク、又はウエハマークからの回折光
(干渉光)を光電検出するための系で、モニター格子
板、光電素子等が含まれる。アライメント信号処理系2
14は光電検出された各種信号を処理して、レチクルマ
ーク、ウエハマークの各位置、あるいは位置ずれ量を算
出し、その結果を中央制御系216へ送る。中央制御系
216はマイコン、又はミニコンを有し、各種制御系と
の間のコミニュケーション、シーケンス、パラメータ設
定、エラー処理等を統括管理する。
Regarding the alignment system, the objective lens 5 and the beam splitter 2 are provided above the dichroic mirror 6.
A plurality of alignment optical systems including the above are arranged so that the alignment beam from the alignment beam transmitting system 210 is guided to the objective lens 5 of each alignment optical system. The alignment light receiving system 212 is a system for photoelectrically detecting diffracted light (interference light) from the reticle mark or the wafer mark through the objective lens 5, and includes a monitor grating plate, a photoelectric element, and the like. Alignment signal processing system 2
Reference numeral 14 processes various signals photoelectrically detected to calculate the respective positions of the reticle mark and the wafer mark, or the positional shift amount, and sends the result to the central control system 216. The central control system 216 has a microcomputer or a minicomputer, and centrally manages communication with various control systems, sequences, parameter settings, error processing, and the like.

【0022】次に図6、図7、図8を参照して本発明の
第1の実施例によるアライメント系の構成を説明する。
第1の実施例では、図2に示したレチクル上のマーク配
置に基づいて、レチクルマークRMa、RMbの夫々を
照射する2本のビームと、窓RWを通ってウエハマーク
WMを照射する2本のビームとを像空間では互いに分離
するようにしたものである。そのために、図6(A)に
おいて、アライメントビーム送光系210はレチクルマ
ーク用の2本のビームLBr 1 、LBr 2 と、ウエハマ
ーク用の2本のビームLBw 1 、LBw 2 とを射出す
る。2本のビームLBr 1 、LBr 2 は図6(A)に示
すようにビームスプリッタ2の上半分で反射され、レン
ズ系3、ビームスプリッタ4、及び対物レンズ5を介し
て面Pwで一度交差した後、レチクル7上のマークRM
a、RMbの夫々を照射する。
Next, the configuration of the alignment system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6, 7 and 8.
In the first embodiment, based on the mark arrangement on the reticle shown in FIG. 2, two beams irradiating each of the reticle marks RMa and RMb and two beams irradiating the wafer mark WM through the window RW. The beam and the beam are separated from each other in the image space. Therefore, in FIG. 6 (A), the alignment beam light transmitting system 210 and the two beams LBr 1, LBr 2 for the reticle mark, two beams for the wafer mark LBW 1, emits a LBW 2. The two beams LBr 1 and LBr 2 are reflected by the upper half of the beam splitter 2 as shown in FIG. 6 (A) and once intersected at the plane Pw via the lens system 3, the beam splitter 4, and the objective lens 5. After that, the mark RM on the reticle 7
Irradiate each of a and RMb.

【0023】図6(B)に示すように2本のビームLB
r 1 、LBr 2 は対物レンズ5の前側焦点面(投影レン
ズPLの瞳面FPと共役な面)Epでは傾いた光路を通
り、対物レンズ5から射出するときは、対物レンズ5の
光軸から偏心した位置にその光軸と平行な中心線(2本
のビームLBr 1 、LBr 2 の2等分線)を有するよう
に設定される。
As shown in FIG. 6B, two beams LB
r 1 and LBr 2 pass through an inclined optical path on the front focal plane (a plane conjugate with the pupil plane FP of the projection lens PL) Ep of the objective lens 5 and, when exiting from the objective lens 5, from the optical axis of the objective lens 5. The eccentric position is set to have a center line (bisector of the two beams LBr 1 and LBr 2 ) parallel to the optical axis.

【0024】一方、送光系210からの2本のビームL
Bw 1 、LBw 2 は、図6(A)のようにビームスプリ
ッタ2の下半分で反射され、同様にレンズ系3、ビーム
スプリッタ4、対物レンズ5を介して面Pwで一度交差
した後、レチクル上の窓RWを通過してウエハW上のマ
ークWMに達する。2本のビームLBw 1 、LBw
2 は、図6(B)の方向からみると焦点面Epを傾いて
通り、対物レンズ5から射出するときは2本のビームL
Br 1 、LBr 2 の夫々に対して一定の間隔をあけて平
行に進む。
On the other hand, the two beams L from the light transmitting system 210
Bw 1 and LBw 2 are reflected by the lower half of the beam splitter 2 as shown in FIG. 6 (A), and similarly, they cross the surface Pw once through the lens system 3, the beam splitter 4, and the objective lens 5, and then the reticle. The mark WM on the wafer W is reached through the upper window RW. Two beams LBw 1 and LBw
When viewed from the direction of FIG. 6 (B), 2 passes through the focal plane Ep with an inclination, and when exiting from the objective lens 5, two beams L
Proceed in parallel with Br 1 and LBr 2 at regular intervals.

【0025】ここでビームスプリッタ2を中心とした各
ビームの幾何学的な光学配置を図7を参照して詳述す
る。図7において、分割器19Aは送光系210内に設
けられ、2本の可干渉性ビームLB1 、LB2 がアライ
メント光学系(対物レンズ5)の光軸AXaに関して対
称的に傾いて入射する。2本のビームLB1 、LB2
図1に示したビームLB1 、LB2 と同じもので波長λ
1 はHe−Neレーザの633nmとする。このビームL
1 、LB2 は面PF1 で平行光束の状態で交差した後
に分割器19Aに入射し、ビームLB1 からはビームL
Br 1 、LBw 1 の2本が作られ、ビームLB2 からは
ビームLBr2 、LBw 2 の2本が作られる。さらにレ
チクル用のビームLBr 1 、LBr 2 間の傾斜状態とウ
エハ用のビームLBw 1 、LBw 2 間の傾斜状態とは互
いに等しく、かつ元のビームLB1 、LB2 間の傾斜状
態を保存している。この4本のビームはレンズ系3によ
ってフーリエ変換されると、焦点面Ep上ではX方向
(計測方向)に光軸AXaを挾んで対称的に位置する2
つのスポットSP1 、SP2 になる。スポットSP1
ビームLBr 1 とLBw 1 とがいずれもビームウエスト
となる位置で交差することによって生じ、スポットSP
2 はビームLBr 2 とLBw 1 とがいずれもビームウエ
ストとなる位置で交差することによって生じる。ここ
で、元の2本のビームLB1 、LB2 が交差する面PF
1 は図6中の面Pw、及びウエハ面と共役になってい
る。
Here, the geometrical optical arrangement of each beam centered on the beam splitter 2 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 7, the splitter 19A is provided in the light transmitting system 210, and the two coherent beams LB 1 and LB 2 are incident while being inclined symmetrically with respect to the optical axis AXa of the alignment optical system (objective lens 5). .. The two beams LB 1 and LB 2 are the same as the beams LB 1 and LB 2 shown in FIG.
1 is 633 nm of He-Ne laser. This beam L
B 1 and LB 2 cross the plane PF 1 in the state of parallel light flux and then enter the splitter 19A, and the beam LB 1 to the beam L
Two beams Br 1 and LBw 1 are produced, and two beams LBr 2 and LBw 2 are produced from the beam LB 2 . Further, the tilted state between the reticle beams LBr 1 and LBr 2 and the tilted state between the wafer beams LBw 1 and LBw 2 are equal to each other, and the tilted state between the original beams LB 1 and LB 2 is preserved. There is. When the four beams are Fourier transformed by the lens system 3, they are symmetrically positioned on the focal plane Ep with the optical axis AXa in the X direction (measurement direction).
There are two spots SP 1 and SP 2 . The spot SP 1 is generated when both of the beams LBr 1 and LBw 1 intersect at a beam waist position.
The beam 2 is generated when the beams LBr 2 and LBw 1 both intersect at a beam waist position. Here, the plane PF where the original two beams LB 1 and LB 2 intersect
1 is conjugate with the surface Pw in FIG. 6 and the wafer surface.

【0026】さて、対物レンズ5を射出した4本のビー
ムは、図8に示すようにレチクル上に照射される。図8
において、レチクルマークRMa、RMb、及び窓RW
は図2と同じものとし、計測方向をX方向としてある。
レチクル用のビームLBr 1 、LBr 2 はそれぞれレチ
クルマークRMa、RMbのみをカバーする大きさの断
面(矩形)をもつ平行光束として照射され、ウエハ用の
ビームLBw 1 、LBw 2 はそれぞれ窓RW内のみを通
過する大きさの断面(矩形)をもつ平行光束として照射
される。本実施例では元の2本のビームLB1 、LB2
の断面形状(矩形)を同一寸法にすると、4本のビーム
のレチクル上での各断面形状56a、56bは全て同じ
寸法になる。
Now, the four beams emitted from the objective lens 5 are irradiated onto the reticle as shown in FIG. Figure 8
, Reticle marks RMa, RMb, and window RW
Is the same as in FIG. 2, and the measurement direction is the X direction.
The reticle beams LBr 1 and LBr 2 are irradiated as parallel light beams having a cross section (rectangle) of a size that covers only the reticle marks RMa and RMb, respectively, and the wafer beams LBw 1 and LBw 2 are only inside the window RW. Is emitted as a parallel light beam having a cross section (rectangle) of a size that passes through. In this embodiment, the original two beams LB 1 and LB 2
If the sectional shapes (rectangles) of (1) and (4) have the same size, the sectional shapes 56a and 56b of the four beams on the reticle all have the same size.

【0027】またウエハ用の2本のビームLBw 1 、L
Bw2 は、極力、窓RWのエッジにかからないように設
定され、この2本のビームLBw 1 、LBw 2 は投影レ
ンズPLを介してウエハWのマークWM上で交差し、干
渉縞が生成される。マークWMの配置は先の図2と同様
に、倍率色収差を利用するように設定される。このマー
クWMから垂直に発生する干渉ビーム(±1次回折光の
干渉)BTWは投影レンズPLを介してレチクル7の窓
RWの中央部を、ほぼ矩形の断面形状56Cの平行光束
となって通過する。断面形状56Cの寸法は2本のビー
ムLBw 1 、LBw 2 によりウエハ上での照射領域の形
状とウエハマークWMの外形との重複領域の寸法、形状
で決まる。ここで図8中の直線LaはレチクルマークR
Ma、RMbと窓RWとの計測方向(X方向)に関する
中心線を表わし、この直線Laの矢印方向が回路パター
ン領域のほぼ中心に向かうように配置される。さらに窓
RWとレチクルマークRMa、RMbとの間でX方向に
伸びた破線Lbは、露光用照明系208内に設けられた
結像式レチクルブラインド(照明視野絞り)のエッジ像
を表わし、レチクルマークRMa、RMbに露光光が照
射されることを防止している。尚、図8中の斜線部の領
域はクロム層等による遮光帯である。
Two beams LBw 1 , L for the wafer are also provided.
Bw 2 is set so as not to reach the edge of the window RW as much as possible, and these two beams LBw 1 and LBw 2 intersect each other on the mark WM of the wafer W via the projection lens PL to generate an interference fringe. .. The arrangement of the mark WM is set so as to utilize the chromatic aberration of magnification as in the case of FIG. The interference beam (interference of ± first-order diffracted light) BTW vertically generated from the mark WM passes through the projection lens PL and passes through the central portion of the window RW of the reticle 7 as a parallel light flux having a substantially rectangular cross-sectional shape 56C. .. The size of the cross-sectional shape 56C is determined by the size and shape of the overlapping area between the shape of the irradiation area on the wafer and the outer shape of the wafer mark WM by the two beams LBw 1 and LBw 2 . Here, the straight line La in FIG. 8 is the reticle mark R.
The center lines of the Ma, RMb and the window RW in the measurement direction (X direction) are represented, and the straight line La is arranged so that the direction of the arrow is substantially toward the center of the circuit pattern region. Further, a broken line Lb extending in the X direction between the window RW and the reticle marks RMa and RMb represents an edge image of an imaging reticle blind (illumination field stop) provided in the exposure illumination system 208. Exposure of exposure light to RMa and RMb is prevented. The shaded area in FIG. 8 is a light-shielding band made of a chromium layer or the like.

