JPH06224104A - Alignment apparatus - Google Patents

Alignment apparatus

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JPH06224104A
JPH06224104A JP5012188A JP1218893A JPH06224104A JP H06224104 A JPH06224104 A JP H06224104A JP 5012188 A JP5012188 A JP 5012188A JP 1218893 A JP1218893 A JP 1218893A JP H06224104 A JPH06224104 A JP H06224104A
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Hiroki Okamoto
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Abstract

PURPOSE: To lessen the effect of dissymmetrical property of bottom part of a recessed part in an alignment device with which position detection is conducted using the light emitted from an alignment mark by projecting a position detection light on the alignment mark consisting of recessed parts arranged periodically in the direction of alignment.
CONSTITUTION: A wafer mark WM is formed by arranging recessed parts 2a of width (d) on a metal film 2 at pitch (p) in X-direction which is the direction of measurement. The width (d) of the recessed parts 2a is set at about the wavelength of the light used for detection of position, and a linear polarized light, which is polarised in Y-direction vertical to X-direction which is the periodical direction of the recessed parts 2a, is formed.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio

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、例えば半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等を製造する際に使用される投影露光装置のアライメント系に適用して好適なアライメント装置に関する。 The present invention relates, for example a semiconductor device, of a preferred alignment device applied to the alignment system of a projection exposure apparatus used in manufacturing a liquid crystal display device or a thin film magnetic head or the like.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する投影露光装置が使用されている。 BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor devices, a liquid crystal display device or a thin film magnetic head or the like in the production by using a photolithography technique, a photomask or reticle (hereinafter generally referred to as "reticle") pattern image projection optical system of the projection exposure apparatus is used to transfer onto the photosensitive substrate through. 一般に半導体素子等は多数層のパターンから形成されているため、それを製造する際には感光基板上に種々のレチクルのパターンを所定の順序で転写する必要がある。 Generally, since the semiconductor element or the like is formed from the pattern of multiple layers, it is in making it is necessary to transfer the pattern of the various reticle in a predetermined order on a photosensitive substrate. このように、既に各ショット領域にパターンが転写された感光基板に対して別のレクチルの回路パターンを転写する際には、その感光基板の各ショット領域と今回露光するレクチルのパターンとのアライメントを正確に行う必要がある。 Thus, in transferring a circuit pattern of another reticle is the photosensitive substrate to which the pattern has been transferred already in each shot area, the alignment of the pattern of the reticle for exposure time with each shot area of ​​the photosensitive substrate exactly it is necessary to perform.

【0003】そのようなアライメントを正確に行う方法として、例えば特開平2−227603号公報及び特開平2−272305号公報に開示されたように、2本のレーザービームを用いる2光束干渉方式が知られている。 As a method of performing such an alignment accurately, for example, as disclosed in JP-A 2-227603 and JP-A No. 2-272305, JP-two-beam interference method using two laser beams is known It is. 図8に示すように、その2光束干渉方式では、感光基板としてのウエハ1上の各ショット領域の近傍に、アライメントマークとしての位相型の回折格子よりなるウエハマークWMが形成されている。 As shown in FIG. 8, in the two-beam interference method, the vicinity of each shot area on the wafer 1 as a photosensitive substrate, the wafer mark WM is formed consisting of the diffraction grating of the phase type as an alignment mark. 位置の計測方向をX The measurement direction of position X
方向とすると、ウエハマークWMはX方向にピッチPで形成されている。 When the direction, the wafer mark WM is formed at a pitch P in the X direction. このウエハマークWMに投影光学系を介して2本のレーザービームLB1及びLB2が対称に照射される。 The wafer mark WM via the projection optical system 2 laser beams LB1 and LB2 are irradiated symmetrically. この場合、レーザービームLB1によるウエハマークWMからの+1次回折光LB11とレーザービームLB2によるウエハマークWMからの−1次回折光LB21とが互いに平行で、且つウエハ1から垂直上方に反射されるように、ピッチP及びそれらレーザービームLB1,LB2の入射角が設定されている。 In this case, as the laser beam LB1 +1 order from the wafer mark WM diffracted light LB11 and -1st from the wafer mark WM diffracted light LB21 and are parallel to each other by laser beam LB2 by and and reflected from the wafer 1 vertically upward, angle of incidence of the pitch P and their laser beams LB1, LB2 are set.

【0004】それら回折光LB11及びLB21を投影光学系を介してアライメント光学系で干渉させ、干渉光を光電変換することにより、ウエハマークWMの位置に応じた信号が得られる。 [0004] causing interference thereof diffracted light LB11 and LB21 in alignment optical system through the projection optical system, by photoelectrically converting the interference light, a signal corresponding to the position of the wafer mark WM is obtained. そして、レーザービームLB1 Then, the laser beam LB1
とLB2との周波数を異ならしめるヘテロダイン方式の場合には、その干渉による信号は所定のビート周波数の信号となり、この信号の位相と基準信号の位相とを比較することによりX方向のウエハ1の位置を正確に検出することができる。 If in the case of the heterodyne system which occupies different frequency and LB2, the signal due to the interference becomes a signal having a predetermined beat frequency, the position of the X direction of the wafer 1 by comparing the phase of the reference signal of the signal it is possible to accurately detect. 同様にX方向に直交するY方向にもウエハマークが形成され、このウエハマークによりY方向の位置が検出される。 Similarly wafer mark in the Y direction orthogonal to X direction is formed, the position in the Y direction is detected by the wafer mark. また、レクチル側にもアライメントマークとしての振幅型の回折格子等よりなるレクチルマークが形成され、このレクチルマークによりレクチルの位置検出が行われる。 Further, also Rekuchirumaku is formed consisting of an amplitude type diffraction grating or the like as an alignment mark on the reticle side, position detection of the reticle is performed by this Rekuchirumaku. そして、ウエハマークとレクチルマークとを直接的に又は間接的に所定の位置関係に設定することにより、アライメントが行われる。 By setting the wafer mark and Rekuchirumaku directly or indirectly a predetermined positional relationship, the alignment is performed.

【0005】次に、ウエハマークWMの形成工程の従来例につき説明する。 [0005] will now be described conventional example of the wafer mark WM formation process. 図9はウエハマークWMの詳細な構成を示し、この図9に示すように、ウエハマークWMの形成時には、先ずウエハ1の表面上にX方向にピッチP Figure 9 shows a detailed configuration of the wafer mark WM, as shown in FIG. 9, at the time of formation of the wafer mark WM, first pitch on the surface of the wafer 1 in the X direction P
で凹部1aが形成される。 In the recess 1a is formed. その後、その凹部1aを含むウエハ1の表面にアルミニウム等の金属膜2をスパッタリング又は蒸着等により堆積することにより、凹部1a Thereafter, by depositing a metal film 2 of aluminum or the like by sputtering or vapor deposition on the surface of the wafer 1 including the concave portion 1a, the recess 1a
に対応してそれぞれX方向にピッチPで幅dの凹部2a Recess 2a of the width d at a pitch P in the X direction respectively corresponding to
が形成される。 There is formed. 図9ではその凹部2aの幅dは狭く表現されているが、従来のウエハマークではその凹部2aの幅dはピッチPの1/2程度である。 Although in Figure 9 the width d of the recess 2a is narrower expressed, in the conventional wafer mark width d of the recess 2a is approximately 1/2 of the pitch P. このようにX方向にピッチPで配列された凹部2aよりウエハマークWM Thus the wafer mark than the recess 2a arranged at a pitch P in the X direction WM
が形成されている。 There has been formed. 但し、隣り合う2個の凹部2aの中間は凸部とも言えるので、ウエハマークWMは、X方向にピッチPで配列された凸部より形成されているとも言え、更に、ウエハマークWMは、凸部と凹部とを計測方向に周期的に配列して形成されているとも言える。 However, since the middle of two recesses 2a adjacent be said convex portion, the wafer mark WM is said even and are formed from convex portions arranged at a pitch P in the X-direction, further, the wafer mark WM is convex it can be said that the part and the recess are formed by periodically arranged in the measurement direction.

【0006】また、従来はウエハマークWM上に照射されるレーザービームLB1及びLB2の偏光状態は、共に円偏光の状態に設定されていた。 [0006] Conventionally, the polarization state of the laser beams LB1 and LB2 is irradiated onto the wafer mark WM has been both set to the state of circularly polarized light. 図10は、ウエハマークWMへのレーザービームとウエハマークWMからのレーザービームとを分離するための従来の光学系(アイソレータ)を示し、この図10において、図示省略された合成プリズムから射出された2本のレーザービームL 10 shows a conventional optical system for separating the laser beam from the laser beam and the wafer mark WM on the wafer mark WM (the isolator). In FIG. 10, emitted from the combining prism which is not shown two laser beams L
B1,LB2が偏光ビームスプリッター51に入射する。 B1, LB2 are incident on the polarizing beam splitter 51. 偏光ビームスプリッター51に入射するレーザービームLB1,LB2の偏光状態は、図10の紙面に平行な方向の直線偏光、即ち偏光ビームスプリッター51の接合面に対してP偏光の直線偏光である。 The polarization state of the laser beam LB1, LB2 incident on the polarizing beam splitter 51, the linearly polarized light in a direction parallel to the plane of FIG. 10, that is, linearly polarized light of P-polarized light with respect to the bonding surface of the polarizing beam splitter 51. 従って、レーザービームLB1,LB2はそのまま偏光ビームスプリッター51の接合面を通過する。 Therefore, the laser beam LB1, LB2 is directly passed through the junction surface of the polarizing beam splitter 51.

