JPH06244084A - Method and device for exposure wherein holography is used - Google Patents
Method and device for exposure wherein holography is usedInfo
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- JPH06244084A JPH06244084A JP5202471A JP20247193A JPH06244084A JP H06244084 A JPH06244084 A JP H06244084A JP 5202471 A JP5202471 A JP 5202471A JP 20247193 A JP20247193 A JP 20247193A JP H06244084 A JPH06244084 A JP H06244084A
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- Holo Graphy (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特にホログラムとウエ
ハとの相対位置関係を調整するアライメント方法及び手
段を備えたホログラフィを用いた露光方法及び装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and apparatus using holography, which has an alignment method and means for adjusting the relative positional relationship between a hologram and a wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ホログラフィ技術を用いた微細パ
ターンの露光手段が注目されているが、この露光手段に
おいては、所定の回路パターン等(マスクパターン)を
有するマスクを用い、これに対応するマスクパターンの
ホログラムを作成する工程と、このマスクパターンのホ
ログラムの再生像をウエハ上に形成してマスクパターン
を露光する工程とが行われる。2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a fine pattern exposure means using a holographic technique. In this exposure means, a mask having a predetermined circuit pattern or the like (mask pattern) is used, and a mask corresponding thereto is used. A step of forming a hologram of the pattern and a step of forming a reproduced image of the hologram of the mask pattern on the wafer and exposing the mask pattern are performed.
【0003】ホログラフィ技術によるホログラムの再生
像は、ホログラムに対してホログラム作成時のマスクパ
ターンの位置と同じ位置に形成される。このため、ホロ
グラム作成工程で使用したマスクはホログラム作成後に
取り外され、替わって同じ位置にウエハを固定し、この
状態でホログラムを再生すると、ウエハ上(先のマスク
位置)にホログラム像が形成され、マスクパターンがウ
エハに露光されることとなる。The reproduced image of the hologram by the holography technique is formed at the same position as the mask pattern at the time of hologram production with respect to the hologram. Therefore, the mask used in the hologram creating step is removed after the hologram is created, and instead, the wafer is fixed at the same position, and when the hologram is reproduced in this state, a hologram image is formed on the wafer (previous mask position), The mask pattern will be exposed on the wafer.
【0004】このように、マスクパターン転写時のウエ
ハとホログラム(もしくはホログラム記憶媒体)との相
対位置関係は、ホログラム作成時のマスクパターンとホ
ログラムとの相対位置関係と同一でなければ、マスクパ
ターンのホログラム像がウエハ上に正確に転写されない
ので、これらの相対位置関係、例えば相対間隔(ギャッ
プ、Z方向)、平面方向(x−y方向)、回転や傾き等
を正確に位置決めしてウエハへの露光作業を行う必要が
ある。As described above, if the relative positional relationship between the wafer and the hologram (or hologram storage medium) at the time of transferring the mask pattern is not the same as the relative positional relationship between the mask pattern and the hologram at the time of producing the hologram, the mask pattern Since the hologram image is not accurately transferred onto the wafer, the relative positional relationship between them, for example, relative spacing (gap, Z direction), plane direction (xy direction), rotation, tilt, etc., is accurately positioned and the hologram image is transferred to the wafer. It is necessary to perform exposure work.
【0005】ここで、ホログラフィ技術を利用したリソ
グラフィの従来技術としては、「投影レンズを通してホ
ログラムを露光する方法(特開平3−235319
号)」が知られている。この従来技術は、投影レンズに
おいて発生する収差をホログラフィ技術を応用すること
によって相殺できることを利用して、微細パターンをウ
エハのレジストに転写するものである。Here, as a conventional technique of lithography utilizing the holography technique, "method of exposing a hologram through a projection lens (Japanese Patent Laid-Open No. 3-235319) is used.
No.) "is known. This conventional technique transfers the fine pattern to the resist of the wafer by utilizing the fact that the aberration generated in the projection lens can be canceled by applying the holographic technique.
【0006】一般に、半導体や液晶等の回路パターンを
制作するには、同一のウエハに対して複数回のマスクパ
ターンの露光が必要であり、既にウエハ上に出来上がっ
ているパターンに対する位置合わせ(xyアライメン
ト)が、ピント調整のためのギャップ(ホログラムとマ
スク又は上はとの相対間隔)の検出と共に必要となって
いる。(なお、以下では、xyアライメントとギャップ
アライメント等の相対位置関係の調整を合わせてアライ
メントと言う。)上記の従来技術におけるアライメント
方式では、アライメント用のパターンが回路(液晶)パ
ターンの外側に記録されており、アライメント用のパタ
ーンの重ね合わせによりアライメントを行なっている。Generally, in order to produce a circuit pattern of a semiconductor, a liquid crystal or the like, it is necessary to expose the same wafer with a mask pattern a plurality of times, and alignment (xy alignment) with a pattern already formed on the wafer is required. ) Is required together with the detection of the gap (relative distance between the hologram and the mask or the top) for focus adjustment. (Hereinafter, adjustment of relative positional relationships such as xy alignment and gap alignment will be collectively referred to as alignment.) In the above-described alignment method of the prior art, the alignment pattern is recorded outside the circuit (liquid crystal) pattern. Therefore, the alignment is performed by overlapping the alignment patterns.
【0007】また、高解像の再生が行なえるホログラム
記録・再生方法としてホログラム記録媒体中での内部全
反射光を利用したホログラフィ技術(以下、全反射ホロ
グラフィという。)がステットン(K.A.Stetson) によっ
て提唱されている[Appl.Phys.Lett.Vol.11 Num.7 P.22
8(1967) ]が、この文献にはアライメント方法について
の記述はなされていない。Further, as a hologram recording / reproducing method capable of reproducing high resolution, a holographic technique utilizing total internal reflection light in a hologram recording medium (hereinafter referred to as total reflection holography) is proposed by KA Stetson. Appl.Phys.Lett.Vol.11 Num.7 P.22
8 (1967)], but this document does not describe the alignment method.
【0008】一方、全反射ホログラフィを用いた露光手
段におけるギャップ検出法の従来例が、文献「ホログラ
フィを利用したリソグラフィ技術の進展」[Solid Stat
e Technology 日本語版 1991年11月号]に見ることが
できる。この従来技術では、図9に示すようにホログラ
ム記録媒体901とウエハ905に垂直にレーザービー
ムを入射させ、ホログラム記憶媒体901の表面とウエ
ハ905に塗布されたレジスト表面とで各々反射された
光の干渉信号を検出手段908で検出し、この干渉信号
のギャップによる変化を計測することによってギャップ
を検知する方法をとっている。On the other hand, the conventional example of the gap detection method in the exposure means using the total reflection holography is described in the document "Progress of Lithography Technology Utilizing Holography" [Solid Stat.
e Technology Japanese edition, November 1991]]. In this conventional technique, as shown in FIG. 9, a laser beam is vertically incident on the hologram recording medium 901 and the wafer 905, and the light reflected by the surface of the hologram storage medium 901 and the resist surface coated on the wafer 905 are reflected. The interference signal is detected by the detecting means 908, and the gap is detected by measuring the change of the interference signal due to the gap.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記のアライメントに
関する従来技術では、パターン(マーク)の重ね合わせ
により相対位置の検出を行なっているが、アライメント
用のパターンの投影などにも投影光学系を用いているた
め、相対位置関係の調整(位置決め動作)においては投
影光学系の収差の影響が残存している。このため、ホロ
グラム再生に対しては収差の影響が少なくなる利点はあ
るが、特に複数回の露光作業を行う重ね合わせ露光等の
際には、位置決め精度の限界から微細パターンの露光が
難しいものとなっている。In the prior art relating to the alignment described above, the relative position is detected by overlapping the patterns (marks), but the projection optical system is also used for the projection of the alignment pattern. Therefore, the influence of the aberration of the projection optical system remains in the adjustment of the relative positional relationship (positioning operation). Therefore, there is an advantage that the influence of the aberration is less on the hologram reproduction, but it is difficult to expose the fine pattern due to the limitation of the positioning accuracy particularly in the overlay exposure in which the exposure work is performed a plurality of times. Has become.
【0010】さらに、アライメント用のマークも投影光
学系により拡大されるため、大型の観察光学系が必要と
なるので、装置全体の配置構成上の制約も大きくなる。
特に全反射ホログラフィを利用する場合には、ホログラ
ム(記録媒体)にプリズムが接しているため、このプリ
ズムの存在により観察光学系をウエハに近づけることが
できないので、大型に投影されたアライメントマークに
対する観察光学系の分解能を高くすることが困難であ
る。加えて、このアライメント方式を全反射ホログラフ
ィ法に応用する場合には、大きなアライメント用のマー
クの投影領域をウエハに設けなければならず、ウエハの
本来の回路パターン形成領域を狭めることとなる問題が
生ずる。Furthermore, since the alignment mark is also enlarged by the projection optical system, a large observation optical system is required, and the restrictions on the arrangement of the entire apparatus are increased.
Especially when using total internal reflection holography, the prism is in contact with the hologram (recording medium), so the observation optical system cannot be brought close to the wafer due to the presence of this prism, so that it is possible to observe large alignment marks. It is difficult to increase the resolution of the optical system. In addition, when this alignment method is applied to the total reflection holography method, a projection area of a large alignment mark must be provided on the wafer, which causes a problem that the original circuit pattern forming area of the wafer is narrowed. Occurs.
【0011】また、ギャップ検出に関する従来技術で
は、レーザビーム(平行光束)をウエハとホログラム記
録媒体とに垂直に入射させるため、これらの2つの素子
の間での多重反射の影響を受け易く、ギャップ検出精度
が上がらない問題がある。また、ホログラム記録時のギ
ャップを予め計測しておき、再生時にその計測値に調節
する方法であるため、ホログラム作成時のギャップ検出
等の精密計測作業等のためにスループットが低下する問
題も生ずる。更に、上記の従来技術ではギャップ以外の
相対位置関係を調整する手段は何ら開示されていない。Further, in the prior art relating to the gap detection, since the laser beam (parallel light flux) is made incident vertically on the wafer and the hologram recording medium, it is easily affected by multiple reflection between these two elements, and the gap There is a problem that the detection accuracy does not increase. Further, since the method is such that the gap during hologram recording is measured in advance and the measured value is adjusted at the time of reproduction, there is a problem that throughput is reduced due to precision measurement work such as gap detection during hologram creation. Furthermore, in the above-mentioned prior art, no means for adjusting the relative positional relationship other than the gap is disclosed.
【0012】一方、ホログラム記録、定着、再生等の操
作においてホログラムが変形する場合、例えばホログラ
ム(が記憶されたホログラム記憶媒体)の収縮等が生じ
る場合があるが、このホログラム変形によりホログラム
再生像の形成位置にも変化が生じる。このため、ウエハ
への露光工程においては、ウエハ位置を先の計測位置か
ら修正する必要があるが、上記のような従来技術ではこ
れらのホログラム変形に対応した補正を含めたアライメ
ント(所謂ピント位置の変化の補正等)が困難である。On the other hand, when the hologram is deformed during operations such as hologram recording, fixing, and reproduction, for example, the hologram (hologram storage medium storing the hologram) may be contracted. The formation position also changes. For this reason, in the exposure process for the wafer, the wafer position needs to be corrected from the previous measurement position. However, in the above-described conventional technique, alignment including corrections corresponding to these hologram deformations (so-called focus position It is difficult to correct changes).