【0028】さて、ウエハマークWMからの干渉ビーム
BTWは対物レンズ5を介して図7中の焦点面Ep内の
中心点(光軸AXaが通る点)を通り、さらにレンズ系
3、ビームスプリッタ2を透過して面PF2 内の点PC
wを平行光束となって通る。この面PF2 はレンズ系3
と対物レンズ5との合成系に関して面Pwと共役な位置
にある。またウエハ用の2本のビームLBw 1 、LBw
2 はいずれも対称的な入射角でウエハマークWMを照射
するので、各ビームによる0次回折光DF1 、DF2
2本のビームLBw 1 、LBw 2 の各光路をそのまま逆
進することになる。この2つの0次回折光はDF1 、D
2 はビームスプリッタ2を透過して面PF2内の点P
Cwで交差する平行光束となる。
The interference beam BTW from the wafer mark WM passes through the objective lens 5 through the center point (the point where the optical axis AXa passes) in the focal plane Ep in FIG. 7, and further the lens system 3 and the beam splitter 2 are used. Point PC in the plane PF 2 through the
It passes through w as a parallel light beam. This surface PF 2 is a lens system 3
It is at a position conjugate with the plane Pw with respect to the combined system of the objective lens 5 and. Also, two beams LBw 1 and LBw for the wafer
Since both 2 irradiate the wafer mark WM with a symmetrical incident angle, the 0th-order diffracted lights DF 1 and DF 2 by the respective beams travel backward in the respective optical paths of the two beams LBw 1 and LBw 2. .. These two 0th-order diffracted lights are DF 1 , D
F 2 is transmitted through the beam splitter 2 and the point P in the plane PF 2
It becomes a parallel light flux that intersects at Cw.

【0029】一方、レチクルマークRMa、RMbの夫
々から発生した1次回折光は先の図1、図2で説明した
通り、送光ビームLBr 1 、LBr 2 の夫々の光路を逆
進し、図7中の対物レンズ5、焦点面Ep内のスポット
SP1 、SP2 の位置、レンズ系3、及びビームスプリ
ッタ2を介して面PF2 内の点PCrで平行光束となっ
て交差する。面PF2 内で干渉ビームBTWと0次回折
光DF1 、DF1 とは互いに交差し合うため、面PF2
での交差部の断面形状は送光ビームLBw 1 、LBw 2
の断面形状と相似になり、同様にレチクルマークRM
a、RMbからの1次回折光が交差する部分の面PF2
内での断面形状はマークRMa、RMbの外形とほぼ相
似になる。さらに面PF2 、もしくはその近傍では、ウ
エハマークWMからの干渉ビームBTW、0次回折光D
1 、DF2 と、レチクルマークRMからの2つの1次
回折光とが、図7中でY方向(非計測方向)に十分に分
離するように、レチクルマークRMと窓RWとのY方向
の間隔を広げておく。
On the other hand, the first-order diffracted light generated from each of the reticle marks RMa and RMb travels backward in the optical path of each of the light-transmitting beams LBr 1 and LBr 2 as described with reference to FIGS. Through the inside objective lens 5, the positions of the spots SP 1 and SP 2 in the focal plane Ep, the lens system 3, and the beam splitter 2, parallel light beams intersect at a point PCr in the surface PF 2 . Since mutually intersect each other in the plane PF 2 interfering beams BTW and 0-order diffracted light DF 1, DF 1, surface PF 2
The cross-sectional shape of the intersection at is the light-transmitting beams LBw 1 and LBw 2
Reticle mark RM
a, the surface PF 2 of the portion where the first-order diffracted light from RMb intersects
The cross-sectional shape inside is substantially similar to the outer shapes of the marks RMa and RMb. Further, at or near the surface PF 2 , the interference beam BTW from the wafer mark WM and the 0th-order diffracted light D
F 1 and DF 2 and the two first-order diffracted lights from the reticle mark RM are separated in the Y direction between the reticle mark RM and the window RW so that they are sufficiently separated in the Y direction (non-measurement direction) in FIG. 7. Increase the space.

【0030】こうして得られたウエハマークWMからの
干渉ビームBTW、0次回折光DF 1 、DF2 は、図6
(B)に示すように部分反射鏡23の透明部23B、ミ
ラー15、レンズ系(フーリエ変換レンズ)17を介し
て光電検出器18に受光される。この光電検出器18の
受光面は焦点面Epと共役なフーリエ変換面にある。一
方、レチクルマークRMからの2つの1次回折光は部分
反射鏡23の全反射部23Aで反射され、面PF2 に配
置されたモニター格子板13上で交差し、そこに干渉縞
が生成される。さらにモニター格子板13からは再回折
された±1次回折光が同軸に進み、干渉ビームBTRと
なって光電検出器14に受光される。
From the wafer mark WM thus obtained,
Interference beam BTW, 0th-order diffracted light DF 1, DF2Is shown in FIG.
As shown in (B), the transparent portion 23B of the partial reflecting mirror 23,
Via a lens 15 and a lens system (Fourier transform lens) 17
The light is received by the photoelectric detector 18. This photoelectric detector 18
The light receiving surface is on the Fourier transform plane which is conjugate with the focal plane Ep. one
However, the two first-order diffracted lights from the reticle mark RM are partially
The light is reflected by the total reflection portion 23A of the reflecting mirror 23, and the surface PF2Distributed to
Interference fringes cross on the placed monitor grid plate 13
Is generated. Re-diffraction from the monitor grid plate 13
The ± 1st-order diffracted light that has been transmitted travels coaxially and becomes an interference beam BTR.
Then, the light is received by the photoelectric detector 14.

【0031】その部分反射鏡23は、本実施例では波長
λ1 の光に対して、レチクル7のパターン面(マークR
Mが形成されたレチクル下面)と共役に配置されるの
で、レチクル7上でレチクル用のビームLBr 1 、LB
r 2 とウエハ用のビームLBw 1 、LBw 2 が分離して
いるため、部分反射鏡23においても、各マークからの
戻り光は分離しており、容易に分割することができる。
The partial reflecting mirror 23 has a wavelength in this embodiment.
λ1Pattern light of the reticle 7 (mark R
The bottom surface of the reticle on which M is formed)
Then, the beam LBr for the reticle on the reticle 71, LB
r2And wafer beam LBw 1, LBw2Is separated
Therefore, even in the partial reflecting mirror 23,
The return light is separate and can be easily split.

【0032】以上の構成において、レチクル7をX方向
に微動させると、レチクルマークRMaとRMbの夫々
からの1次回折光DF1 、DF2によってモニター格子
板13上に生成される干渉縞がそのピッチ方向(X方
向)に移動することになり、モニター格子と干渉縞との
位相関係が変化して光電検出器14からは先の図3のよ
うな信号Smが得られる。同様にウエハWをX方向に微
動させると、ウエハマークWMから垂直に発生する干渉
ビームBTWの強度が正弦波状に変化し、図3のような
信号Swが得られる。従って、図5に示したアライメン
ト信号処理系214では、これらの信号Sw、Smのレ
ベルが所定値になるレチクル7の位置とウエハWの位置
とを、レチクル干渉計202、ウエハ干渉計206で検
知し、レチクルステージ制御系200、ウエハステージ
制御系204によってレチクル7とウエハWとの相対位
置を所望の関係に追い込むように制御する。その後、露
光用照明系208から照明光ILを射出して、レチクル
7の回路パターン領域の像をウエハW上の所定位置に焼
き付ける。
In the above structure, when the reticle 7 is slightly moved in the X direction, the interference fringes generated on the monitor grating plate 13 by the first-order diffracted lights DF 1 and DF 2 from the reticle marks RMa and RMb respectively have a pitch. In the direction (X direction), the phase relationship between the monitor grating and the interference fringes changes, and the photoelectric detector 14 obtains the signal Sm as shown in FIG. Similarly, when the wafer W is slightly moved in the X direction, the intensity of the interference beam BTW vertically generated from the wafer mark WM changes in a sine wave shape, and the signal Sw as shown in FIG. 3 is obtained. Therefore, in the alignment signal processing system 214 shown in FIG. 5, the reticle interferometer 202 and the wafer interferometer 206 detect the position of the reticle 7 and the position of the wafer W at which the levels of these signals Sw and Sm become predetermined values. Then, the reticle stage control system 200 and the wafer stage control system 204 control so that the relative position between the reticle 7 and the wafer W is driven into a desired relationship. After that, the illumination light IL is emitted from the exposure illumination system 208, and the image of the circuit pattern area of the reticle 7 is printed on a predetermined position on the wafer W.

【0033】以上、本実施例ではレチクル7上のマーク
RMa、RMaに照射される2本のビームLBr 1 、L
Br 2 と、ウエハW上のマークWMに照射される2本の
ビームLBw 1 、LBw 2 とを、レチクル7上で互いに
混入し合わないように分離させておくため、各マークの
検出信号である光電信号Sm、Swの波形が理想的な正
弦波に近くなり、迷光の混入により波形歪み、ノイズ成
分が皆無になるため、信号Sm、Swのレベルに基づい
たマーク位置計測精度が向上するといった効果が得られ
る。また、上記の如くホモダイン法によりレチクル7と
ウエハWを信号Sm、Swの生成のために走査する場
合、レチクルマークRMとウエハマークWMが夫々のア
ライメント終了予測位置を通過する時刻を極力揃えるよ
うにレチクルステージRST、ウエハステージWSTを
同時走査すると、対物レンズ5等の振動により誤差分を
相殺することが可能となり、安定した位置検出が行え
る。
As described above, in this embodiment, the two beams LBr 1 and Lr which are irradiated on the marks RMa and RMa on the reticle 7 are used.
Since Br 2 and the two beams LBw 1 and LBw 2 with which the mark WM on the wafer W is irradiated are separated so as not to mix with each other on the reticle 7, this is a detection signal of each mark. The waveforms of the photoelectric signals Sm and Sw become close to an ideal sine wave, and waveform distortion and noise components are eliminated by stray light mixing, so that the mark position measurement accuracy based on the levels of the signals Sm and Sw is improved. Is obtained. Further, when the reticle 7 and the wafer W are scanned by the homodyne method to generate the signals Sm and Sw as described above, the times at which the reticle mark RM and the wafer mark WM pass the respective predicted alignment end positions are aligned as much as possible. When the reticle stage RST and the wafer stage WST are simultaneously scanned, the error can be canceled by the vibration of the objective lens 5 and the like, and stable position detection can be performed.

