JPH0613287A - Alignment equipment - Google Patents

Alignment equipment

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JPH0613287A
JPH0613287A JP4219089A JP21908992A JPH0613287A JP H0613287 A JPH0613287 A JP H0613287A JP 4219089 A JP4219089 A JP 4219089A JP 21908992 A JP21908992 A JP 21908992A JP H0613287 A JPH0613287 A JP H0613287A
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JP
Japan
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light
alignment
reticle
diffraction grating
optical system
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Pending
Application number
JP4219089A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Komatsu
宏一郎 小松
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0613287A publication Critical patent/JPH0613287A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the alignment precision of a TTR system, by changing the illumination positions of alignment lights which illuminate the diffraction grating mark on a reticle and the diffraction grating mark on a wafer, from two specified directions. CONSTITUTION:An illumination optical system has a 2 light flux frequency shifter which forms two coherent lights, a beam splitter 16 which divides each of the two light fluxes and forms a first and a second alignment lights, and parallel flat plates 15. The relative interval between the first and the second alignment lights is changed by the parallel flat plates 15. Thereby at least one out of the position where the first alignment lights (BMR1, BMR2) illuminate first diffraction gratings (RM1, RM2) from two specified directions and the position where the second alignment lights (BMW1, BMW2) illuminate the second diffraction gratings from two specified directions is changed. Thereby the magnification chromatic aberration of a projection lens in accordance with the change of chip size to be exposed is changed, and accurate illumination is made possible when the distance between alignment marks is changed, so that a signal of high S/N ratio can be detected.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上に利用分野】本発明は被検物体上に形成された
位置検出用マークを検出することによって、被検物体の
位置を検出する装置に関するものであり、特に所定の露
光用パターンが形成されたレチクル(マスク)等の投影
原版をウエハ(基板)上に転写する露光装置の位置検出
装置に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting the position of an object to be inspected by detecting a position detecting mark formed on the object to be inspected, and in particular, to form a predetermined exposure pattern. It is suitable for a position detection device of an exposure device that transfers a projection original plate such as a reticle (mask) that has been formed onto a wafer (substrate).

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平2−133913号公報には、ア
ライメント系の対物レンズを2重焦点光学系とすること
により投影光学系の軸上色収差を補正し、レチクル上に
形成された回折格子マークRMと基板上に形成された回
折格子マークWMとに所定の2方向からコヒーレントな
2つのアライメント光をそれぞれ照明する技術が開示さ
れている。この種の装置は、アライメント用の各回折格
子マーク(RM,WM)に対して互いに周波数が異なる
2つのアライメント光を所定の2方向から照明し、各マ
ーク(RM,WM)の法線方向に発生する±1次回折光
を光電変換して光ビート信号を取り出し、例えば、各マ
ークからの光ビート信号の位相差によってレチクルとウ
エハとの相対的な位置ずれを検出する、所謂ヘテロダイ
ン方式によるものである。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-133913 discloses a diffraction grating mark formed on a reticle by correcting an axial chromatic aberration of a projection optical system by using an objective lens of an alignment system as a double focus optical system. There is disclosed a technique of illuminating two coherent alignment lights from two predetermined directions on the RM and the diffraction grating mark WM formed on the substrate. This type of device illuminates two alignment light beams having different frequencies to each of the alignment grating marks (RM, WM) from predetermined two directions, and in the normal direction of each mark (RM, WM). This is a so-called heterodyne method in which the ± 1st-order diffracted light that is generated is photoelectrically converted to extract an optical beat signal, and for example, a relative positional deviation between the reticle and the wafer is detected by the phase difference of the optical beat signal from each mark. is there.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き露光装置の
アライメント系は、2重焦点光学系によって投影光学系
の軸上色収差を補正して、TTR(スルーザレチクル)
方式のアライメントを実現している。従って、レチクル
とウエハとの共役関係を保持できるため、高精度なアラ
イメントを可能としている。
The alignment system of the exposure apparatus as described above corrects the axial chromatic aberration of the projection optical system by the double focus optical system to obtain a TTR (through the reticle).
The system alignment is realized. Therefore, since the conjugate relationship between the reticle and the wafer can be maintained, highly accurate alignment is possible.

【0004】ところで、近年、露光すべきチップの大き
さ、即ち1ショット領域の大きさが変わった場合にも、
対応できるアライメント系が切望されている。しかしな
がら、ウエハマークは、各1ショット領域の周辺のスト
リートライン上に形成されるために、1ショット領域の
大きさが変われば、これに伴いアライメントマークの位
置も変わってしまうが、アライメント光学系を移動させ
れば対応することができる。
By the way, in recent years, even when the size of the chip to be exposed, that is, the size of one shot area is changed,
There is a long-felt need for a compatible alignment system. However, since the wafer mark is formed on the street line around each 1-shot area, if the size of the 1-shot area changes, the position of the alignment mark also changes accordingly. If you move it, you can deal with it.

【0005】しかしながら、レチクルパターンをウエハ
上に転写する投影光学系は、露光波長に対しては十分に
色収差補正がなされているものの、露光波長外のアライ
メント光に対しては十分に色収差補正がされていないた
めに、レチクル上のアライメントマークの位置の変化に
伴い投影光学系の倍率色収差の影響を受けてウエハマー
クの位置がずれてしていまう。この結果、従来のアライ
メント系では、アライメント照明光学系からの照明光束
をレチクル上のアライメントマークとウエハ上のアライ
メントマークとの各々を正確に照明することができな
い。このため、検出されるアライメント光の光量が大幅
に低下してアライメント精度に悪影響を及ぼすばかり
か、さらには、アライメントを行うことすらできなくな
るという問題がある。
However, although the projection optical system for transferring the reticle pattern onto the wafer is sufficiently corrected for chromatic aberration with respect to the exposure wavelength, it is sufficiently corrected for alignment light outside the exposure wavelength. Therefore, as the position of the alignment mark on the reticle changes, the position of the wafer mark shifts due to the influence of lateral chromatic aberration of the projection optical system. As a result, in the conventional alignment system, the illumination light flux from the alignment illumination optical system cannot accurately illuminate each of the alignment mark on the reticle and the alignment mark on the wafer. For this reason, there is a problem that the amount of the detected alignment light is significantly reduced and the alignment accuracy is adversely affected, and further, the alignment cannot be performed.

【0006】そこで、本発明は上記の問題点を解決し、
露光すべきチップの大きさが変化したとしても常に高い
精度のもとでTTR方式のアライメントができるアライ
メント装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide an alignment apparatus capable of performing TTR type alignment with high accuracy even if the size of a chip to be exposed changes.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1による発明は、例えば図1に示す如く、
レチクルR上に形成されたパターンを投影光学系PLを
介して基板W(ウエハ)上に転写する際に、そのレチク
ルR上に形成された第1回折格子(RM1 、RM2 )に
対し所定の2方向からコヒーレントな第1アライメント
光(BMR1、BMR2)を照明すると共にその基板上に形
成された第2回折格子(WM1 )に対し所定の2方向か
らコヒーレントな第2アライメント光(BMW1、B
W2)を照明する照明光学系と、その第1及び第2回折
格子からの各回折光を検出する検出光学系とを有し、レ
チクルRと基板Wとの相対的な位置合わせを行うアライ
メント装置において、その照明光学系は、コヒーレント
な2つの光を生成する2光束生成手段11と、その2光
束生成手段11からの2つの光束をそれぞれ分割してそ
の第1及び第2アライメント光を生成する光分割手段1
6と、その第1及び第2アライメント光との相対的な間
隔を変化させる光束間隔可変手段15とを有し、その光
束間隔可変手段15によってその第1及び第2アライメ
ント光との相対的な間隔を変化させることにより、その
第1アライメント光(BMR1、BMR2)がその第1回折
格子(RM1 、RM2 )を所定の2方向から照明する位
置とその第2アライメント光(BMW1、BMW2)がその
第2回折格子(WM1 )を所定の2方向から照明する位
置との少なくとも一方を変更するようにしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is, for example, as shown in FIG.
When the pattern formed on the reticle R is transferred onto the substrate W (wafer) via the projection optical system PL, the first diffraction grating (RM 1 , RM 2 ) formed on the reticle R is predetermined. Illuminating the first alignment light (BM R1 , BM R2 ) coherent from the two directions and the second alignment light (coherent from the predetermined two directions to the second diffraction grating (WM 1 ) formed on the substrate ( BM W1 , B
M W2 ) for illuminating the reticle R and the substrate W, and an alignment optical system for illuminating the reticle R and the substrate W, and an optical system for detecting each diffracted light from the first and second diffraction gratings. In the apparatus, the illumination optical system splits the two light flux generating means 11 for generating two coherent light beams and the two light fluxes from the two light flux generating means 11 to generate the first and second alignment lights. Light splitting means 1
6 and a luminous flux interval changing means 15 for changing the relative distance between the first and second alignment lights, and the luminous flux interval changing means 15 allows the relative distance between the first and second alignment lights. By changing the interval, the position where the first alignment light (BM R1 , BM R2 ) illuminates the first diffraction grating (RM 1 , RM 2 ) from two predetermined directions and the second alignment light (BM W1 , BM W2 ) is adapted to change at least one of the positions for illuminating the second diffraction grating (WM 1 ) from predetermined two directions.

【0008】また、上記の目的を達成するために、請求
項2による発明は、例えば図9に示す如く、レチクルR
上に形成されたパターンを投影光学系PLを介して基板
W(ウエハ)上に転写する際に、そのレチクルR上に形
成された第1回折格子(RM 1 、RM2 )に対し所定の
2方向からコヒーレントな第1アライメント光(B
R1、BMR2)を照明すると共にその基板上に形成され
た第2回折格子(WM1 )に対し所定の2方向からコヒ
ーレントな第2アライメント光(BMW1、BMW2)を照
明する照明光学系と、その第1及び第2回折格子からの
各回折光を検出する検出光学系とを有し、レチクルRと
基板Wとの相対的な位置合わせを行うアライメント装置
において、その照明光学系は、コヒーレントな2つの光
を生成する2光束生成手段と、その2光束生成手段から
の2つの光束をそれぞれ分割して前記第1及び第2アラ
イメント光を生成する光分割手段と有し、この光分割手
段は、第1及び第2アライメント光との相対的な間隔を
変化させるために照明光学系の光軸に対し垂直な方向に
移動可能に設けられ、その光分割手段を移動させること
により、第1アライメント光が第1回折格子を所定の2
方向から照明する位置と第2アライメント光が第2回折
格子を所定の2方向から照明する位置との一方を変更す
るようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object,
The invention according to item 2 is, for example, as shown in FIG.
The pattern formed on the substrate is projected through the projection optical system PL.
When transferring on W (wafer), shape on reticle R
First diffraction grating (RM 1, RM2) Prescribed
The first alignment light (B
M R1, BMR2) And is formed on its substrate
Second diffraction grating (WM1) From two predetermined directions
Rent second alignment light (BMW1, BMW2)
Illuminating optical system and its first and second diffraction grating
A detection optical system for detecting each diffracted light, and a reticle R
Alignment device for performing relative alignment with the substrate W
At, the illumination optics are two coherent lights.
From the two-beam generating means and the two-beam generating means
The two luminous fluxes of
Light splitting means for generating a light
The step defines the relative spacing between the first and second alignment lights.
In order to change it, in the direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system
Movably provided, and moving the light splitting means
As a result, the first alignment light causes the first diffraction grating 2
Position illuminated from the direction and the second alignment light undergoes the second diffraction
Change one of the positions to illuminate the grid from two predetermined directions
It was done so.