【0013】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであり、ギャップ検出を含めた相対位置関係
の検出が容易かつ正確に行えると共に、ホログラム変形
にも対応できるアライメント手段を備えたホログラフィ
を用いた露光方法及び装置等を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve these problems, and it is possible to easily and accurately detect a relative positional relationship including gap detection, and at the same time, to provide a holography equipped with an alignment means capable of coping with hologram deformation. It is an object of the present invention to provide an exposure method and apparatus using the above.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項1記載の発明では、所望のパターンが形成されたマス
クからの回折光を物体波とし、これと参照波とを干渉さ
せてホログラム記録媒体にホログラムを記録した後、前
記参照波と共役な再生波をホログラムに照射して前記マ
スクに代えて配置されたウエハ上にマスクパターンの像
を再生させることにより、マスクのパターンをウエハに
転写させるホログラフィを用いた露光方法において、前
記マスクに形成されたアライメントマークからの回折光
を物体波として前記ホログラム記録媒体にアライメント
用のホログラムをホログラムマークとして記憶させる工
程と、前記マスクパターン像の再生に先立って、前記ホ
ログラムマークに再生波を照射して得られる前記アライ
メントマーク像の再生光により前記ウエハを照射すると
共に、このアライメントマーク再生像のウエハ面上での
再生状態を検出する工程と、該検出結果に基づいてホロ
グラム記録媒体とウエハとの相対位置ずれ情報を検出
し、この位置ずれ情報に基づいてこれらの相対位置関係
を補正する工程と、を有することを特徴とするホログラ
フィを用いた露光方法を提供する。In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, diffracted light from a mask on which a desired pattern is formed is used as an object wave, and this is interfered with a reference wave to perform hologram recording. After the hologram is recorded on the medium, the hologram is irradiated with a reproduction wave conjugate with the reference wave to reproduce the mask pattern image on the wafer arranged in place of the mask, thereby transferring the mask pattern to the wafer. In the exposure method using holography, the step of storing a hologram for alignment as a hologram mark in the hologram recording medium by diffracted light from the alignment mark formed on the mask as an object wave, and reproducing the mask pattern image. Prior to the alignment mark image obtained by irradiating the hologram mark with a reproduction wave, A step of irradiating the wafer with raw light and detecting a reproduction state of the alignment mark reproduction image on the wafer surface, and detecting relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer based on the detection result, And a step of correcting these relative positional relationships based on the positional deviation information, and an exposure method using holography.
【0015】請求項2に記載した発明では、所望のパタ
ーンが形成されたマスクからの透過回折光を物体光と
し、これと参照光とを干渉させてホログラム記憶媒体に
ホログラムを記録した後、前記参照光と共役な再生光を
ホログラムに照射して前記マスクに変えて配置されたウ
エハ上にマスクパターンの像を再生させることにより、
マスクのパターンをウエハに転写させる全反射ホログラ
フィを用いた露光方法において、前記マスクに形成され
た所定形状のアライメントマークからの透過回折光を物
体波として前記ホログラム記憶媒体にアライメント用の
ホログラフィックゾーンプレートを記憶させる工程と、
前記マスクパターン像の再生に先立って、前記ホログラ
フィックゾーンプレートに再生波を照射して得られる前
記アライメントマークの像の再生光により前記ウエハを
照射すると共に、このアライメントマーク像再生光のウ
エハ面での反射光又は透過光を検知することにより、こ
のアライメントマーク再生像のウエハ面上での再生状態
を検出する工程と、この検出結果に基づいてホログラム
記録媒体とウエハとの相対位置ずれ情報を検出し、この
位置ずれ情報に基づいてこれらの相対位置関係を補正す
る工程と、を有することを特徴とする全反射ホログラム
を用いた露光方法を提供する。According to a second aspect of the present invention, the transmitted diffracted light from the mask on which a desired pattern is formed is used as the object light, and the reference light and the diffracted light are interfered with each other to record a hologram on the hologram storage medium. By irradiating the hologram with reproduction light conjugate with the reference light and reproducing the mask pattern image on the wafer arranged in place of the mask,
In an exposure method using total reflection holography for transferring a pattern of a mask onto a wafer, a holographic zone plate for alignment on the hologram storage medium as transmitted light diffracted from an alignment mark of a predetermined shape formed on the mask as an object wave. Memorize
Prior to the reproduction of the mask pattern image, the wafer is irradiated with the reproduction light of the image of the alignment mark obtained by irradiating the holographic zone plate with the reproduction wave, and at the wafer surface of the alignment mark image reproduction light. By detecting reflected light or transmitted light of the alignment mark, and detecting the reproduction state of the alignment mark reproduction image on the wafer surface, and detecting the relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer based on the detection result. Then, an exposure method using a total reflection hologram is provided, which comprises a step of correcting these relative positional relationships based on the positional deviation information.
【0016】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
した全反射ホログラムを用いた露光方法であって、前記
アライメントマーク像の再生状態検出工程が、アライメ
ントマーク像再生光のウエハ面での反射光を前記ホログ
ラフィックゾーンプレートに導くと共に、ここでの透過
回折光の波面を検知することにより、このアライメント
マーク再生像のウエハ面上での再生状態を検出するもの
であることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method using the total reflection hologram according to the second aspect, wherein the alignment mark image reproduction state detecting step is performed on the wafer surface of the alignment mark image reproduction light. The reflected state of the alignment mark is guided to the holographic zone plate, and the wavefront of the transmitted diffracted light is detected here to detect the reproduction state of the alignment mark reproduction image on the wafer surface. To do.
【0017】請求項4に記載した発明では、所望のパタ
ーンが形成されたマスクからの回折光を物体波とし、こ
れと参照波とを干渉させてホログラム記録媒体にホログ
ラムを記録した後、前記参照波と共役な再生波をホログ
ラムに照射して前記マスクに代えて配置されたウエハ上
にマスクパターンの像を再生させることにより、マスク
のパターンをウエハに転写させるホログラフィを用いた
露光装置であって、コヒーレント光束を発生させるコヒ
ーレント光源と、前記光源からのコヒーレント光束を、
前記マスクのアライメントマークが形成された位置に導
くと共に、それによって当該アライメントマークから生
じる回折光を、ホログラムマーク形成のための物体波と
して、前記ホログラム記録媒体内へ照射する物体波照射
光学系と、前記光源からのコヒーレント光束を、ホログ
ラムマーク形成のための参照波として、前記ホログラム
記録媒体内で前記物体波との干渉を生じるように、前記
ホログラム記録媒体内へ照射する参照波照射光学系と、
前記ホログラム記録媒体に形成されたホログラムマーク
に対し、前記参照波の共役波を再生波として照射すると
共に、前記再生波の照射によりホログラムマークから得
られるアライメントマーク再生光により前記ウエハ面を
照射する再生波照射光学系と、前記アライメントマーク
再生光により前記ウエハ面上に形成されるアライメント
マーク像の再生状態を検出する再生像検出手段と、前記
再生像検出手段の検出結果に基づいて、前記ホログラム
記録媒体と前記ウエハとの相対位置ずれ情報を検出する
相対位置検出手段と、を備えたことを特徴とするホログ
ラフィを用いた露光装置を提供する。In the invention described in claim 4, the diffracted light from the mask on which a desired pattern is formed is used as an object wave, and this is interfered with a reference wave to record a hologram on a hologram recording medium, and then the reference light is referred to. A holographic exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a wafer by irradiating a hologram with a reproduction wave that is conjugate with a wave to reproduce an image of the mask pattern on a wafer that is arranged instead of the mask. A coherent light source for generating a coherent light beam, and a coherent light beam from the light source,
An object wave irradiating optical system for irradiating the position where the alignment mark of the mask is formed and irradiating the diffracted light generated by the alignment mark thereby into the hologram recording medium as an object wave for forming a hologram mark, A coherent light beam from the light source, as a reference wave for forming a hologram mark, so as to cause interference with the object wave in the hologram recording medium, a reference wave irradiation optical system for irradiating into the hologram recording medium,
Reproduction of irradiating the hologram mark formed on the hologram recording medium with a conjugate wave of the reference wave as a reproduction wave and irradiating the wafer surface with alignment mark reproduction light obtained from the hologram mark by the reproduction wave irradiation. A wave irradiation optical system, a reproduction image detecting means for detecting a reproduction state of an alignment mark image formed on the wafer surface by the alignment mark reproducing light, and the hologram recording based on a detection result of the reproduction image detecting means. There is provided an exposure apparatus using holography, comprising: a relative position detecting unit that detects relative positional deviation information between a medium and the wafer.
【0018】請求項5に記載した発明では、所望のパタ
ーンが形成されたマスクからの透過回折光を物体光と
し、これと参照光とを干渉させてホログラム記憶媒体に
ホログラムを記録した後、前記参照光と共役な再生光を
ホログラムに照射して前記マスクに変えて配置されたウ
エハ上にマスクパターンの像を再生させることにより、
マスクのパターンをウエハに転写させる全反射ホログラ
ムを用いたホログラム露光装置において、コヒーレント
光束を発生させるコヒーレント光源と、前記光源からの
コヒーレント光束を、前記マスクのアライメントマーク
が形成された位置に導くと共に、それによって当該アラ
イメントマークから生じる透過回折光を、ホログラムマ
ーク形成のための物体波として、前記ホログラム記憶媒
体内へ照射する物体波照射光学系と、前記光源からのコ
ヒーレント光束を、ホログラムマーク形成のための参照
波として、前記マスクと反対側から前記ホログラム記憶
媒体の内面にて全反射すると共に、前記ホログラム記憶
媒体内で前記物体波と干渉が生じるように照射する参照
波照射光学系と、前記ホログラム記録媒体に形成された
ホログラムマークに対し、前記参照波の共役波を再生波
として照射すると共に、前記再生波の照射によりホログ
ラムマークから得られるアライメントマーク再生光によ
り前記ウエハ面を照射する再生波照射光学系と、前記ア
ライメントマーク再生光により前記ウエハ面上に形成さ
れるアライメントマーク像の再生状態を検出する再生像
検出手段と、前記再生像検出手段の検出結果に基づい
て、前記ホログラム記録媒体と前記ウエハとの相対位置
ずれ情報を検出する相対位置検出手段と、を備えたこと
を特徴とする全反射ホログラフィを用いた露光装置を提
供する。According to a fifth aspect of the present invention, the transmitted diffracted light from the mask on which a desired pattern is formed is used as object light, and this is interfered with the reference light to record a hologram on the hologram storage medium, and then the hologram is recorded. By irradiating the hologram with reproduction light conjugate with the reference light and reproducing the mask pattern image on the wafer arranged in place of the mask,
In a hologram exposure apparatus using a total reflection hologram for transferring a mask pattern to a wafer, a coherent light source for generating a coherent light flux, and a coherent light flux from the light source are guided to a position where an alignment mark of the mask is formed, An object wave irradiation optical system that irradiates the transmitted diffraction light generated from the alignment mark as an object wave for forming a hologram mark into the hologram storage medium and a coherent light beam from the light source thereby to form a hologram mark. As a reference wave, a reference wave irradiating optical system that irradiates the hologram storage medium so as to cause total interference with the inner surface of the hologram storage medium from the side opposite to the mask and to cause interference with the object wave in the hologram storage medium; Hologram mark formed on recording medium On the other hand, a reproduction wave irradiation optical system for irradiating the conjugate wave of the reference wave as a reproduction wave and irradiating the wafer surface with the alignment mark reproduction light obtained from the hologram mark by the reproduction wave irradiation, and the alignment mark reproduction light. Based on the detection result of the reproduction image detecting means for detecting the reproduction state of the alignment mark image formed on the wafer surface, and the relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer. An exposure apparatus using total reflection holography, comprising: a relative position detecting unit for detecting.