【0007】偏光ビームスプリッター51を通過したP [0007] passing through the polarizing beam splitter 51 P
偏光のレーザビームLB1,LB2は、1/4波長板5 Laser beam LB1 of the polarization, LB2 are 1/4-wave plate 5
2を通過して円偏光となり、ミラー53で反射された後、例えば投影光学系を介してウエハマークWM上に照射される。 It passes through 2 becomes circularly polarized light, after being reflected by the mirror 53, is irradiated onto the wafer mark WM for example via a projection optical system. この際に、ウエハマークWMから垂直上方に回折される回折光(図8の回折光LB11,LB21) In this case, diffracted light from the wafer mark WM is diffracted vertically upward (diffracted light LB11, LB21 in FIG. 8)
は、逆回りの円偏光であり、この逆回りの円偏光の回折光は投影光学系及びミラー53を経て1/4波長板52 Is the reverse circularly polarized light, the diffracted light of the opposite direction of the circularly polarized light projecting optical system and via the mirror 53 quarter-wave plate 52
に入射する。 Incident on. 従って、このように戻された回折光は1/ Therefore, the diffracted light thus returned is 1 /
4波長板52を通過することによりS偏光に変換され、 4 is converted into S-polarized light passes through the wave plate 52,
このS偏光の回折光は偏光ビームスプリッタ51の接合面で全部反射されて受光素子54に入射していた。 The diffracted lights of the S polarized light was incident on the light receiving element 54 is totally reflected by the bonding surface of the polarizing beam splitter 51. この従来例では、偏光ビームスプリッター51と1/4波長板52とを組み合わせることにより、光量損失が最小に抑えられていた。 In the prior art, by combining the polarization beam splitter 51 and a quarter-wave plate 52, the light quantity loss was suppressed to a minimum.

【0008】 [0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術においては、図9に示すように、ウエハマークの各凹部2aの底部は計測方向(X方向)に対して一般に平行ではなく、計測方向に対して非対称に形成されている。 In THE INVENTION to be solved INVENTION The above-mentioned prior art, as shown in FIG. 9, generally not parallel to the bottom of each recess 2a of the wafer mark measurement direction (X direction), the measurement direction It is formed asymmetrically with respect. そのため、ウエハマークの凹部2aの底部から反射されて来る光には所定の方向性があり、その反射光を検出してウエハマークの位置検出を行うと、ウエハマークの実際の位置と計測された位置との間に誤差が生じるという不都合があった。 Therefore, the light from the bottom of the recess 2a of the wafer mark come is reflected has a predetermined directivity, when the position detection of the wafer mark and detecting the reflected light, was measured to the actual position of the wafer mark there is an inconvenience that an error occurs between the positions.

【0009】このような位置検出結果の誤差を解消するため、本出願人は特開平4−284370号でウエハマークが金属膜であるとして、それら凹部2aの計測方向の幅をレーザービームの波長の3倍程度以下、特に波長程度より小さくすることを提案した。 [0009] In order to eliminate the error of such a position detection result, the present applicant as a wafer mark in JP-A-4-284370 is a metal film, the wavelength width of the laser beam in the measurement direction thereof recesses 2a 3 times less, in particular proposes to less than about the wavelength. ところで、従来例ではウエハマークに照射されるレーザビームLB1,L Incidentally, the laser beam LB1 in the conventional example is applied to the wafer mark, L
B2が円偏光状態であり、ウエハマークの計測方向に対するレーザービームLB1,LB2の電気ベクトル(電場ベクトル)には、計測方向に平行な方向の偏光成分及び計測方向に垂直な方向の偏光成分が含まれている。 B2 is circularly polarized state, the electric vector of the laser beam LB1, LB2 with respect to the measurement direction of the wafer mark (electric field vector), includes perpendicular polarization component to the polarization component and the measurement direction in a direction parallel to the measuring direction It has been. この場合、ウエハマークの計測方向、即ち凹部2aの周期方向(X方向)に垂直な方向の偏光成分は凹部2aの底部に達するまでに吸収及び減衰があるが、凹部2aの周期方向に平行な偏光成分は減衰が無く、凹部2aの底部まで達して反射される。 In this case, the measurement direction of the wafer mark, i.e. polarization component in a direction perpendicular to the periodic direction (X direction) of the recess 2a is an absorption and attenuation to reach the bottom of the recess 2a, parallel to the periodic direction of the recess 2a polarized component without attenuation, is reflected reaches the bottom of the recess 2a. 従って、レーザービームLB Therefore, the laser beam LB
1,LB2が円偏光の状態でウエハマークに照射されると、仮に凹部2aの計測方向の幅をレーザービームの波長程度に設定しても、凹部2aの非対称性による計測誤差が生じ得るという不都合があった。 1, when LB2 is irradiated on the wafer mark in the form of circularly polarized light, even if you set the width of the measurement direction of the recess 2a in the order of the wavelength of the laser beam, disadvantageously may occur measuring errors due to asymmetry of the recesses 2a was there.

【0010】本発明は斯かる点に鑑み、位置合わせ方向に周期的に配列された凹部よりなるアライメントマークに位置検出用の光を照射して、そのアライメントマークから発生する光を用いて位置検出を行うアライメント装置において、その凹部の底部の非対称性の影響を小さくすることを目的とする。 [0010] The present invention has been made in view of the points mow 斯, by irradiating light for position detection to the alignment mark consisting of periodically arranged recesses in alignment direction, the position detection by using light generated from the alignment mark in alignment unit that performs, and an object thereof is to reduce the asymmetry of the impact of the bottom of the recess.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】本発明によるアライメント装置は、例えば図1及び図2に示す如く、被検物(1)上に位置合わせ方向に周期的に配列された凹部(2a)よりなるアライメントマーク(WM)と、アライメントマーク(WM)に位置検出用の光を照射する照射光学系(12)と、その位置検出用の光の照射によりアライメントマーク(WM)から発生する光を受光する受光光学系(12)とを有し、アライメントマーク(W Alignment device according to the present invention SUMMARY OF], for example as illustrated in FIGS. 1 and 2, consists of recesses which are periodically arranged in alignment direction on the test object (1) (2a) receiving an alignment mark (WM), and the alignment mark irradiation optical system for irradiating the light for position detection in (WM) (12), the light generated from the alignment mark (WM) by irradiation of light for the position detection and a light-receiving optical system (12), the alignment mark (W
M)から発生する光を用いて被検物(1)の位置を検出するアライメント装置において、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM)上での偏光状態を、アライメントマーク(WM)の周期方向によって定まる方向の直線偏光にしたものである。 In alignment system for detecting the position of the test object (1) by using the light generated from the M), the polarization state of the on the alignment mark of the light (WM) for the position detection, the period of the alignment mark (WM) it is obtained by the direction of the linearly polarized light which is determined by the direction.

【0012】この場合、アライメントマーク(WM)が金属より形成されているときに、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM)上での電気ベクトル(電場ベクトル)の方向を、アライメントマーク(WM)の周期方向に垂直にすることが望ましい。 [0012] In this case, when the alignment mark (WM) is formed from metal, the direction of the electric vector (the electric field vector) of the on the alignment mark light for the position detection (WM), the alignment mark (WM it is desirable to perpendicular to the periodic direction of). 但し、そのアライメントマーク(WM)が金属より形成されているときに、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM) However, when the alignment marks (WM) is formed from a metal, the light of the alignment mark for the position detection (WM)
上での電気ベクトルの方向を、アライメントマーク(W The direction of the electric vector of the above, the alignment mark (W
M)の周期方向にしても良い場合がある。 Even in the period direction of M) is sometimes good. また、そのアライメントマーク(WM)の凹部(2a)の周期方向の幅をその位置検出用の光の波長の3倍程度以下にすることが望ましい。 Further, it is desirable that the periodic direction of the width of the recess (2a) of the alignment mark (WM) below 3 times the wavelength of light for the position detection. また、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM)上での直線偏光の方向を、アライメントマーク(WM)の周期方向によって定まる方向に設定するための偏光状態可変手段を設けることが望ましい。 Further, the direction of linearly polarized light on the alignment mark light for the position detection (WM), it is desirable to provide a polarization state varying means for setting a direction determined by the periodic direction of the alignment mark (WM).

【0013】 [0013]

【作用】斯かる本発明によれば、アライメントマーク(WM)に照射される位置検出用の光は直線偏光である。 SUMMARY OF] According to such present invention, the light for position detection that is irradiating the alignment mark (WM) is a linearly polarized light. その直線偏光の方向を、アライメントマーク(W The direction of the linearly polarized light, the alignment mark (W
M)の周期方向に応じて定まる方向に設定することにより、凹部(2a)の底部の非対称性の影響が少なくなり、位置検出誤差が小さくなる。 By setting the direction determined according to the periodic direction of M), asymmetry of the impact of the bottom of the recess (2a) is reduced, the position detection error is reduced.

【0014】また、アライメントマーク(WM)が金属より形成されているときに、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM)上での電気ベクトルの方向を、 Further, when the alignment mark (WM) is formed from metal, the direction of the electric vector of on the alignment mark light for the position detection (WM),
アライメントマーク(WM)の周期方向に垂直にした場合には、以下の作用を奏する。 When perpendicular to the periodic direction of the alignment mark (WM) is the following effects. 即ち、位置検出用の光の電気ベクトルの方向が凹部(2a)の内面に平行(周期方向に垂直)になっていると、電気ベクトルの振動に応じて凹部(2a)の内面の電子も振動するため、位置検出用の光は凹部(2a)の中を伝播する際に指数関数的に減衰する。 That is, when the direction of the electric vector of the light for position detection is turned recess parallel to the inner surface of (2a) (perpendicular to the periodic direction), and the inner surface of the electron of the recess in response to the vibration of the electric vector (2a) Vibration to Accordingly, the light for position detection decays exponentially when propagating through the recess (2a). 従って、たとえ凹部(2a)の底部が非対称であったとしても、その非対称性の影響が非常に小さくなり、位置検出の誤差も非常に小さくなる。 Therefore, even if the recess (2a) also as the bottom was asymmetric, the influence of the asymmetry becomes very small, the error detection position is also very small.