【0009】[0009]

【作 用】本発明は、露光すべきチップ(1ショット領
域)の大きさが変わり、しかもこれにより投影光学系の
倍率色収差が変化しても、レチクル上の回折格子マーク
RMとウエハ上の回折格子マークとの各々を所定の2方
向から照明するアライメント光の照明位置を可変にでき
るため、常に高い精度のもとでTTR方式のアライメン
トができる。
[Operation] According to the present invention, even if the size of the chip (one-shot area) to be exposed is changed, and the chromatic aberration of magnification of the projection optical system is changed, the diffraction grating mark RM on the reticle and the diffraction mark on the wafer are also changed. Since the illumination position of the alignment light that illuminates each of the lattice marks from two predetermined directions can be changed, the TTR method alignment can always be performed with high accuracy.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の実施例による位置合わせ装置
を備えた投影型露光装置(ステッパー)の概略的な構成
を示す平面図であって、特に位置合わせ装置としてTT
R(Through The Reticle)方式のアライメント系を有す
る装置を一例として示している。尚、本実施例では半導
体素子のチップサイズの変更、あるいは各種プロセスに
よるウエハマークの破壊等に伴うレチクルマークの位置
変更に対応してアライメント系の対物レンズ25は、図
1中のAで示す如く、ミラー24と一体に駆動制御系2
7によって移動可能に構成されており、この対物レンズ
25及びミラー24は保持金物26内に一体に固形され
ている。また、図1では1組のアライメント系(10〜
27)のみ示しているが、実際にはレチクルのアライメ
ント用の透明窓RW1 〜RW4 (ウエハマークWM1
WM4 )の各々に対応して4組のアライメント系が配置
されているものとする。
1 is a plan view showing a schematic structure of a projection type exposure apparatus (stepper) equipped with a positioning device according to an embodiment of the present invention.
An apparatus having an R (Through The Reticle) type alignment system is shown as an example. In this embodiment, the objective lens 25 of the alignment system corresponds to the change of the chip size of the semiconductor element or the position change of the reticle mark due to the destruction of the wafer mark by various processes, as shown by A in FIG. , Drive control system 2 integrated with mirror 24
The objective lens 25 and the mirror 24 are integrally solidified in a holding metal 26. Further, in FIG. 1, a set of alignment systems (10
27), only the transparent windows RW 1 to RW 4 (wafer marks WM 1 to RW 1 to reticle alignment) are actually shown.
It is assumed that four sets of alignment systems are arranged corresponding to each WM 4 ).

【0011】図1において、超高圧水銀ランプ、エキシ
マレーザ装置等の照明光源1は、g線、i線、またはK
rFエキシマレーザ光等のレジスト層を感光させる波長
域の露光用照明光ILを発生し、露光光ILはオプチカ
ルインテグレータ(フライアイレンズ)等を含む照明光
学系2に入射する。照明光学系2により光束の一様化、
スペックルの低減化等が行われた露光光ILは、ミラー
3、メインコンデンサーレンズ4を介してダイクロイッ
クミラー5に至る。ダイクロイックミラー5はメインコ
ンデンサーレンズ4からの露光光ILを垂直に下方に反
射させ、レチクルRを均一な照度で照明する。ここで、
ダイクロイックミラー5はレチクルRの上方に45°で
斜設され、露光光ILの波長に対しては90%以上の反
射率を有し、アライメント用照明光の波長(通常、露光
光よりも長波長)に対しては50%以上の透過率を有す
るものである。
In FIG. 1, an illumination light source 1 such as an ultrahigh pressure mercury lamp or an excimer laser device is a g-line, i-line or K-line.
Exposure illumination light IL in the wavelength range that exposes the resist layer such as rF excimer laser light is generated, and the exposure light IL enters the illumination optical system 2 including an optical integrator (fly-eye lens) and the like. The illumination optical system 2 makes the luminous flux uniform,
The exposure light IL for which the speckle has been reduced reaches the dichroic mirror 5 via the mirror 3 and the main condenser lens 4. The dichroic mirror 5 vertically reflects the exposure light IL from the main condenser lens 4 downward and illuminates the reticle R with a uniform illuminance. here,
The dichroic mirror 5 is obliquely installed at an angle of 45 ° above the reticle R, has a reflectance of 90% or more with respect to the wavelength of the exposure light IL, and has a wavelength of the alignment illumination light (usually longer than the exposure light. ) Has a transmittance of 50% or more.

【0012】レチクルRには、パターン領域PAを囲む
一定幅の遮光帯(クロム層)LSBの中に、4組のアラ
イメント用の透明窓RW1 〜RW4 (RW1 、RW3
み図示)が形成されている。レチクルRはレチクルステ
ージRS上に載置され、パターン領域PAの中心点が光
軸AXと一致するように位置決めが行われる。レチクル
ステージRSは駆動モータ6により水平面内で2次元移
動可能に構成され、その端部にはレーザ光波干渉式測長
器(以下、干渉計とする)7からのレーザビームを反射
する移動鏡7mが固定されている。干渉計7はレチクル
Rの2次元的な位置を、例えば0.01μm程度の分解
能で常時検出する。レチクルRの初期設定は、レチクル
周辺のアライメントマークを光電検出するレチクルアラ
イメント系(不図示)からのマーク検出信号に基づい
て、レチクルステージRSを微動することにより行われ
る。
In the reticle R, four sets of alignment transparent windows RW 1 to RW 4 (only RW 1 and RW 3 are shown) are provided in a light-shielding band (chrome layer) LSB surrounding the pattern area PA. Has been formed. The reticle R is placed on the reticle stage RS and positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX. The reticle stage RS is configured to be two-dimensionally movable in a horizontal plane by a drive motor 6, and has a movable mirror 7m that reflects a laser beam from a laser light wave interferometer (hereinafter referred to as an interferometer) 7 at its end. Is fixed. The interferometer 7 constantly detects the two-dimensional position of the reticle R with a resolution of, for example, about 0.01 μm. Initialization of the reticle R is performed by finely moving the reticle stage RS based on a mark detection signal from a reticle alignment system (not shown) that photoelectrically detects an alignment mark around the reticle.

【0013】さて、パターン領域PAを通過した露光光
ILは、両側テレセントリックな投影レンズPLに入射
し、投影レンズPLはレチクルRの回路パターンの投影
像を、表面にレジスト層が形成されたウエハW上の1つ
のショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。ウエ
ハWにはショット領域と一定の位置関係で近傍の位置に
ウエハマークWMが形成される。投影レンズPLは露光
光ILの波長(g線、i線等)に関して良好に色収差補
正され、その露光波長のもとでレチクルRとウエハWと
は互いに共役になるように配置される。
The exposure light IL which has passed through the pattern area PA is incident on the projection lens PL which is telecentric on both sides, and the projection lens PL projects the projected image of the circuit pattern of the reticle R onto the wafer W on which a resist layer is formed. Projection (image formation) is performed by superimposing on one shot area above. On the wafer W, a wafer mark WM is formed at a position near the shot area in a fixed positional relationship. The projection lens PL is well corrected for chromatic aberration with respect to the wavelength (g-line, i-line, etc.) of the exposure light IL, and the reticle R and the wafer W are arranged so as to be conjugate with each other under the exposure wavelength.

【0014】また、ウエハWは駆動モータ8によりステ
ップ・アンド・リピート方式で2次元移動するウエハス
テージWSに載置され、ウエハW上の1つのショット領
域に対するレチクルRの転写露光が終了すると、次のシ
ョット位置までステッピングされる。ウエハステージW
Sの2次元的な位置は干渉計9によって、例えば0.0
1μm程度の分解能で検出され、ウエハステージWSの
端部には干渉計9からのレーザビームを反射する移動鏡
9mが固定されている。
The wafer W is placed on the wafer stage WS which is two-dimensionally moved by the step-and-repeat method by the drive motor 8, and when the transfer exposure of the reticle R onto one shot area on the wafer W is completed, Is stepped to the shot position. Wafer stage W
The two-dimensional position of S is 0.0, for example, by the interferometer 9.
A movable mirror 9m that is detected with a resolution of about 1 μm and reflects the laser beam from the interferometer 9 is fixed to the end of the wafer stage WS.

【0015】図4は第2層目以降の重ね合わせ露光に使
用されるレチクルRのパターン形状及び配置の一例を示
すもので、パターン領域PAを囲む遮光帯LSBの中に
透明窓RW1 〜RW4 がパターン領域PAに近接して形
成されている。透明窓RW1、RW3 はレチクル中心R
Cを通りY軸と平行な線上で互いに対向して設けられ、
透明窓RW2 、RW4 は中心RCを通りX軸と平行な線
上で互いに対向して設けられる。また、遮光帯LSBの
幅をウエハ上のストリートラインの幅の1/M倍(投影
レンズPLの投影倍率をMとする)以上の値に設定し、
不図示の可変ブラインドによって規定される露光光IL
の照明領域IAは、パターン領域PAと透明窓RW1
RW4 (または後述の透明部RS1 のみでも構わない)
とを含む範囲の大きさ、すなわちウエハ上で1つのショ
ット領域とその周囲4辺のストリートラインとをカバー
する大きさに設定される。
FIG. 4 shows an example of the pattern shape and arrangement of the reticle R used for the overlay exposure of the second and subsequent layers. The transparent windows RW 1 to RW are provided in the light-shielding band LSB surrounding the pattern area PA. 4 is formed in the vicinity of the pattern area PA. Transparent windows RW 1 and RW 3 are reticle center R
Are provided facing each other on a line that passes through C and is parallel to the Y axis,
The transparent windows RW 2 and RW 4 are provided to face each other on a line passing through the center RC and parallel to the X axis. Further, the width of the light-shielding band LSB is set to a value of 1 / M times or more the width of the street line on the wafer (the projection magnification of the projection lens PL is M) or more,
Exposure light IL defined by a variable blind (not shown)
The illumination area IA of the pattern area PA and the transparent window RW 1 to
RW 4 (or only the transparent part RS 1 described later may be used)
It is set to a size including a range, that is, a size that covers one shot area on the wafer and four street lines around the shot area.