【0019】請求項6に記載した発明では、請求項4又
は5に記載したホログラフィを用いた露光装置であっ
て、前記再生像検出手段が、ウエハ面で反射又は透過さ
れた前記アライメントマーク再生光を検知することによ
りアライメントマーク像の再生状態を検出するものであ
ることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the holographic exposure apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein the reproduction image detecting means reflects the alignment mark reproduction light reflected or transmitted by the wafer surface. Is detected to detect the reproduction state of the alignment mark image.
【0020】請求項7に記載した発明では、請求項4又
は5に記載したホログラフィを用いた露光装置であっ
て、前記再生像検出手段が、前記ウエハ面で反射した前
記アライメントマーク再生光を前記ホログラムマークに
導くと共に、このホログラムマークでの回折光を検知す
ることによりアライメントマーク像の再生状態を検出す
るものであることを特徴とする。According to a seventh aspect of the invention, there is provided the exposure apparatus using the holography according to the fourth or fifth aspect, wherein the reproduced image detecting means outputs the alignment mark reproducing light reflected on the wafer surface. The reproduction state of the alignment mark image is detected by guiding the hologram mark and detecting the diffracted light at the hologram mark.
【0021】請求項8に記載した発明では、請求項4,
5,6又は7に記載のホログラム露光装置であって、前
記相対位置検出手段による検出結果に基づいて、前記ホ
ログラム記憶媒体と前記ウエハとの相対位置関係を修正
する補正手段を備えたことを特徴とする。According to the invention described in claim 8,
5. The hologram exposure apparatus according to 5, 6, or 7, further comprising a correction unit that corrects a relative positional relationship between the hologram storage medium and the wafer based on a detection result of the relative position detection unit. And
【0022】[0022]
【作用】本発明は上記のように構成されているが、マス
クパターンのホログラフィ露光(ホログラム再生)に先
立って行われるホログラム(記録媒体)とウエハとのア
ライメント工程において、やはりホログラフィ技術を応
用したアライメント手段を有していることが特徴的であ
る。概説すると、アライメントマーク像の再生状態が適
正であれば、同じホログラム記録媒体に形成されたマス
クパターンのホログラムからの再生像も同様に良好な再
生状態を持つものが得られることを利用して、ホログラ
ムマークからの再生光による再生像が適正となるように
アライメントを行い、その後マスクパターンの露光(ホ
ログラム再生)を行うものとなっている。The present invention is configured as described above, but in the alignment process of the hologram (recording medium) and the wafer performed prior to the holographic exposure (hologram reproduction) of the mask pattern, the alignment using the holographic technique is also applied. It is characteristic to have means. Generally speaking, if the reproduction state of the alignment mark image is proper, it is possible to obtain the reproduction image from the hologram of the mask pattern formed on the same hologram recording medium as well having a similar reproduction state. The alignment is performed so that the reproduced image by the reproduced light from the hologram mark becomes appropriate, and then the mask pattern is exposed (hologram reproduction).
【0023】即ち、同じホログラム記録媒体に形成され
ているパターンホログラムとアライメントホログラムと
を各々再生すると、その再生像はマスク上のパターンと
アライメントマークとの相対位置関係を維持して個々の
像が形成される。これを利用して、ウエハ上におけるア
ライメントマーク形成位置でのアライメントマーク再生
像の再生状態が適正となるように、ホログラム記録媒体
とウエハとの相対位置関係を調整することにより、マス
クパターン露光におけるウエハとホログラムとのアライ
メント工程が適正に行えるものとなる。That is, when the pattern hologram and the alignment hologram formed on the same hologram recording medium are respectively reproduced, the reproduced images are formed by maintaining the relative positional relationship between the pattern on the mask and the alignment mark. To be done. By utilizing this, the relative positional relationship between the hologram recording medium and the wafer is adjusted so that the reproduction state of the alignment mark reproduced image at the alignment mark formation position on the wafer becomes appropriate, and thus the wafer in the mask pattern exposure is adjusted. The alignment process with the hologram can be properly performed.
【0024】例を挙げて説明すると、少なくともアライ
メントホログラムの再生像がウエハ面上に正確にピント
合わせされて再生されている状態は、ホログラムとその
再生像形成位置との適正ギャップの位置(Z方向の相対
位置)にウエハが配置されていることが認識されるの
で、これによりウエハとホログラムとの相対位置関係に
おけるギャップの位置合わせが行える。Explaining with an example, at least the reconstructed image of the alignment hologram is accurately focused on the wafer surface and reconstructed, the position of the proper gap between the hologram and the reconstructed image forming position (Z direction). Since it is recognized that the wafer is placed at the relative position of (1), the gap can be aligned in the relative positional relationship between the wafer and the hologram.
【0025】さらに、ウエハ上でのアライメントパター
ン形成位置でアライメントホログラム再生像の再生状態
を検出することにより、これらの相対位置関係を調整す
ることでX−Y方向の相対位置検出(調整)も行えるも
のとなる。具体例を挙げて説明すれば、ウエハ上のアラ
イメントパターン形成位置においてのみアライメントホ
ログラムからの再生光を検出する手段を設ければ、X−
Y方向の相対位置ずれが生じていればアライメントホロ
グラムからの再生光が検出できないので、これが検出さ
れるようにウエハとホログラムとの相対位置の調整を行
えば良い。Further, by detecting the reproduction state of the reproduction image of the alignment hologram at the position where the alignment pattern is formed on the wafer, it is possible to detect (adjust) the relative position in the XY direction by adjusting the relative positional relationship between them. Will be things. Explaining with a specific example, if a means for detecting the reproduction light from the alignment hologram is provided only at the alignment pattern forming position on the wafer, X-
If the relative displacement in the Y direction has occurred, the reproduction light from the alignment hologram cannot be detected, so the relative position between the wafer and the hologram may be adjusted so that this can be detected.
【0026】なお、マスクにおけるアライメントマーク
とマスクパターンの相対位置関係は、ウエハにおけるア
ライメントマーク像形成位置とマスクパターン像形成位
置(露光位置)との相対位置関係と同様に構成されてい
ることは言うまでもない。It is needless to say that the relative positional relationship between the alignment mark and the mask pattern on the mask is the same as the relative positional relationship between the alignment mark image forming position and the mask pattern image forming position (exposure position) on the wafer. Yes.
【0027】このアライメントホログラムからの再生光
の検出手段は、再生像の再生状態が検出できるものであ
れば特に限定されるものではない。例えば、再生光は再
生像形成位置に集光する回折光であることから、ウエハ
面上での前記再生光の集光状態(強度)が最高になるよ
うに、再生光のウエハ面上での透過光もしくは反射光の
強度を検出して相対位置関係を調整するするものや、単
純に再生光によりウエハ面上に形成される再生像を観察
するもの等の手段が考えられる。The means for detecting the reproduced light from the alignment hologram is not particularly limited as long as it can detect the reproduced state of the reproduced image. For example, since the reproduction light is diffracted light that is condensed at the reproduction image forming position, the reproduction light is condensed on the wafer surface so that the condensed state (intensity) of the reproduction light is maximized on the wafer surface. Means such as one that adjusts the relative positional relationship by detecting the intensity of transmitted light or reflected light, and one that simply observes the reproduced image formed on the wafer surface by the reproduced light can be considered.
【0028】加えて、ウエハ上での複数の位置で上記の
相対位置検出工程を行うことにより、ウエハとホログラ
ム(記録媒体)との傾きや回転に対する相対位置検出
(調整)も行えるものとなっている。尚、これらの相対
位置関係の検出手段は、ギャップやX−Y方向等の相対
位置検出を同時に行うものであっても、個々に行うもの
であってもいずれでも良い。In addition, by performing the above relative position detecting step at a plurality of positions on the wafer, relative position detection (adjustment) with respect to the tilt and rotation of the wafer and the hologram (recording medium) can be performed. There is. It should be noted that these relative positional relationship detecting means may be ones that simultaneously detect the relative positions in the gap, the XY direction, or the like, or ones that individually detect each other.
【0029】そして、本発明は所定のプリズムを利用し
てホログラム記録媒体中での全反射光を用いてホログラ
ムを形成する方式を採用した所謂全反射ホログラフィを
用いた露光方法及び装置に適しているが、他の方式のホ
ログラフィ技術を用いた露光方法及び装置に応用するこ
とも可能である。The present invention is suitable for an exposure method and apparatus using so-called total reflection holography, which adopts a method of forming a hologram by using total reflection light in a hologram recording medium using a predetermined prism. However, it is also possible to apply the present invention to an exposure method and apparatus using another type of holographic technology.
【0030】次に、本願の個々の請求項にかかる発明の
個別の作用を説明する。まず、請求項1記載の発明は、
所望のパターンが形成されたマスクからの回折光を物体
波とし、これと参照波とを干渉させてホログラム記録媒
体にホログラムを記録した後、前記参照波と共役な再生
波をホログラムに照射して前記マスクに代えて配置され
たウエハ上にマスクパターンの像を再生させることによ
り、マスクのパターンをウエハに転写させるホログラフ
ィを用いた露光方法において、アライメント手段にもホ
ログラフィ技術を応用している。Next, individual actions of the invention according to each claim of the present application will be described. First, the invention according to claim 1 is
Diffracted light from the mask on which a desired pattern is formed is used as an object wave, and this is interfered with a reference wave to record a hologram on a hologram recording medium, and then a reproduction wave conjugate with the reference wave is applied to the hologram. In the exposure method using holography in which the image of the mask pattern is reproduced on the wafer arranged in place of the mask to transfer the mask pattern onto the wafer, the holographic technique is also applied to the alignment means.
【0031】ホログラフィ露光では、ホログラムの再生
像によりウエハにマスクパターンの露光を行うものであ
るため、所謂全反射方式のホログラフィに限らず、いか
なる方式のホログラフィ露光においても、同じホログラ
ム記録媒体に形成されたホログラムからの再生像形成位
置は、前述した位置関係を保って再生されるため、これ
を利用してアライメントを行うことが可能である。In the holographic exposure, since the mask pattern is exposed on the wafer by the reproduced image of the hologram, the holographic exposure is not limited to the so-called total reflection type holography, but is also formed on the same hologram recording medium in any type of holographic exposure. Since the reproduced image formation position from the hologram is reproduced while maintaining the above-mentioned positional relationship, it is possible to perform alignment using this.
【0032】このホログラフィ技術を応用したアライメ
ントを行うには、以下の工程が必要となる。まず、前記
マスクに形成されたアライメントマークからの回折光を
物体波として前記ホログラム記録媒体にアライメント用
のホログラムをホログラムマークとして記憶させる工程
が必要である。アライメントホログラムをマスクパター
ンと同じホログラム記録媒体に記録させる工程であり、
このアライメントホログラム形成時のマスクとホログラ
ム記録媒体との相対位置関係を維持したままマスクパタ
ーンのホログラム形成工程が行われる。尚、これらのホ
ログラム形成工程はいずれを先に行ってもよい。The following steps are required to perform the alignment applying this holographic technique. First, it is necessary to store the hologram for alignment as a hologram mark in the hologram recording medium by using the diffracted light from the alignment mark formed on the mask as an object wave. A step of recording the alignment hologram on the same hologram recording medium as the mask pattern,
The mask pattern hologram forming step is performed while maintaining the relative positional relationship between the mask and the hologram recording medium at the time of forming the alignment hologram. Any of these hologram forming steps may be performed first.