【0034】ここで再度、本実施例におけるレチクル上
のビーム配置を図9を参照して説明する。図9は基本的
には図8に示したものと同じであるが、ウエハマークW
Mを打ち替えるためのマークパターン52が設けられて
いる。図9おいては、先の図2の各マーク配置とくらべ
て、窓RWとレチクルマークRMとのY方向の間隔KY
を広げることができる。すなわち、図2のように、レチ
クルマークRMと窓RWとを同時にカバーするビーム断
面形状のまま、間隔KYを広げてしまうと、ビーム断面
形状が極めて大きくなってしまう。さらに打ち替え用の
マーク52がビーム照射領域内に入ってしまうので、マ
ーク52から発生する回折光が受光系へ迷光として混入
してくる可能性が生じてしまう。ところが、図9に示す
本実施例のように、レチクル上で4本のビームに分離す
ることによって、これらの問題点は全て解決される。
尚、打ち替え用のマーク52窓RWに対してY方向にΔ
βだけ離して形成されるが、このΔβは投影レンズPL
のレチクル側での倍率色収差量である。またマーク52
とレチクルマークRMとの間隔ΔDBの部分は全て遮光
帯であるが、そこには図8に示したようにレチクルブラ
インドのエッジ像Lbが位置する。そのため間隔ΔDB
は、レチクルブラインドの可変グレードのエッジの設定
精度と、レチクル7のアライメント時におけるY方向微
動範囲とによって決定される。
Here, the beam arrangement on the reticle in this embodiment will be described again with reference to FIG. 9 is basically the same as that shown in FIG.
A mark pattern 52 for replacing M is provided. In FIG. 9, the distance KY between the window RW and the reticle mark RM in the Y direction is different from the mark arrangement in FIG. 2 described above.
Can be extended. That is, as shown in FIG. 2, if the interval KY is widened while keeping the beam cross-sectional shape that simultaneously covers the reticle mark RM and the window RW, the beam cross-sectional shape becomes extremely large. Further, since the replacement mark 52 enters the beam irradiation area, there is a possibility that diffracted light generated from the mark 52 may be mixed into the light receiving system as stray light. However, as in this embodiment shown in FIG. 9, by separating the beam into four beams on the reticle, all of these problems can be solved.
In the Y direction with respect to the replacement mark 52 window RW, Δ
They are formed apart by β, but this Δβ is the projection lens PL
Is the amount of lateral chromatic aberration on the reticle side. Mark 52
The portion of the distance ΔDB between the reticle mark RM and the reticle mark RM is a light-shielding band, and the edge image Lb of the reticle blind is located there, as shown in FIG. Therefore, the interval ΔDB
Is determined by the setting accuracy of the variable grade edge of the reticle blind and the Y-direction fine movement range during alignment of the reticle 7.

【0035】ここで、2本のビームLBr 1 、LBr 2
(またはLBw 1 、LBw 2 )のX方向の中心間隔をK
X、レチクルマークRMa、RMbのピッチをPgr、ビ
ームの波長をλ1 とすると、2本のビームLBr 1 、L
Br 2 のレチクルへの入射角(アライメント系の光軸A
Xaからの傾き)θrは、マークRMからの1次回折光
を送光ビームに沿って逆進させるという条件(1次の回
折角が2θr)から、次式のような関係で表わされる。
Here, the two beams LBr 1 and LBr 2
(Or LBw 1 , LBw 2 ) the center distance in the X direction is K
X, the pitch of the reticle marks RMa and RMb is Pgr, and the wavelength of the beam is λ 1 , the two beams LBr 1 and LBr
Incident angle of Br 2 on reticle (alignment system optical axis A
The inclination from Xa) θr is expressed by the following equation from the condition (first-order diffraction angle is 2θr) that the first-order diffracted light from the mark RM travels backward along the transmitted beam.

【0036】 tanθr=KX/2・ΔL、かつ sin2θr=λ/Pgr 一例として、ピッチPgrを10μm、波長λを633n
m、軸上色収差量ΔLを20mmとすると、入射角θrは
約1.81°になり、間隔KXは約1.27mmになる。ちな
みにレチクルマークRMa、RMbの格子本数を20本
とすると、各マークのX方向の寸法は約200μm(0.
2mm)になり、間隔KXよりも十分に小さくなる。この
ことから上記条件のとき窓RWのX方向の長さは、間隔
KXにマークRMのX方向の長さを加えた値よりも多少
大きくして、約1.6mm程度にするとよい。
Tan θr = KX / 2 · ΔL, and sin2θr = λ / Pgr As an example, the pitch Pgr is 10 μm and the wavelength λ is 633n.
When m and the axial chromatic aberration amount ΔL are 20 mm, the incident angle θr is about 1.81 ° and the interval KX is about 1.27 mm. By the way, if the number of grids of the reticle marks RMa and RMb is 20, the size of each mark in the X direction is about 200 μm (0.
2 mm), which is sufficiently smaller than the interval KX. Therefore, under the above conditions, the length of the window RW in the X direction may be set to about 1.6 mm, which is slightly larger than the value obtained by adding the distance KX to the length of the mark RM in the X direction.

【0037】また一般にコヒーレントなレーザ光源から
のビームは断面が円形である場合が多く、そのままでは
図9のような矩形の断面形状を得られないので、例えば
図7に示した2本のビームLB1 、LB2 が交差する面
PF1 に矩形開口を有するアパーチャ板を設けるように
して、4本のビームLBr 1 、LBr 2 、LBw 1 、L
Bw 2 の断面形状を整形すればよい。
In general, a beam from a coherent laser light source has a circular cross section in many cases, and a rectangular cross section as shown in FIG. 9 cannot be obtained as it is. Therefore, for example, two beams LB shown in FIG. The four beams LBr 1 , LBr 2 , LBw 1 and L are provided by forming an aperture plate having a rectangular opening on the plane PF 1 where 1 and LB 2 intersect.
The cross-sectional shape of Bw 2 may be shaped.

【0038】また実際のアライメントにあたっては、ウ
エハステージWST上に固定された基準マーク(回折格
子状)FMを投影レンズPLとレチクル7とを介して図
6(B)中の観察用顕微鏡59で検出するようにし、レ
チクル7上のマーク(窓RWで代用してもよい)を基準
とした基準マークFMの座標値をウエハ干渉計206で
検出して記憶しておく。顕微鏡59は露光光ILと同一
波長の照明光のもとで各マークを検出するものとする。
その後、基準マークFMが2本のビームLBw 1 、LB
w 2 の照射領域Amの直下にくるようにウエハステージ
WSTを移動させて、光電検出器18の信号Swが所定
のレベルになる点でのウエハステージWSTの座標値を
記憶すると、先に記憶した座標値との関係から、レチク
ル7の中心の投影点を基準として、2つのビームLBw
1 、LBw 2 により干渉縞の所定位相点の座標位置が求
まる。この座標位置測定はいわゆるベースライン計測と
呼ばれるものであって、本実施例のようにウエハ上に生
成されるスタティックな干渉縞を基準としてウエハマー
クの位置を検出する方式ではウエハのステップアンドリ
ピート露光に先立って、例えばウエハ交換毎、あるいは
ロット毎に実行する必要がある。
In actual alignment,
A reference mark (diffraction pattern) fixed on the e-stage WST
(Child-like) FM through projection lens PL and reticle 7
6 (B) to detect with the observation microscope 59,
Based on the mark on the chicle 7 (the window RW may be used instead)
With the wafer interferometer 206, the coordinate values of the reference mark FM
Detect and store. The microscope 59 is the same as the exposure light IL
Each mark shall be detected under the illumination light of the wavelength.
After that, the reference mark FM has two beams LBw. 1, LB
w2Wafer stage so that it is directly under the irradiation area Am
The signal Sw of the photoelectric detector 18 is set to a predetermined value by moving WST.
The wafer stage WST coordinate value at the point
If you memorize it, the reticle
2 beams LBw with reference to the projection point at the center of rule 7
1, LBw2The coordinate position of the predetermined phase point of the interference fringe is obtained by
Maru This coordinate position measurement is the so-called baseline measurement
It is called, and is created on the wafer as in this embodiment.
Wafer mer based on the static interference fringes formed
The method of detecting the position of the wafer
Prior to the peat exposure, for example, every wafer exchange, or
It needs to be executed for each lot.

【0039】ところで第1の実施例におけるビーム送光
系210の具体的な構成の一例としては、図10に示す
構成が好適である。波長633nmのレーザ光を放射する
He−Neレーザ管19Mからの平行ビームは、ビーム
径を拡大するビームエクスパンダ19Lを通り、ビーム
スプリッタ19Kで2つに分割される。分割された一方
のビームLB1 はミラー19Jで反射され、レンズ19
Gによって面ESに集光した後、発散していく。また分
割された他方のビームLB2 はレンズ19H、ミラー1
9F、19Eを介して面ESに集光した後、発散してい
く。面ESは図7中の焦点面Epと共役な位置であり、
面ESを通る2本のビームLB1 、LB 2 の各中心線は
互いに平行であり、かつ一定の間隔をもっている。2本
のビームLB1 、LB2 は、さらにミラー19Dを介し
てレンズ系(逆フーリエ変換レンズ)19Cに入射し、
このレンズ系19Cからは後側焦点位置で交差する2本
の平行光束として射出する。レンズ系19Cの後側焦点
面、すなわち図7中の面PF1 にはビーム断面を整形す
るアパーチャ板19Bが配置され、ここを通過した2本
のビームLB1 、LB2 が分割器19Aに入射する。分
割器19Aは三角柱のプリズムを背中合わせに貼り合わ
せたもので、その接合面がビームスプリッタ(ハーフミ
ラー)として作用するもので、通常の直方体状のビーム
スプリッタでもよい。本実施例では分割器19Aの接合
面と一致するようにアライメント系の光軸AXaが設定
され、2本のビームLB1 、LB2 は接合面から偏心し
た位置の斜面に入射するように設定される。これによっ
て分割器19Aは互いに分離した4本のビームLBr
1 、LBr 2 、LBw 1 、LBw 2 を射出する。
By the way, beam transmission in the first embodiment
An example of a specific configuration of the system 210 is shown in FIG.
The configuration is suitable. Emits a laser beam with a wavelength of 633 nm
The parallel beam from the He-Ne laser tube 19M is a beam
Beam passes through the beam expander 19L that expands the diameter
It is divided into two by the splitter 19K. One side divided
Beam LB1Is reflected by the mirror 19J and the lens 19
After being focused on the surface ES by G, it diverges. Another minute
The other beam LB that was split2Is lens 19H, mirror 1
After condensing on the surface ES via 9F and 19E, it is diverging
Ku. The plane ES is a position conjugate with the focal plane Ep in FIG.
Two beams LB passing through the surface ES1, LB 2Each center line of
They are parallel to each other and have regular intervals. Two
Beam LB1, LB2Via the mirror 19D
Incident on the lens system (inverse Fourier transform lens) 19C,
Two from this lens system 19C that intersect at the rear focal position
Is emitted as a parallel light flux of. Rear focus of lens system 19C
Surface, that is, the surface PF in FIG.1Shape the beam cross section to
Aperture plate 19B is placed, and the two that pass through here
Beam LB1, LB2Enters the divider 19A. Minute
The divider 19A is formed by laminating triangular prisms back to back.
The beam splitter (half mirror)
Beam, which is an ordinary rectangular parallelepiped beam.
It may be a splitter. In this embodiment, the divider 19A is joined.
The optical axis AXa of the alignment system is set to match the surface
And two beams LB1, LB2Is eccentric from the joint surface
It is set so that it will be incident on the slope at a different position. By this
The splitter 19A has four beams LBr separated from each other.
 1, LBr2, LBw1, LBw2Inject.