【0016】図5は、レチクルRの透明窓RW1 の具体
的な構成の一例を示すものであって、透明窓RW1 は矩
形状の透明部RS1 とマーク領域MA1 、MA2 とで構
成される。この透明部RS1 はアライメント用のビーム
BMw1、BMw2を通過させるとともに、ビームBMw1
BMw2のウエハマークWMでの所定次数の回折光(干渉
光BTLW )を通過させる。さらに、この1組のビーム
BMw1、BMw2は、透明部RS1 内において、これらの
ビームの中心BCがΔだけ変位可能になっている(詳細
後述)。マーク領域MA1 、MA2 は所定の間隔ΔDR
だけ離れて設けられ、各領域内には回折格子状のレチク
ルマークRM1 、RM2 (デューティは1:1)がとも
にピッチPR で形成されている。
[0016] Figure 5 is a there is shown an example of a specific configuration of the transparent window RW 1 of the reticle R, the transparent window RW 1 is rectangular transparent portion RS 1 and the mark area MA 1, and MA 2 Composed. The transparent portion RS 1 allows the beams BM w1 and BM w2 for alignment to pass therethrough, and at the same time, the beams BM w1 and BM w1
The diffracted light (interference light BTL W ) of a predetermined order at the wafer mark WM of BM w2 is passed. Further, in the pair of beams BM w1 and BM w2 , the center BC of these beams can be displaced by Δ in the transparent portion RS 1 (details will be described later). The mark areas MA 1 and MA 2 have a predetermined interval ΔD R.
The diffraction grating-shaped reticle marks RM 1 and RM 2 (duty is 1: 1) are formed in each region at a pitch P R.

【0017】次に、図2に基づいて本実施例のTTR方
式のアライメント系について詳述する。図2の(a)は
非計測方向(Y方向)での概略構成図であり、図1の
(b)は図1の(a)の紙面に対して垂直方向、即ち計
測方向(X方向)での概略構成図である。なお、図2で
は説明を簡単にするために図1のダイクロイックミラー
5、及びミラー18、24を省略してある。
Next, the TTR type alignment system of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. 2A is a schematic configuration diagram in a non-measurement direction (Y direction), and FIG. 1B is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1A, that is, a measurement direction (X direction). 2 is a schematic configuration diagram in FIG. In FIG. 2, the dichroic mirror 5 and the mirrors 18 and 24 in FIG. 1 are omitted to simplify the description.

【0018】図2に示すように、レーザ光源10は直線
偏光(例えば、P偏光)のアライメント用照明光(レー
ザビーム)LBを発生し、このビームLBはビームスプ
リッター(BS)111によってビームLB1 とビーム
LB2 とに分割される。照明光LBは露光光ILの波長
域と異なる波長域のレーザビームであって、例えばレジ
スト層に対してほとんど感度を持たない波長633nmの
He−Neレーザとする。
As shown in FIG. 2, the laser light source 10 generates an alignment illumination light (laser beam) LB of linearly polarized light (for example, P polarized light), and this beam LB is a beam LB 1 by a beam splitter (BS) 111. And beam LB 2 . The illumination light LB is a laser beam having a wavelength range different from the wavelength range of the exposure light IL, and is, for example, a He-Ne laser having a wavelength of 633 nm that has almost no sensitivity to the resist layer.

【0019】さて、BS111を反射したビームLB1
は周波数シフターとしての第1音響光学変調器(AO
M)113に入射し、BS111を透過したビームLB
2 は反射プリズム112を介して第2音響光学変調器
(AOM)114に入射する。AOM113は周波数f
1 の高周波信号SF1 でドライブされ、その周波数f1
でビームLB1 は変調される。一方、AOM114は周
波数f1 であるビームLB 1 との差周波数がΔfとなる
ように周波数f2(f2 =f1 −Δf)の高周波信号SF
2 でドライブされ、同様にその周波数f2 でビームLB
2 は変調される。
Now, the beam LB reflected from BS1111
Is the first acousto-optic modulator (AO) as a frequency shifter.
M) Beam LB incident on 113 and transmitted through BS 111
2Is the second acousto-optic modulator via the reflection prism 112.
It is incident on the (AOM) 114. AOM113 has frequency f
1High frequency signal SF1Driven by the frequency f1
Beam LB1Is modulated. On the other hand, AOM114
Wave number f1Beam LB 1And the difference frequency with is Δf
Frequency f2(f2= F1-Δf) high frequency signal SF
2Driven by the same frequency f2Beam LB
2Is modulated.

【0020】各AOM(114,113)により変調さ
れた各ビームLB1 及びLB2 は、レンズ12により集
光作用を受けて、ビームスプリッター(BS)13に入
射する。このBS13において、ビームLB1 は周波数
1 のビームLB11とビームLB12とに分割され、ビー
ムLB2 は周波数f2 のビームLB21とビームLB22
に分割される。
The beams LB 1 and LB 2 modulated by the AOMs (114, 113) are condensed by the lens 12 and are incident on the beam splitter (BS) 13. In the BS 13, the beam LB 1 is split into a beam LB 11 and a beam LB 12 having a frequency f 1 , and the beam LB 2 is split into a beam LB 21 and a beam LB 22 having a frequency f 2 .

【0021】ここで、BS13で反射される2本のビー
ムLB12(周波数f1)とLB22(周波数f2)とは、レン
ズ12の後側焦点面に配置される参照用回折格子14
1、及び光電検出器142で構成された参照信号作成部
13(図1参照)に入射する。すなわち、この2本のビ
ームLB12、LB22は、装置上で固定されている参照用
回折格子141に対して異なる2方向から所定の交差角
で入射し結像(交差)する。光電検出器142は2組の
受光素子(もしくは2分割受光素子)を有し、例えば参
照用回折格子141を通過したビームLB12の0次光
と、これと同軸に進むビームLB22の+1次回折光との
干渉光、及びビームLB12の−1次回折光と、これと同
軸に進むビームLB22の0次光との干渉光を、それぞれ
独立に受光(光電変換)する。それら2つの干渉光の強
度に応じた正弦波状の光電信号は不図示のアンプによっ
て加算され、この結果得られる光電信号SRは、ビーム
LB12,LB22の差周波数Δfに比例した周波数とな
り、光ビート信号となる。ここで、参照用回折格子14
1の格子ピッチは、ビームLB12,LB22によって作ら
れる干渉縞のピッチと等しくなるように定められてい
る。尚、光電検出器46は上記2つの干渉光を同一受光
面上で受光し、この受光面上で加算された干渉光の強度
に応じた光電信号を出力するものであっても良い。
Here, the two beams LB 12 (frequency f 1 ) and LB 22 (frequency f 2 ) reflected by the BS 13 are the reference diffraction grating 14 arranged on the rear focal plane of the lens 12.
1 and the reference signal generating unit 13 (see FIG. 1) including the photoelectric detector 142. That is, the two beams LB 12 and LB 22 are incident on the reference diffraction grating 141 fixed on the apparatus from two different directions at a predetermined crossing angle and form an image (crossing). The photoelectric detector 142 has two sets of light receiving elements (or two-divided light receiving elements). For example, the 0th order light of the beam LB 12 that has passed through the reference diffraction grating 141 and the + 1st order of the beam LB 22 that travels coaxially therewith. The interference light with the folded light and the interference light with the −1st-order diffracted light of the beam LB 12 and the 0th-order light of the beam LB 22 traveling coaxially with the interference light are independently received (photoelectric conversion). The sinusoidal photoelectric signals corresponding to the intensities of these two interference lights are added by an amplifier (not shown), and the resulting photoelectric signal SR has a frequency proportional to the difference frequency Δf of the beams LB 12 and LB 22 , It becomes a beat signal. Here, the reference diffraction grating 14
The grating pitch of 1 is set to be equal to the pitch of the interference fringes formed by the beams LB 12 and LB 22 . The photoelectric detector 46 may receive the two interference lights on the same light receiving surface and output a photoelectric signal according to the intensity of the interference light added on the light receiving surface.

【0022】一方、BS13を通過した2本のビームL
11(周波数f1)とLB21(周波数f2)とは、平行平面
板15を通過してビームスプリッター(BS)16の1
つの斜面に入射し、このBS16の光分割面(光路分割
面)16aによって透過方向に2本のビームBMW1(周
波数f1)及びビームBMW2(周波数f2)が分割され、反
射方向に2本のビームBMR1(周波数f1)及びビームB
R2(周波数f2)が分割される。その後、分割された4
本のビームは、BS16の光分割面(光路分割面)16
aに対して平行となるように各斜面から射出する。
On the other hand, the two beams L passing through the BS 13
B 11 (frequency f 1 ) and LB 21 (frequency f 2 ) pass through the plane-parallel plate 15 and the beam splitter (BS) 16 receives 1
Two beams BM W1 (frequency f 1 ) and BM W2 (frequency f 2 ) are split in the transmission direction by the light splitting surface (optical path splitting surface) 16a of the BS 16 and are divided into two in the reflection direction. Book beam BM R1 (frequency f 1 ) and beam B
M R2 (frequency f 2 ) is divided. After that, it was divided into 4
The beam of the book is the light splitting surface (optical path splitting surface) 16 of the BS 16.
Eject from each slope so that it is parallel to a.

【0023】このビームスプリッター16は、2つの2
等辺三角形状のプリズムの各底面を接合して構成されて
おり、この接合面には光分割面16aとしての半透過面
が形成されている。ここで、この平行平面板15は、図
2の(a)に示す如く、X軸方向に回転軸を有し、傾角
可変に設けられており、BS16は、2本のビームLB
11(周波数f1)とLB21(周波数f2)との入射方向に対
して光分割面(光路分割面)16aが平行になるように
設けられている。従って、平行平面板15の傾角を変化
させると、BS16に入射する2本のビームLB11及び
LB21の入射高が変化し、この結果、BS16により分
割された一方の組のビームBMR1,BMR2と、分割され
た他方の組のビームBMW1,BMW2とのY方向での相対
的な間隔を制御させることができる。なお、これについ
ての詳細は後述する。
This beam splitter 16 has two 2
The equilateral triangular prisms are joined to each other at their bottom surfaces, and a semi-transmissive surface as a light splitting surface 16a is formed on this joined surface. Here, as shown in FIG. 2A, the plane-parallel plate 15 has a rotation axis in the X-axis direction and is provided with a variable tilt angle, and the BS 16 has two beams LB.
The light splitting surface (optical path splitting surface) 16a is provided so as to be parallel to the incident directions of 11 (frequency f 1 ) and LB 21 (frequency f 2 ). Therefore, when the tilt angle of the plane-parallel plate 15 is changed, the incident heights of the two beams LB 11 and LB 21 incident on the BS 16 are changed, and as a result, one set of the beams BM R1 and BM split by the BS 16 is changed. It is possible to control the relative distance in the Y direction between R2 and the other split beams BM W1 and BM W2 . Details of this will be described later.