【0033】次に、前記マスクパターン像の再生に先立
って、前記ホログラムマークに再生波を照射して得られ
る前記アライメントマーク像の再生光により前記ウエハ
を照射すると共に、このアライメントマーク再生像のウ
エハ面上での再生状態を検出する工程を行う。これは、
アライメントマーク再生像を形成する工程であり、この
再生像のウエハ上での再生状態を検出することにより、
前述した方法で相対位置関係の検出を行うこととなる。
この工程はマスクパターンの再生に対するアライメント
の一環として行うので、マスクパターン像の再生前に行
う。尚、ウエハのパターン形成位置がアライメント中に
不要に感光することを防止するために、何らかの手段を
持って当該パターン形成位置を遮光することが望まし
い。Next, prior to the reproduction of the mask pattern image, the wafer is irradiated with the reproduction light of the alignment mark image obtained by irradiating the hologram mark with a reproduction wave, and the wafer of the alignment mark reproduction image is irradiated. The step of detecting the reproduction state on the surface is performed. this is,
This is a step of forming a reproduction image of the alignment mark. By detecting the reproduction state of the reproduction image on the wafer,
The relative positional relationship is detected by the method described above.
Since this step is performed as part of the alignment for reproducing the mask pattern, it is performed before reproducing the mask pattern image. Incidentally, in order to prevent the pattern formation position of the wafer from being unnecessarily exposed to light during the alignment, it is desirable to shield the pattern formation position by some means.
【0034】そして、該検出結果に基づいてホログラム
記録媒体とウエハとの相対位置ずれ情報を検出し、この
位置ずれ情報に基づいてこれらの相対位置関係を補正す
る工程を行う。前述したように、ホログラムマークの再
生状態が適正であるか否かを検出することにより、ウエ
ハとホログラムとの相対位置ずれの有無が識別できるで
きるため、この検出結果から相対位置ずれ情報が検出さ
れる。Then, the step of detecting the relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer based on the detection result and correcting the relative positional relationship between them is performed based on the positional deviation information. As described above, by detecting whether or not the reproduction state of the hologram mark is proper, it is possible to identify the presence or absence of the relative positional deviation between the wafer and the hologram. Therefore, the relative positional deviation information is detected from this detection result. It
【0035】さらに、この位置ずれ情報に基づいて、ホ
ログラムマークの再生状態が適正となるようにウエハと
ホログラム(記録媒体)との相対位置関係を調整するこ
とにより、アライメントが完了する。このようにアライ
メントが適正に行われた状態で、マスクパターンのホロ
グラムを再生することにより、ウエハの所定位置に適正
なマスクパターン像が露光されることとなる。Further, the alignment is completed by adjusting the relative positional relationship between the wafer and the hologram (recording medium) so that the reproduction state of the hologram mark becomes appropriate based on the positional deviation information. By reproducing the hologram of the mask pattern in such a state that the alignment is properly performed, an appropriate mask pattern image is exposed at a predetermined position on the wafer.
【0036】次に、請求項2に記載した発明は、所謂全
反射方式のホログラフィ技術(全反射ホログラフィ)を
用いた露光方法において、アライメントにも同様な全反
射ホログラフィ技術を応用したものである。さらに、ホ
ログラムマークがホログラフィックゾーンプレートとな
るようなアライメントマークを利用している点が特徴的
である。Next, the invention described in claim 2 is an exposure method using a so-called total reflection holography technique (total reflection holography), in which the same total reflection holography technique is applied to alignment. Furthermore, it is characteristic that an alignment mark is used so that the hologram mark becomes a holographic zone plate.
【0037】即ち、本発明ではホログラム(記録媒体)
とウエハとの(ギャップ検出を含めた)相対位置関係の
検出に際し、ホログラフィックゾーンプレートを応用
し、アライメント用の検知光として結像位置に収束(結
像)する光束(再生光)を用いており、この光束のウエ
ハ面上での集束状態(再生状態)から、相対位置ずれ情
報を検出する。この集束状態の検出は、例えばウエハ面
上での透過光あるいは反射光の強度や波面などを検知す
ることにより行われる。That is, in the present invention, a hologram (recording medium)
When detecting the relative positional relationship (including gap detection) between the wafer and the wafer, the holographic zone plate is applied, and the light flux (reproducing light) that converges (images) to the image formation position as detection light for alignment is used. The relative positional deviation information is detected from the focused state (reproduced state) of this light flux on the wafer surface. The detection of the focused state is performed, for example, by detecting the intensity of the transmitted light or the reflected light on the wafer surface or the wavefront.
【0038】まず、本発明でのアライメントマークから
のホログラムの形成は、マスクに形成された所定形状の
アライメントマークからの透過回折光を物体波として前
記ホログラム記憶媒体にアライメント用のホログラフィ
ックゾーンプレートを記憶させる工程により行われる。
このホログラム形成工程は、マスクに設けられたアライ
メントマークのパターンにおいて回折される発散光を利
用して、マスクパターンと同様にホログラム記録媒体上
に形成される。First, in forming a hologram from an alignment mark according to the present invention, a holographic zone plate for alignment is formed on the hologram storage medium as an object wave of transmitted diffracted light from an alignment mark having a predetermined shape formed on a mask. It is performed by the process of storing.
In this hologram forming step, divergent light diffracted by the pattern of the alignment mark provided on the mask is used to form the hologram on the hologram recording medium similarly to the mask pattern.
【0039】アライメントマークの構成としては、この
アライメントマークから形成されるホログラムが、ホロ
グラフィックゾーンプレートとしての機能を有するもの
が得られる構成のものであれば良い。言い換えると、ア
ライメント用のホログラムからに再生波を照射した場合
に、そこでの再生光が結像位置に集光する機能を持つホ
ログラム(即ち、ホログラフィックゾーンプレート)が
形成される構成のマークをアライメントマークとしてマ
スクに設ければ良い。The alignment mark may have any structure as long as the hologram formed from this alignment mark has a function as a holographic zone plate. In other words, when the hologram for alignment is irradiated with the reproduced wave, the hologram having the function of condensing the reproduced light there to the image forming position (that is, the holographic zone plate) is aligned with the mark. It may be provided as a mark on the mask.
【0040】一例を示すと、スリットやピンホール等か
らなるものが考えられるが、これらに限定されるもので
はなく、該マークからの透過回折光が発散光となるよう
な構成であれば良い。なお、例えばピンホールからなる
アライメントマークを使用した場合には、同心円状のホ
ログラフィックゾーンプレートが形成され、スリットか
らなるものの場合には帯状の領域に縞状のパターンから
なるホログラフィックゾーンプレートがホログラム記録
媒体に形成されることとなる。As an example, a slit, a pinhole, or the like may be considered, but the invention is not limited to these, and any structure may be used as long as the transmitted diffracted light from the mark becomes divergent light. For example, when an alignment mark composed of a pinhole is used, a concentric holographic zone plate is formed, and in the case of a slit, a holographic zone plate composed of a striped pattern in a strip-shaped area is a hologram. It will be formed on a recording medium.
【0041】なお、ホログラフィックゾーンプレートの
形成工程は、マスクの所望のパターンのホログラム形成
工程と同時に行っても別々に行ってもよい。また、ホロ
グラフィックゾーンプレート形成(及び再生)の際に
は、マスクパターンのホログラム形成(及び再生)に用
いる波長と異なる波長の光を用いてもよい。The step of forming the holographic zone plate may be carried out simultaneously with or separately from the step of forming the hologram of the desired pattern on the mask. When forming (and reproducing) the holographic zone plate, light having a wavelength different from the wavelength used for hologram forming (and reproducing) of the mask pattern may be used.
【0042】次いで、マスクパターン像の再生に先立っ
て、前記ホログラフィックゾーンプレートに再生波を照
射して得られる前記アライメントマークの像の再生光に
より前記ウエハを照射すると共に、このアライメントマ
ーク像再生光のウエハ面での反射光又は透過光を検知す
ることにより、このアライメントマーク再生像のウエハ
面上での再生状態を検出する工程を行う。そして、この
検出結果に基づいてウエハとホログラム(記録媒体)と
の相対位置ずれ情報を検出し、この位置ずれ情報に基づ
いてこれらの相対位置関係を補正する工程によりアライ
メントが完了する。Then, prior to the reproduction of the mask pattern image, the wafer is irradiated with the reproduction light of the image of the alignment mark obtained by irradiating the holographic zone plate with the reproduction wave, and the alignment mark image reproduction light is emitted. By detecting the reflected light or transmitted light on the wafer surface, the step of detecting the reproduction state of the reproduction image of the alignment mark on the wafer surface is performed. Then, the alignment is completed by the process of detecting the relative positional deviation information between the wafer and the hologram (recording medium) based on the detection result, and correcting the relative positional relationship between them based on the positional deviation information.
【0043】本発明では、アライメント用のホログラム
としてホログラフィックゾーンプレートを応用している
ため、アライメントマーク像の再生光はその結像位置に
集束する光束となる。このため、例えばギャップのみを
例に取ると、ウエハ面上にこの再生光が正確に集束して
いる状態が、アライメントマーク像が正確に再生されて
いる状態となるので、ウエハ面上でのアライメントマー
ク像の再生状態は、ウエハ面上での再生光の集束状態を
検知することにより検出できるものとなっている。In the present invention, since the holographic zone plate is applied as a hologram for alignment, the reproduction light of the alignment mark image becomes a light beam which is focused on the image forming position. Therefore, if only the gap is taken as an example, the state where the reproduction light is accurately focused on the wafer surface is the state where the alignment mark image is reproduced accurately. The reproduced state of the mark image can be detected by detecting the focused state of the reproduced light on the wafer surface.
【0044】さらに、ウエハ上でのアライメントマーク
像形成位置において上記の検知を行うことで、この像形
成位置と集束位置との相対位置ずれ状態から、X−Y方
向の位置ずれ状態も同時に検出できることとなり、これ
らをウエハ面上の複数の位置で検知すれば、傾きや回転
等の相対位置ずれも状態も検知できることとなる。Further, by performing the above-mentioned detection at the alignment mark image forming position on the wafer, it is possible to simultaneously detect the positional deviation state in the XY direction from the relative positional deviation state between the image forming position and the focusing position. Therefore, if these are detected at a plurality of positions on the wafer surface, it is possible to detect the relative positional deviation and the state such as inclination and rotation.
【0045】そして、前述したようにアライメントマー
クが正確に再生されるウエハとホログラムとの相対位置
関係は、同時にマスクパターンがウエハに正確に露光さ
れる相対位置関係であるので、上記のアライメント完了
後にマスクパターンの再生(露光)を行う。As described above, since the relative positional relationship between the wafer and the hologram on which the alignment mark is accurately reproduced is the relative positional relationship at which the mask pattern is accurately exposed on the wafer at the same time, after the above alignment is completed. The mask pattern is reproduced (exposed).
【0046】ところで、ウエハ面上でのアライメントマ
ーク像の再生状態は、再生光の集束状態を検知すること
により検出できるが、当該集束状態の検知は例えば以下
の手段により行うことができる。一例を示せば、適正な
ギャップ間隔で再生された場合には、再生光はウエハ面
上に最も密に集束する光束となるため、ウエハ面に照射
される再生光の強度が最大となる場合には、ギャップが
適正であることが検知できるものとなる。By the way, the reproduction state of the alignment mark image on the wafer surface can be detected by detecting the converging state of the reproduction light, and the converging state can be detected by, for example, the following means. As an example, when the reproduction light is reproduced at an appropriate gap interval, the reproduction light is a light flux that is most densely focused on the wafer surface. Therefore, when the intensity of the reproduction light irradiated on the wafer surface is maximum. Can detect that the gap is proper.