【0040】以上の構成において、アパーチャ板19B
はビーム断面内での強度分布を一様にする機能も有す
る。通常、He−Neレーザ光は、その断面内でガウス
分布の強度をもつので、アパーチャ板19Bの矩形開口
の領域がガウス分布の中心(ピーク)付近になるように
エクスパンダ19Lの拡大率を設定すると、ガウス分布
の不要な両サイドをカットすることができる。
In the above structure, the aperture plate 19B
Also has the function of making the intensity distribution uniform within the beam cross section. Usually, the He-Ne laser light has a Gaussian distribution intensity in its cross section, so the enlargement ratio of the expander 19L is set so that the rectangular aperture area of the aperture plate 19B is near the center (peak) of the Gaussian distribution. Then, both unnecessary sides of the Gaussian distribution can be cut.

【0041】次に本発明の第2の実施例によりビーム送
光系の構成を図11により説明する。本実施例では、ビ
ーム送光系以外は先の第1実施例の構成を使うものとす
る。本実施例が第1実施例(図10)と異なる点は、レ
チクル用の2本のビームとウエハ用の2本のビームとを
それぞれ別のレーザ光源から作るようにしたことであ
る。
Next, the structure of the beam transmitting system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the configuration of the first embodiment is used except for the beam transmitting system. This embodiment is different from the first embodiment (FIG. 10) in that the two beams for the reticle and the two beams for the wafer are made from different laser light sources.

【0042】図11(A)、(B)は、先の図7に示し
たビームスプリッタ2へ入射する4本のビームLBr
1 、LBr 2 、LBw 1 、LBw 2 の作り方を示し、
X、Y、Zの各座標系は図7に合わせてある。また図1
1(B)は図11(A)中のB−B矢視図である。レー
ザ光源(He−Ne等)24Aから射出したビームLB
wは光分割器25Aによって互いに平行な2本のビーム
LBr 1 、LBr 2 に分割される。ビームLBr 1 、L
Br 2 は図11(A)では紙面と垂直な方向に並んでお
り、さらにDプリズム(くさび状プリズム)26Aによ
って光軸AXaに対して一定量だけ偏向され、ミラー2
7Aで反射された後、合成プリズム27Bに入射する。
合成プリズム27Bで反射されたビームLBr 1 、LB
r 2 は、図11(B)に示すようにレンズ系28によっ
て面PF1 で交差する平行光束に変換される。ただし、
図11(A)に示すように、2本のビームLBr 1 、L
Br 2 はY−Z面内でみると光軸AXaから所定量だけ
偏心している。
FIGS. 11A and 11B show four beams LBr incident on the beam splitter 2 shown in FIG.
1 , how to make LBr 2 , LBw 1 , LBw 2 ,
The X, Y, and Z coordinate systems are aligned with FIG. See also FIG.
1 (B) is a view on arrow B-B in FIG. 11 (A). Beam LB emitted from laser light source (He-Ne, etc.) 24A
The light splitter 25A splits w into two parallel beams LBr 1 and LBr 2 . Beam LBr 1 , L
In FIG. 11A, Br 2 are arranged in a direction perpendicular to the paper surface, and further, are deflected by a certain amount with respect to the optical axis AXa by the D prism (wedge prism) 26A, and the mirror 2
After being reflected by 7A, it enters the combining prism 27B.
Beams LBr 1 , LB reflected by the combining prism 27B
As shown in FIG. 11B, r 2 is converted by the lens system 28 into parallel light beams that intersect at the surface PF 1 . However,
As shown in FIG. 11A, the two beams LBr 1 and LBr
Br 2 is decentered from the optical axis AXa by a predetermined amount in the YZ plane.

【0043】一方、レーザ光源24Bから射出したビー
ムLBwは、光分割器25Aと全く同じ構造の光分割器
25Bによって2本のビームLBw 1、LBw 2 に分割
され、この2本のビームはDプリズム26Bによって同
時に偏向された後、合成プリズム27Bに入射し、レン
ズ系28によりX−Y面内において面PF1 で交差する
ように変換される。
On the other hand, the beam LBw emitted from the laser light source 24B is split into two beams LBw 1 and LBw 2 by the light splitter 25B having exactly the same structure as the light splitter 25A, and these two beams are D prisms. After being simultaneously deflected by 26B, they are incident on the combining prism 27B, and are converted by the lens system 28 so as to intersect with the plane PF 1 in the XY plane.

【0044】図11(A)、(B)においては、Dプリ
ズム26A、26Bによるビーム偏向点の位置をレンズ
系28の前側焦点面にほぼ一致させている。またレンズ
系28から射出される4本のビームはいずれも平行光束
としたので、実際上はDプリズム26A、26Bとレー
ザ光源24A、24Bとの夫々の間にレンズ系を入れ
て、Dプリズムの位置(レンズ系28の前側焦点面)に
各ビームの集束点(ビームウエスト)を作るようになっ
ている。さらに面PF1 の位置には、図10に示したよ
うなアパーチャ板19Bが配置される。ただし、ビーム
LBr 1 、LBr 2 の交差領域とビームLBw 1 、LB
w 2 の交差領域との面PF1 上での位置が光軸AXaを
挾んでZ方向に分離しているため、アパーチャ板19B
上にはそれぞれに対応した2つの矩形開口(照明視野絞
り)が形成される。このため、レチクル用の2本のビー
ムLBr 1 、LBr 2 のレチクル上での断面形状、寸法
と、ウエハ用の2本のビームLBw 1 、LBw 2 のレチ
クル上での断面形状、寸法とを独立に調整しておくこと
ができる。
In FIGS. 11A and 11B, the D pre
The position of the beam deflection point by the prisms 26A and 26B.
It is substantially aligned with the front focal plane of the system 28. Lens again
All four beams emitted from the system 28 are parallel light beams.
Therefore, in practice, the D prism 26A, 26B and the laser
Insert a lens system between each of the light sources 24A and 24B
At the position of the D prism (front focal plane of lens system 28)
To create a focal point (beam waist) for each beam
ing. Further face PF1The position is shown in Figure 10.
An unaperture plate 19B is arranged. However, the beam
LBr1, LBr 2Intersection area and beam LBw1, LB
w2PF with the intersection area of1The position on the optical axis AXa
Since it is sandwiched and separated in the Z direction, the aperture plate 19B
Two rectangular openings (illumination field stop)
Is formed. Therefore, two beads for the reticle
Mu LBr1, LBr2Cross-sectional shape and dimensions on the reticle
And two beams LBw for the wafer1, LBw2Reticles
Independent adjustment of cross-sectional shape and dimensions on the vehicle
You can

【0045】以上の本実施例では、レチクル用の2本の
ビームとウエハ用の2本のビームとを別のレーザ光源か
ら作るようにしたので、波長633nmの同じHe−Ne
レーザにしたとしても、相互に干渉することがなくな
り、受光系に入射してくる迷光成分のうち、レチクル用
ビームによって生じた迷光とウエハ用ビームによって生
じた迷光とが相互干渉することで起こる信号波形上の不
都合な位相歪みを低減させることができる。もちろん、
2つのレーザ光源24A、24Bからの各ビームの偏光
状態を互いに異ならせ、さらに受光系においても各マー
クからの信号光を偏光分離するようにしてもよい。
In this embodiment described above, the two beams for the reticle and the two beams for the wafer are produced from different laser light sources, so that the same He-Ne having a wavelength of 633 nm is used.
Even if a laser is used, the signals do not interfere with each other, and among stray light components that enter the light receiving system, the signals caused by mutual interference between stray light generated by the reticle beam and stray light generated by the wafer beam. Inconvenient phase distortion on the waveform can be reduced. of course,
The polarization state of each beam from the two laser light sources 24A and 24B may be different from each other, and the signal light from each mark may be polarized and separated also in the light receiving system.

【0046】また2つのレーザ光源24A、24Bから
のビームは、わずかに(例えば1%以下)に波長を異な
らせておいてもよい。ただし、その波長のわずかな差異
によって、投影レンズPLの軸上色収差量や倍率色収差
量も異なるときは、それに合わせて図11中の面PF1
での各ビームの状態を変えてやればよい。次に本発明の
第3の実施例によるビーム送光系の変形例を図12を参
照して説明する。この図12の系は、先の図1例で説明
した系と同等のものであり、レーザ光源24からのビー
ムはビームスプリッタ33で2つに分割され、その一方
のビームLB1 はミラー35で反射された後、合成プリ
ズム36に入射する。分割された他方のビームLB2
ミラー34で反射された後、合成プリズム36に入射す
る。レンズ系28は合成プリズム36によって互いに平
行に合成された2本のビームLB1 、LB2 を面PF2
上で交差させる。本実施例では面PF2 の位置に光分割
器37(図11中の分割器25A、25Bと同型)を設
け、ここでレチクル用の2本のビームLBr 1 、LBr
2 とウエハ用の2本のビームLBw 1 、LBw 2 とに分
ける。この光分割器37は図10中の19Aに相当する
ものである。
The beams from the two laser light sources 24A and 24B may be slightly (for example, 1% or less) different in wavelength. However, when the amount of axial chromatic aberration and the amount of lateral chromatic aberration of the projection lens PL differ due to a slight difference in the wavelength, the surface PF 1 in FIG.
You can change the state of each beam in. Next, a modification of the beam transmitting system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The system of FIG. 12 is equivalent to the system described in the previous example of FIG. 1, and the beam from the laser light source 24 is split into two beams by the beam splitter 33, and one beam LB 1 thereof is split by the mirror 35. After being reflected, it enters the combining prism 36. The other split beam LB 2 is reflected by the mirror 34 and then enters the combining prism 36. The lens system 28 combines the two beams LB 1 and LB 2 that are combined in parallel with each other by the combining prism 36 into the plane PF 2
Cross on top. In this embodiment, a light splitter 37 (same type as the splitters 25A and 25B in FIG. 11) is provided at the position of the plane PF 2 , where two beams LBr 1 and LBr for the reticle are provided.
2 and two beams LBw 1 and LBw 2 for the wafer. The light splitter 37 corresponds to 19A in FIG.

【0047】次に、本発明の第4の実施例によるビーム
送光系の変形例を図13、及び先の図6を参照して説明
する。本実施例では、以上の第1〜第3実施例のホモダ
イン法に対してヘテロダイン法を適用するようにしたも
のである。まず図13の系は、先の図12の系と全く同
じものであり、異なる点は、ヘテロダイン用の周波数シ
フタ38、39を、分割された2本のビームLB1 、L
2 の夫々に対して設けることである。この周波数シフ
タ38、39は、所定の高周波信号でドライブされる音
響光学変調器(AOM)と、このAOMで変調された1
次回折光のみを取り出すスリット等から構成される。そ
して周波数シフタ38は周波数F1 でドライブされ、入
射ビームLB1 の周波数f0 に対してf0 +F1 だけシ
フトした周波数f1 の1次回折光を送光ビームとして出
力する。同様に周波数シフタ38は周波数F2 でドライ
ブされ、入射ビームLB2 の周波数f0 に対してf0
2 だけシフトした周波数f2 の1次回折光を送光ビー
ムとして出力する。従って光分割器37から射出される
ビームLBr 1 、LBw 1 は周波数f1 になり、ビーム
LBr 2 、LBw 2 は周波数f2 になる。
Next, a beam according to a fourth embodiment of the present invention
A modified example of the light transmission system will be described with reference to FIG. 13 and FIG. 6 described above.
To do. In the present embodiment, the homoda of the first to third embodiments described above is used.
The heterodyne method is applied to the in method
Of. First, the system shown in FIG. 13 is exactly the same as the system shown in FIG.
The difference is that the frequency shift for heterodyne is
Covers 38 and 39 are divided into two beams LB1, L
B2It is to provide for each of. This frequency shift
The data 38 and 39 are sounds driven by a predetermined high frequency signal.
Acoustic optical modulator (AOM) and 1 modulated by this AOM
It is composed of a slit or the like for extracting only the next-order diffracted light. So
And the frequency shifter 381Is driven by
Shooting beam LB1Frequency f0Against f0+ F1Only
Frequency f1The first-order diffracted light of
Force Similarly, the frequency shifter 38 uses the frequency F2Dry in
Incident beam LB2Frequency f0Against f0+
F 2Frequency f shifted by2Transmits the first-order diffracted light of
Output as Therefore, it is emitted from the light splitter 37.
Beam LBr1, LBw1Is the frequency f1Become the beam
LBr2, LBw2Is the frequency f2become.