【0015】これに対して、位置検出用の光の電気ベクトルの方向が凹部(2a)の内面に垂直(周期方向に平行)になっていると、電気ベクトルが振動しても凹部(2a)の内面の電子は振動せず、位置検出用の光は凹部(2a)の中を伝播する際でも減衰することがなく凹部(2a)の底部に達する。 [0015] In contrast, when the direction of the electric vector of the light for position detection is in the recess perpendicular to the inner surface of (2a) (parallel to the periodic direction), even if the electric vector vibrates recess (2a) the inner surface of the electron without vibration, light for detecting the position reaches the bottom of the recess concave portion without being attenuated even when propagating through the (2a) (2a). 従って、凹部(2a)の底部の非対称性の影響を受けてしまう。 Therefore, thus receiving the asymmetry of impact of the bottom of the recess (2a). ところが、アライメントマークの凹部の幅が波長の3倍程度以下、特に波長よりも狭くなった場合、アライメントマークの凹部(2a)の底部は対称に形成されるようになる(形成されていると見なせることがある)。 However, the following 3 times the width of the wavelength of the recess of the alignment mark, can be regarded as a particular case of narrower than the wavelength, the bottom of the recess (2a) of the alignment mark is to be formed symmetrically (formed Sometimes). このとき、周期方向に平行な偏光状態の光は減衰がないので、その回折光の強度は、周期方向に垂直な偏光の光よりも大きくなって検出精度が向上する。 At this time, since there is no light attenuation parallel polarization states in the periodic direction, the intensity of the diffracted light, the detection accuracy is improved by greater than the light of the polarization perpendicular to the periodic direction. また、アライメントマークによっては周期方向と偏光方向とを一致させた方が、凹部(2 Also, better-matched to the period direction and the polarization direction by the alignment mark, the recess (2
a)の溝に沿った方向と偏光方向とを一致させる場合に比べて、S/N比の点で有利になることもある。 As compared with the case to match the direction and the polarization direction along the groove of a), also it is advantageous in terms of S / N ratio.

【0016】なお、凹部(2a)の幅が波長の3倍程度以下、特に波長以下になると、回折光の強度が低下するという問題がある。 [0016] In the following three times the width of the wavelength of the recess (2a), especially as a wavelength or less, the intensity of the diffracted light is lowered. 凹部幅が波長以下になると、底部が対称に形成される(形成されると見なせることがある) If the recess width is less than the wavelength, bottom (sometimes regarded as being formed) is formed symmetrically
ため、入射光の偏光方向には左右されなくなる。 Therefore, no longer independent of the polarization direction of incident light. この場合アライメントマーク(WM)の周期方向に垂直にするよりも平行に入射させた方が光量が得られ易くなり、S In this case easily obtained light quantity is better to be incident in parallel rather than perpendicular to the periodic direction of the alignment mark (WM), S
/N比が向上する。 / N ratio is improved. また、凹部(2a)の幅を波長の3 Also, 3 of the wavelength width of the recess (2a)
倍程度以下とすると、より精度が向上する。 When less about twice, more improved accuracy. また、その位置検出用の光のアライメントマーク(WM)上での直線偏光の方向を、アライメントマーク(WM)の周期方向及びアライメントマーク(WM)の材質によって定まる方向に設定するための偏光状態可変手段を設けた場合には、アライメントマーク(WM)の周期方向及び材質が変化したときでも、アライメントマーク(WM)の凹部(2a)の底部に達する位置検出用の光の量を少なくすることができる。 Further, the direction of linearly polarized light on the alignment mark of the light (WM) for the position detection, the polarization state variable for setting the direction determined by the material of the periodic direction and the alignment mark (WM) of the alignment mark (WM) the case of providing the means, even when the periodic direction and the material of the alignment mark (WM) has changed, is possible to reduce the amount of light for position detection to reach the bottom of the recess (2a) of the the alignment mark (WM) it can.

【0017】 [0017]

【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の第1 EXAMPLES Hereinafter, the first alignment device according to the invention
実施例につき図1〜図4を参照して説明する。 Referring to attached FIGS. 1 4 in Example will be described. 図2は本例のアライメント装置を備えた投影露光装置の要部を示し、この図2において、レチクルRをレクチルホルダー3上に保持し、レクチルRに形成された回路パターンを図示省略された照明光学系からの露光光ILで照明する。 Figure 2 shows a main portion of a projection exposure apparatus having an alignment device of the present embodiment. In FIG. 2, illumination holding the reticle R on the reticle holder 3, which is not shown the circuit pattern formed on the reticle R illuminated with exposure light IL from the optical system. その回路パターンが投影光学系4によって例えば5 By the circuit pattern projection optical system 4, for example 5
分の1に縮小されて、レジスト等の感光材が塗布されたウエハ1上に転写される。 It is reduced to minute 1, a photosensitive material such as a resist is transferred onto the wafer 1 coated. ウエハ1の各ショット領域の近傍にはそれぞれ計測方向に所定ピッチでアライメントマークとしてのウエハマークWMが形成されている。 Wafer mark WM as an alignment mark at a predetermined pitch in each measurement direction in the vicinity of each shot area on the wafer 1 are formed.

【0018】図1はウエハ1の各ショット領域の近傍に形成されたウエハマークWMを示し、この図1において、ウエハの基板(例えばシリコン基板)上に金属膜2 [0018] Figure 1 shows a wafer mark WM formed in the vicinity of each shot area of ​​the wafer 1, in FIG. 1, a metal film 2 on the substrate of the wafer (e.g., silicon substrate)
が堆積され、金属膜2上にX方向にピッチPでそれぞれ幅dの凹部2aが形成されている。 There is deposited, the recess 2a of the respective width d at a pitch P in the X direction on the metal film 2 is formed. 従って、このウエハマークWMの周期方向はX方向であり、このX方向が計測方向(位置合わせ方向)でもある。 Thus, the periodic direction of the wafer mark WM is X direction and the X direction even measurement direction (alignment direction). また、本例では凹部2aのX方向の幅dは、位置検出用の光の波長λの3 The width d of the X-direction of the recess 2a in the present embodiment, the third wavelength λ of the light for position detection
倍程度以下、特に波長λより小さく設定されている。 About twice less, and is set in particular smaller than the wavelength lambda. これにより、凹部2a内で位置検出用の光が減衰し易くなっている。 Thus, light for position detection in the recess 2a becomes easily attenuated.

【0019】図2に戻り、ウエハ1をウエハホルダー5 [0019] Referring back to FIG. 2, the wafer 1 wafer holder 5
を介してウエハステージ6上に載置する。 It is placed on the wafer stage 6 through. ウエハステージ6は投影光学系4の光軸に垂直な2次元平面内でウエハ1を位置決めするXYステージ及びその光軸方向にウエハ1を位置決めするZステージ等より構成されている。 Wafer stage 6 is constituted of a Z stage such that positions the wafer 1 to the XY stage and the optical axis direction to position the wafer 1 in the vertical in a two-dimensional plane to the optical axis of the projection optical system 4. ウエハステージ6上には移動鏡7を設置し、レーザー干渉計8のレーザービームを移動鏡7で反射することにより、ウエハステージ6中のXYステージの座標を常時計測する。 On the wafer stage 6 is placed a moving mirror 7, by reflecting in the moving mirror 7 with a laser beam of the laser interferometer 8, for measuring the coordinates of the XY stage in the wafer stage 6 at all times. また、駆動装置9を介してウエハステージ6を動作させることにより、例えばステップ・アンド・ Moreover, by operating the wafer stage 6 via the drive device 9, for example a step-and-
リピート方式でウエハ1の各ショット領域の位置決めを行う。 The positioning of each shot area on the wafer 1 in repeat mode.

【0020】ウエハ1上の各ショット領域に既に形成されているパターンとレクチルRのパターンとは、通常はパターンの幅寸法の5分の1程度以下の精度で位置合わせする必要がある。 [0020] The pattern of the pattern and reticle R to each shot area on the wafer 1 has already been formed, it is usually necessary to align at about one or less accuracy 5 of the width dimension of the pattern. この位置合わせを行うために、ウエハステージ6上のウエハ1の近傍に基準マーク10を取り付け、レクチルRの上部側方に露光光ILと同じ波長の照明光の光源を備えたアライメント顕微鏡11を配置する。 To perform this alignment, the reference mark 10 in the proximity of the wafer 1 on the wafer stage 6, place the alignment microscope 11 equipped with a light source of the illumination light having the same wavelength as exposure light IL on the upper side of the reticle R to. また、投影光学系4の側方にアライメント光学系12を配置し、ウエハ1上のウエハマークWMの位置をアライメント光学系12によって検出する(詳細は特開平2−272305号公報等に開示されている)。 Also, placing the alignment optical system 12 on the side of the projection optical system 4, the position of the wafer mark WM on the wafer 1 is detected by the alignment optical system 12 (details are disclosed in JP-A-2-272305 Patent Publication yl).

【0021】アライメント光学系12からは2本のレーザービームLB1及びLB2が射出され、これらレーザービームは折り返しミラー13及び投影光学系4を経てウエハ1上に照射される。 The laser beam LB1 and LB2 two is emitted from the alignment optical system 12, these laser beams are irradiated onto the wafer 1 through the return mirror 13 and the projection optical system 4. この場合、ウエハマークWM In this case, the wafer mark WM
からウエハ1に対してほぼ垂直上方に回折光LB0が発生するように、2本のレーザービームの入射角及びウエハマークWMのピッチPを設定する。 From as diffracted light LB0 substantially vertically upward with respect to the wafer 1 is generated, it sets the pitch P of the incident angle and the wafer mark WM of two laser beams. その回折光LB0 The diffracted light LB0
はレーザービームLB1の+1次回折光とレーザービームLB2の−1次回折光とが混合された光であり、その回折光LB0は投影光学系4及び折り返しミラー13を経てアライメント光学系12に入射する。 Is -1 light mixed-order diffracted light is + 1st-order diffracted light and the laser beam LB2 of the laser beam LB1, the diffracted light LB0 enters the alignment optical system 12 through the projection optical system 4 and the folding mirror 13.