【0047】その他の手段として、再生光がホログラフ
ィックゾーンプレートで回折された回折波であることに
着目すれば、ウエハ面で反射され、あるいは透過された
再生光の波面を検知することにより、ウエハ面上での集
光状態が検出できるものとなる。As another means, focusing on the fact that the reproduction light is a diffracted wave diffracted by the holographic zone plate, the wafer surface is detected by detecting the wavefront of the reproduction light reflected or transmitted by the wafer surface. The condensed state on the surface can be detected.
【0048】ここで、請求項3に記載した発明では、上
記の波面検知による相対位置検出の一手段を示してい
る。この発明は、請求項2に記載した全反射ホログラム
を用いた露光方法であって、前記アライメントマーク像
の再生状態検出工程が、アライメントマーク像再生光の
ウエハ面での反射光を前記ホログラフィックゾーンプレ
ートに導くと共に、ここでの透過回折光の波面を検知す
ることにより、このアライメントマーク再生像のウエハ
面上での再生状態を検出するものである。Here, in the invention described in claim 3, a means for detecting the relative position by the wavefront detection is shown. The present invention is the exposure method using the total reflection hologram according to claim 2, wherein in the alignment mark image reproduction state detecting step, the reflection light on the wafer surface of the alignment mark image reproduction light is reflected by the holographic zone. By reproducing the alignment mark reproduced image on the wafer surface by detecting the wavefront of the transmitted diffracted light there while being guided to the plate.
【0049】この発明では、アライメントマーク像の再
生光(ホログラフィックゾーンプレートからの回折波)
をウエハ面上で反射させた後、再度ホログラフィックゾ
ーンに入射させ、ここでの透過回折光を検出することに
よりその波面を検知する方法を用いている。以下では、
説明を簡単にするために、ギャップ検出のみを例にとっ
て説明するが、ウエハ面上のアライメントマーク像形成
位置のみに反射部を設ければ、X−Y方向の位置ずれ等
も前記同様に検知できるものとなる。In the present invention, the reproduction light of the alignment mark image (diffracted wave from the holographic zone plate)
Is reflected on the wafer surface, then is made incident on the holographic zone again, and the wavefront is detected by detecting the transmitted diffracted light there. Below,
For simplicity of explanation, only gap detection will be described as an example. However, if a reflecting portion is provided only on the alignment mark image forming position on the wafer surface, misalignment in the XY direction can be detected as described above. Will be things.
【0050】アライメントマーク像の再生光は、前述し
たようにホログラフィックゾーンプレートから回折され
て結像位置に集光する集束光であるため、この再生光を
ウエハ面で反射させると逆に発散光となる。言い換える
と、当該反射光はウエハ面に形成されたアライメントマ
ーク像からの発散光となり、再びホログラフィックゾー
ンプレートに入射する。Since the reproduction light of the alignment mark image is focused light which is diffracted from the holographic zone plate and condensed at the image forming position as described above, when the reproduction light is reflected on the wafer surface, it is divergent light. Becomes In other words, the reflected light becomes divergent light from the alignment mark image formed on the wafer surface, and enters the holographic zone plate again.
【0051】ここで、アライメントマーク像の再生状態
(ウエハとホログラムのギャップ)が正確(ウエハ面で
ピント合わせされた状態)であれば、ウエハ面上にアラ
イメントマークと同じ像が形成される。そして、ここか
らの反射光(アライメントマーク像からの光束)は、結
像時の収束光と逆向きの同じ経路(ホログラム形成時の
アライメントマークからの発散光と同じ経路)を通っ
て、反射発散光として再びホログラフィックゾーンプレ
ートに入射する。Here, if the reproduction state of the alignment mark image (the gap between the wafer and the hologram) is accurate (the state where the wafer is in focus), the same image as the alignment mark is formed on the wafer surface. Then, the reflected light (light flux from the alignment mark image) from here passes through the same path (the same path as the divergent light from the alignment mark at the time of hologram formation) in the opposite direction to the convergent light at the time of image formation, and is reflected and diverged. It again enters the holographic zone plate as light.
【0052】ホログラフィックゾーンプレートに入射し
た反射発散光は、ここで回折されることとなるが、この
反射回折光の進行方向にホログラフィ技術の特徴が現れ
る。即ち、ホログラム形成時には物体波と参照波(の反
射光)とが互いにホログラム記録媒体中で干渉すること
を利用しているため、一旦形成したホログラムに対して
ホログラム形成時の物体波と同じ光束を照射すると、ホ
ログラムで回折されてホログラム形成時の参照波(ホロ
グラム記録媒体での反射光)と同じ経路を進行する。The reflected divergent light incident on the holographic zone plate is diffracted here, and the characteristic of the holographic technique appears in the traveling direction of the reflected diffracted light. That is, since the object wave and the reference wave (reflected light) interfere with each other in the hologram recording medium during hologram formation, the same light flux as the object wave during hologram formation is applied to the hologram once formed. When irradiated, it is diffracted by the hologram and travels along the same path as the reference wave (reflected light from the hologram recording medium) at the time of hologram formation.
【0053】この参照波(の反射光)の経路は、ホログ
ラム再生時の再生波(参照波と共役な平行光)と逆向き
の経路を進行する光束であることから、アライメントマ
ーク再生像がウエハ面上に正確にピント合わせされた状
態であれば、ホログラフィックゾーンプレートでの反射
回折光は同様に再生波と逆向きの経路を通る平行光とな
る。Since the path of (reflected light of) the reference wave is a light beam traveling in the path opposite to the reproduced wave (parallel light conjugate with the reference wave) at the time of hologram reproduction, the reproduced image of the alignment mark is the wafer. When the light is accurately focused on the surface, the diffracted light reflected by the holographic zone plate is also parallel light that passes through a path opposite to the reproduction wave.
【0054】しかし、アライメントマーク像が正確に再
生されていない状態、即ちウエハとホログラム記憶媒体
とのギャップがピント状態に対して正確に位置合わせさ
れていない状態では、ウエハ面での反射発散光がホログ
ラム形成時の物体波とは異なるものとなり、ホログラフ
ィックゾーンプレートによる反射回折光は、平行ではな
く、収束もしくは発散光となる。However, when the alignment mark image is not accurately reproduced, that is, when the gap between the wafer and the hologram storage medium is not accurately aligned with the focus state, the reflected and divergent light on the wafer surface is This is different from the object wave at the time of hologram formation, and the diffracted light reflected by the holographic zone plate is not parallel but converged or divergent light.
【0055】このため、この反射回折光の波面(平行、
収束又は発散)を検知することで、アライメントマーク
像の再生状態、即ちホログラムとその再生像の形成位置
(ピント位置)に対するホログラム(記憶媒体)とウエ
ハとのギャップの相違(ずれ)が検知できるものとな
る。Therefore, the wavefront of this reflected diffracted light (parallel,
By detecting the convergence or divergence, it is possible to detect the reproduction state of the alignment mark image, that is, the difference (deviation) in the gap between the hologram (storage medium) and the wafer with respect to the formation position (focus position) of the hologram and the reproduction image. Becomes
【0056】さらに、ギャップアライメントに関して
は、当該波面の検知結果からピント状態からの位置ずれ
状態を検出し、ウエハとホログラム記憶媒体との相対間
隔をこの検出結果に基づいて補正することでホログラム
再生像のピント合わせ(ギャップ調整)を行うことがで
きる。Further, regarding the gap alignment, the position deviation from the focus state is detected from the detection result of the wavefront, and the relative distance between the wafer and the hologram storage medium is corrected based on this detection result to reproduce the hologram image. Focusing (gap adjustment) can be performed.
【0057】また、前述したようにアライメントマーク
像形成位置にのみ反射部を設ければ反射光の有無からX
ーY方向の位置ずれ情報も検出できるので、当該波面の
検出を応用してギャップ以外のホログラム(記録媒体)
とウエハとの相対位置関係の調整をも行うことが可能で
ある。なお、当該波面検出の際に同時に同じ検出系をも
って強度などを検知することも可能であり、これらの情
報に基づいて相対位置検出ならびに調整等を行っても良
い。Further, as described above, if the reflecting portion is provided only at the alignment mark image forming position, X is determined from the presence or absence of reflected light.
-Since it is possible to detect misalignment information in the Y direction, holograms (recording media) other than gaps can be applied by applying the detection of the wavefront.
It is also possible to adjust the relative positional relationship between the wafer and the wafer. It is also possible to detect the intensity and the like at the same time with the same detection system at the time of the wavefront detection, and relative position detection and adjustment may be performed based on these information.
【0058】このように、本発明ではアライメント用の
検査光としてウエハ上に収束(結像)する光を用いるた
め、従来の垂直光を入射する方式に比べ、ギャップ間隔
中やその他の位置での多重反射の影響が極めて少なくな
っている。As described above, in the present invention, since the light that converges (images) on the wafer is used as the inspection light for alignment, compared with the conventional vertical light incidence method, it is possible to use the light in the gap interval or at other positions. The influence of multiple reflections is extremely small.
【0059】さらに、マスクパターンのホログラムと同
様にホログラム記録媒体上に作製されたホログラフィッ
クゾーンプレートを検出光の結像手段とするため、例え
ばホログラム収縮などによるホログラムの変形によって
引き起こされるピント位置の変化も回路パターン部分と
共通となる。このため、マスクパターンのホログラムに
対する再生像のピント位置が変化しても、ホログラフィ
ックゾーンプレートの再生像のピント位置も同様に変化
する。Further, since the holographic zone plate formed on the hologram recording medium is used as the image forming means of the detection light as in the case of the hologram of the mask pattern, the change of the focus position caused by the deformation of the hologram due to the contraction of the hologram, for example. Also becomes common with the circuit pattern portion. Therefore, even if the focus position of the reproduced image with respect to the hologram of the mask pattern changes, the focus position of the reproduced image of the holographic zone plate also changes.
【0060】従って、アライメント用のホログラムによ
りピント調整等の相対位置関係の調整を行えば、ホログ
ラム変形に対するマスクパターンのホログラムに対する
ピント等の相対位置の変化は自動的に補正されたものと
なっている。Therefore, if the relative positional relationship such as the focus adjustment is adjusted by the alignment hologram, the change in the relative position of the mask pattern with respect to the hologram deformation such as the focus is automatically corrected. .
【0061】次に、本願請求項4に記載の発明は、ホロ
グラフィ技術を用いた露光方法を実施する装置に関する
ものである。この発明に係る装置は、所望のパターンが
形成されたマスクからの回折光を物体波とし、これと参
照波とを干渉させてホログラム記録媒体にホログラムを
記録した後、前記参照波と共役な再生波をホログラムに
照射して前記マスクに代えて配置されたウエハ上にマス
クパターンの像を再生させることにより、マスクのパタ
ーンをウエハに転写させるホログラフィを用いた露光装
置であり、ホログラフィ技術を応用したウエハとホログ
ラム(記録媒体)との相対位置検出のための手段を備え
ている。Next, the invention according to claim 4 of the present application relates to an apparatus for carrying out an exposure method using a holographic technique. The apparatus according to the present invention uses, as an object wave, the diffracted light from the mask on which a desired pattern is formed, interferes with the reference wave to record a hologram on a hologram recording medium, and then reproduces the conjugate wave with the reference wave. An exposure device using holography, in which a mask pattern is transferred onto a wafer by irradiating a hologram with a wave to reproduce an image of the mask pattern on a wafer arranged in place of the mask, and applied a holographic technique. It is provided with means for detecting the relative position of the wafer and the hologram (recording medium).