【0024】さて、BS16の一方の斜面を射出した一
方の組のビームBMR1,BMR2と、BS16の他方の斜
面を射出した他方の組のビームBMW1,BMW2は、レン
ズ17、ビームスプリッター(BS)19を介して、対
物レンズ25に達する。すると、一方の組のビームBM
R1,BMR2は、対物レンズ15の収斂作用により、焦点
面HPにて交差角2θR (後述のウエハ上での交差角2
θW により一義的に定まる)で一度交差した後、レチク
ルRのパターン面では分離して透明窓RW1 、すなわち
レチクルマークRM1 、RM2 の各々を照射する。尚、
焦点面HP(対物レンズ22の後側焦点面)はアライメ
ント用照明光LBの波長のもとでウエハ面とほぼ共役と
なり、この焦点面HPとレチクルRのパターン面との間
隔が投影レンズPLの軸上色収差量ΔLに対応してい
る。従って、レチクルマークRM1、RM2 の間隔ΔD
R は、ΔDR =2・ΔL・tan θR と定められることに
なる(図5参照)。
Now, one set of beams BM R1 and BM R2 emitted from one slope of the BS 16 and the other set of beams BM W1 and BM W2 emitted from the other slope of the BS 16 are the lens 17 and the beam splitter. The objective lens 25 is reached via the (BS) 19. Then, one set of beam BM
The convergence angle of the objective lens 15 causes R1 and BM R2 to intersect at the focal plane HP at an intersection angle 2θ R (an intersection angle 2 on the wafer, which will be described later).
After crossing once unconditionally determined) by theta W, the pattern surface of the reticle R transparent window RW 1 is separated, i.e. to irradiate the respective reticle mark RM 1, RM 2. still,
The focal plane HP (the rear focal plane of the objective lens 22) is almost conjugate with the wafer surface under the wavelength of the alignment illumination light LB, and the distance between the focal plane HP and the pattern surface of the reticle R is the projection lens PL. This corresponds to the axial color aberration amount ΔL. Therefore, the interval ΔD between the reticle marks RM 1 and RM 2
R will be defined as ΔD R = 2 · ΔL · tan θ R (see FIG. 5).

【0025】一方、他方の組のビームBMW1,BM
W2は、対物レンズ15の収斂作用により、焦点面HPに
て交差角2θR (後述のウエハ上での交差角2θW によ
り一義的に定まる)で一度交差した後、透明部RS1
び投影レンズPLを透過して、ウエハマークWM上に異
なる2方向から交差角2θW で入射し結像(交差)す
る。さて、ビームBMW1(周波数f1)及びビームBMW2
(周波数f2)が交差角2θ W でウエハマークWMに入射
すると、ビームBMW1、BMW2が交差している空間領域
内で光軸AXと垂直な任意の面内(ウエハ面)には、ウ
エハマークWMのピッチPW に対して1/N倍(Nは自
然数)のピッチPf (本実施例ではPf =P W /2と定
める)で、1次元の干渉縞が作られることになる。この
干渉縞はウエハマークWMのピッチ方向(X方向)に、
ビームBMW1、BMW2の差周波数Δfに対応して移動す
る(流れる)ことになり、その速度Vは、V=Δf・P
f なる関係式で表される。また、交差角2θW はアライ
メント用照明光LBの波長をλとすると、以下の数1を
満足するように定められている。
On the other hand, the beam BM of the other setW1, BM
W2Is focused on the focal plane HP by the converging action of the objective lens 15.
Crossing angle 2θR(Crossing angle 2θ on the wafer described laterWBy
The transparent part RS1Over
And the projection lens PL, and then a different image is formed on the wafer mark WM.
Crossing angle 2θ from 2 directionsWIncident at and image (cross)
It Well, beam BMW1(Frequency f1) And beam BMW2
(Frequency f2) Is the intersection angle 2θ WIncident on the wafer mark WM
Then the beam BMW1, BMW2The spatial region where the
Inside an arbitrary plane (wafer surface) perpendicular to the optical axis AX,
Ehamark WM pitch PW1 / N times (where N is
Pitch P)f(In this embodiment, Pf= P WFixed as / 2
Then, a one-dimensional interference fringe is created. this
The interference fringes appear in the pitch direction (X direction) of the wafer mark WM.
Beam BMW1, BMW2Move according to the difference frequency Δf of
(Flow), the speed V is V = Δf · P
fIt is expressed by the relational expression. Also, the intersection angle 2θWIs Arai
Assuming that the wavelength of the illuminating light LB for light is λ,
It is set to satisfy.

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】この結果、ウエハマークWMからは干渉縞
の移動によって明暗の変化を周期的に繰り返すビート波
面になる±1次回折光が発生し、これら回折光は同軸に
合成されて入射瞳Epの中心を通るように光軸AX上に
沿って逆進する。この2つの回折光は同一偏光成分(p
偏光成分)なので互いに干渉し、光ビート(干渉光)B
TLW となって、投影レンズPL、レチクルRの透明窓
RW1 、対物レンズ25、BS19、集光レンズ20及
びミラー22を介し、第1計測信号作成部20(図1)
としての光電検出器230に入射する。
As a result, from the wafer mark WM, ± 1st-order diffracted light, which becomes a beat wavefront that periodically repeats the change in brightness and darkness due to the movement of the interference fringes, is generated, and these diffracted lights are coaxially combined to form the center of the entrance pupil Ep. It goes backward along the optical axis AX so as to pass through. These two diffracted lights have the same polarization component (p
Since they are polarized light components, they interfere with each other and the optical beat (interference light) B
It becomes TL W, and passes through the projection lens PL, the transparent window RW 1 of the reticle R, the objective lens 25, the BS 19, the condenser lens 20 and the mirror 22, and the first measurement signal generation unit 20 (FIG. 1).
Is incident on the photoelectric detector 230.

【0028】この光電検出器230は干渉光BTLW
対応した光電信号を作り、この光電信号は干渉縞の明暗
変化の周期に応じた正弦波状の交流信号、すなわち周波
数差Δfのビート周波数をもつ光ビート信号SDW とな
って位相検出系29に出力される。一方、ビームB
R1、BMR2が照射されるレチクルマークRM1 、RM
2 の格子ピッチPR は、焦点面HPでのビームBMR1
BMR2の交差角2θR に応じて、以下に示す数2のよう
に定められている。但し、Mは投影レンズPLの投影倍
率である。
This photoelectric detector 230 produces a photoelectric signal corresponding to the interference light BTL W , and this photoelectric signal has a sinusoidal AC signal corresponding to the cycle of the change in the brightness of the interference fringes, that is, a beat frequency with a frequency difference Δf. The optical beat signal SD W is output to the phase detection system 29. On the other hand, beam B
M R1, reticle mark RM 1 that BM R2 is irradiated, RM
The grating pitch P R of 2 is the beam BM R1 at the focal plane HP,
According to the crossing angle 2θ R of BM R2 , it is defined as shown in the following Expression 2. However, M is the projection magnification of the projection lens PL.

【0029】[0029]

【数2】 [Equation 2]

【0030】従って、レチクルマークRM1 から発生す
る1次回折光RL1(周波数f1)とレチクルマークRM2
から発生する1次回折光RL2(周波数f2)とが、ビーム
BM R1、BMR2と全く同軸に、対物レンズ25、BS1
9、及び集光レンズ20のところまで戻り、透過型の基
準格子板210と光電検出器211とで構成される第2
計測信号作成部21(図1)に入射する。
Therefore, the reticle mark RM1Arises from
First-order diffracted light RL1(Frequency f1) And reticle mark RM2
First-order diffracted light RL generated from2(Frequency f2) And the beam
BM R1, BMR2Objective lens 25, BS1
9 and the condenser lens 20, and the transmission type substrate
Second configured by the quasi-lattice plate 210 and the photoelectric detector 211
It is incident on the measurement signal creation unit 21 (FIG. 1).

【0031】この基準格子板210は集光レンズ20の
後側焦点面(ウエハ共役面)に配置されており、各レチ
クルマークRM1 ,RM2 からの1次回折光RL1 、R
2は基準格子板210を異なる2方向から所定の交差
角で結像(交差)することになる。これより、基準格子
板210上にはその周波数差Δfに対応して格子ピッチ
方向に流れる1次元の干渉縞が作られることになる。
The reference grating plate 210 is arranged on the rear focal plane (wafer conjugate plane) of the condenser lens 20, and the first-order diffracted lights RL 1 and R from the reticle marks RM 1 and RM 2 are arranged.
L 2 forms an image (intersection) on the reference lattice plate 210 from two different directions at a predetermined intersection angle. As a result, one-dimensional interference fringes flowing in the grating pitch direction are formed on the reference grating plate 210 corresponding to the frequency difference Δf.

【0032】このように、各レチクルマークRM1 ,R
2 からの1次回折光RL1 、RL 2 が基準格子板21
0に入射すると、これによる回折作用により、±1次回
折光が同軸に発生し、この干渉光BTLR は光電検出器
211に受光される。この光電検出器211からの干渉
光BTLR に対応した光電信号は、干渉縞の明暗変化の
周期に応じた正弦波状の交流信号(ビート周波数の光ビ
ート信号)SDR となって位相検出系29に出力され
る。
In this way, each reticle mark RM1, R
M2First-order diffracted light RL from1, RL 2Is the reference grid plate 21
When incident on 0, due to this diffraction effect, ± 1 next time
Folding light is generated coaxially, and this interference light BTLRIs a photoelectric detector
The light is received by 211. Interference from this photoelectric detector 211
Optical BTLRThe photoelectric signal corresponding to the
A sinusoidal AC signal according to the cycle (optical frequency of beat frequency
Signal) SDRAnd is output to the phase detection system 29.
It

【0033】さて、図1に示すように位相検出系29
は、参照信号作成部14で作られた参照信号としての光
ビート信号SRと、第1計測信号作成部23、第2計測
信号作成部21で作られた光ビート信号SDW 、SDR
の夫々との波形上の位相差を検出し、2つの光ビート信
号SDW 、SDR 間の相対位相差を求め、この位相差情
報を主制御系28へ出力する。主制御系30は、位相検
出系29の位相差情報に基づいてレチクルマークRM1
とウエハマークWMとの相対位置ずれ量を、格子ピッチ
W の±PW /4の範囲内で高精度に算出する。さら
に、干渉系7、9の両方のインターフェイスを行なうサ
ーボシステム28、駆動モータ6、8、及び位相検出系
29を統括的に制御する他、異なるサイズのレチクルR
が交換されて透明窓(RW1 ,RW2 )の位置が変わっ
た際には、レチクルRの周辺に設けられた透明窓(RW
1 ,RW2 )の位置に関する情報を含むバーコードBC
を検知するバーコードリーダ31からの検知信号と、主
制御系30内のメモリー部に記憶された投影光学系の倍
率色収差情報に基づいて、平行平面板15の傾斜角を制
御する。
Now, as shown in FIG. 1, the phase detection system 29
Is an optical beat signal SR as a reference signal created by the reference signal creation unit 14 and optical beat signals SD W , SD R created by the first measurement signal creation unit 23 and the second measurement signal creation unit 21.
Of the optical beat signals SD W and SD R , and the phase difference information is output to the main control system 28. The main control system 30 determines the reticle mark RM 1 based on the phase difference information of the phase detection system 29.
The relative positional shift amount between the wafer mark WM and the wafer mark WM is calculated with high accuracy within a range of ± P W / 4 of the grating pitch P W. Further, the servo system 28, which interfaces both the interference systems 7 and 9, the drive motors 6 and 8, and the phase detection system 29 are collectively controlled, and the reticle R having a different size is used.
When the positions of the transparent windows (RW 1 , RW 2 ) are changed by replacing the transparent window (RW 1 and RW 2 ), the transparent windows (RW 1
1 、 RW 2 ) Bar code BC containing information about the position of
The tilt angle of the plane-parallel plate 15 is controlled based on the detection signal from the barcode reader 31 for detecting and the magnification chromatic aberration information of the projection optical system stored in the memory unit in the main control system 30.