【0022】この場合、ウエハ1上に照射されるそれら2本のレーザービームLB1,LB2の位置とレクチルRとの相対位置は、ウエハステージ6上に設けられた基準マーク10をアライメント顕微鏡11を用いてレクチルR越しに観察し、且つその同じ基準マーク10をアライメント光学系12で検出することにより知ることができる。 [0022] In this case, the relative position between the position and the reticle R in their two laser beams LB1, LB2 irradiated on the wafer 1, the reference mark 10 provided on the wafer stage 6 with the alignment microscope 11 Te was observed reticle R over, and can be known by detecting the same reference marks 10 in the alignment optical system 12.

【0023】図3は、図2中のアライメント光学系12 [0023] FIG. 3, the alignment optical system in FIG. 2 12
の構成を示し、この図3において、レーザー光源14から射出されたレーザービームLBは、2分割プリズム1 Shows the configuration in FIG. 3, the laser beam LB emitted from the laser light source 14, the bi-splitting prism 1
5によって2本のレーザービームLB1及びLB2に分割される。 5 by being divided into the laser beams LB1 and LB2 two. 一方のレーザービームLB1は、第1の音響光学変調素子(AOM)16及び直角プリズム17を経て合成プリズム20に入射し、他方のレーザービームL One laser beam LB1 is incident to the synthesis prism 20 via the first acousto-optic modulation element (AOM) 16 and right-angle prism 17, other laser beam L
B2は直角プリズム18及び第2の音響光学変調素子(AOM)19を経て合成プリズム20に入射する。 B2 is incident on the combining prism 20 via a right-angle prism 18 and the second acousto-optic modulation element (AOM) 19. 音響光学変調素子16及び19はそれぞれ異なる周波数f Each acousto-optic modulation device 16 and 19 different frequencies f
1及びf 2で駆動され、音響光学変調素子16及び19 Is driven at 1 and f 2, the acousto-optic modulation element 16 and 19
によって回折された光の内の+1次回折光はそれぞれの駆動周波数f 1及びf 2の分だけ周波数が高くなる。 +1 only order diffracted minute respective drive frequencies f 1 and f 2 frequency of the light diffracted increases by. これら周波数の異なる2本の+1次回折光(これらをもレーザービームLB1及びLB2と呼ぶ)が合成プリズム20に入射する。 Two first order diffracted lights of different these frequencies (referred to as laser beams LB1 and LB2 also these) is incident on the synthesis prism 20.

【0024】合成プリズム20を透過したレーザービームLB1及び合成プリズム20で反射されたレーザービームLB2は、対物レンズ21により参照格子22上に集束され、この参照格子22を透過した光の内で参照格子22に対してほぼ垂直下方に回折される2つの回折光が受光素子23で混合されて検出される。 The laser beam LB2 reflected by the laser beam LB1 and the combining prism 20 is transmitted through the synthesizing prism 20 is focused on the reference grating 22 through the objective lens 21, the reference grating of the light transmitted through the reference grating 22 two diffracted light diffracted substantially vertically downward with respect to 22 is detected are mixed in the light-receiving element 23. 一方、合成プリズム20で反射されたレーザービームLB1及び合成プリズム20を透過したレーザービームLB2は、偏光ビームスプリッター24を透過した後に対物レンズ25 On the other hand, the laser beam LB2 that has passed through the by laser beams LB1 and combining prism 20 reflected by the synthesis prism 20, an objective lens after passing through the polarization beam splitter 24 25
により集束されて図2の折り返しミラー13に入射する。 It is focused by entering the folding mirror 13 in FIG 2. この際、偏光ビームスプリッター24に入射するレーザービームLB1,LB2は直線偏光であり、その偏光方向(電気ベクトルの方向)は偏光ビームスプリッター24に関してP偏光(偏光ビームスプリッター24の接合面に対する入射面に平行な方向)に設定されている。 At this time, the laser beam LB1, LB2 incident on the polarizing beam splitter 24 is linearly polarized, its polarization direction (direction of the electric vector) on the incident plane to the bonding surface of the P-polarized light (polarization beam splitter 24 with respect to the polarization beam splitter 24 It is set in a direction parallel).

【0025】また、図3では図示省略しているが、図3 Further, although not shown in FIG. 3, FIG. 3
の偏光ビームスプリッター24と対物レンズ25との間に、図4に示すように、偏光方向を45°回転させるファラデーローテータ28及び所定の回転角に調整した1 Between the polarization beam splitter 24 and the objective lens 25, as shown in FIG. 4, and adjusted to a Faraday rotator 28 and a predetermined rotation angle for rotating 45 ° the polarization direction 1
/2波長板29を配置する。 / 2 to place the wave plate 29. 図4において、偏光ビームスプリッター24を通過したP偏光のレーザビームLB 4, the laser beam LB P polarized light passing through the polarizing beam splitter 24
1,LB2はファラデーローテータ28に入射する。 1, LB2 are incident on the Faraday rotator 28. ファラデーローテータ28から射出されるレーザービームLB1,LB2は、入射時の偏光方向から45°回転した方向に偏光した直線偏光である。 Laser beam LB1, LB2 emitted from the Faraday rotator 28 are linearly polarized light polarized in 45 ° rotated direction from the polarization direction at the time of the incident. それらレーザービームLB1,LB2が更に1/2波長板29を通過することにより、それらレーザービームLB1,LB2の偏光方向が更に+45°又は−45°回転する。 By their laser beams LB1, LB2 is further passed through the half-wave plate 29, the polarization directions of the laser beams LB1, LB2 are rotated further + 45 ° or -45 °.

【0026】このように偏光状態が設定されたレーザービームが対物レンズ25、折り曲げミラー13及び投影光学系4を経て図1のウエハマークWM上に照射される。 [0026] Thus polarization state set laser beam objective lens 25, is irradiated onto the folding mirror 13 and the projection optical system 4 through the wafer mark WM in FIG. 本例では、1/2波長板29の回転角を調整することにより、図1のウエハマークWM上に照射されるレーザービームLB1,LB2の偏光方向は、凹部2aの周期方向に垂直なY方向、周期方向であるX方向に設定できる。 In this example, by adjusting the rotation angle of the 1/2-wavelength plate 29, the polarization direction of the laser beam LB1, LB2 is irradiated on the wafer mark WM in FIG. 1, the Y direction perpendicular to the periodic direction of the recess 2a can be set in the X-direction is a periodic direction.

【0027】そのウエハマークWMからほぼ垂直上方に回折される回折光LB0は、直線偏光を保ったまま投影光学系4、折り曲げミラー13及び対物レンズ25を経て図4の1/2波長板29に入射する。 The diffracted light LB0 diffracted substantially vertically upward from the wafer mark WM is while maintaining the linearly polarized light projection optical system 4, the half wavelength plate 29 in FIG. 4 through the bending mirror 13 and an objective lens 25 incident. 1/2波長板2 Half-wave plate 2
9を透過した回折光LB0は、元のように偏光方向が4 9 diffracted light LB0 transmitted through, as the original polarization direction 4
5°回転した直線偏光ビームとなってファラデーローテータ28に入射する。 5 ° rotated becomes linearly polarized light beam incident on the Faraday rotator 28. ファラデーローテータ28を透過した回折光LB0の偏光方向は更に45°回転しており、偏光ビームスプリッター24に戻って来るまでに偏光方向が90°回転したことになる。 The polarization direction of the diffracted light LB0 transmitted through the Faraday rotator 28 is further rotated 45 °, the polarization direction will be rotated by 90 ° to come back to the polarizing beam splitter 24. 従って、回折光L Therefore, the diffracted light L
B0は、S偏光のレーザービームとして偏光ビームスプリッター24に入射し、偏光ビームスプリッター24の接合面で全て反射される。 B0 is incident on the polarization beam splitter 24 as the laser beam of S-polarized light, it is reflected all the cemented surface of the polarization beam splitter 24. 偏光ビームスプリッター24 The polarizing beam splitter 24
で反射された回折光LB0は受光素子26に入射する。 Diffracted light LB0 reflected in the incident on the light receiving element 26.

【0028】図3に戻り、受光素子23からの参照信号及び受光素子26からのアライメント信号をそれぞれアライメント処理ユニット27に供給する。 [0028] Returning to FIG. 3, and supplies an alignment signal from the reference signal and the light-receiving element 26 from the light receiving element 23 in the alignment processing unit 27, respectively. 受光素子26 The light-receiving element 26
により回折光LB0を光電変換して得られたアライメント信号は、音響光学変調素子16及び19のそれぞれの駆動周波数f 1及びf 2の差の周波数Δfを周波数とする正弦波であり、同様に受光素子23から出力される参照信号も周波数がΔfの正弦波である。 Alignment signal obtained diffracted light LB0 to photoelectric conversion by is a sine wave whose frequency is the frequency Δf of the respective differences of the drive frequencies f 1 and f 2 of the acousto-optic modulation element 16 and 19, similarly received reference signal output from the element 23 also the frequency is a sine wave of Delta] f. この参照信号とアライメント信号との位相差を検出することにより、ウエハ1の位置ずれを知ることができる。 By detecting the phase difference between the reference signal and the alignment signal, positional deviation of the wafer 1 can be known. アライメント処理ユニット27によって検出されたウエハの位置ずれ量は装置全体の動作を制御するメインコンピュータへ送られる。 Positional deviation amount of the wafer detected by the alignment processing unit 27 is sent to the main computer that controls the operation of the entire apparatus.

【0029】次に、図1を参照して本例の動作につき説明する。 Next, with reference to FIG. 1 will be described operation of this example. 図1は本例のウエハマークWMを示し、この図1において、ウエハマークWM上に照射されるレーザービームは、従来は円形の矢印P3で示すように円偏光で照射されていた。 Figure 1 shows a wafer mark WM of the present embodiment. In FIG. 1, the laser beam irradiated on the wafer mark WM is conventionally been illuminated with circularly polarized light as shown by the circular arrow P3. それに対して本例のレーザービームの偏光状態は、矢印P1で示すようにウエハマークWMの凹部2aの周期方向(X方向)に平行な直線偏光、又は矢印P2で示すように凹部2aの周期方向に垂直な直線偏光となっている。 The polarization state of the laser beam of the present embodiment, on the other hand, the periodic direction of the recess 2a as indicated by an arrow periodic direction of the recess 2a of the wafer mark WM as indicated by P1 (X direction) parallel to the linearly polarized light, or the arrow P2 It has become a linearly polarized light perpendicular to the.