【0062】先ず、マスクに設けられたアライメントマ
ークからホログラム記録媒体へアライメント用のホログ
ラムマークを形成するための光源として、コヒーレント
光束を発生させるコヒーレント光源を備えている。この
光源は、マスクパターンからのホログラムを作成する際
に使用するものと共通のものを流用して使用しても、異
なる手段(波長も含む)によるものでも良い。なお、マ
スクパターン用の波長と異なる波長のものを使用する場
合には、ホログラム記憶媒体には反応するが、ウエハ
(レジスト)には反応(感光)しない波長のものを使用
することが好ましい。First, a coherent light source for generating a coherent light beam is provided as a light source for forming a hologram mark for alignment on the hologram recording medium from an alignment mark provided on a mask. This light source may be the same one as that used when forming the hologram from the mask pattern, or may be different means (including wavelength). When a wavelength different from the wavelength for the mask pattern is used, it is preferable to use a wavelength that does not react (sensitize) to the wafer (resist) but reacts to the hologram storage medium.
【0063】即ち、ホログラム記憶媒体へのホログラム
マークの形成は、必ずしもマスクパターン用の波長と同
一のものでなくても、ホログラム記憶媒体に対して感応
性のある波長のものであればホログラムは形成できる。
そして、形成時と同じ波長の光で再生すればアライメン
トマーク像は正確に再生されので、これを利用すればア
ライメントも正確に行える。この場合であっても、アラ
イメントマーク像はホログラム形成時のマスク位置に対
応した位置に形成されるため、マスクパターン像と異な
る波長の光束を利用しても幌グラム再生像の形成位置は
変わらない。That is, the formation of the hologram mark on the hologram storage medium is not necessarily the same as the wavelength for the mask pattern, but a hologram is formed if the wavelength is sensitive to the hologram storage medium. it can.
Then, the alignment mark image is accurately reproduced by reproducing with the light of the same wavelength as that at the time of formation, so that the alignment mark image can be accurately reproduced by using this. Even in this case, since the alignment mark image is formed at a position corresponding to the mask position at the time of hologram formation, the formation position of the horogram reproduction image does not change even if a light flux having a wavelength different from that of the mask pattern image is used. .
【0064】また、相対位置検出を含めたアライメント
作業はマスクパターンのホログラム露光に先立って行わ
れるため、マスクパターン再生(形成)と同じ波長の光
でアライメント作業を行うと、ウエハのレジストが不要
に感光してしまう問題が生じる場合がある。これを避け
るには、アライメントマーク像の再生の際の光(回折光
等)がマスクパターン像の再生に影響を与えないよう
に、例えばマスクのアライメントマークの形成位置をパ
ターンの形成位置から空間的に十分離すか、あるいはウ
エハの必要部分(例えば、マスクパターン転写領域)を
隠す手段等が必要となる。Further, since the alignment work including the relative position detection is performed before the hologram exposure of the mask pattern, if the alignment work is performed with the light of the same wavelength as the mask pattern reproduction (formation), the resist on the wafer becomes unnecessary. There may be a problem of exposure. In order to avoid this, for example, the alignment mark formation position of the mask should be spatially separated from the pattern formation position so that the light (diffracted light, etc.) when reproducing the alignment mark image does not affect the reproduction of the mask pattern image. Or a means for hiding a necessary portion of the wafer (for example, a mask pattern transfer region) is required.
【0065】次に、前記光源からのコヒーレント光束を
利用して、物体波照射光学系と参照波照射光学系とによ
り、アライメントマークからのホログラムをホログラム
マークとしてホログラム記録媒体に形成される。このホ
ログラムマーク形成自体は、ホログラフィ技術を利用す
るものであれば特に限定されるものではないが、少なく
ともアライメントマークからの物体波をホログラム記録
媒体内で参照波と干渉させるように各々の光束を導く光
学手段が必要となる。Next, the coherent light beam from the light source is used to form the hologram from the alignment mark as a hologram mark on the hologram recording medium by the object wave irradiation optical system and the reference wave irradiation optical system. The hologram mark formation itself is not particularly limited as long as it uses a holographic technique, but at least the respective light beams are guided so that the object wave from the alignment mark interferes with the reference wave in the hologram recording medium. Optical means are required.
【0066】本発明に係る装置では、物体波照射光学系
によりアライメントマークを照射すると共に、そこから
生じた回折光(物体波)によりホログラム記録媒体を照
射し、一方、参照波照射光学系によりホログラム記憶媒
体内で前記物体波と干渉するような参照波が照射され
る。そして、これらの相互の光の干渉作用によりホログ
ラム記憶媒体にホログラムマークが形成される。In the apparatus according to the present invention, the alignment mark is irradiated by the object wave irradiation optical system, and the hologram recording medium is irradiated by the diffracted light (object wave) generated from the alignment mark, while the hologram is irradiated by the reference wave irradiation optical system. A reference wave is irradiated in the storage medium so as to interfere with the object wave. Then, a hologram mark is formed on the hologram storage medium by the mutual interference of these lights.
【0067】ここで、マスクには予め所望のパターンと
共にアライメントマークが形成されており、ホログラム
記憶媒体に対してマスクを固定した後、ホログラムマー
ク及びマスクパターンからのホログラムの形成工程が行
われる。これらの工程は、同時に行われても別々に行う
ものでも良いが、いずれの場合にもホログラム記憶媒体
に対してマスクとの相対位置関係が同一の状態であるこ
とが肝要である。さらに、必要に応じてマスクパターン
のホログラムと同様にホログラムマークの定着作業等が
行われる。Here, an alignment mark is formed in advance on the mask together with a desired pattern, and after the mask is fixed to the hologram storage medium, a hologram forming process from the hologram mark and the mask pattern is performed. These steps may be performed simultaneously or separately, but in any case, it is essential that the relative positional relationship between the hologram storage medium and the mask is the same. Further, a hologram mark fixing operation or the like is performed as needed, similar to the mask pattern hologram.
【0068】これらのホログラム形成工程が終了した
後、マスクを取り外して同じ位置にウエハを挿着する。
なお、このウエハの挿着の際には概略の予備アライメン
トが為されていることが好ましい。そして、マスクパタ
ーン像の再生(露光)に先立ってホログラムマークの再
生により、ウエハとホログラム(記録媒体)との相対位
置検出ならびに調整などが行われ、正確なアライメント
が完了した後、マスクパターンの露光作業が行われる。After these hologram forming steps are completed, the mask is removed and the wafer is inserted at the same position.
It should be noted that it is preferable that a rough preliminary alignment be performed when the wafer is inserted. Then, the hologram mark is reproduced before the reproduction (exposure) of the mask pattern image to detect and adjust the relative position between the wafer and the hologram (recording medium), and after accurate alignment is completed, the mask pattern is exposed. Work is done.
【0069】ここで、本発明に係る装置では、再生波照
射光学系によりホログラムマークに対して再生波を照射
し、ここで回折された光束からなるアライメントマーク
像の再生光を得る。この再生光は、アライメントマーク
像の結像位置に集光されるが、当該結像位置はホログラ
ム形成時のマスク(アライメントマーク)位置であるた
め、マスクに変えて配置されているウエハ面を照射する
こととなる。In the apparatus according to the present invention, the reproduction wave irradiating optical system irradiates the hologram mark with the reproduction wave to obtain the reproduction light of the alignment mark image formed of the light beam diffracted here. This reproduction light is condensed at the image forming position of the alignment mark image, but since the image forming position is the mask (alignment mark) position at the time of hologram formation, the wafer surface arranged in place of the mask is irradiated. Will be done.
【0070】そして、再生像検出手段により、上記の再
生光によるウエハ面上でのアライメントマーク像の再生
状態を検出する。この検出手段は、ウエハ面上に形成さ
れるホログラム像の再生状態が検出できるものであれ
ば、前述したように例えば強度や波面を求めるもの、あ
るいはホログラム像を観察系等を用いて実像観察するも
の等いずれの方式を用いても良い。Then, the reproduction state of the alignment mark image on the wafer surface by the reproduction light is detected by the reproduction image detecting means. As long as the detection means can detect the reproduction state of the hologram image formed on the wafer surface, for example, as described above, the intensity or wavefront is obtained, or the hologram image is observed as a real image using an observation system or the like. Any method such as one may be used.
【0071】この検出結果から相対位置検出手段により
ウエハとホログラム(記録媒体)との相対位置ずれ情報
を検出し、これに基づいてウエハとホログラム記録媒体
との相対位置関係を調整することによりアライメントが
行われ、その後マスクパターンの露光が行われる。From the detection result, the relative position detecting means detects the relative positional deviation information between the wafer and the hologram (recording medium), and based on this information, the relative positional relationship between the wafer and the hologram recording medium is adjusted to achieve alignment. After that, the mask pattern is exposed.
【0072】次に、請求項5に記載の発明では、いわゆ
る全反射ホログラフィ技術を用いたホログラム露光装置
に、やはり全反射ホログラフィ技術を利用した相対位置
検出手段を設けている。この発明に係る装置では、アラ
イメントマークによるホログラムマークを形成するため
の光源としてコヒーレント光束を発生させるコヒーレン
ト光源が設けられており、当該光源からの光束を物体波
照射光学系ならびに参照波照射光学系によりマスクなら
びにホログラム記録媒体に導いている。Next, in the invention described in claim 5, the hologram exposure apparatus using the so-called total reflection holography technique is provided with the relative position detecting means also using the total reflection holography technique. In the device according to the present invention, a coherent light source for generating a coherent light beam is provided as a light source for forming the hologram mark by the alignment mark, and the light beam from the light source is provided by the object wave irradiation optical system and the reference wave irradiation optical system. Leads to masks and hologram recording media.
【0073】物体波照射光学系は、マスクのアライメン
トマークから生じる透過回折光が、ホログラムマーク形
成のための物体波として、ホログラム記憶媒体内へ照射
するように前記光束を導き、参照波照射光学系は、ホロ
グラムマーク形成のための参照波として、前記マスクと
反対側から前記ホログラム記憶媒体の内面にて全反射す
ると共に、前記ホログラム記憶媒体内で前記物体波と干
渉が生じるように前記光束を導く。そしてこれらの物体
波と参照波との干渉作用により、ホログラム記録媒体中
にホログラムマークが形成される。The object wave irradiation optical system guides the light flux so that the transmitted diffracted light generated from the alignment mark of the mask irradiates the hologram storage medium as an object wave for forming the hologram mark, and the reference wave irradiation optical system is used. Is a reference wave for forming a hologram mark, which is totally reflected on the inner surface of the hologram storage medium from the side opposite to the mask and guides the light flux so as to cause interference with the object wave in the hologram storage medium. . Then, a hologram mark is formed in the hologram recording medium by the interference action of these object waves and reference waves.