【0034】ところで、上記構成のアライメント系によ
るレチクルRとウエハWとの位置合わせ動作を簡単に説
明しておく。図2に示すように、BS16により分割さ
れた一方の1組のビームBMR1、BMR2が透明窓RW1
に照射すると、レチクルマークRM1 、RM2 から発生
する1次回折光RL1 、RL2 が基準格子板210に入
射し、光電検出器211は基準格子板210からの干渉
光BTLR を受光して光ビート信号SDR を位相検出系
29に出力する。これによって、位相検出系29は光電
検出器142からの参照信号としての光ビート信号SR
に対する位相差ΦR を求めて記憶する。この際、レチク
ルRのずれ量ΔXR は次式から算出される。
Now, the alignment operation of the reticle R and the wafer W by the alignment system having the above configuration will be briefly described. As shown in FIG. 2, one pair of beams BM R1 and BM R2 divided by the BS 16 is transmitted through the transparent window RW 1
When the reticle marks RM 1 and RM 2 are irradiated, the first-order diffracted lights RL 1 and RL 2 are incident on the reference grating plate 210, and the photoelectric detector 211 receives the interference light BTL R from the reference grating plate 210. and outputs the optical beat signal SD R phase detection system 29. As a result, the phase detection system 29 causes the optical beat signal SR as the reference signal from the photoelectric detector 142.
The phase difference Φ R with respect to is obtained and stored. At this time, the shift amount ΔX R of the reticle R is calculated from the following equation.

【0035】[0035]

【数3】 [Equation 3]

【0036】一方、透明窓RW1 を通過した他方の組の
ビームBMW1,BMW2は、ウエハマークWMを照射し、
光電検出器230はウエハマークWMからの干渉光BT
Wを受光し、その光ビート信号SDW を位相検出系2
9に出力する。位相検出系29は参照用の光ビート信号
SRに対する位相差ΦW を求めて記憶する。この際、ウ
エハWのずれ量ΔXW は次式から算出される。
On the other hand, the other set of beams BM W1 and BM W2 which have passed through the transparent window RW 1 irradiate the wafer mark WM,
The photoelectric detector 230 receives the interference light BT from the wafer mark WM.
L W is received and the optical beat signal SD W is detected by the phase detection system 2
Output to 9. The phase detection system 29 finds and stores the phase difference Φ W with respect to the reference optical beat signal SR. At this time, the deviation amount ΔX W of the wafer W is calculated from the following equation.

【0037】[0037]

【数4】 [Equation 4]

【0038】さて、位相検出系29は先に求めた位相差
ΦR 、ΦW を主制御系30へ出力し、主制御系30はこ
の位相差情報に基づいて、次式からレチクルRとウエハ
Wとの相対的な位置ずれ量ΔXを算出する。但し、MAL
は投影レンズPLのアライメント波長のもとでの投影倍
率、ずれ量ΔXはウエハW上での値である。
The phase detection system 29 outputs the previously obtained phase differences Φ R and Φ W to the main control system 30, and the main control system 30 calculates the reticle R and the wafer from the following equation based on the phase difference information. An amount of positional deviation ΔX relative to W is calculated. However, M AL
Is the projection magnification under the alignment wavelength of the projection lens PL, and the shift amount ΔX is a value on the wafer W.

【0039】[0039]

【数5】 [Equation 5]

【0040】この結果、主制御系30はサーボシステム
28を用いて上記ずれ量ΔXが一定値、もしくは零とな
るようにレチクルステージRS、またはウエハステージ
WSを微動させ、レチクルRのパターン領域PAの投影
像とウエハW上のショット領域とを正確に一致させる。
この際、ずれ量ΔXが所定の許容範囲(例えば、±0.
06μm)以内に入った時点で、照明光学系2を介して
照明領域IA内に露光光ILが照射される。また、アラ
イメントにあたってはサーボシステム29を用いず、位
相検出系27により求められる2つの光ビート信号間の
相対位相差が零となるように、レチクルステージRS、
またはウエハステージWSをサーボ制御しても構わな
い。尚、位相検出系29において参照用の光ビート信号
SRを用いず、上記2つの光ビート信号SDW 、SDR
を直接比較して相対位相差を求めても構わない。
As a result, the main control system 30 uses the servo system 28 to finely move the reticle stage RS or the wafer stage WS so that the deviation amount ΔX becomes a constant value or zero, and the pattern area PA of the reticle R is moved. The projected image and the shot area on the wafer W are exactly matched.
At this time, the deviation amount ΔX is within a predetermined allowable range (for example, ± 0.
The exposure light IL is applied to the illumination area IA via the illumination optical system 2 when the exposure light IL falls within the range of 06 μm). Further, in the alignment, the servo system 29 is not used, and the reticle stage RS, so that the relative phase difference between the two optical beat signals obtained by the phase detection system 27 becomes zero.
Alternatively, the wafer stage WS may be servo-controlled. The phase detection system 29 does not use the reference optical beat signal SR, but uses the two optical beat signals SD W and SD R.
May be directly compared to obtain the relative phase difference.

【0041】次に、図3及び図7を併用しながら、透明
窓RW1 〜RW4 の位置が変わった場合において、透明
窓RW1 に関して代表させて、レチクルマーク(R
1 ,RM2 )を照明するビーム(BMR1,BMR2
と、透明部RS1 及び投影レンズPLを介してウエハマ
ークWM1 を照明するビーム(BMW1,BMW2)との間
隔調整について説明する。なお、図2は本発明のアライ
メント系の1部を模式的に示した原理図であり、図7は
アライメント光に対して投影光学系PLの光軸Axを中
心とした半径方向、即ち像高Hと投影光学系PLの倍率
色収差量Mとの相関的な関係を示す図である。そして、
図7において、m1 はレチクル中心RCから距離h1
位置でウエハマークWM1 がアライメント光のもとで投
影レンズPLによって逆投影された時の倍率色収差量を
示し、m2 レチクル中心RCから距離h 2 の位置でウエ
ハマークWM1 が投影レンズPLによって逆投影された
時の倍率色収差量を示している。
Next, using FIG. 3 and FIG.
Window RW1~ RWFourTransparent when the position of is changed
Window RW1Reticle mark (R
M1, RM2) Illuminating the beam (BMR1, BMR2)
And transparent part RS1And the wafer lens via the projection lens PL.
WM1For illuminating (BMW1, BMW2Between)
The distance adjustment will be described. 2 is an array of the present invention.
FIG. 7 is a principle view schematically showing a part of the ment system, and FIG.
Centers the optical axis Ax of the projection optical system PL with respect to the alignment light
Radial direction centered, that is, image height H and magnification of projection optical system PL
It is a figure which shows the correlation with the amount M of chromatic aberration. And
In FIG. 7, m1Is the distance h from the reticle center RC1of
Wafer mark WM at position1Is projected under the alignment light.
The amount of chromatic aberration of magnification when backprojected by the shadow lens PL
Show, m2Distance h from reticle center RC 2At the position
Hammark WM1Was back projected by the projection lens PL
The amount of lateral chromatic aberration is shown.

【0042】まず、レチクルサイズ(回路パターンサイ
ズ)が変わるに伴いアライメント用の透明窓RW1 の位
置が変われば、これに伴い図1に示した如く駆動制御系
27によって対物レンズ25をミラー24と一体にA方
向に移動させれば良いことが分かる。しかしながら、前
述の如く、投影レンズPLは、アライメント光に対して
十分なる色収差補正がなされていないため、透明窓RW
1 の位置が変わる伴い投影光学系PLの倍率色収差が変
化してしまう。
First, if the position of the transparent window RW 1 for alignment changes as the reticle size (circuit pattern size) changes, the objective lens 25 is changed to the mirror 24 by the drive control system 27 as shown in FIG. It is understood that it is sufficient to move them in the A direction together. However, as described above, since the projection lens PL is not sufficiently corrected for chromatic aberration with respect to the alignment light, the transparent window RW
The chromatic aberration of magnification of the projection optical system PL changes as the position of 1 changes.

【0043】図7に示す如く、投影レンズPLの倍率色
収差量は、光軸Axから離れるに従って次第に大きくな
っており、投影レンズPLの光軸Axから距離h1 の位
置に設けられた透明部RS1 によってウエハマークWM
1 を観察した場合と、投影レンズPLの光軸Axから距
離h2 の位置に設けられた透明部RS1 によってウエハ
マークWM1 を観察した場合とでは、投影レンズPLの
倍率色収差によってウエハマークWM1 が横方向にΔm
(=m2 −m1 )だけずれてしまう。
As shown in FIG. 7, the amount of lateral chromatic aberration of the projection lens PL gradually increases with distance from the optical axis Ax, and the transparent portion RS provided at a position h 1 from the optical axis Ax of the projection lens PL. Wafer mark WM by 1
1 and the case where the wafer mark WM 1 is observed by the transparent portion RS 1 provided at the distance h 2 from the optical axis Ax of the projection lens PL, the wafer mark WM is caused by the chromatic aberration of magnification of the projection lens PL. 1 is Δm in the horizontal direction
It is shifted by (= m 2 −m 1 ).