【0048】ところで、ヘテロダイン法の適用には、基
準信号が必要となるので、先の図6に示したアライメン
ト系の光路中のビームスプリッタ4の位置で、4本のビ
ームを一部分岐させてレンズ系8に入射させる。これに
よって2本のビームLBr 1 、LBr 2 は平行光束とな
って基準格子板20の上半分に形成した格子上で交差
し、2本のビームLBw 1 、LBw 2 も平行光束となっ
て基準格子板20の下半分に形成した格子上で交差す
る。基準格子板20からは、レチクル用の2本のビーム
から作られた干渉ビームBTSrと、ウエハ用の2本の
ビームから作られた干渉ビームBTSwとが分離して発
生し、これらは光電検出器21、22によって個別に受
光される。そしてヘテロダイ計測においては、光電検出
器21から得られる基準信号SRmと光電検出器14か
ら得られる信号Smとの位相差Δφm を先の図4のよう
にして求め、光電検出器22から得られる基準信号SR
wと光電検出器18から得られる信号Swとの位相差Δ
φw を求める。これらの信号Sm、Sw、SRm、SR
wは、いずれも周波数Δf(=f1 −f2 )のビート周
波数である。またここで得られる位相差Δφm は、レチ
クルマークRMa、RMbのピッチPgrの1/2の位置
ずれに対して2π(1周期)だけ変化し、位相差Δφw
もウエハマークWMのピッチPgwの1/2の位置ずれに
対して2πだけ変化する。
By the way, since the reference signal is required to apply the heterodyne method, the four beams are partially branched at the position of the beam splitter 4 in the optical path of the alignment system shown in FIG. It is made incident on the system 8. As a result, the two beams LBr 1 and LBr 2 become parallel light beams and intersect on the grating formed in the upper half of the reference grating plate 20, and the two beams LBw 1 and LBw 2 also become parallel light beams and become the reference grating. They intersect on a grid formed in the lower half of the plate 20. From the reference grating plate 20, an interference beam BTSr made of two beams for a reticle and an interference beam BTSw made of two beams for a wafer are separately generated, and these are generated by a photoelectric detector. The light is individually received by 21 and 22. Then, in the hetero-die measurement, the phase difference Δφ m between the reference signal SRm obtained from the photoelectric detector 21 and the signal Sm obtained from the photoelectric detector 14 is obtained as shown in FIG. 4 and obtained from the photoelectric detector 22. Reference signal SR
Phase difference Δ between w and the signal Sw obtained from the photoelectric detector 18
Find φ w . These signals Sm, Sw, SRm, SR
Each of w is a beat frequency having a frequency Δf (= f 1 −f 2 ). Further, the phase difference Δφ m obtained here changes by 2π (one cycle) with respect to the positional deviation of 1/2 of the pitch Pgr of the reticle marks RMa and RMb, and the phase difference Δφ w
Also changes by 2π with respect to the positional deviation of 1/2 of the pitch Pgw of the wafer mark WM.

【0049】次に本実施例のアライメントシーケンスを
簡単に説明する。まず露光光と同じ波長λ0 を照明光と
する顕微鏡59(図6)によってレチクル7とウエハス
テージWST上の基準板のマークFMとを同時観察し、
レチクル7上のマークと基準マークFMとが相対位置ず
れのないように、レチクルステージRST、ウエハテス
ージWSTのいずれか一方、又は両方を駆動する。この
とき、基準板上にはウエハマークWMと同じ格子マーク
が併設されており、それがレチクル7の窓RWの直下に
位置するように配置されている。そして顕微鏡59によ
ってレチクル7と基準マークFMとがアライメントされ
た時点で、計測信号Smと基準信号SRmとの位相差Δ
φmoと、計測信号Swと(基準マークの格子を検出)と
基準信号SRwとの位相差Δφwoとを求め、記憶してお
く。その後、実際にウエハWをアライメントするとき
は、ウエハステージWSTを目標位置に位置決めした状
態で、レチクルマークRMa、RMbの検出によって得
られる。位相差Δφm と、ウエハマークWMの検出によ
って得られる位相差Δφw とが、予め記憶された値Δφ
mo、Δφwoの夫々と等しくなるようにレチクルステージ
RST、又はウエハステージWSTを制御する。あるい
は、位相差変化量とステージ位置変化量とが一義的に対
応していることから、レチクルマークとウエハマークと
が倍ピッチ関係にあるとして、(Δφm −Δφmo)/2
=Δφw −Δφmoの関係を満たすようにレチクルステー
ジとウエハステージの両方、又は一方を制御するように
してもよい。尚、本実施例においても、レチクル干渉計
202、ウエハ干渉計206を用いて、レチクルマーク
RM、ウエハマークWMを、それらの格子ピッチPgr、
Pgwの±1/4以内に位置決めしてから位相差計測を行
うことは言うまでもない。
Next, the alignment sequence of this embodiment will be briefly described. First, the reticle 7 and the mark FM of the reference plate on the wafer stage WST are simultaneously observed by the microscope 59 (FIG. 6) having the same wavelength λ 0 as the exposure light as the illumination light.
Either or both of reticle stage RST and wafer stage WST are driven so that the mark on reticle 7 and reference mark FM are not displaced relative to each other. At this time, the same lattice mark as the wafer mark WM is juxtaposed on the reference plate, and it is arranged so as to be located immediately below the window RW of the reticle 7. Then, when the reticle 7 and the reference mark FM are aligned by the microscope 59, the phase difference Δ between the measurement signal Sm and the reference signal SRm.
φ mo , the measurement signal Sw, and the phase difference Δφ wo between the reference signal SRw (detecting the grid of the reference mark) and the reference signal SRw are obtained and stored. After that, when the wafer W is actually aligned, it is obtained by detecting the reticle marks RMa and RMb while the wafer stage WST is positioned at the target position. The phase difference Δφ m and the phase difference Δφ w obtained by detecting the wafer mark WM are the values Δφ stored in advance.
Reticle stage RST or wafer stage WST is controlled so that mo and Δφ wo are equal. Alternatively, since the phase difference change amount and the stage position change amount uniquely correspond to each other, assuming that the reticle mark and the wafer mark have a double pitch relationship, (Δφ m −Δφ mo ) / 2
Either or both of the reticle stage and the wafer stage may be controlled so as to satisfy the relationship of = Δφ w -Δφ mo . Also in the present embodiment, the reticle interferometer 202 and the wafer interferometer 206 are used to determine the reticle mark RM and the wafer mark WM by their grating pitch Pgr,
It goes without saying that the phase difference measurement is performed after positioning within ± 1/4 of Pgw.

【0050】次に本発明の第5の実施例によるビーム送
光系の変形例を図14を参照して説明するが、この図1
4の系は基本的には先の図11に示した系と類似のもの
である。ただし本実施例では、レーザ光源24は1つに
し、レチクル用のビームとウエハ用のビームとの間に所
定の周波数偏移を持たせることで、レチクル側からの迷
光とウエハ側からの迷光との可干渉制御を低減させるよ
うにした。
Next, a modification of the beam transmitting system according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of No. 4 is basically similar to the system shown in FIG. However, in this embodiment, the number of laser light sources 24 is one, and a predetermined frequency shift is provided between the beam for the reticle and the beam for the wafer, so that stray light from the reticle side and stray light from the wafer side are not generated. The coherence control of is reduced.

【0051】図14(A)はZ−Y面内での配置を示
し、図14(B)はX−Y面内での配置を図14(A)
の下方側からみた図である。この図14において、先の
図11で使った部材と同一のものには同じ符号をつけて
ある。レーザ光源24からのビームはビームスプリッタ
40でレチクル用のビームLBrとウエハ用のビームL
Bwとに分割される。このうちビームLBwはミラー4
1で反射されて、プリズム25Bで2本のビームLBw
1 、LBw 2 に分割された後、Dプリズム26B、合成
プリズム、及びレンズ系28を通って面PF1 で交差す
る。一方、ビームスプリッタ40を透過したビームLB
rは周波数シフタ42に入射し、ここで一定の周波数だ
け偏移された1次回折光のビームが作られ光分割器25
Aによってさらに2本のビームLBr 1 、LBr 2 に分
割される。この2本のビームはDプリズム26A、ミラ
ー27A、合成プリズム27A、及びレンズ系28を通
って面PF1 で交差する。
FIG. 14A shows the arrangement in the Z-Y plane, and FIG. 14B shows the arrangement in the XY plane.
It is the figure seen from the lower side. In FIG. 14, the same members as those used in FIG. 11 are given the same reference numerals. The beam from the laser light source 24 is transmitted by the beam splitter 40 to the beam LBr for the reticle and the beam L for the wafer.
And Bw. Of these, the beam LBw is the mirror 4
Two beams LBw reflected by the prism 25B
1 and LBw 2 , and then intersects at the plane PF 1 through the D prism 26B, the compound prism, and the lens system 28. On the other hand, the beam LB transmitted through the beam splitter 40
The r is incident on the frequency shifter 42, where a beam of the first-order diffracted light shifted by a certain frequency is formed, and the light splitter 25
The beam A is further divided into two beams LBr 1 and LBr 2 . The two beams pass through the D prism 26A, the mirror 27A, the combining prism 27A, and the lens system 28, and intersect at the surface PF 1 .

【0052】本実施例では、周波数シフタ42をレチク
ル用のビームLBr側に入れたが、代わりにウエハ用の
ビームLBw側に入れてもよい。また周波数シフタ42
はAOMに対して適当な高周波信号でドライブすればよ
くその周波数Fdは任意の値でよい。以上のように、本
実施例ではレチクル側の2本のビームLBr 1 、LBr
2 とウエハ側の2本のビームLBw 1 、LBw 2 との間
に周波数差Fdを与えるものの、像空間で互いに交差す
る2本のビーム間の周波数差は零であるため、第1〜第
3の実施例と同様にホモダイン法として適用される。従
ってアライメントにあたっては、レチクルマークRMや
ウエハマークWMをピッチ方向に走査する必要がある。
In this embodiment, the frequency shifter 42 is placed on the reticle beam LBr side, but it may be placed on the wafer beam LBw side instead. In addition, the frequency shifter 42
May be driven with an appropriate high frequency signal for the AOM, and the frequency Fd may be any value. As described above, in this embodiment, the two beams LBr 1 and LBr on the reticle side are provided.
2 and the two beams LBw 1 and LBw 2 on the wafer side, a frequency difference Fd is given, but the frequency difference between the two beams intersecting in the image space is zero. The method is applied as the homodyne method as in the above example. Therefore, in alignment, it is necessary to scan the reticle mark RM and the wafer mark WM in the pitch direction.