【0074】一例を示すと、使用するマスクのアライメ
ントマークが、例えばピンホールから構成されていれ
ば、物体波照射光学系からの光束がアライメントマーク
を照射すると、ここからの透過回折光が放射状の発散光
となってホログラム記憶媒体を照射する。一方、参照波
照射光学系によりホログラム記憶媒体の裏面側から同様
な位置にコヒーレント光束が照射される。そして、これ
らの相互の光によりホログラム記憶媒体に同心円状のホ
ログラフィックゾーンプレートが形成される。As an example, if the alignment mark of the mask to be used is composed of, for example, a pinhole, when the light beam from the object wave irradiation optical system irradiates the alignment mark, the transmitted diffracted light from this is radial. It becomes divergent light and illuminates the hologram storage medium. On the other hand, the reference wave irradiation optical system irradiates the back surface side of the hologram storage medium with a coherent light beam at a similar position. Then, a concentric holographic zone plate is formed on the hologram storage medium by these mutual lights.
【0075】なお、マスクには予め所望のパターンと共
にアライメントマークが形成されており、ホログラム記
憶媒体に対してマスクを固定した後、ホログラフィック
ゾーンプレート及びマスクパターンからのホログラムの
形成工程が行われる。これらの工程は、同時に行われて
も別々に行うものでも良いが、いずれの場合にもホログ
ラム記憶媒体に対してマスクの相対間隔(ギャップ)が
同一の状態であることが肝要である。さらに、必要に応
じてホログラムの定着等の作業を行った後、マスクを取
り外してウエハを挿着し、挿着されたウエハに対してホ
ログラム(記録媒体)との相対位置づれ検出等を行う。An alignment mark is formed in advance on the mask together with a desired pattern. After the mask is fixed to the hologram storage medium, a hologram is formed from the holographic zone plate and the mask pattern. These steps may be performed simultaneously or separately, but in any case, it is essential that the relative gap (gap) between the mask and the hologram storage medium is the same. Further, after performing work such as fixing of the hologram as necessary, the mask is removed, the wafer is inserted and the relative position of the inserted wafer to the hologram (recording medium) is detected.
【0076】次に、再生波照射光学系によりホログラム
マークに対して所定の再生波が照射されるとアライメン
トマーク像の再生光が得られ、この再生光によりウエハ
面上に形成されるアライメントマークの再生状態を再生
像検出手段により検出し、この検出結果に基づいて、相
対位置検出手段によりホログラム(記録媒体)とウエハ
との相対位置ずれ情報が検出される。これに基づいて、
ウエハとホログラム記録媒体との相対位置関係を調整す
ることによりアライメントが完了する。Next, when the hologram wave is irradiated with a predetermined reproduction wave by the reproduction wave irradiation optical system, reproduction light of an alignment mark image is obtained, and the reproduction light of the alignment mark formed on the wafer surface is obtained. The reproduction state is detected by the reproduction image detecting means, and based on the detection result, relative position deviation information between the hologram (recording medium) and the wafer is detected by the relative position detecting means. Based on this
The alignment is completed by adjusting the relative positional relationship between the wafer and the hologram recording medium.
【0077】請求項6に記載した発明に係る露光装置で
は、前記再生像検出手段が、ウエハ面で反射又は透過さ
れた前記アライメントマーク再生光を検知することによ
りアライメントマーク像の再生状態を検出する。本発明
においても、アライメントマーク像の再生状態の検出手
段は、例えば強度や波面、実像検出等のいずれの手段を
用いても良く特に限定されるものではない。In the exposure apparatus according to the sixth aspect of the invention, the reproduction image detecting means detects the reproduction state of the alignment mark image by detecting the alignment mark reproduction light reflected or transmitted by the wafer surface. . Also in the present invention, the means for detecting the reproduction state of the alignment mark image may be any means such as intensity, wavefront, or real image detection, and is not particularly limited.
【0078】そして、ウエハ基板の材質が例えばガラス
基板等を用いている場合や、ウエハ上のアライメントマ
ーク像形成位置にピンホールやスリット等の貫通部所を
設けた場合等は、ウエハを透過する再生光を検知するこ
とより結像状態を検出することも可能である。一方、前
述したように、ウエハ面に反射部を設けることにより反
射光を検出するものでもよいことは言うまでもない。Then, when the material of the wafer substrate is, for example, a glass substrate, or when a penetrating portion such as a pinhole or a slit is provided at the alignment mark image forming position on the wafer, the wafer is transmitted. It is also possible to detect the image formation state by detecting the reproduction light. On the other hand, it goes without saying that the reflected light may be detected by providing a reflecting portion on the wafer surface as described above.
【0079】また、請求項7に記載した発明に係る装置
では、前記再生像検出手段が、前記ウエハ面で反射した
前記アライメントマーク再生光を前記ホログラムマーク
に導くと共に、このホログラムマークでの回折光を検知
することによりアライメントマーク像の再生状態を検出
するものであることを特徴とする。Further, in the apparatus according to the invention described in claim 7, the reproduction image detecting means guides the reproduction light of the alignment mark reflected on the wafer surface to the hologram mark and diffracted light at the hologram mark. Is detected to detect the reproduction state of the alignment mark image.
【0080】この発明では、前述したようにホログラフ
ィ技術を応用し、ウエハ面で反射された再生光を再度ホ
ログラムマークに導くとともに、ここでの回折光の特性
を利用して、アライメントマーク像の再生状態を検出す
る。この検出手段は、前述した方法発明において説明し
た手段を用いればよい。In the present invention, as described above, the holographic technique is applied to guide the reproduction light reflected on the wafer surface to the hologram mark again, and the characteristic of the diffracted light here is utilized to reproduce the alignment mark image. Detect the condition. As this detecting means, the means explained in the above-mentioned method invention may be used.
【0081】この再生状態の検出を一例を示して概説す
る。この発明におけるアライメントマークは、ホログラ
ムマークとしてホログラフィックゾーンプレートが形成
される構成のものが好ましい。仮に、アライメントマー
クをピンホールで構成し、ギャップ検出のみを例にとっ
て説明すると、元のマスクの位置に固定されたウエハに
対し、再生波照射光学系による光束に基づいて、ホログ
ラフィックゾーンプレートで回折してピント位置(適正
ギャップ)に収束(結像)する光束を利用することとな
る。The detection of the reproduction state will be outlined with an example. The alignment mark in the present invention preferably has a configuration in which a holographic zone plate is formed as a hologram mark. Suppose that the alignment mark is composed of pinholes and only gap detection is taken as an example.The wafer fixed at the original mask position is diffracted by the holographic zone plate based on the light flux from the reproduction wave irradiation optical system. Then, the light flux that converges (images) at the focus position (appropriate gap) is used.
【0082】即ち、通常のホログラム再生同様に、再生
波照射光学系により参照波と共役な再生波をホログラフ
ィックゾーンプレートに照射すれば、ここからの回折光
はアライメントマーク(ピンホール)の像を再生する。
ここで、ホログラフィックゾーンプレートからは、ピン
ト位置に収束する光束が得られるため、ウエハ面がこの
収束位置と合致した状態がピント合わせされた(合焦)
状態となる。That is, if the reproduction wave irradiating optical system irradiates the holographic zone plate with a reproduction wave that is conjugate with the reference wave as in the case of normal hologram reproduction, the diffracted light from here irradiates an image of the alignment mark (pinhole). Reproduce.
Here, since a light beam that converges to the focus position is obtained from the holographic zone plate, the state where the wafer surface matches the focus position is focused (focus).
It becomes a state.
【0083】そして、前述したようにホログラフィック
ゾーンプレートからの再生光がこの合焦状態のままウエ
ハ面に入射すれば、ウエハ面での反射光は入射光と逆の
同じ経路を通り再びホログラフィックゾーンプレートに
入射し、ここからの回折光は先の照射再生光と逆の同じ
経路を通り(平行光となって)進行する。Then, as described above, if the reproduction light from the holographic zone plate is incident on the wafer surface in this focused state, the reflected light on the wafer surface passes through the same path as the incident light and is holographic again. The diffracted light that has entered the zone plate travels through the same path as that of the previous irradiation reproduction light (parallel light) and travels.
【0084】しかし、ウエハ面が合焦状態を外れると、
当該回折光は平行光とはならずに収束もしくは発散する
光束となる。従って、反射波検出手段によりこの反射回
折光の波面を検出することで、少なくとも平行光でない
ことが明らかであれば、ウエハ面がピント位置に対して
位置ずれしていることは検知できる。さらに、相対位置
検出手段により、この検出結果に基づいて、合焦状態に
対するウエハ面の位置ずれ情報を検出する。そして、こ
の検出結果に基づいてギャップを調整し、ウエハ面の正
確なピント調整がなされた状態で、マスクパターンのホ
ログラムの再生を行えば、マスクパターンがウエハに正
確に転写される。However, when the wafer surface goes out of focus,
The diffracted light is not a parallel light but a light flux that converges or diverges. Therefore, by detecting the wavefront of the reflected diffracted light by the reflected wave detecting means, it can be detected that the wafer surface is deviated from the focus position if at least it is clear that the light is not parallel light. Further, the relative position detecting means detects the positional deviation information of the wafer surface with respect to the in-focus state based on the detection result. Then, the gap is adjusted based on this detection result, and the hologram of the mask pattern is reproduced in a state where the wafer surface is accurately focused, whereby the mask pattern is accurately transferred to the wafer.
【0085】なお、作業効率を向上させるために、先の
ホログラム形成工程におけるギャップを予め計測してお
き、この計測値に従ってウエハの概略アライメントを行
ってくことが好ましい。この場合であっても、例えばホ
ログラム変形などが生じていればピント位置が計測値と
異なることになるが、本発明のアライメントを行うこと
で計測値からの補正が行われた正確なピント合わせが行
われる。In order to improve the working efficiency, it is preferable to measure the gap in the previous hologram forming step in advance and roughly align the wafer according to the measured value. Even in this case, if the hologram is deformed, for example, the focus position will be different from the measured value, but by performing the alignment of the present invention, accurate focus adjustment corrected from the measured value can be achieved. Done.
【0086】なお、方法発明で説明したように、ウエハ
面上のアライメントマーク像形成位置にのみ反射部を設
ける等の手段により、XーY方向や回転傾き等の相対位
置づれ情報も検出できる。As described in the method invention, the relative positional deviation information such as the XY directions and the rotational inclination can be detected by a means such as providing a reflecting portion only at the alignment mark image forming position on the wafer surface.
【0087】請求項8に記載した発明に係る装置では、
前記相対位置検出手段による検出結果に基づいて、前記
ホログラム記憶媒体と前記ウエハとの相対位置関係を修
正する補正手段を備えている。この補正手段により、ウ
エハとホログラム(記録媒体)との相対位置づれ情報に
基づいて、これらが正確に位置合わせされるようにウエ
ハとホログラム記録媒体とを相対移動させることにより
アライメントが完了する。その後、マスクパターンのホ
ログラムを再生することにより、マスクパターン像が正
確にウエハの被露光領域に形成されるものとなる。In the apparatus according to the invention described in claim 8,
Correction means is provided for correcting the relative positional relationship between the hologram storage medium and the wafer based on the detection result of the relative position detection means. By this correction means, the wafer and the hologram recording medium are relatively moved so that they are accurately aligned based on the relative position information of the wafer and the hologram (recording medium), thereby completing the alignment. Then, by reproducing the hologram of the mask pattern, the mask pattern image is accurately formed on the exposed region of the wafer.
【0088】この最後のアライメントの調整作業を行う
補正手段は、少なくともウエハの固定位置を調整できる
ものであれば良く、先の検出結果に基づいてギャップ
や、XーY方向の固定位置等を、好ましくはウエハの周
辺部の複数位置で調整できるものであればよい。なお、
ホログラム記録媒体並びにウエハとの双方の固定位置の
修正ができるものでもよい。The correction means for performing this final alignment adjustment work is only required to be able to adjust at least the fixed position of the wafer, and the gap, the fixed position in the XY directions, etc. can be determined based on the previous detection result. Preferably, it can be adjusted at a plurality of positions on the peripheral portion of the wafer. In addition,
It is also possible to fix the fixed positions of both the hologram recording medium and the wafer.