【0030】そして、本例のようにウエハマークWMが金属膜2上にX方向に周期的に形成された凹部2aからなる場合には、そのウエハマークWMに照射される直線偏光のレーザービームの偏光方向(電気ベクトルの方向)を、矢印P2で示すようにX方向に垂直なY方向に設定する。 [0030] When made from the recess 2a of the wafer mark WM is periodically formed in the X direction on the metal film 2 as in this embodiment, the laser beam of the linearly polarized light irradiated to the wafer mark WM the polarization direction (direction of the electric vector) is set to the Y direction perpendicular to the X direction as indicated by arrow P2. これにより、凹部2a内をレーザービームが通過する際に、電気ベクトルがY方向に振動するのに応じて、凹部2aの側面の電子もY方向に振動するため、 Thus, when passing through the laser beam within the recess 2a, since the electric vector according to the vibration in the Y direction, and electronic aspects of the recess 2a vibrates in the Y direction,
レーザービームは指数関数的に急激に減衰する。 Laser beam exponentially decreases rapidly. そのため、レーザービームは凹部2aの底部に達する前にほとんど減衰し、その底部からの反射光はほとんど存在することがなく、凹部2aの底部がX方向に非対称になっている場合でも、ウエハマークWMの位置検出結果の誤差は極めて小さくなる。 Therefore, the laser beam is hardly attenuated before reaching the bottom of the recess 2a, little that there is reflected light from the bottom, even if the bottom of the recess 2a has become asymmetric in the X direction, the wafer mark WM error of the position detection result is extremely small.

【0031】また、そのウエハマークWMが凹部2aをY方向に所定ピッチで形成したものである場合には、そのウエハマークWMに照射されるレーザービームの偏光方向はY方向に垂直なX方向に設定する。 Further, the wafer mark WM recess 2a in the case where those formed at a predetermined pitch in the Y direction, the polarization direction of the laser beam irradiated to the wafer mark WM in the X direction perpendicular to the Y-direction set to. これにより、 As a result,
Y方向の位置検出結果の誤差も小さくなる。 Error in the Y direction of the position detection result is also decreased. 但し、ウエハマークWMが非導電性の物体(絶縁体等)上にX方向に周期的に凹部を形成したものである場合には、必ずしもそのレーザービームの偏光方向をX方向に垂直なY方向に設定する必要はない。 However, when the wafer mark WM is that periodically a recess in the X direction on the non-conductive object (insulators, etc.) is not necessarily the Y direction perpendicular to the polarization direction of the laser beam in the X direction it is not necessary to set in.

【0032】次に、本実施例においてウエハマークWM [0032] Next, the wafer mark in the present embodiment WM
に入射するレーザービームの偏光方向を種々に切り換える手法について説明する。 It will be described technique of switching the various polarization directions of the laser beam incident on. この場合、図4に示すように、ファラデーローテータ28によって45°回転した直線偏光ビームが得られるというのは上述の通りである。 In this case, as shown in FIG. 4, because the linearly polarized beam is rotated 45 ° by the Faraday rotator 28 is obtained as described above. そして、45°回転した直線偏光ビームをウエハマークWMの凹部2aの周期方向に対して垂直、又は平行な方向等に偏光させて入射させるためには、第1の手法として、1/2波長板29を回転させればよい。 Then, in order to be incident by polarized vertically, or parallel like a 45 ° rotated linearly polarized beam to the periodic direction of the recess 2a of the wafer mark WM is, as a first approach, 1/2-wavelength plate 29 may be rotated. 1/2 1/2
波長板29の回転角を調整することにより、所望の方向に直線偏光したレーザービームをウエハマークWM上に照射することができる。 By adjusting the rotation angle of the wave plate 29 can be irradiated with a laser beam which is linearly polarized in a desired direction on the wafer mark WM.

【0033】また、ウエハマークWMに照射されるレーザービームの直線偏光の方向を所望の方向に設定するための第2の手法は、図4の1/2波長板29の代わりにポッケルス素子を用いることである。 Further, a second method for setting the direction of linear polarization of the laser beam irradiated to the wafer mark WM in the desired direction, using the Pockels cell in place of the half wavelength plate 29 in FIG. 4 it is. ポッケルス素子は、印加される電圧の大きさによって、射出されるレーザービームの直線偏光の角度を変えることができる素子である。 Pockels cell, depending on the magnitude of the applied voltage, which is an element capable of changing the angle of the linear polarization of the laser beam emitted. 従って、45°回転した直線偏光の入射光に対して、ポッケルス素子に例えば±45°回転するような電圧を付加してやることにより、それぞれウエハマークWMの凹部2aの周期方向に対して垂直又は平行な方向に偏光した直線偏光ビームを得ることができる。 Therefore, with respect to the linear polarization of the incident light is rotated 45 °, by'll adding a voltage of rotating in the Pockels element for example ± 45 °, perpendicular or parallel to the periodic direction of the recess 2a of the wafer mark WM, respectively it can be obtained linearly polarized light beam polarized in a direction.

【0034】次に、本実施例のアライメント光学系12 [0034] Next, alignment of this embodiment the optical system 12
において、図3のレーザー光源14としてレーザーダイオードを用いた場合につき図5を参照して説明する。 In will be explained with reference to Figure 5 per case of using a laser diode as the laser light source 14 of FIG. 図5はレーザーダイオード30を示し、この図5において、レーザーダイオード30から出力されるレーザービームは、レーザーダイオード30の電場方向の拡がりが接合面に沿った方向の拡がりより大きくなる。 Figure 5 shows a laser diode 30, in FIG. 5, the laser beam output from the laser diode 30 is greater than the spread in the direction the electric field direction of divergence of the laser diode 30 along the joint surface. 従って、 Therefore,
レーザーダイオード30から射出されるレーザービームの断面形状は楕円状となり、しかもそのレーザービームはその楕円状の断面の幅が短い方向に直線偏光している。 Sectional shape of the laser beam emitted from the laser diode 30 becomes elliptical, yet are linearly polarized in the laser beam direction width of the elliptical cross section is short.

【0035】一般に、図1のウエハマークWM上に照射されるレーザービームの断面形状は平行四辺形であり、 [0035] Generally, the cross-sectional shape of the laser beam irradiated on the wafer mark WM in FIG. 1 is a parallelogram,
この断面形状はウエハと共役な位置に置かれた視野スリットによって形成されている。 The cross-sectional shape is formed by the field slits placed on the wafer conjugate position. そこで、レーザーダイオード30を光源とした場合、そのレーザーダイオード3 Therefore, when the laser diode 30 as a light source, the laser diode 3
0から射出されるレーザービームの楕円状の断面の長手方向が、その視野スリットの長手方向と合致する様に調整することにより、光量の損失が少なくなる。 Longitudinal direction of the elliptical cross-section of the laser beam emitted from 0, by adjusting so as to coincide with the longitudinal direction of the viewing slits, light loss is reduced. また、図1のウエハマークWM上に照射されるレーザービームは、断面の幅が狭い方向が一般に凹部2aの周期方向に垂直なY方向に設定されるため、図5のレーザーダイオード30を用いた場合には、ウエハマークWMの凹部2 The laser beam irradiated on the wafer mark WM in FIG. 1, the width of the cross section is narrow direction is set to the Y direction perpendicular to the periodic direction of the generally concave 2a, using a laser diode 30 of FIG. 5 in this case, the concave portion of the wafer mark WM 2
aの周期方向に垂直なY方向に偏光した直線偏光ビームを得やすいという利点がある。 There is an advantage that it is easy to obtain a linearly polarized beam polarized in the Y direction perpendicular to the periodic direction of a.

【0036】次に、本発明の第2実施例につき図6及び図7を参照して説明する。 Next, it will be described with reference to FIGS. 6 and 7 per a second embodiment of the present invention. 図6は本実施例でウエハ上に形成されるウエハマークWMを示し、この図6に示すように、ウエハ上に金属膜2が堆積され、この金属膜2上にX方向にピッチP1で配列された凹部2a及びY方向にピッチP2(通常はピッチP1に等しい)で配列された凹部2bが形成されている。 Figure 6 shows the wafer mark WM formed on the wafer in this embodiment, as shown in FIG. 6, the metal film 2 is deposited on the wafer, arranged with a pitch P1 in the X direction on the metal film 2 pitch P2 (usually equal to the pitch P1) in the recess 2a and the Y direction is formed with a recess 2b arranged in. 凹部2aのX方向の幅はd1、凹部2bのY方向の幅はd2であり、幅d1及びd2はそれぞれ位置検出用のレーザービームの波長の3 X direction of the width d1 of the recess 2a, the Y direction width of the recess 2b is d2, 3 of the wavelength of the laser beam for position detection, respectively widths d1 and d2
倍程度より狭く設定されている。 It is set smaller than about twice. これらの凹部2a及び2bよりなる2次元的な回折格子よりウエハマークWM Wafer mark WM on 2-dimensional diffraction grating consisting of the recesses 2a and 2b
が構成されている。 There has been configured. 本例ではこのウエハマークWMに対して、X方向の位置計測用の2本のレーザービームとY In the present example with respect to the wafer mark WM, 2 laser beams and Y for position measurement in the X direction
方向の位置計測用の2本のレーザービームとを混合して照射することにより、ウエハマークWMのX方向及びY By irradiating a mixture of the two laser beams for position measurement direction, of the wafer mark WM X direction and Y
方向の位置検出を同時に行う。 Performing direction position detection simultaneously.