【0044】この結果、例えば図5に示す如く、透明部
RS1 内でのウエハマークWM1 の像WMI1 の位置が
点線の如くレチクルセンターRC側へシフトしてしまう
ため、点線で示す領域Sのウエハ位置検出用の干渉光B
TLW しか得られないため、検出される干渉光BTLW
の光量が大幅に低下し、高い精度のアライメントが困難
となる。
As a result, as shown in FIG. 5, for example, the position of the image WMI 1 of the wafer mark WM 1 in the transparent portion RS 1 shifts to the reticle center RC side as indicated by the dotted line, so that the area S indicated by the dotted line is formed. Light B for wafer position detection
Since only TL W can be obtained, the detected interference light BTL W
The amount of light is significantly reduced, and high-precision alignment becomes difficult.

【0045】従って、倍率色収差の変化量Δmの分だけ
レチクルマーク照射用のビーム(BMR1,BMR2)とウ
エハマーク照射用のビーム(BMW1,BMW2)との相対
的な間隔を調整する必要がある。そこで、本発明による
実施例では、図3に示す如く、アライメント系内におい
て設けた2つの光学部材、すなわち傾角可変な平行平面
板15とビームの入射方向に対して平行な光分割面(半
透過面)を持つビームスプリッター16とによって、各
アライメントマークを照明するレチクルマーク照射用の
ビーム(BMR1,BMR2)とウエハマーク照射用のビー
ム(BMW1,BMW2)との相対的な間隔を調整してい
る。
Therefore, the relative distance between the beam for reticle mark irradiation (BM R1 , BM R2 ) and the beam for wafer mark irradiation (BM W1 , BM W2 ) is adjusted by the variation Δm of the chromatic aberration of magnification. There is a need. Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 3, two optical members provided in the alignment system, that is, a parallel plane plate 15 having a variable tilt angle and a light splitting surface (semi-transmission plane) parallel to the incident direction of the beam are used. The beam splitter 16 having a surface) allows the relative distance between the reticle mark irradiation beams (BM R1 , BM R2 ) for illuminating each alignment mark and the wafer mark irradiation beams (BM W1 , BM W2 ). I am adjusting.

【0046】今、平行平面板15がビームLB11,LB
12の入射方向に対し垂直に設定されていとすると、ビー
ムLB11,LB12はそのまま平行平面板15を通過し、
ビームスプリッター16の斜面に入射する。その後、ビ
ームスプリッター16の半透過面16aによってそれぞ
れ2分割され、各斜面を入射方向に対し平行に射出す
る。
Now, the plane parallel plate 15 is used for the beams LB 11 and LB.
Assuming that the beam is set to be perpendicular to the incident direction of 12 , the beams LB 11 and LB 12 pass through the plane parallel plate 15 as they are,
The light enters the slope of the beam splitter 16. After that, the beam is split into two by the semi-transmissive surface 16a of the beam splitter 16, and each inclined surface is emitted in parallel to the incident direction.

【0047】次に、平行平面板15をδだけ傾けると、
これを通過するビームLB11,LB 12は、点線で示す如
く、横方向(紙面方向)に変位し、最終的にビームスプ
リッター16を射出する各組のビームの間隔は変化す
る。従って、平行平面板15の傾き量を適切に設定する
ことにより、ビームスプリッター16を射出する各組の
ビームの間隔を適切にすることができるため、投影レン
ズPLの倍率色収差の影響を受けることなく、レチクル
マーク照射用のビーム(BMR1,BMR2)は正確にレチ
クルマーク(RM1 ,RM2 )を、ウエハマーク照射用
のビーム(BMW1,BMW2)は正確にウエハマークWM
2 をそれぞれ照明することができる。しかも、ビームス
プリッター16によって等しい光路長のもとでレチクル
マーク照射用のビーム(BMR1,BMR2)とウエハマー
ク照射用のビーム(BMW1,BMW2)とを分割できるた
め、可干渉性の低い光源を使用しても本実施例で説明し
た如きヘテロダイン方式によるアライメントを行っても
高い精度が保証される。
Next, when the plane parallel plate 15 is tilted by δ,
Beam LB passing through this11, LB 12Is indicated by the dotted line
The horizontal direction (paper direction), and finally the beam
The spacing between the beams of each set emitted from the liter 16 varies.
It Therefore, the tilt amount of the plane parallel plate 15 is set appropriately.
This allows each set of exiting beam splitter 16
Since the beam spacing can be adjusted appropriately, the projection lens
Reticle without being affected by lateral chromatic aberration of PL
Beam for mark irradiation (BMR1, BMR2) Is exactly
Kurumark (RM1, RM2) For wafer mark irradiation
Beam of (BMW1, BMW2) Is exactly the wafer mark WM
2Each can be illuminated. Moreover, BEAMS
Reticle with equal optical path length by plitter 16
Beam for mark irradiation (BMR1, BMR2) And wafermers
Beam for irradiation (BMW1, BMW2) And can be split
Therefore, even if a light source with low coherence is used, it will be explained in this embodiment.
Even if you perform the alignment using the heterodyne method
High accuracy is guaranteed.

【0048】ここで、平行平面板15の厚さをtとし、
平行平面板15の傾角をδ、平行平面板15の屈折率を
P 、ビームスプリッター16に入射するビームの基準
の入射高をd、ビームスプリッター16により分割され
る各ビーム間の距離をD、ビームスプリッター16の入
射側及び射出側の頂角を2θ(ビームスプリッター16
を構成する2等辺三角形状のプリズムの斜面の角度を
θ)、ビームスプリッター16を構成する2等辺三角形
状のプリズムの高さをT、ビームスプリッター16の屈
折率をnBSとするとき、以下の数式6に示す条件を満足
することが望ましい。
Here, the thickness of the plane parallel plate 15 is t,
The tilt angle of the plane-parallel plate 15 is δ, the refractive index of the plane-parallel plate 15 is n P , the reference incident height of the beam entering the beam splitter 16 is d, the distance between the beams divided by the beam splitter 16 is D, The incident side and the exit side of the beam splitter 16 have an apex angle of 2θ (the beam splitter 16
When the angle of the inclined surface of the isosceles triangular prism that composes is θ), the height of the isosceles triangular prism that composes the beam splitter 16 is T, and the refractive index of the beam splitter 16 is n BS , It is desirable to satisfy the condition shown in Formula 6.

【0049】[0049]

【数6】 [Equation 6]

【0050】但し、数式7のδの符号は、ビームスプリ
ッター16の光分割面に対する入射高が低くなるように
平行平面板15を傾けた場合には正、ビームスプリッタ
ー16の光分割面に対する入射高が低くなるように平行
平面板15を傾けた場合には負とする。次に、図1を参
照しながらレチクルマーク照射用のビーム(BMR1,B
R2)とウエハマーク照射用のビーム(BMW1,B
W2)との相対的な間隔を調整するための動作について
説明する。
However, the sign of δ in equation 7 is positive when the plane-parallel plate 15 is tilted so that the incident height on the light splitting surface of the beam splitter 16 is low, and the incident height on the light splitting surface of the beam splitter 16 is positive. When the plane parallel plate 15 is tilted so that the value becomes low, the value is negative. Next, referring to FIG. 1, the beam for reticle mark irradiation (BM R1 , B
M R2 ) and beam for irradiating wafer mark (BM W1 , B
The operation for adjusting the relative distance to M W2 ) will be described.

【0051】レチクルRがローデイングされてレチクル
ステージRS上に載置されると、レチクルRの端に形成
されたバーコードBCをバーコードリーダ31で透明窓
RW 1 〜RW4 の位置情報を読み取り、このバーコード
リーダ31はこの検出信号を主制御系30へ出力する。
Reticle R is loaded and reticle
Formed on the edge of the reticle R when placed on the stage RS
Bar code reader 31 with transparent bar code BC
RW 1~ RWFourRead the location information of this barcode
The reader 31 outputs this detection signal to the main control system 30.

【0052】主制御系30は、図7に示した如く、内部
のメモリー部において投影光学系PLの光軸Axを中心
とした像高Hに対する倍率色収差量Mの相関関係の第1
メモリー情報、及び倍率色収差量Mと平行平面板15の
補正角(傾き量)との相関関係の第2メモリー情報を予
めメモリーしており、この第1メモリー情報とバーコー
ドリーダ31からの検出信号とに基づいて、レチクル中
心RCに対する透明窓RW1 〜RW4 内の透明部RS1
〜RS4 の中心位置での投影レチクルPLの倍率色収差
量を求めた後、第2メモリー情報に基づいて最終的に平
行平面板15の傾き量を決定する。
As shown in FIG. 7, the main control system 30 has the first correlation of the magnification chromatic aberration amount M with respect to the image height H centered on the optical axis Ax of the projection optical system PL in the internal memory section.
The memory information and the second memory information of the correlation between the magnification chromatic aberration amount M and the correction angle (tilt amount) of the plane parallel plate 15 are stored in advance, and the first memory information and the detection signal from the bar code reader 31 are stored. And the transparent portions RS 1 in the transparent windows RW 1 to RW 4 with respect to the reticle center RC.
After the amount of lateral chromatic aberration of the projection reticle PL at the center position of RS 4 is determined, the amount of tilt of the plane parallel plate 15 is finally determined based on the second memory information.

【0053】そして、主制御系30は、駆動制御系32
を駆動させて平行平面板15を傾けて、適切な傾き量に
設定する。また、この平行平面板15を傾角を設定する
動作と同時に、主制御系30は、アライメント系がレチ
クルRの透明窓RW1 〜RW4 を検出できるように対物
レンズ25の適切な位置を設定する。今、バーコードリ
ーダ31からの検出信号によって主制御系30は、対物
レンズ25がレチクルRの透明窓RW1 〜RW4 を検出
できる位置でない判断すると、駆動制御系27を駆動さ
せて対物レンズ25及びミラー24をA方向に移動させ
て、対物レンズ25を適切な位置に設定する。
The main control system 30 has a drive control system 32.
Is driven to tilt the plane-parallel plate 15 to set an appropriate tilt amount. At the same time as the operation of setting the tilt angle of the plane-parallel plate 15, the main control system 30 sets an appropriate position of the objective lens 25 so that the alignment system can detect the transparent windows RW 1 to RW 4 of the reticle R. . If the main control system 30 determines that the objective lens 25 is not at a position where the transparent windows RW 1 to RW 4 of the reticle R can be detected by the detection signal from the bar code reader 31, the drive control system 27 is driven to drive the objective lens 25. Also, the mirror 24 is moved in the A direction to set the objective lens 25 at an appropriate position.