【0053】次に本発明の第6の実施例によるビーム送
光系の変形例を、図15を参照して説明する。この図1
5の系は先の図13と図14の各系を組み合わせて、ヘ
テロダイン化を図ったものである。また図15(B)は
図15(A)の配置を下方側からみた図である。レーザ
光源24からのビームは、図15(A)のようにビーム
スプリッタ40によってレチクル用のビームLBrとウ
エハ用のビームLBwとに分割される。ウエハ用のビー
ムLBwはミラー41で反射された後、ビームスプリッ
タ33Wに入射し、図15(B)のようにさらに2本の
ビームLBw 1 、LBw 2 に分割される。このうちビー
ムLBw 1 は周波数シフタ38W、ミラー35Wを通っ
て偏心合成プリズム36Wに入射する。他方のビームL
Bw 2 は、ミラー34Wで反射され、周波数シフタ39
Wを通って偏心合成プリズム36Wに入射する。このプ
リズム36Wからの2本のビームLBw 1 、LBw 2
Dプリズム26Bによって同一方向に偏向され、合成プ
リズム27B、レンズ系28を通って面PF1 で交差す
る。
Next, a modification of the beam transmitting system according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This Figure 1
The system of No. 5 is a combination of the systems of FIGS. 13 and 14 described above for heterodyneization. Further, FIG. 15B is a view of the arrangement of FIG. 15A viewed from the lower side. The beam from the laser light source 24 is split into a reticle beam LBr and a wafer beam LBw by the beam splitter 40 as shown in FIG. The wafer beam LBw is reflected by the mirror 41, then enters the beam splitter 33W, and is further divided into two beams LBw 1 and LBw 2 as shown in FIG. 15B. Of these, the beam LBw 1 passes through the frequency shifter 38W and the mirror 35W and is incident on the decentering synthesis prism 36W. The other beam L
Bw 2 is reflected by the mirror 34W, and the frequency shifter 39
The light passes through W and enters the decentered synthesis prism 36W. The two beams LBw 1 and LBw 2 from the prism 36W are deflected in the same direction by the D prism 26B, pass through the combining prism 27B and the lens system 28, and intersect at the surface PF 1 .

【0054】一方、レチクル用のビームLBrは、図1
5(B)と同様の構成、すなわちビームスプリッタ33
R、ミラー34R、周波数シフタ38R、39R、及び
偏心合成プリズム36Rの夫々を通って2本のビームL
Br 1、LBr 2 に変換された後、Dプリズム26Aに
よって一定量だけ同時に偏向され、ミラー27Aを介し
て合成プリズム27Bに入射し、面PF1 で交差する。
On the other hand, the beam LBr for the reticle is shown in FIG.
5 (B), that is, the beam splitter 33
The two beams L pass through the R, the mirror 34R, the frequency shifters 38R and 39R, and the decentering synthesis prism 36R.
After being converted into Br 1 and LBr 2, they are simultaneously deflected by a certain amount by the D prism 26A, enter the combining prism 27B via the mirror 27A, and intersect at the surface PF 1 .

【0055】以上のように本実施例では、レチクル用の
2本のビームLBr 1 、LBr 2 の間に、高周波ドライ
ブ回路で駆動される2つの周波数シフタ38R、39R
を使って所定の周波数差Δfrを与え、ウエハ用の2本の
ビームLBw 1 、LBw 2の間に、2つの周波数シフタ
38W、39Wによって所定の周波数差Δfwを与える。
ここで4つの周波数シフタ38R、39R、38W、3
9Wの各ドライブ周波数を、それぞれFr 1 、Fr 2
Fw 1 、Fw 2 とすると、レーゲ光源24からのビーム
の元の周波数をf0 として以下の関係が成り立つ。
As described above, in this embodiment, the two frequency shifters 38R and 39R driven by the high frequency drive circuit are provided between the two reticle beams LBr 1 and LBr 2.
Is used to provide a predetermined frequency difference Δfr, and two frequency shifters 38W and 39W provide a predetermined frequency difference Δfw between the two wafer beams LBw 1 and LBw 2 .
Here, four frequency shifters 38R, 39R, 38W, 3
Each drive frequency of 9W is Fr 1 , Fr 2 ,
When Fw 1 and Fw 2 are set, the following relationship is established with the original frequency of the beam from the Rege light source 24 being f 0 .

【0056】 Δfr=(Fr 1 +f0 )−(Fr 2 +f0 )=Fr 1 −Fr 2 Δfw=(Fw 1 +f0 )−(Fw 2 +f0 )=Fw 1 −Fw 2 そこで各ドライブ信号の周波数を適当に定めてやると、
周波数差ΔfrとΔfwとを異ならせることができ、その結
果、レチクルマークRMから得られる干渉ビームBTR
のビート周波数(Δfr)と、ウエハマークWMから得ら
れる干渉ビームBTWのビート周波数(Δfw)とを十分
に離すことができ、相互に混入が生じたとしても、信号
処理回路上で弁別することが可能になる。もちろん、図
6に示した構成によれば、基準信号SRrとSRwの周
波数もそれに合わせて自ずと異なってくる。
Δfr = (Fr 1 + f 0 ) − (Fr 2 + f 0 ) = Fr 1 −Fr 2 Δfw = (Fw 1 + f 0 ) − (Fw 2 + f 0 ) = Fw 1 −Fw 2 Then, for each drive signal If you set the frequency appropriately,
The frequency difference Δfr and Δfw can be made different, and as a result, the interference beam BTR obtained from the reticle mark RM can be obtained.
Can be sufficiently separated from the beat frequency (Δfr) of the interference beam BTW obtained from the wafer mark WM, and even if they are mixed with each other, they can be discriminated on the signal processing circuit. It will be possible. Of course, according to the configuration shown in FIG. 6, the frequencies of the reference signals SRr and SRw are naturally different accordingly.

【0057】ここで周波数Δfr、Δfwは、当然のことな
がら、各光電検出器14、18、21、22の応答性の
範囲内に定められ、その比Δfr/Δfrは、1倍、又は高
調波の関係(1:2、1:3等)にならないように設定
するのが望ましい。さらにレチクルビーム用の2つのド
ライブ信号の周波数Fr 1 、Fr 2 の中心周波数Frc
〔(Fr 1 +Fr 2 )/2〕と、ウエハビーム用の2つ
のドライブ信号の周波数Fw 1 、Fw 2 の中心周波数F
wc〔(Fw 1 +Fw 2)/2〕との差Δfcを、光電検出
器14、18、21、22の応答性よりも十分に高い周
波数、すなわち応答できない程に高い値に設定すること
が望ましい。一例として、周波数Fw 1 、Fw 2 は80
MHz台、周波数Fr 1 、Fr 2 は90MHz(又は70M
Hz)台にし、 Fw 1 =80.000MHz、Fw 2 =80.020MHz(Δ
fw=20KHz) Fr 1 =90.000MHz、Fr 2 =90.050MHz(Δ
fr=50KHz) のように設定される。
Here, the frequencies Δfr and Δfw are of course set within the range of the responsivity of the photoelectric detectors 14, 18, 21, and 22, and the ratio Δfr / Δfr is 1 time or the harmonics. It is desirable to set so that the relationship (1: 2, 1: 3, etc.) does not occur. Further, the center frequencies Fr 1 and Fr 2 of the two drive signals for the reticle beam are Frc.
[(Fr 1 + Fr 2 ) / 2] and the center frequencies F of the two drive signals Fw 1 and Fw 2 for the wafer beam.
It is desirable to set the difference Δfc from wc [(Fw 1 + Fw 2 ) / 2] to a frequency sufficiently higher than the responsivity of the photoelectric detectors 14, 18, 21, and 22, that is, a value that is too high to respond. .. As an example, the frequencies Fw 1 and Fw 2 are 80
MHz range, frequencies Fr 1 and Fr 2 are 90 MHz (or 70 M
Hz), Fw 1 = 80.000 MHz, Fw 2 = 80.020 MHz (Δ
fw = 20 KHz) Fr 1 = 90.000 MHz, Fr 2 = 90.050 MHz (Δ
fr = 50 KHz).

【0058】この場合、比Δfr/Δfwは2.5となり、周
波数Δfr(50KHz)の周期は20μSec.であり、周波
数Δfw(20KHz)の周期は50μSec.であるので、そ
れらの公倍数は、Nを1以上の整数としたとき、100
・N(μSec.)となる。そこで信号処理系で位相差を計
測するための各信号Sm、Sw、SRm、SRwのデジ
タルサンプリング時間を、上記100・N(μSec.)に
定めるようにするとよい。これは信号処理の方法とも関
連するので、以下にその処理方法を説明する。
In this case, the ratio Δfr / Δfw is 2.5, the period of the frequency Δfr (50 KHz) is 20 μSec., And the period of the frequency Δfw (20 KHz) is 50 μSec. Therefore, their common multiple is N. When set to an integer of 1 or more, 100
・ N (μSec.). Therefore, it is advisable to set the digital sampling time of each signal Sm, Sw, SRm, SRw for measuring the phase difference in the signal processing system to 100.N (μSec.). Since this is also related to the signal processing method, the processing method will be described below.

【0059】図16は、各信号の波形を取り込むための
回路構成を示し、ここでは説明を簡単にするため、信号
SwとSRwとの取り込みについてのみ図示する。図1
6において、高速アナログ−デジタル変換器(ADC)
100は信号Swの大きさをデジタル値に変換し、その
値をメモリ(RAM)102へ送る。ADC100の変
換タイミングは演算処理回路(CPU)110からのク
ロックパルスCKに応答して行われる。このパスルCK
の周波数は、ADC100の変換スピードに応じて定め
られるが、信号Swの周波数Δfwに対して2倍以上に定
められる。ここではADC100として200KHzのク
ロックパルスCKに応答してA/D変換可能なものを使
う。またカウンタ(CNT)108はクロックパルスC
Kを順次計数し、その計数値をRAM102に対するア
ドレス値ADとして出力する。
FIG. 16 shows a circuit configuration for capturing the waveform of each signal, and here, for simplification of description, only the capturing of the signals Sw and SRw is shown. Figure 1
6, high-speed analog-to-digital converter (ADC)
100 converts the magnitude of the signal Sw into a digital value and sends the value to a memory (RAM) 102. The conversion timing of the ADC 100 is performed in response to the clock pulse CK from the arithmetic processing circuit (CPU) 110. This pulse CK
The frequency is determined according to the conversion speed of the ADC 100, but is determined to be twice or more the frequency Δfw of the signal Sw. Here, the ADC 100 that can be A / D converted in response to the 200 KHz clock pulse CK is used. Further, the counter (CNT) 108 has a clock pulse C
K is sequentially counted, and the count value is output as the address value AD for the RAM 102.