【0037】図7は、本例のアライメント光学系の要部を示し、この図7において、図示省略された光学系(例えば図3の合成プリズム20)から射出された2本の平行なレーザービームLB1,LB2が、接合面が図7の紙面に垂直な偏光ビームスプリッター31に入射する。 [0037] Figure 7 shows a main portion of the alignment optical system of the present embodiment. In FIG. 7, two parallel laser beam emitted from the not shown by optics (e.g., combining prism 20 in FIG. 3) LB1, LB2 are bonding surfaces is incident on the polarization beam splitter 31 perpendicular to the plane of FIG. 7.
レーザービームLB1,LB2は図7の紙面に垂直な方向から45°傾斜した方向に直線偏光しており、それらレーザービームの内のS偏光成分(図7の紙面に垂直な偏光成分)が偏光ビームスプリッター31の接合面で反射され、X方向の位置計測用のレーザービームLB1 Laser beam LB1, LB2 is linearly polarized in a direction 45 ° inclined from the direction perpendicular to the plane of FIG. 7, S polarized light components of which the laser beam (polarized light component perpendicular to the plane of FIG. 7) is a polarization beam is reflected by the bonding surface of the splitter 31, the laser beam LB1 for position measurement in the X direction
X,LB2Xとして取り出される。 X, is taken out as LB2X. 一方、それらレーザービームの内のP偏光成分(図7の紙面に平行な偏光成分)が偏光ビームスプリッター31の接合面を透過して、Y方向の位置計測用のレーザービームLB1Y,L On the other hand, P-polarized light component of which the laser beam (polarized light component parallel to the plane of FIG. 7) is transmitted through the junction surface of the polarization beam splitter 31, the laser beam LB1Y for position measurement in the Y direction, L
B2Yとして取り出される。 It is taken out as B2Y.

【0038】Y方向の位置計測用のレーザビームLB1 The laser beam LB1 for position measurement in the Y-direction
Y,LB2Yは、ミラー39a及び1/4波長板33b Y, LB2Y the mirror 39a and the quarter-wave plate 33b
を経て円偏光の状態で偏光ビームスプリッター34bに入射する。 Via enters the polarization beam splitter 34b in a state of circularly polarized light. それらレーザービームLB1Y,LB2Yの内のS偏光成分は、偏光ビームスプリッター34bで反射され、不図示の対物レンズ及び参照格子を経て受光素子23bに入射する。 They laser beam LB1Y, S-polarized component of the LB2Y is reflected by the polarization beam splitter 34b, is incident on the light receiving element 23b through the objective lens and a reference grating (not shown). 一方、P偏光成分は偏光ビームスプリッター34bを透過し、更に偏光ビームスプリッター35bを透過した後、ファラデーローテータ36b及びポッケルス素子37bを通過する。 On the other hand, P-polarized light component transmitted through the polarization beam splitter 34b, further passes through the polarization beam splitter 35b, passes through the Faraday rotator 36b and Pockels element 37b. これらファラデーローテータ36b及びポッケルス素子37bにより、ウエハマークWM上における偏光方向が最適な方向に調整されたレーザービームLB1Y,LB2Yが、ミラー3 These Faraday rotator 36b and Pockels element 37b, the polarization direction is adjusted laser beam LB1Y optimal direction on the wafer mark WM, LB2Y is, the mirror 3
9bで反射されて例えば偏光ビームスプリッターよりなる分離合成ミラー38に入射する。 Is reflected by 9b is incident, for example, in separating the combining mirror 38 consisting of a polarizing beam splitter.

【0039】また、X方向の位置計測用のレーザービームLB1X,LB2Xは、ウエハマークWM上でY方向に直交する方向に交差して照射されるように、ダブプリズム32によって光軸が90°回転される。 Further, the laser beam LB1X for position measurement in the X direction, LB2X, as will be irradiated to cross in the direction perpendicular to the Y direction on the wafer mark WM, the optical axis is rotated 90 ° by the Dove prism 32 It is. その後、レーザビームLB1X,LB2Xは、1/4波長板33a Thereafter, the laser beam LB1X, LB2X is 1/4-wave plate 33a
を経て円偏光の状態で偏光ビームスプリッター34aに入射する。 Via enters the polarization beam splitter 34a in a state of circularly polarized light. それらレーザービームの内のS偏光成分は、 S-polarized light component of which the laser beam is
偏光ビームスプリッター34aで反射され、不図示の対物レンズ及び参照格子を経て受光素子23aに入射する。 Is reflected by the polarization beam splitter 34a, is incident on the light receiving element 23a through the objective lens and a reference grating (not shown). 一方、P偏光成分は偏光ビームスプリッター34a On the other hand, P-polarized light component polarized beam splitter 34a
を透過し、更に偏光ビームスプリッター35aを透過した後、ファラデーローテータ36a及びポッケルス素子37aを通過する。 Transmitted through, further passed through polarization beam splitter 35a, it passes through the Faraday rotator 36a and the Pockels element 37a. これらファラデーローテータ36a These Faraday rotator 36a
及びポッケルス素子37aにより、ウエハマークWM上における偏光方向が最適な方向に調整されたレーザービームLB1X,LB2Xが分離合成ミラー38に入射する。 And the Pockels element 37a, the polarization direction is adjusted laser beam LB1X optimal direction on the wafer mark WM, the LB2X enters the separation combining mirror 38.

【0040】分離合成ミラー38で反射された4本のレーザービームLB1X,LB2X及びLB1Y,LB2 The separated reflected by the combining mirror 38 the four laser beams LB1X, LB2X and LB1Y, LB2
Yは、対物レンズ25、折り返しミラー40及び投影光学系4を経て図6のウエハマークWM上に照射される。 Y is an objective lens 25, via the folding mirror 40 and the projection optical system 4 is irradiated onto the wafer mark WM in FIG.
このとき、レーザービームLB1X,LB2Xの光軸とレーザービームLB1Y,LB2Yの光軸とは直交しており、偏光方向も互いに直交している。 At this time, the laser beam LB1X, the optical axis and the laser beam LB1Y of LB2X, are orthogonal to the optical axis of LB2Y, polarization direction are orthogonal to each other. ウエハマークW Wafer mark W
Mに照射されたレーザービームLB1X,LB2X及びレーザービームLB1Y,LB2Yにより、ウエハマークWMからそれぞれ偏光方向の直交した回折光LB0X Laser beam LB1X irradiated to M, LB2X and laser beam LB1Y, by LB2Y, diffracted light LB0X orthogonal each polarization direction from the wafer mark WM
及びLB0Yが発生し、これら回折光は図7の投影光学系4、折り返しミラー40及び対物レンズ25を経て分離合成ミラー38に入射する。 And LB0Y occurs, these diffracted light enters the separation combining mirror 38 projection optical system 4, via a folding mirror 40 and the objective lens 25 in FIG.

【0041】分離合成ミラー38によって反射されたY [0041] reflected by the splitting-combining mirror 38 Y
方向の位置計測用の回折光LB0Yは、ミラー38b、 Diffracted light LB0Y for position measurement direction, a mirror 38b,
ポッケルス素子37b、ファラデーローテータ36b及び偏光ビームスプリッター35bを経て受光素子26b Pockels element 37b, through the Faraday rotator 36b and the polarizing beam splitter 35b light receiving element 26b
に入射する。 Incident on. 受光素子23bから出力されるY方向用の参照信号及び受光素子26bから出力されるY方向用のアライメント信号がそれぞれアライメント処理ユニット27に供給される。 Alignment signal for the Y direction which is output from the reference signal and the light receiving element 26b for Y-direction output from the light receiving element 23b is supplied to the alignment processing unit 27, respectively. また、分離合成ミラー38を透過したX方向の位置計測用の回折光LB0Xは、ポッケルス素子37a、ファラデーローテータ36a及び偏光ビームスプリッター35aを経て受光素子26aに入射する。 Further, the diffracted light LB0X for position measurement in the X direction that has passed through the separation combining mirror 38 is incident on the light receiving elements 26a through Pockels element 37a, a Faraday rotator 36a and the polarization beam splitter 35a. 受光素子23aから出力されるX方向用の参照信号及び受光素子26aから出力されるX方向用のアライメント信号がそれぞれアライメント処理ユニット27に供給される。 Alignment signal for the X direction is output from the reference signal and the light receiving element 26a for the X-direction output from the light receiving element 23a is supplied to the alignment processing unit 27, respectively. アライメント処理ユニット27は、供給された2組の信号より図6のウエハマークWMのX方向及びY方向の位置を検出する。 Alignment processing unit 27 detects the position of the X and Y directions of the wafer mark WM in FIG. 6 from the two sets of signals supplied.

【0042】本例において、図6のウエハマークWMは金属膜2上に形成されているので、X方向の位置計測用のレーザービーム(図7のレーザービームLB1X,L [0042] In the present embodiment, since the wafer mark WM in FIG. 6 is formed on the metal film 2, the laser beam LB1X laser beam (Figure 7 for position measurement in the X direction, L
B2X)は、偏光方向がY方向の直線偏光としてウエハマークWM上に照射される。 B2X), the polarization direction is irradiated on the wafer mark WM as linearly polarized light in the Y direction. また、Y方向の位置計測用のレーザービーム(図7のレーザービームLB1Y,L The laser beam LB1Y laser beam (Figure 7 for position measurement in the Y direction, L
B2Y)は、偏光方向がX方向の直線偏光としてウエハマークWM上に照射される。 B2Y), the polarization direction is irradiated on the wafer mark WM as linearly polarized light in the X direction. これにより、位置計測用のレーザービームはウエハマークWMの凹部2a及び2b Thus, it recesses 2a and 2b of the laser beam for position measurement wafer mark WM
内で急激に減衰し、ほとんど底部に達することがない。 Rapidly attenuated in the inner, never reach most bottom.
従って、凹部2a及び2bの底部がそれぞれ計測方向に非対称であっても、位置検出結果の誤差が小さくなる。 Thus, the bottom of the recess 2a and 2b be each asymmetrical in the measurement direction, errors in position detection result is reduced.