【0054】以上の動作によって、レチクルRの透明窓
RW1 〜RW4 の位置が変わることに伴い投影レチクル
PLの倍率色収差が変化して、レチクル上で見たときの
ウエハマークとレチクルマークとの相対的な間隔が変化
したとしても、レチクルマーク照射用のビーム(B
R1,BMR2)は正確にレチクルマーク(RM1 ,RM
2)を、ウエハマーク照射用のビーム(BMW1,B
W2)は正確にウエハマークWM2 を照明することがで
きる。この結果、レチクルサイズが異なっても常に高精
度なアライメントが保証されることが分かる。
With the above operation, the chromatic aberration of magnification of the projection reticle PL changes as the positions of the transparent windows RW 1 to RW 4 of the reticle R change, and the wafer mark and the reticle mark when viewed on the reticle are changed. Even if the relative spacing changes, the beam (B
M R1 , BM R2 are exactly reticle marks (RM 1 , RM
2 ) is a beam for illuminating the wafer mark (BM W1 , B
M W2 ) can accurately illuminate the wafer mark WM 2 . As a result, it can be seen that highly accurate alignment is always guaranteed even if the reticle size is different.

【0055】なお、ビームスプリッター16により分割
された一方のウエハマーク照射用のビーム(BMW1,B
W2)の光路内に傾角可変な平行平面板や振動ミラー等
の走査手段を設け、この走査手段によってウエハマーク
照射用のビーム(BMW1,BMW2)を走査させて、ウエ
ハマーク検出用の光電検出器230で検出されるウエハ
マークからの光強度が最大となる時にウエハマーク照射
用のビーム(BMW1,BMW2)の位置を設定するように
しても良い。
It should be noted that one of the beams (BM W1 , B for irradiating the wafer mark) divided by the beam splitter 16 is used.
Mw2 ) is provided with a scanning means such as a plane-parallel plate having a variable tilt angle or a vibrating mirror in the optical path of M w2 ) and the scanning means scans the beam (BM W1 , BM W2 ) for wafer mark irradiation to detect the wafer mark. The position of the beam (BM W1 , BM W2 ) for irradiating the wafer mark may be set when the light intensity from the wafer mark detected by the photoelectric detector 230 becomes maximum.

【0056】次に、図2に示した実施例の変形例につい
て図8を参照しながら簡単に説明する。図8において、
図2に示した同じ機能を持つ部材については同じ符号を
付してある。本実施例が図2に示した実施例と異なる所
は、ビームスプリッター16,19の代わりに偏光ビー
ムスプリッター160,190を設けると共に、平行平
面板15と偏光ビームスプリッター160との間及び偏
光ビームスプリッター160とレンズ17との各分割光
路間に1/2波長板(P1 〜P3 )を設けた点である。
Next, a modification of the embodiment shown in FIG. 2 will be briefly described with reference to FIG. In FIG.
Members having the same function shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. The present embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 2 in that polarization beamsplitters 160 and 190 are provided in place of the beam splitters 16 and 19, and the space between the plane-parallel plate 15 and the polarization beamsplitter 160 and between the polarization beamsplitters. The point is that a half-wave plate (P 1 to P 3 ) is provided between the split optical paths of 160 and the lens 17.

【0057】これらの1/2波長板(P1 〜P3 )は回
転可能に設けられており、これら回転させて各光学軸を
調整することにより、各光電検出器(210,211)
で検出される各アライメント光の光量を等しくできるた
め高精度なアライメントが可能となる。具体的には、偏
光ビームスプリッター160により分割される一方のウ
エハマーク照射用のビーム(BMW1,BMW2)は投影レ
ンズPLを2回通過するため、光量が減衰する恐れがあ
る。このため、各光電検出器(210,211)での検
出光の光量を等しくするには、ウエハマーク照射用のビ
ーム(BMW1,BMW2)の光強度は、レチクルマーク照
射用のビーム(BMR1,BMR2)の光強度よりも強くす
ることが必要である。
These ½ wavelength plates (P 1 to P 3 ) are rotatably provided, and by rotating these to adjust each optical axis, each photoelectric detector (210, 211) is adjusted.
Since it is possible to equalize the light amounts of the respective alignment lights detected by, highly accurate alignment becomes possible. Specifically, one of the beams (BM W1 , BM W2 ) for irradiating the wafer mark, which is split by the polarization beam splitter 160, passes through the projection lens PL twice, so that the light amount may be attenuated. For this reason, in order to equalize the light amounts of the light detected by the photoelectric detectors (210, 211), the light intensity of the wafer mark irradiation beams (BM W1 , BM W2 ) is set to the reticle mark irradiation beam (BM It is necessary to make it stronger than the light intensity of R1 , BM R2 ).

【0058】従って、1/2波長板P1 を回転させてこ
れの光学軸を調整すれば、偏光ビームスプリッター16
0により分割されるレチクルマーク照射用のビーム(B
R1,BMR2)とウエハマーク照射用のビーム(B
W1,BMW2)との光量を適切な比率で配分でき、1/
2波長板(P2 ,P3 )を回転させてこれらの光学軸を
調整すれば、ウエハマーク照射用のビーム(BMW1,B
W2)とレチクルマーク照射用のビーム(BMR1,BM
R2)との偏光面を揃えることができるため、偏光ビーム
スプリッター190で光量損失を招くことなく効率の良
いアライメントマーク照明ができる。
Therefore, if the half-wave plate P 1 is rotated and its optical axis is adjusted, the polarization beam splitter 16
Beam for reticle mark irradiation divided by 0 (B
M R1 , BM R2 ) and beam for irradiating wafer mark (B
M W1 , BM W2 ) and the amount of light can be distributed at an appropriate ratio.
By rotating the two-wave plate (P 2 , P 3 ) and adjusting these optical axes, the beams (BM W1 , B) for irradiating the wafer mark can be obtained.
M W2 ) and beam for reticle mark irradiation (BM R1 , BM
Since it is possible to align the polarization plane with R2 ), it is possible to perform efficient alignment mark illumination without causing a light amount loss in the polarization beam splitter 190.

【0059】なお、図1、図2及び図8にて説明した如
く、平行平面板15をビームスプリッター16、160
の入射側に配置しているがこれの代わりに、ビームスプ
リッター16、160の射出側(ビームスプリッター1
6、160と対物レンズ25との間)のウエハマーク照
射用のビーム(BMW1,BMW2)とレチクルマーク照射
用のビーム(BMR1,BMR2)との各光路内に傾角可変
な平行平面板を各々配置し、この2つの平行平面板の傾
角を独立に変化させても良い。
As described with reference to FIGS. 1, 2 and 8, the plane parallel plate 15 is replaced with the beam splitters 16 and 160.
It is arranged on the incident side of the beam splitter, but instead of this, the exit side of the beam splitters 16 and 160 (the beam splitter 1
6, 160 and the objective lens 25 between the wafer mark irradiation beams (BM W1 , BM W2 ) and the reticle mark irradiation beams (BM R1 , BM R2 ) in the respective optical paths. Face plates may be respectively arranged, and the inclination angles of the two parallel plane plates may be changed independently.

【0060】次に、図9及び図10を参照しながら別の
実施例を説明する。図9及び図10において、図1及び
図2と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付してある。
本実施例が図1及び図2に示した実施例と異なる所は、
図9及び図10に示す如く、ビームスプリッター16に
より分割される2組のビーム(一方の組のビームB
R1,BMR2、他方の組のビームBMR1,BMR2)との
相対的な間隔を変化させる傾角可変な平行平面板15を
除去して、駆動制御系32によってビームスプリッター
16自身を光軸と垂直な方向に移動可能に設けた点であ
る。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. 9 and 10, members having the same functions as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals.
This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that
As shown in FIGS. 9 and 10, two sets of beams (one set of beam B
M R1 , BM R2 and the other set of beams BM R1 , BM R2 ). The tilt plane variable plane plate 15 that changes the relative distance between the beam and the beam splitter 16 itself is changed by the drive control system 32. It is a point that is provided so as to be movable in a direction perpendicular to.

【0061】これにより、本実施例では、ビームスプリ
ッター16を光軸と垂直な方向にβだけ移動させれば、
ビームスプリッター16を射出する一方の組のビームB
R1,BMR2と他方の組のビームBMW1,BMW2との間
隔が2βだけ変化する。しかも、これにより、ビームス
プリッター16の光分割面を透過して分割されるビーム
BMR1,BMR2が各レチクルマークRM1 ,RM2 を照
射する位置を固定しつつ、ビームスプリッター16の光
分割面を反射して分割されるビームBMW1,BMW2がレ
チクル上の透明窓RS1 を通過する位置のみをコントロ
ールすることができる。
As a result, in this embodiment, if the beam splitter 16 is moved by β in the direction perpendicular to the optical axis,
One set of beams B exiting the beam splitter 16
The distance between M R1 and BM R2 and the other set of beams BM W1 and BM W2 changes by 2β. In addition, as a result, the light splitting surface of the beam splitter 16 is fixed while fixing the positions at which the beams BM R1 and BM R2 that are transmitted and split through the light splitting surface of the beam splitter 16 irradiate the reticle marks RM 1 and RM 2. It is possible to control only the position at which the beams BM W1 and BM W2 reflected by and splitting pass through the transparent window RS 1 on the reticle.

【0062】ここで、ビームスプリッター16に入射す
るビームの基準の入射高をd、ビームスプリッター16
の移動量をβ、ビームスプリッター16により分割され
る各ビーム間の距離をD、ビームスプリッター16の入
射側及び射出側の頂角を2θ(ビームスプリッター16
を構成する2等辺三角形状のプリズムの斜面の角度を
θ)、ビームスプリッター16を構成する2等辺三角形
状のプリズムの高さをT、ビームスプリッター16の屈
折率をnBSとするとき、以下の数式7に示す条件を満足
することが望ましい。
Here, the reference incident height of the beam entering the beam splitter 16 is d, and the beam splitter 16
Is β, the distance between the beams divided by the beam splitter 16 is D, and the apex angles of the incident side and the exit side of the beam splitter 16 are 2θ (the beam splitter 16
When the angle of the inclined surface of the isosceles triangular prism that composes is θ), the height of the isosceles triangular prism that composes the beam splitter 16 is T, and the refractive index of the beam splitter 16 is n BS , It is desirable to satisfy the condition shown in Expression 7.

【0063】[0063]

【数7】 [Equation 7]

【0064】但し、数式7のβの符号は、ビームスプリ
ッター16の光分割面に対する入射高が低くなるように
ビームスプリッター16を移動させた場合には正、ビー
ムスプリッター16の光分割面に対する入射高が低くな
るようにビームスプリッター16を移動させた場合には
負とする。なお、図10(a)に示したビームスプリッ
ター16の他方の斜面(図中の左側斜面)にビーム(L
11,LB21)を入射されば、ビームBMW1,BMW2
レチクル上の透明窓RS1 を通過する位置を固定しなが
ら、ビームBMR1,BMR2が各レチクルマークRM1
RM2 を照射する位置のみをコントロールすることがで
きる。
However, the sign of β in Equation 7 is positive when the beam splitter 16 is moved so that the incident height on the light splitting surface of the beam splitter 16 is low, and the incident height on the light splitting surface of the beam splitter 16 is positive. When the beam splitter 16 is moved so as to be low, the value is negative. The beam (L) is formed on the other slope (the left slope in the figure) of the beam splitter 16 shown in FIG.
B 11 , LB 21 ), the beams BM W1 and BM R2 fix the positions where the beams BM W1 and BM W2 pass through the transparent window RS 1 on the reticle, while the beams BM R1 and BM R2 move to the reticle marks RM 1 and
Only the position of irradiating RM 2 can be controlled.