【0060】同様に、基準信号SRwの大きさはADC
104によってデジタルサンプリングされ、RAM10
6に記憶される。このADC104の変換タイミングと
RAM106のアドレス変更とはいずれもクロックパル
スCKに応答している。CPU110はRAM102、
106に記憶された信号波形を演算処理し、2つの信号
Sw、SRwの間の位相差Δφw を求め、この位相差Δ
φW に対応した位置ずれ量ΔXW 、又はΔYW )を、先
の図5に示した中央制御系216へ出力する。
Similarly, the magnitude of the reference signal SRw is ADC.
RAM 10 digitally sampled by 104
6 is stored. Both the conversion timing of the ADC 104 and the address change of the RAM 106 respond to the clock pulse CK. CPU110 is RAM102,
The signal waveform stored in 106 is arithmetically processed to obtain a phase difference Δφ w between the two signals Sw and SRw, and this phase difference Δ
The positional deviation amount ΔX W or ΔY W ) corresponding to φ W is output to the central control system 216 shown in FIG.

【0061】さて、CPU110がRAM102、10
6の波形データを処理する際、先に定めた公倍数100
・N(μSec.)とクロックパルスCKの周波数Fck(例
えば200KHz)とに基づいて演算に使用すべき波形上
のサンプリング点数だけ波形データを読み込む。まず、
周波数Fckの周期Tcは106 /Fck(μSec.)であ
り、Fck=200KHzにすると、Tc=5(μSec.)と
なる。従って公倍数のうちN=1とした最小値100と
の比(100/Tc)から最低限20ポイント(クロッ
クパルスCKの20パルス分)の波形データを読み込め
ばよいことになる。ただし、20ポイントのデータは信
号Sw、SRwの各波形の2周期分にしか当たらないた
め、演算上での平均化効果が少なくなる。そこで平均化
効果も考慮して、信号Sw、SRwの波形の20周期分
を使うものとすると、N=10ということになる。この
とき、公倍数は1000(μSec.)となり、ポイント数
は200(1000/Tc)になる。
Now, the CPU 110 causes the RAMs 102 and 10 to operate.
When processing the waveform data of 6, the common multiple 100 previously defined
The waveform data is read by the number of sampling points on the waveform to be used for the calculation based on N (μSec.) And the frequency Fck (for example, 200 KHz) of the clock pulse CK. First,
The period Tc of the frequency Fck is 10 6 / Fck (μSec.), And when Fck = 200 KHz, Tc = 5 (μSec.). Therefore, it is only necessary to read the waveform data of at least 20 points (20 pulses of the clock pulse CK) from the ratio (100 / Tc) to the minimum value 100 where N = 1 among the common multiples. However, since the data of 20 points corresponds to only two cycles of each waveform of the signals Sw and SRw, the averaging effect in the calculation is reduced. Therefore, if 20 cycles of the waveforms of the signals Sw and SRw are used in consideration of the averaging effect, N = 10. At this time, the common multiple is 1000 (μSec.) And the number of points is 200 (1000 / Tc).

【0062】そこでCPU110はRAM102、10
6の夫々の波形上で同一サンプリング点をスタート点と
し、ここから200ポイント分のデータを読み込んで以
下の演算を行うものとする。本実施例では区間が定めら
れた基本周波数(正弦波)同志での間の位相差を求める
ために、フーリエ積分を行うものとする。まず、基準信
号SRw、を数式で表すと、振幅をEo として次式のよ
うになる。
Therefore, the CPU 110 has the RAMs 102, 10
It is assumed that the same sampling point is set as a start point on each of the six waveforms, data of 200 points is read from this point, and the following calculation is performed. In this embodiment, Fourier integration is performed in order to obtain the phase difference between fundamental frequencies (sinusoidal waves) having defined sections. First, when the reference signal SRw is represented by a mathematical expression, the following expression is obtained with the amplitude being E o .

【0063】 信号SRw:Eo sin (ωt+Δθo )……(1) ここで角速度ωはΔfwから一義的にわかっている。また
位相成分Δθo は信号SRwの読み込むべき波形部分の
スタート点を基準としたときの位相ずれである。次にC
PU110は、角速度ωが同じでスタート点での位相ず
れが零の振幅Aの正弦波Asin ωtと余弦波Acos ωt
との波形データテーブル(信号SRwと同一サンプリン
グ間隔)とを用意し、波形のサンプリング点数kを1〜
nとしたとき、次式の演算を実行する
Signal SRw: E o sin (ωt + Δθ o ) ... (1) Here, the angular velocity ω is uniquely known from Δfw. The phase component Δθ o is a phase shift when the start point of the waveform portion of the signal SRw to be read is used as a reference. Then C
The PU 110 has a sine wave Asin ωt and a cosine wave Acos ωt with the same angular velocity ω and an amplitude A with zero phase shift at the start point.
And a waveform data table (same sampling interval as the signal SRw) are prepared, and the number of sampling points k of the waveform is set to 1 to
When n is set, the following calculation is executed

【0064】[0064]

【数1】 [Equation 1]

【0065】これら式(2)、(3)の積分区間は、本
実施例ではRAM106内のスタート点アドレスから2
00ポイント分(n=200である。式(2)、(3)
で求まった値Dr、Diは、それぞれスタート点を基準
として信号SRwを極座標系上でベクトル化したときの
各座標軸方向の成分(コンポーネント)である。あるい
は複素平面上での実数部(Dr)と虚数部(Di)であ
る。
In the present embodiment, the integration interval of these equations (2) and (3) is 2 from the start point address in the RAM 106.
00 points (n = 200. Expressions (2) and (3))
The values Dr and Di obtained in step 1 are components in each coordinate axis direction when the signal SRw is vectorized on the polar coordinate system with the start point as a reference. Alternatively, they are the real part (Dr) and the imaginary part (Di) on the complex plane.

【0066】そこでCPU110は、サンプリングされ
た信号SRwのスタート点を基準とした位相成分Δθo
を次式によって求める。 Δθo =tan -1(Di/Dr)……(4) 同様にCPU110は、サンプリング信号Swについて
も、それ自体のスタート点を基準とした位相成分Δθw
を、先の式(2)、(3)、(4)と同じ手法に従って
求める。そして最後に、CPU110は2つの位相成分
Δθo 、Δθw の差から、信号SRwに対する信号Sw
の位相差Δφw を求める。
Therefore, the CPU 110 uses the phase component Δθ o with the start point of the sampled signal SRw as a reference.
Is calculated by the following formula. Δθ o = tan −1 (Di / Dr) (4) Similarly, for the sampling signal Sw, the CPU 110 also has a phase component Δθ w based on the start point of itself.
Is calculated according to the same method as the above equations (2), (3) and (4). Finally, the CPU 110 determines the signal Sw for the signal SRw from the difference between the two phase components Δθ o and Δθ w.
Find the phase difference Δφ w of.

【0067】Δφw =Δθo −Δθw ……(5) この位相差Δφw は、ウエハマークWMの格子ピッチP
gwに基づいてただちに位置ずれ量(ΔXw、ΔYw)に
変換できる。ただし、レチクルとウエハを相対的にアラ
イメントする場合は、ウエハ側の位相差Δφw とレチク
ル側の位相差Δφ m との関係のみをモニターすればよい
こともあるので、必ずしも位置ずれ量(ΔXw、ΔY
w)まで変換する必要はない。
Δφw= Δθo−Δθw(5) This phase difference ΔφwIs the lattice pitch P of the wafer mark WM
Immediately calculate the position shift amount (ΔXw, ΔYw) based on gw
Can be converted. However, the reticle and wafer are relatively aligned.
, The phase difference Δφ on the wafer sidewAnd retik
Phase difference Δφ mOnly need to monitor relationship with
Therefore, the positional deviation amount (ΔXw, ΔY
There is no need to convert up to w).

【0068】以上、本発明の各実施例においては、レチ
クルマークRMa、RMbを照射する2本のビームLB
r 1 、LBr 1 同志、あるいはウエハマークWMを照射
する2本のビームLBw 1 、LBw 2 同志は、互いに可
干渉性であるとしたが、可干渉性のない相補的(コンプ
リメンタリ)な偏光状態のビーム同志にしてもよい。こ
の場合、ウエハマークWM上、基準格子板20上、ある
いはモニター格子板13上では2本のビームの交差によ
る干渉縞は作られず、またウエハマークからの干渉ビー
ト光BTWも干渉ビートとはならず、単に相補的偏光状
態の2つの1次回折光が同軸に進むだけになる。しかし
ながら、各光電検出器14、18、21、22の直前に
検光子(λ/2板、偏光ビームスプリッタ等)を設け、
相補的な2つの回折光の偏光状態を互いに干渉し合う成
分を含むように変換してやれば、同様のビート周波数で
振幅変化する交流信号が得られる。
As described above, in each embodiment of the present invention, the two beams LB for irradiating the reticle marks RMa and RMb are used.
The two r 1 , LBr 1 or the two beams LBw 1 , LBw 2 for irradiating the wafer mark WM are said to be coherent to each other, but they have complementary polarization states without coherence. You can use the same beam. In this case, interference fringes due to the intersection of the two beams are not formed on the wafer mark WM, the reference grating plate 20, or the monitor grating plate 13, and the interference beat light BTW from the wafer mark does not become an interference beat. , Only two first-order diffracted lights having complementary polarization states travel coaxially. However, an analyzer (λ / 2 plate, polarization beam splitter, etc.) is provided immediately before each photoelectric detector 14, 18, 21, 22 and
If the polarization states of two complementary diffracted lights are converted so as to include components that interfere with each other, an AC signal whose amplitude changes at the same beat frequency can be obtained.

【0069】その他、図15に示した4個のAOMを使
った周波数偏移によるレチクル側とウエハ側との干渉性
の低減法に加え、図11のようにレチクル側のビーム光
源とウエハ側のビーム光源とを別にしてもよい。
In addition to the method of reducing the coherence between the reticle side and the wafer side by frequency shift using the four AOMs shown in FIG. 15, in addition to the beam light source on the reticle side and the wafer side as shown in FIG. The beam light source may be separately provided.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によればマスクをアライメントす
る2本の第1ビームと基板をアライメントする2本の第
2ビームとがマスク上で分離するため、それぞれの信号
光が混入しにくいという利点がある。また、2本の第1
ビームと2本の第2ビームは同一の対物レンズから射出
されるため、対物レンズが動いてしまっても、両ビーム
の挙動は一致しビームが動くことによる位置ずれは相殺
される。この点においては分離していない場合の利点と
同等の利点が得られる。また、本発明の第2の実施例に
よれば第1ビームと第2ビームが異なるレーザから射出
されるため互いのビームが干渉することはない。
According to the present invention, since the two first beams for aligning the mask and the two second beams for aligning the substrate are separated on the mask, it is difficult to mix the respective signal lights. There is. Also, the first of the two
Since the beam and the two second beams are emitted from the same objective lens, even if the objective lens moves, the behaviors of both beams match and the positional deviation due to the movement of the beams is offset. In this respect, the same advantages as those obtained without separation are obtained. Further, according to the second embodiment of the present invention, since the first beam and the second beam are emitted from different lasers, the beams do not interfere with each other.

【0071】またその他の実施例では、同一のレーザか
ら出たビームから第1ビームと第2ビームが作られるた
め、レーザビーム射出角が変動しても相殺される。さら
に第4、第6の実施例では、ヘテロダイン方式のため、
物体が静止した状態でアライメントでき、露光中もアラ
イメントし続けられる。第5の実施例では、第1ビーム
と第2ビームの周波数が異なり、この差を光電変換器を
含めた信号検出回路の応答速度以上に設定することによ
り、両ビームの送光によって発生する迷光等が相互に混
入し、干渉しても無視することができる。
In the other embodiments, the first beam and the second beam are produced from the beams emitted from the same laser, so that even if the laser beam emission angle changes, they are canceled. Furthermore, in the fourth and sixth embodiments, because of the heterodyne system,
Alignment is possible while the object is stationary, and alignment continues during exposure. In the fifth embodiment, the frequencies of the first beam and the second beam are different, and by setting this difference to be equal to or higher than the response speed of the signal detection circuit including the photoelectric converter, stray light generated by the light transmission of both beams is generated. It can be disregarded even if they interfere with each other and interfere with each other.