【0043】図7のアライメント光学系のように、X方向及びY方向の位置検出を同時に行うには、次のような手法も考えられる。 [0043] As the alignment optical system of FIG. 7, the detecting the position of the X and Y directions at the same time, also considered the following method. 先ず第1の手法では、X方向とY方向とで音響光学変調素子に対する駆動周波数f 1及びf First, in the first approach, the driving in the X and Y directions with respect to the acousto-optic modulation element frequency f 1 and f
2の差の周波数△fを変え、X方向用の△f xの周波数差のアライメント信号及びY方向用の△f yの周波数差のアライメント信号を1つの受光素子で受光する。 Changing the frequency △ f 2 of the difference, for receiving the alignment signal of the frequency difference △ f y for alignment signal and the Y direction of the frequency difference △ f x for the X-direction in one light-receiving element. そして、その受光素子から出力される光電変換信号を、周波数フィルタ回路で周波数△f xの成分と周波数△f yの成分とに分離することにより、X方向及びY方向の位置計測を同時に行うことができる。 Then, the photoelectric conversion signal output from the light receiving element, by separating into a component of the component and the frequency △ f y frequency △ f x at the frequency filter circuit, by performing position measurement of the X and Y directions at the same time can.

【0044】更に、第2の手法では、図6のウエハマークWMのX方向のピッチP1及びY方向のピッチP2 [0044] Further, in the second method, the pitch in the X direction of the wafer mark WM in FIG. 6 P1 and the Y-pitch P2
(通常P1に等しい)をそれぞれ1/2にする。 (Usually equal to P1) to a 1/2 respectively. ウエハマークWMのピッチP1(P2)を半分にすると、ウエハマークWMに照射されたレーザービームの回折角が2 When the wafer mark pitch WM P1 to (P2) reduced to half, the diffraction angle of the irradiated laser beam to the wafer mark WM is 2
倍になるため、例えば一方のレーザービームLB1の入射方向に、他方のレーザービームLB2の0次回折光とレーザービームLB1の+1次回折光とが重なって射出される。 To become doubled, for example, the incident direction of one of the laser beams LB1, +1 is the order diffracted light of 0-order diffracted light and the laser beam LB1 of the other laser beam LB2 emitted overlap. 同様に、レーザービームLB2の入射方向に、 Similarly, the incident direction of the laser beam LB2,
レーザービームLB1の0次回折光とレーザービームL 0-order diffracted light of the laser beam LB1 and the laser beam L
B2の−1次回折光とが重なって射出される。 B2 -1 and the diffracted light is emitted overlapping of. 従って、 Therefore,
ウエハマークWMの垂直上方に回折光は発生しないため、X方向の位置検出用の回折光とY方向の位置検出用の回折光との混合が無くなる。 Since the diffracted light vertically above the wafer mark WM is not generated, mixed with the diffracted light for detecting the position of the diffracted light and the Y-direction of the position detection in the X-direction is eliminated.

【0045】以上の実施例では、アライメントマークの凹部の幅をアライメント波長の3倍程度以下としたが、 [0045] In the above embodiments, although the width of the recess of the alignment marks than 3 times the alignment wavelengths,
アライメント光(直線偏光)の偏光偏光が周期方向と垂直な方向と一致していれば、凹部の幅が波長の3倍を越えても、凹部の非対称性の影響を低減することが可能である。 If polarization polarization of the alignment light (linearly polarized light) they match the periodic direction perpendicular to the direction, even beyond the three times the width of the recess wavelength, it is possible to reduce the influence of asymmetry of the recess . また、図1においてアライメントマーク(WM) Further, the alignment marks in FIG. 1 (WM)
の凹部2aの幅dが、例えばアライメント光の波長の3 The width d of the recess 2a is, for example, the wavelength of the alignment light 3
倍程度以下、特に波長よりも狭いとき、凹部2aの底部は対称的に形成されていると見做せることがある。 About twice or less, particularly when smaller than the wavelength, the bottom of the recess 2a is sometimes cause regarded as being symmetrically formed. このような場合には、アライメントマークWMに照射されるレーザービームLB1,LB2の偏光方向を周期方向であるX方向と一致させると良い。 In such a case, it is preferable to match the polarization direction of the laser beam LB1, LB2 irradiating the alignment mark WM and the X direction is a periodic direction. このとき、凹部2aの底部は対称なので、凹部2aからの回折光を用いても正確に位置検出が行われる。 At this time, since the bottom of the recess 2a are symmetrical, the exact position detection is also performed by using the diffracted light from the concave portion 2a. 従って、周期方向と垂直なY Therefore, periodic direction perpendicular to Y
方向と偏光方向とが一致している場合に比べて、回折光が凹部2aで減衰しない分、回折光強度が大きくなる、 As compared with the case where the direction and the polarization direction is coincident, minutes diffracted light is not attenuated by the concave portion 2a, the diffracted light intensity increases,
すなわちS/N比が良くなるという利点が得られる。 That advantage S / N ratio is improved is obtained.

【0046】さらに、アライメントマークの凹部の幅、 [0046] In addition, the width of the recess of the alignment mark,
及び/又はその底部の非対称性の程度に応じて、アライメント光の偏光方向を適宜変更するように構成しておくと良い。 And / or depending on the degree of asymmetry of the bottom portion, it is advisable configured to change the polarization direction of the alignment light appropriately. すなわち、偏光方向を周期方向と垂直な方向に一致させる第1モードと、偏光方向を周期方向に一致させる第2モードを用意(例えば装置全体を統括制御する制御ユニット内に設定)しておき、アライメントマークの凹部の幅、及び/又はその底部の非対称性の程度に応じて第1モードと第2モードの一方を選択し、この選択されたモードに従って偏光方向を調整(又は確認)した上でマーク検出を行うようにすると良い。 That is, a first mode to match the polarization direction in the periodic direction perpendicular to the direction prepares the second mode to match the polarization direction in the periodic direction (e.g. setting the entire apparatus in the control unit for generally controlling), width of the recess of the alignment mark, and / or the first mode and selects one of the second mode in accordance with the degree of asymmetry of the bottom part, after adjusting the polarization direction according to the selected mode (or confirm) may to perform the mark detection. 例えば、ウエハ上のアライメントマークの凹部の幅がアライメント波長を越えている場合には第1モードを選択し、凹部の幅が波長よりも狭い場合には第2モードを選択する。 For example, the width of the recess of the alignment mark on the wafer selects the first mode when exceeds the alignment wavelength, when the width of the recess is narrower than the wavelength selects the second mode. このとき、凹部の幅が波長よりも狭くても、その低部で非対称性が存在している場合には、偏光方向を周期方向と垂直な方向と一致させるようにすることが望ましい。 At this time, even narrower than the wavelength width of the recess, when the asymmetry is present in the lower part, it is desirable that the polarization direction so as to coincide with the periodic direction perpendicular to the direction.

【0047】尚、マーク情報(凹部の幅、底部が非対称性であるか否か等)に応じてオペレータがモードを選択した上でキーボードを介して装置に設定するようにしても、あるいは装置自身がウエハ、又はウエハカセットのバーコードに記された情報(凹部の幅、底部が非対称性であるか否か、又はウエハ名等)に従って自動的に選択するようにしても良い。 [0047] Incidentally, also be set in the apparatus via the keyboard on the operator selects the mode in accordance with the mark information (recess width, whether the bottom is asymmetric, etc.) or an apparatus itself, but the wafer, or information described in the bar code of the wafer cassette (recess width, whether the bottom is asymmetric, or wafer name, etc.) may be automatically selected in accordance with. また、例えば特開平2−541 Further, for example, JP-A-2-541
03号公報、特開平4−65603号公報に開示されているような画像処理方式を採用したアライメントセンサーを用いてアライメントマークを検出し、この検出結果から求まる凹部の非対称性と凹部の幅とに応じてモード選択を行うようにしても良い。 03 JP, detects an alignment mark using an alignment sensor which employs an image processing method as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-65603, the width of the asymmetry and the recess of the concave portion obtained from the detection result it may be the mode selected in response. 尚、上記公報に開示されたアライメントセンサーは、所定の波長幅を有する照明光(例えば白色光)をアライメントマークに照射し、当該マークの像をウエハと共役な面内に配置された指標板上に結像する。 The alignment sensor disclosed in the above publication, the illumination light having a predetermined wavelength width (for example, white light) was irradiated to the alignment mark, an image of the mark wafer conjugate arranged index plate on a plane to form an image on. さらに、リレーレンズ系によってアライメントマークの像と指標板上の指標マークの像とを撮像素子の受光面上に結像して、両マークの相対的な位置ずれ量を検出するものである。 Moreover, in which by focusing the image of the index mark on the image and the index plate of the alignment mark on a light receiving surface of the imaging device by the relay lens system, for detecting the relative positional deviation amount of both marks. また、以上の実施例では2 Further, in the above Example 2
光束干渉方式を採用したアライメントセンサーを例に挙げて説明を行ったが、前述の如き画像処理方式を採用したアライメントセンサーに本発明を適用しても良く、上記実施例と全く同様の効果を得ることができる。 While the alignment sensor that employs a light beam interference method has been described as an example, it may be applied to the present invention to an alignment sensor which employs the such image processing method described above to obtain the same effect as Example be able to.

【0048】なお、上述の実施例のアライメント系はヘテロダイン方式を採用しているものとしたが、例えばホモダイン方式、あるいは偏光方向が異なる2光束をアライメントマークに照射し、マークからの回折光を検光子等を介して干渉させて受光する方式等に対しても、本発明を適用して全く同様の効果を得ることができる。 [0048] Incidentally, alignment system of the above-described embodiments it is assumed that employ heterodyne system, is irradiated with for example homodyne or polarization directions are different from the two light beams, the alignment marks, detects the diffracted light from the mark even for systems like for receiving by interference through photons and the like, it is possible to obtain exactly the same effect by applying the present invention. また、アライメントマークからの回折光の位相を検出する方式のみならず、例えば所謂レーザー・ステップ・アライメント方式で位置検出を行う場合、又は撮像素子を用いた画像処理方式のアライメント装置に対しても、本発明を適用して全く同様の効果を得ることができる。 Further, not only the method for detecting the phase of the diffracted light from the alignment mark, for example, when performing position detection by so-called laser step alignment system, or even to the alignment device of the image processing system using an image sensor, it is possible to obtain exactly the same effect by applying the present invention. 例えば、レーザー・ステップ・アライメント方式の場合には、アライメントマークとスリット状のプローブ光とを相対的に走査し、そのプローブ光によりそのアライメントマークから所定の方向に射出される回折光の強度変化を検出することにより、位置検出が行われる。 For example, in the case of a laser step alignment system, relatively scanning the alignment mark and the slit-like probe light, a change in intensity of the diffracted light emitted from the alignment marks in a predetermined direction by the probe light by detecting the position detection is performed.