【0065】また、ビームスプリッター16の左右の斜
面を横切るように、ビームスプリッター16の上方の光
学系(10,111,112,113,114,12,13,141,142) を一体的に
移動可能に設ければ、いずれか一方のマークを2方向で
照射するビームのみを選択的に移動させることができ
る。以上の如く、本実施例では、ビームスプリッター1
6のみを移動させるという簡素な構成により、ビームス
プリッター16により分割される一方のビームを固定し
つつ、分割される他方のビームの位置を変更できるた
め、より大きな効果が期待できる。
Further, if the optical system (10,111,112,113,114,12,13,141,142) above the beam splitter 16 is integrally movable so as to cross the right and left slopes of the beam splitter 16, one of the marks can be moved to two. Only the beam radiating in the direction can be selectively moved. As described above, in this embodiment, the beam splitter 1
With a simple configuration in which only 6 is moved, one beam split by the beam splitter 16 can be fixed while the position of the other split beam can be changed, so a greater effect can be expected.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、露光すべ
きチップの大きさが変化することに伴い投影レンズの倍
率色収差が変化して、各アライメントマーク間の距離が
変化したとしても、各アライメントマークを正確に照明
できるため、S/N比が良好なる信号が検出できる。従
って、常に高い精度のもとでTTR方式のアライメント
ができるアライメント装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, even if the chromatic aberration of magnification of the projection lens changes as the size of the chip to be exposed changes, and the distance between the alignment marks changes, Since each alignment mark can be accurately illuminated, a signal with a good S / N ratio can be detected. Therefore, it is possible to realize an alignment apparatus which can always perform TTR type alignment with high accuracy.

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

【図1】本発明の実施例による位置合わせ装置を備えた
投影型露光装置の概略的構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus provided with an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した位置合わせ装置の概略的構成を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the alignment device shown in FIG.

【図3】本発明の実施例によるウエハマーク照射用のビ
ームとレチクルマーク照射用のビームとの間隔調整の原
理を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of adjusting the distance between the wafer mark irradiation beam and the reticle mark irradiation beam according to the embodiment of the present invention.

【図4】レチクルのパターン形状及びマークの配置の一
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a reticle pattern shape and mark arrangement.

【図5】レチクル上のアライメント用透明窓の具体的な
構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration of a transparent alignment window on a reticle.

【図6】図5に示したレチクル上のアライメント用透明
窓に対しアライメント光が入射する様子を示す図であ
る。
6 is a diagram showing how alignment light is incident on a transparent alignment window on the reticle shown in FIG.

【図7】アライメント光に対する投影レンズの倍率色収
差を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing chromatic aberration of magnification of a projection lens with respect to alignment light.

【図8】図2に示した実施例の変形例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図9】図1に示した実施例の別の変形例を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing another modification of the embodiment shown in FIG.

【図10】図2に示した実施例の別の変形例を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing another modification of the embodiment shown in FIG.

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

10・・・ レーザ光源 11・・・ 2光束周波数シフター 12、17、20・・・ レンズ 14・・・ 参照信号作成部 15・・・ 平行平面板 13、15、19・・・ ビームスプリッター 21・・・ 第2計測信号作成部 22・・・ 第1計測信号作成部 29・・・ 位相差検出系 30・・・ 主制御系 31・・・ バーコードリーダ 27、32・・・ 駆動制御系 RS・・・ レチクルステージ WS・・・ ウエハステージ R・・・ レチクル W・・・ ウエハ RW1 、RW2 、RW3 、RW4 ・・・ アライメント用透
明窓 WM1 、WW2 、WW3 、WW4 ・・・ ウエハマーク
10 ... Laser light source 11 ... Two-beam frequency shifter 12, 17, 20 ... Lens 14 ... Reference signal creation unit 15 ... Parallel plane plate 13, 15, 19 ... Beam splitter 21. .. Second measurement signal creation unit 22 ... First measurement signal creation unit 29 ... Phase difference detection system 30 ... Main control system 31 ... Bar code reader 27, 32 ... Drive control system RS・ ・ ・ Reticle stage WS ・ ・ ・ Wafer stage R ・ ・ ・ Reticle W ・ ・ ・ Wafer RW 1 , RW 2 , RW 3 , RW 4・ ・ ・ Transparent alignment windows WM 1 , WW 2 , WW 3 , WW 4 ... Wafer mark

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レチクル上に形成されたパターンを投影光
学系を介して基板上に転写する際に、前記レチクル上に
形成された第1回折格子に対し所定の2方向からコヒー
レントな第1アライメント光を照明すると共に前記基板
上に形成された第2回折格子に対し所定の2方向からコ
ヒーレントな第2アライメント光を照明する照明光学系
と、前記第1及び第2回折格子からの各回折光を検出す
る検出光学系とを有し、前記レチクルと前記基板との相
対的な位置合わせを行うアライメント装置において、 前記照明光学系は、コヒーレントな2つの光を生成する
2光束生成手段と、該2光束生成手段からの2つの光束
をそれぞれ分割して前記第1及び第2アライメント光を
生成する光分割手段と、前記第1及び第2アライメント
光との相対的な間隔を変化させる光束間隔可変手段とを
有し、 該光束間隔可変手段によって前記第1及び第2アライメ
ント光との相対的な間隔を変化させることにより、前記
第1アライメント光が前記第1回折格子を所定の2方向
から照明する位置と前記第2アライメント光が前記第2
回折格子を所定の2方向から照明する位置との少なくと
も一方を変更することを特徴とする位置検出装置。
1. A first alignment that is coherent from two predetermined directions with respect to a first diffraction grating formed on the reticle when a pattern formed on the reticle is transferred onto a substrate via a projection optical system. An illumination optical system that illuminates light and illuminates second alignment light that is coherent to the second diffraction grating formed on the substrate from two predetermined directions, and the diffracted light from each of the first and second diffraction gratings. In the alignment apparatus for performing relative alignment between the reticle and the substrate, wherein the illumination optical system includes two light flux generation means for generating two coherent light beams, Relative distance between the first and second alignment light and the light splitting means for splitting the two light fluxes from the two light flux generation means to generate the first and second alignment lights, respectively. And changing the relative distance between the first and second alignment lights by the light flux interval changing means, so that the first alignment light causes the first diffraction grating to move. The position illuminated from two predetermined directions and the second alignment light are the second
A position detecting device characterized by changing at least one of a position where a diffraction grating is illuminated from two predetermined directions.
【請求項2】レチクル上に形成されたパターンを投影光
学系を介して基板上に転写する際に、前記レチクル上に
形成された第1回折格子に対し所定の2方向からコヒー
レントな第1アライメント光を照明すると共に前記基板
上に形成された第2回折格子に対し所定の2方向からコ
ヒーレントな第2アライメント光を照明する照明光学系
と、前記第1及び第2回折格子からの各回折光を検出す
る検出光学系とを有し、前記レチクルと前記基板との相
対的な位置合わせを行うアライメント装置において、 前記照明光学系は、コヒーレントな2つの光を生成する
2光束生成手段と、該2光束生成手段からの2つの光束
をそれぞれ分割して前記第1及び第2アライメント光を
生成する光分割手段と有し、 該光分割手段は、前記第1及び第2アライメント光との
相対的な間隔を変化させるために前記照明光学系の光軸
に対し垂直な方向に移動可能に設けられ、 前記光分割手段を移動させることにより、前記第1アラ
イメント光が前記第1回折格子を所定の2方向から照明
する位置と前記第2アライメント光が前記第2回折格子
を所定の2方向から照明する位置との一方を変更するこ
とを特徴とする位置検出装置。
2. A first alignment that is coherent from predetermined two directions with respect to a first diffraction grating formed on the reticle when a pattern formed on the reticle is transferred onto a substrate via a projection optical system. An illumination optical system that illuminates light and illuminates second alignment light that is coherent to the second diffraction grating formed on the substrate from two predetermined directions, and diffracted light from each of the first and second diffraction gratings. In the alignment apparatus for performing relative alignment between the reticle and the substrate, wherein the illumination optical system includes two light flux generation means for generating two coherent light beams, The light splitting means splits the two light fluxes from the two light flux generating means to generate the first and second alignment lights, respectively, and the light splitting means includes the first and second alignment beams. Is provided so as to be movable in a direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system in order to change the relative distance between the first alignment light and the first alignment light. A position detecting device, wherein one of a position for illuminating one diffraction grating from two predetermined directions and a position for illuminating the second diffraction grating from the two predetermined directions by the second alignment light is changed.
【請求項3】光束間隔可変手段は、前記2光束生成手段
と前記光分割手段との間に設けられた傾角可変な光学部
材で構成され、 前記光分割手段は、上記2光束生成手段からの2光束の
各入射方向に対し平行な光分割面を持つ光分割プリズム
で構成され、 該光学部材の傾角を変化させることにより前記第1アラ
イメント光が前記第1回折格子を所定の2方向から照明
する位置と前記第2アライメント光が前記第2回折格子
を所定の2方向から照明する位置との距離を可変にする
ことを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。
3. The light flux interval varying means is composed of an optical member having a variable tilt angle provided between the two light flux generating means and the light splitting means, and the light splitting means is provided from the two light flux generating means. The first alignment light illuminates the first diffraction grating from two predetermined directions by changing the tilt angle of the optical member, which is composed of a light splitting prism having a light splitting surface parallel to each incident direction of two light fluxes. The alignment apparatus according to claim 1, wherein a distance between a position where the second alignment light is illuminated and a position where the second alignment light illuminates the second diffraction grating from two predetermined directions is variable.
【請求項4】前記照明光学系は、前記光分割手段の入射
側に1/2波長板を有し、前記光分割プリズムは偏光分
離プリズムで構成されることを特徴とする請求項1乃至
請求項3記載のアライメント装置。
4. The illumination optical system has a half-wave plate on the incident side of the light splitting means, and the light splitting prism is composed of a polarization splitting prism. Item 3. The alignment device according to item 3.
JP4219089A 1992-04-27 1992-08-18 Alignment equipment Pending JPH0613287A (en)

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JP10752192 1992-04-27
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012507173A (en) * 2008-10-28 2012-03-22 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド Optical system for stage control

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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