【0072】第6の実施例では、ヘテロダイン方式によ
る効果に加えて、2つのアライメント信号のビート周波
数を異ならせることにより、信号が混入しても、位相検
出時に分離することができる。なぜなら、位相検出時間
(波形サンプリング時間)を前述したように、両信号周
期の公倍数に設定すると、両信号はその区間において数
学上、互いに直交関係となるからである。
In the sixth embodiment, in addition to the effect of the heterodyne system, the beat frequencies of the two alignment signals are made different so that even if signals are mixed, they can be separated at the time of phase detection. This is because, if the phase detection time (waveform sampling time) is set to a common multiple of both signal periods as described above, both signals mathematically have an orthogonal relationship in that section.

【0073】また、本実施例ではマスクに透過部を形成
したが、これを反射部にして、アライメントビームをマ
スク裏面から照射してもよい。また投影レンズでなく、
反射式の投影系でもよいし、コンタクト、プロキシミテ
ィなどでもよい。
Further, in this embodiment, the transmissive portion is formed on the mask, but this may be used as a reflective portion to irradiate the alignment beam from the back surface of the mask. Also, not a projection lens,
It may be a reflection type projection system, a contact, a proximity, or the like.

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

【図1】従来の2光束干渉式アライメント系の構成を示
す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional two-beam interference type alignment system.

【図2】従来のレチクルマーク配置と2本のビームの照
射領域との関係を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a conventional reticle mark arrangement and an irradiation area of two beams.

【図3】ウエハマーク、又はレチクルマークを光電検出
して得られる信号波形の一例を示す図
FIG. 3 is a diagram showing an example of a signal waveform obtained by photoelectrically detecting a wafer mark or a reticle mark.

【図4】ヘテロダイン法によって得られる基準信号(S
R)とマーク信号(SM 、SW )との各波形の一例を示
す図
FIG. 4 is a reference signal obtained by the heterodyne method (S
R) and mark signals (S M , S W )

【図5】本発明の各実施例が適用される投影露光装置の
全体構成を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a projection exposure apparatus to which each embodiment of the present invention is applied.

【図6】第1の実施例によるアライメント系の全体的な
構成を示す図
FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of an alignment system according to the first embodiment.

【図7】図6中のビームスプリッタ2の近傍でのビーム
逆光状態を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a beam backlit state in the vicinity of a beam splitter 2 in FIG.

【図8】本発明の各実施例に適用されるレチクル上のマ
ーク及び窓の配置を示す図
FIG. 8 is a diagram showing an arrangement of marks and windows on a reticle applied to each embodiment of the present invention.

【図9】図8のマーク、及び窓とビーム照射領域との配
置をさらに拡大して説明する図
9A and 9B are views for further enlarging and explaining the marks in FIG. 8 and the arrangement of windows and beam irradiation regions.

【図10】図6に示したビーム送光系の具体的な構成を
示す図
10 is a diagram showing a specific configuration of the beam transmission system shown in FIG.

【図11】第2の実施例によるビーム送光系の構成を示
す図
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a beam transmission system according to a second embodiment.

【図12】第3の実施例によるビーム送光系の構成を示
す図
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a beam transmission system according to a third embodiment.

【図13】第4の実施例によるビーム送光系の構成を示
す図
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a beam transmission system according to a fourth embodiment.

【図14】第5の実施例によるビーム送光系の構成を示
す図
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a beam transmission system according to a fifth embodiment.

【図15】第6の実施例によるビーム送光系の構成を示
す図
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a beam transmission system according to a sixth embodiment.

【図16】ヘテロダイン法の際の信号波形のサンプリン
グを行う回路の一例を示す図
FIG. 16 is a diagram showing an example of a circuit for sampling a signal waveform in the heterodyne method.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

5 対物レンズ 7 レチクル 14、18、21、22 光電素子 19A 光分割プリズム 19M、24、24A、24B レーザ光源 PL 投影レンズ W ウエハ WM ウエハマーク RMa、RMb レチクルマーク RW レチクル窓 LBr 1 、LBr 2 レチクル用送光ビーム LBw 1 、LBw 2 ウエハ用送光ビーム5 Objective lens 7 Reticle 14, 18, 21, 22 Photoelectric element 19A Light splitting prism 19M, 24, 24A, 24B Laser light source PL Projection lens W Wafer WM Wafer mark RMa, RMb Reticle mark RW Reticle window LBr 1 , LBr 2 For reticle Transmitted beam LBw 1 , LBw 2 Transmitted beam for wafer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクのパターンを露光光のもとで感光
基板上に結像投影する投影光学系と、前記マスクに形成
された回折格子状のマスクマークと、前記感光基板に形
成された回折格子状の基板マークとの夫々に、アライメ
ント用の2本の照明ビームを対称的な角度で入射する如
く照射するビーム照射手段と、前記マスクマークからの
回折光と前記基板マークから発生して前記投影光学系を
通ってくる回折光とを受光し、各回折光の強度に応じた
光電信号を出力する受光手段と、該光電信号に基づいて
前記マスクと感光基板との相対的な位置ずれを検出する
手段とを備えた投影露光装置において、 前記マスクは、前記マスクマークの格子周期方向と直交
する方向の近傍位置、もしくは隣接位置に前記照明ビー
ムに対して透明な領域を有し;前記ビーム照射手段は、
前記マスクマークを照射するために所定角度で交差する
2本の第1ビームを作る第1のビーム送光系と;前記マ
スクの透明領域を介して前記基板マークを照射するため
に所定角度で交差する2本の第2ビームを作る第2のビ
ーム送光系と;前記2本の第1ビームと前記2年の第2
ビームとを入射し、前記マスク上で前記第1ビームと第
2ビームとの各照射領域が互いに分離されるように射出
する対物光学系とを含むことを特徴とする投影露光装
置。
1. A projection optical system for imaging and projecting a pattern of a mask onto a photosensitive substrate under exposure light, a diffraction grating-shaped mask mark formed on the mask, and diffraction formed on the photosensitive substrate. Beam irradiation means for irradiating each of the lattice-like substrate marks with two illumination beams for alignment so as to be incident at symmetrical angles, diffracted light from the mask mark, and the beam generated from the substrate mark. A light receiving unit that receives the diffracted light that passes through the projection optical system and outputs a photoelectric signal according to the intensity of each diffracted light, and a relative positional deviation between the mask and the photosensitive substrate based on the photoelectric signal. In the projection exposure apparatus including a means for detecting, the mask has a region transparent to the illumination beam at a position near or adjacent to a direction perpendicular to the grating period direction of the mask mark; Beam irradiation means,
A first beam transmission system that creates two first beams that intersect at a predetermined angle to illuminate the mask mark; intersect at a predetermined angle to illuminate the substrate mark through the transparent region of the mask A second beam transmitting system for producing two second beams for controlling the two beams; the two first beams and the second beam for two years
And an objective optical system for injecting the first beam and the second beam so that the irradiation regions of the first beam and the second beam are separated from each other on the mask.
【請求項2】 前記ビーム照射手段は、前記ビームを出
力するレーザ光源と、該レーザ光源からのビームを2本
に分割する第1分割器と、該分割された2本のビームの
送光条件を維持したまま該2本のビームをさらに2つに
分割する第2分割器とを具え、該第2分割器で分割され
た2本のビームを夫々を前記第1、第2のビーム送光系
へ導くことを特徴とする請求項1記載の装置。
2. The beam irradiation means, a laser light source for outputting the beam, a first splitter for splitting the beam from the laser light source into two, and a light-sending condition for the two split beams. And a second splitter for splitting the two beams into two while maintaining the above, and the two beams split by the second splitter are transmitted to the first and second beams respectively. Device according to claim 1, characterized in that it leads to a system.
【請求項3】 前記第1分割器と第2分割器との間の光
路中に、前記2本のビーム間に所定の周波数差を与える
周波数シフタを設け、前記受光手段で受光される前記基
板マークからの回折光による干渉光強度と、前記基板マ
ークからの回折光による干渉光強度との夫々に前記所定
の周波数差に応じた周波数で振幅変調を与えることを特
徴とする請求項2記載の装置。
3. A substrate, which is provided with a frequency shifter for providing a predetermined frequency difference between the two beams in an optical path between the first divider and the second divider, and which is received by the light receiving means. 3. The amplitude modulation is applied to each of the interference light intensity of the diffracted light from the mark and the interference light intensity of the diffracted light from the substrate mark at a frequency according to the predetermined frequency difference. apparatus.
【請求項4】 前記ビーム照射手段は、前記ビームを出
力するレーザ光源と、該レーザ光源からのビームを前記
第1のビーム送光系と前記第2のビーム送光系とに分割
する分割手段と、分割した2本のビーム間に周波数差を
与える周波数シフタを前記第1、第2のビーム送光系の
うち少なくとも一方に設け、前記マスクマークからの回
折光と前記基板マークからの回折光との間に周波数差を
与えることを特徴とする請求項1記載の装置。
4. The beam irradiation means divides a laser light source for outputting the beam, and a beam from the laser light source into a first beam transmission system and a second beam transmission system. And a frequency shifter that gives a frequency difference between the two divided beams is provided in at least one of the first and second beam transmitting systems, and the diffracted light from the mask mark and the diffracted light from the substrate mark are The device according to claim 1, characterized in that a frequency difference is provided between and.
【請求項5】 前記ビーム照射手段は、前記ビームを出
力するレーザ光源と、該レーザ光源からのビームを前記
第1のビーム送光系と前記第2のビーム送光系とに分割
する第1分割器とを有し;前記第1のビーム送光系は前
記2本の第1ビームを得るための第2分割器と、前記2
本の第1ビーム間に周波数差Δfrを与える第1の周波数
シフタとを含み;前記第2のビーム送光系は前記2本の
第2ビームを得るための第3分割器と、前記2本の第2
ビーム間に前記Δfrと異なる周波数差Δfwを与える第2
の周波数シフタとを含み;前記2本の第1ビームの平均
周波数と前記2本の第2ビームの平均周波数との間に前
記Δfr、Δfwのいずれとも異なる周波数差ΔFcを与える
ように前記第1及び第2の周波数シフタを駆動する駆動
回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の装置。
5. The beam irradiating means divides a laser light source that outputs the beam into a beam from the laser light source into a first beam sending system and a second beam sending system. A splitter; the first beam delivery system includes a second splitter for obtaining the two first beams, and
A first frequency shifter for providing a frequency difference Δfr between the two first beams; the second beam transmission system includes a third splitter for obtaining the two second beams, and the two beam splitters. Second
The second frequency difference Δfw different from the aforementioned Δfr is given between the beams.
The frequency shifter of the first beam so as to provide a frequency difference ΔFc different from both Δfr and Δfw between the average frequency of the two first beams and the average frequency of the two second beams. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a drive circuit for driving the second frequency shifter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978071A (en) * 1993-01-07 1999-11-02 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method in which mask stage is moved to provide alignment with a moving wafer stage

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US5978071A (en) * 1993-01-07 1999-11-02 Nikon Corporation Projection exposure apparatus and method in which mask stage is moved to provide alignment with a moving wafer stage

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