【0049】また、実際のプロセスでは、例えば図1の金属膜2上に所定の膜厚(1μm程度)のフォトレジスト層が形成されるが、本発明はそのようなフォトレジスト層の有無に関係なく、アライメントマークの凹部の底部の非対称に対して有効なものである。 [0049] In the actual process, for example, a photoresist layer having a predetermined thickness on the metal film 2 of FIG. 1 (about 1 [mu] m) is formed, the present invention is related to the presence or absence of such a photoresist layer rather, it is effective against asymmetric bottom of the recess of the alignment mark. このように、本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。 Thus, the present invention is not restricted to the above-described embodiments may take a variety of configurations without departing from the gist of the present invention.

【0050】 [0050]

【発明の効果】本発明によれば、アライメントマークに照射される位置検出用の光の偏光状態が直線偏光である。 According to the present invention, the polarization state of the light for position detection is irradiated onto the alignment mark is linearly polarized light. その位置検出用の光の偏光方向を、そのアライメントマークの凹部内でその位置検出用の光が減衰される方向に設定することにより、その凹部の底部の非対称性の影響を小さくすることができる。 The polarization direction of the light for the position detection by the light for the position detection in the recess of the alignment mark is set in the direction to be damped, it is possible to reduce the asymmetry of the impact of the bottom of the recess . 従って、アライメントマークの位置検出の誤差を小さくできる利点がある。 Accordingly, an advantage of reducing the error in the position detection of the alignment mark.

【0051】また、アライメントマークが金属より形成されているときに、位置検出用の光のそのアライメントマーク上での電気ベクトルの方向を、そのアライメントマークの周期方向に垂直にした場合、そのアライメントマークの凹部の周期方向の幅を例えばその位置検出用の光の波長程度に狭くしたときに、その凹部内でその位置検出用の光が急激に減衰する。 [0051] Further, when the alignment mark is formed of a metal, if the direction of the electric vector on the alignment mark light for position detection, and perpendicular to the periodic direction of the alignment mark, the alignment mark the periodic direction of the width of the recess example when narrowed to approximately the wavelength of light for that position detection of the light for the position detection in that the recess is rapidly attenuated. 従って、その凹部の底部の非対称性の影響が小さくなる。 Therefore, the asymmetry of the impact of the bottom of the recess is reduced. 但し、アライメントマークの凹部の底部がほぼ対称であるような場合には、その位置検出光のアライメントマーク上での電気ベクトルの方向をその周期方向にすることで、検出信号のS/N However, when the bottom of the recess of the alignment mark such that substantially symmetrical, by the direction of the electric vector on the alignment mark of the position detection light in its periodic direction, of the detection signal S / N
比を高めることができる。 It is possible to increase the ratio.

【0052】特に、アライメントマークの凹部の幅を位置検出光の波長の3倍程度以下、特に波長以下にすると、凹部の底部が対称に形成される。 [0052] Specifically, the following 3 times the wavelength width of the position detection light of the recess of the alignment mark, in particular to the wavelength or less, the bottom of the recess is formed symmetrically. このとき、位置検出用の光のアライメントマーク上での電気ベクトルの方向を、そのアライメントマークの周期方向に平行にすると、凹部での減衰がないので回折光の強度が保たれる。 At this time, the direction of the electric vector on the alignment mark light for position detection, when parallel to the periodic direction of the alignment mark, the intensity of the diffracted light because there is no attenuation in the recess is maintained.
また、位置検出用の光のアライメントマーク上での直線偏光の方向を、そのアライメントマークの周期方向によって定まる方向に設定するための偏光状態可変手段を設けた場合には、アライメントマークの周期方向及び材質が変化したときでも、そのアライメントマークの凹部の底部の非対称性の影響を小さくできる。 Further, when the direction of linear polarization on the alignment mark light for position detection, provided the polarization state varying means for setting a direction determined by the periodic direction of the alignment mark, and the periodic direction of the alignment mark material is even when the change, it is possible to reduce the asymmetry of the impact of the bottom of the recess of the alignment mark.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明によるアライメント装置の第1実施例で位置検出の対象とされるウエハマークを示す拡大平面図である。 1 is an enlarged plan view showing a wafer mark which is the subject of the position detection in the first embodiment of an alignment device according to the present invention.

【図2】第1実施例のアライメント装置が装着された投影露光装置の要部を示す構成図である。 [Figure 2] alignment apparatus of the first embodiment is a configuration view showing an essential portion of the mounted projection exposure apparatus.

【図3】図2中のアライメント光学系を示す一部を省略した構成図である。 3 is a block diagram a part omitted showing an alignment optical system in FIG.

【図4】図3のアライメント光学系において、ウエハマークへのレーザービームとウエハマークからのレーザービームとを分離するための光学系を示す構成図である。 In Figure 4 the alignment optical system of FIG. 3 is a block diagram showing an optical system for separating the laser beam from the laser beam and the wafer mark on the wafer mark.

【図5】レーザー光源の他の例としてのレーザーダイオードを示す斜視図である。 5 is a perspective view of a laser diode as another example of a laser light source.

【図6】本発明の第2実施例で位置検出の対象とされるウエハマークを示す拡大平面図である。 6 is an enlarged plan view showing a wafer mark which is the subject of the detection position in the second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施例のアライメント光学系の要部を示す構成図である。 7 is a block diagram showing a main portion of the alignment optical system of the second embodiment.

【図8】従来のウエハマークの位置検出の原理の説明に供する側面図である。 8 is a side view for explaining the principle of position detection of the conventional wafer mark.

【図9】従来のウエハマークの製造工程の説明に供する断面図である。 9 is a sectional view for explaining the conventional wafer mark of the manufacturing process.

【図10】従来のアライメント光学系において、ウエハマークへのレーザービームとウエハマークからのレーザービームとを分離するための光学系を示す構成図である。 [10] In the conventional alignment optical system is a configuration diagram showing an optical system for separating the laser beam from the laser beam and the wafer mark on the wafer mark.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

R レチクル 1 ウエハ 2 金属膜 2a 凹部 4 投影光学系 10 基準マーク 11 アライメント顕微鏡 12 アライメント光学系 14 レーザー光源 16,19 音響光学変調素子 22 参照格子 23,26 受光素子 24 偏光ビームスプリッター 27 アライメント処理ユニット 28 ファラデーローテータ 29 1/2波長板 32 ダブプリズム 36a,36b ファラデーローテータ 37a,37b ポッケルス素子 R reticle 1 wafer 2 metal film 2a recess 4 projection optical system 10 reference mark 11 alignment microscope 12 alignment optical system 14 laser light source 16, 19 acousto-optic modulation device 22 reference grating 23, 26 light-receiving elements 24 a polarizing beam splitter 27 the alignment processing unit 28 Faraday rotator 29 half-wave plate 32 Dove prism 36a, 36b Faraday rotator 37a, 37b Pockels element

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被検物上に位置合わせ方向に周期的に配列された凹部よりなるアライメントマークと、該アライメントマークに位置検出用の光を照射する照射光学系と、前記位置検出用の光の照射により前記アライメントマークから発生する光を受光する受光光学系とを有し、 1. A and the alignment marks consisting of periodically arranged recesses in alignment direction on the test object, an irradiation optical system for irradiating the light for position detection to the alignment mark, the light for the position detection the illumination and a light receiving optical system for receiving light generated from the alignment mark,
    前記アライメントマークから発生する光を用いて前記被検物の位置を検出するアライメント装置において、 前記位置検出用の光の前記アライメントマーク上での偏光状態を、前記アライメントマークの周期方向によって定まる方向の直線偏光にした事を特徴とするアライメント装置。 In alignment system for detecting the position of said test object by using light generated from the alignment mark, the polarization state on the alignment mark light for position detection, the direction of which is determined by the periodic direction of the alignment mark alignment device, characterized in that the linearly polarized light.
  2. 【請求項2】 前記アライメントマークが金属より形成されているときに、前記位置検出用の光の前記アライメントマーク上での電気ベクトルの方向を、前記アライメントマークの周期方向に垂直にした事を特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 When wherein said alignment mark is formed from a metal, characterized in that the direction of the electric vector on the alignment mark light for position detection, and perpendicular to the periodic direction of the alignment mark alignment device according to claim 1,.
  3. 【請求項3】 前記アライメントマークが金属より形成されているときに、前記位置検出用の光の前記アライメントマーク上での電気ベクトルの方向を、前記アライメントマークの周期方向にした事を特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 When wherein said alignment mark is formed of a metal, the direction of the electric vector on the alignment mark light for position detection, characterized in that the direction of periodicity of the alignment marks alignment device according to claim 1.
  4. 【請求項4】 前記アライメントマークは、前記周期方向に関する前記凹部の幅が前記位置検出用の光の波長の3倍程度以下に定められている事を特徴とする請求項1、2、又は3記載のアライメント装置。 Wherein said alignment mark, according to claim 1, characterized in that the width of the recess about the periodic direction is defined below 3 times the wavelength of light for the position detection, or 3 alignment apparatus according.
  5. 【請求項5】 前記位置検出用の光の前記アライメントマーク上での直線偏光の方向を、前記アライメントマークの周期方向によって定まる方向に設定するための偏光状態可変手段を設けた事を特徴とする請求項1記載のアライメント装置。 5. The direction of the linearly polarized light on the alignment mark light for position detection, characterized in that a polarization state varying means for setting a direction determined by the periodic direction of the alignment mark alignment device according to claim 1.
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