【0089】[0089]
【実施例】以下、実施例を通じ本発明をさらに詳しく説
明する。先ず、本発明の一実施例に係るホログラム露光
手段では、アライメントマークとしてピンホール状のマ
ークを用い、このマークから形成されるホログラフィッ
クゾーンプレートをアライメント用の相対位置検出に用
いる。説明を簡略化するため、ウエハとホログラム記録
媒体との相対間隔(ギャップ)検出のみを例にとって説
明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. First, in the hologram exposure means according to one embodiment of the present invention, a pinhole-shaped mark is used as an alignment mark, and a holographic zone plate formed from this mark is used for relative position detection for alignment. In order to simplify the description, only the relative gap (gap) detection between the wafer and the hologram recording medium will be described as an example.
【0090】まず、アライメント用のホログラムの形成
について図1を用いて説明するが、この実施例では、所
謂全反射ホログラフィ技術を応用しており、これにより
ホログラムを作成する際の基本的な配置構成は図1に示
す通りである。この図において、ホログラム記録媒体1
はプリズム2の上面部に保持される形で配置されてお
り、さらにホログラム記録媒体1と100μm程度のギ
ャップを保ってマスク原盤3が固定支持されている。First, the formation of a hologram for alignment will be described with reference to FIG. 1. In this embodiment, the so-called total reflection holography technique is applied, and the basic arrangement configuration when creating a hologram by this is applied. Is as shown in FIG. In this figure, the hologram recording medium 1
Are arranged so as to be held on the upper surface of the prism 2, and the mask master 3 is fixedly supported with a gap of about 100 μm kept from the hologram recording medium 1.
【0091】ホログラム記録媒体1として、現像が不要
なフォトポリマー等を用いており、マスク原盤3には、
所望の回路パターン(図示せず)とギャップ検出用のア
ライメントマークとしてのピンホール20が電子線描画
されており、このマスクパターンとアライメントマーク
との相対位置関係はあらかじめ定められている。As the hologram recording medium 1, a photopolymer or the like which does not require development is used.
A desired circuit pattern (not shown) and a pinhole 20 as an alignment mark for gap detection are electron beam-drawn, and the relative positional relationship between the mask pattern and the alignment mark is predetermined.
【0092】アライメントマークのホログラム(ホログ
ラフィックゾーンプレート)を形成するには、マスク原
盤3の上面側から物体昭明光Bによりピンホール20を
照明すると共に、ここで回折された球面発散波Cからな
る物体波によりホログラム記録媒体1を照射する。更
に、物体照明光Bと互いにコヒーレントな光束である参
照波Aを、ホログラム記録媒体1の裏面側からマスク原
盤3の内部で全反射すると共に、先の物体波と互いに干
渉するように導く。In order to form a hologram (holographic zone plate) of the alignment mark, the pinhole 20 is illuminated by the object clearing light B from the upper surface side of the mask master 3, and the spherical diverging wave C diffracted here is used. The hologram recording medium 1 is irradiated with the object wave. Further, a reference wave A, which is a luminous flux coherent to the object illumination light B, is guided from the back surface side of the hologram recording medium 1 so as to be totally reflected inside the mask master 3 and to interfere with the previous object wave.
【0093】この実施例における光源手段は、不図示の
Arレーザからの出射光束を適当な比率で振幅分割した
後、それぞれビームエキスパンダーで平行光束である参
照波Aと物体照明光Bとに変換し、図に示すような各々
の照射位置に導いている。In the light source means in this embodiment, the luminous flux emitted from an Ar laser (not shown) is amplitude-divided at an appropriate ratio and then converted into a reference wave A and an object illumination light B which are parallel luminous fluxes by a beam expander. , Are led to respective irradiation positions as shown in the figure.
【0094】物体照明光Bによってマスク3上のマスク
マークであるピンホール20を照明すると、マスク3の
裏面側から透過回折光による発散球面波Cが生成され、
ホログラム記録媒体1に入射する。これと同時に参照波
Aをプリズム2側からホログラム記録媒体1に入射さ
せ、先の発散球面波Cの照射領域に導くと共に内面にて
全反射させることによって、これら2つの光がホログラ
ム記録媒体1内において互いに干渉し、この干渉作用に
よりアライメントマークのホログラムとしてホログラフ
ィックゾーンプレート4が記録(形成)される。When the object illumination light B illuminates the pinhole 20 which is a mask mark on the mask 3, a diverging spherical wave C due to transmitted diffracted light is generated from the back surface side of the mask 3,
It enters the hologram recording medium 1. At the same time, the reference wave A is made incident on the hologram recording medium 1 from the prism 2 side, is guided to the irradiation area of the divergent spherical wave C and is totally reflected on the inner surface, so that these two lights are reflected in the hologram recording medium 1. In the holographic zone plate 4 is recorded (formed) as a hologram of the alignment mark by the interference action.
【0095】ここで記録されたホログラムからアライメ
ントマーク像を再生するには、ホログラフィックゾーン
プレート4を結像素子として利用し、ホログラム像形成
のための再生波として参照光Aと共役な平行光を検出光
として入射させればよく、これを検出光Dとする。図1
に示すように、検出光Dをホログラム記録媒体1(のホ
ログラフィックゾーンプレート4形成位置)に入射させ
ることによって、マスクのピンホール20の位置に集光
する光束が得られる。In order to reproduce the alignment mark image from the hologram recorded here, the holographic zone plate 4 is used as an image forming element, and parallel light conjugate with the reference light A is used as a reproduction wave for forming the hologram image. It may be incident as detection light, which will be referred to as detection light D. Figure 1
As shown in FIG. 5, the detection light D is incident on (the holographic zone plate 4 forming position of) the hologram recording medium 1 to obtain a light beam condensed at the position of the pinhole 20 of the mask.
【0096】なお、マスク3に形成された回路パターン
(マスクパターン)は、このホログラフィックゾーンプ
レート4を記録したギャップ(と同じ状態)において、
別途用意したマスクパターン用の参照光学系及び物体光
学系を用いてパターンホログラムとしてホログラム記憶
媒体1に記録する。The circuit pattern (mask pattern) formed on the mask 3 is in the same gap as the gap where the holographic zone plate 4 is recorded.
A separately recorded mask pattern reference optical system and object optical system are used to record as a pattern hologram on the hologram storage medium 1.
【0097】次に、マスク3を取り外し、同じ位置にウ
エハ5を装着して露光作業を行なうが、ウエハ3へのマ
スクパターンの露光は、ウエハ5とホログラム(記憶媒
体1)とのギャップ検出等のアライメント作業をした後
に、マスクパターンをウエハ5のレジストに露光すると
いう手順で行なわれる。このため、マスクパターンをホ
ログラムとして記録するための照明光波長(再生光の波
長と同一波長)は、ウエハ5に塗布するレジストが感光
するものを使用し、ギャップ検出用のホログラフィック
ゾーンプレート4の記録(及び再生)は、レジストに感
光しない波長領域の光を使用して行なうのが望ましい。
このように記録した2種類のホログラムを各々の記録波
長で再生すれば、ギャップ検出中にレジストに対して不
必要な露光(感光)を引き起こすことはなくなる。Next, the mask 3 is removed, and the wafer 5 is mounted at the same position to perform the exposure work. The exposure of the mask pattern on the wafer 3 is performed by detecting the gap between the wafer 5 and the hologram (storage medium 1). After the alignment work is performed, the mask pattern is exposed on the resist of the wafer 5. Therefore, the illumination light wavelength for recording the mask pattern as a hologram (the same wavelength as the wavelength of the reproduction light) is such that the resist applied to the wafer 5 is exposed, and the holographic zone plate 4 for gap detection is used. Recording (and reproduction) is preferably performed using light in a wavelength range that is not sensitive to the resist.
If the two kinds of holograms recorded in this way are reproduced at their respective recording wavelengths, unnecessary exposure (exposure) to the resist during the gap detection will not occur.
【0098】次に、図2を用いて本実施例におけるギャ
ップ検出手段について説明する。この図において、ホロ
グラム形成時にマスク3が置かれていた位置には、レジ
ストが塗布されたウエハ5が配置されている。ウエハ5
は、電気的に駆動可能な保持装置6によって支持されて
おり、制御手段(図示せず)によりギャップ等の微調整
が可能に構成されている。Next, the gap detecting means in this embodiment will be described with reference to FIG. In this figure, a resist-coated wafer 5 is placed at the position where the mask 3 was placed when the hologram was formed. Wafer 5
Is supported by an electrically drivable holding device 6, and is configured so that fine adjustment of the gap and the like can be performed by a control means (not shown).
【0099】本実施例では、ホログラム記憶媒体1を固
定した状態でウエハの支持位置を変える事によってギャ
ップを調整しているが、ウエハとホログラムとの相対位
置関係(ギャップ)を調整できるものであればこの方式
に限定されるものではない。更に、横方向(XーY方
向)への相対移動が可能な構成とすることが好ましく、
相対回転や傾き等の調整を行うには、これらの保持手段
を複数位置に設けると共に別個に制御作動させる方式と
すれば良い。In this embodiment, the gap is adjusted by changing the supporting position of the wafer while the hologram storage medium 1 is fixed, but any relative positional relationship (gap) between the wafer and the hologram can be adjusted. It is not limited to this method. Further, it is preferable to have a structure capable of relative movement in the lateral direction (XY direction),
In order to adjust the relative rotation and inclination, these holding means may be provided at a plurality of positions and separately controlled.
【0100】ギャップ検出に際しては、前述したように
検出光Dをホログラフィックゾーンプレート4に照射す
ることにより行なう。検出光Dは、ビームスプリッター
7を通過後、プリズム2に入射して内部で1回全反射し
た後、ホログラム記録媒体1に入射し、ホログラフィッ
クゾーンプレート4を照射する。さらに、検出光Dは、
ホログラフィックゾーンプレート4によって回折されア
ライメントマーク(ピンホール20)の再生像を形成す
る。The gap is detected by irradiating the holographic zone plate 4 with the detection light D as described above. The detection light D, after passing through the beam splitter 7, enters the prism 2 and undergoes total internal reflection once, then enters the hologram recording medium 1 and illuminates the holographic zone plate 4. Further, the detection light D is
The reproduction image of the alignment mark (pinhole 20) is formed by being diffracted by the holographic zone plate 4.
【0101】この際に、ホログラフィックゾーンプレー
ト4による回折光は、マスクが置かれていた位置がピン
ト位置となるような収束光Eに変換されて、ウエハ5を
照射する。この収束光Eは、ウエハ5上にアライメント
マーク像を形成するが、同時にウエハ5において反射さ
れて、再びホログラフィックゾーンプレート4に入射す
る。そして、ここで回折されて検出光Dの光路を逆向き
に伝播するが、これを相対位置検出のための信号光Sと
する。At this time, the diffracted light from the holographic zone plate 4 is converted into convergent light E so that the position where the mask is placed becomes the focus position, and irradiates the wafer 5. The convergent light E forms an alignment mark image on the wafer 5, but at the same time, it is reflected by the wafer 5 and enters the holographic zone plate 4 again. Then, it is diffracted here and propagates in the opposite direction on the optical path of the detection light D, and this is used as the signal light S for relative position detection.
【0102】信号光Sは、プリズム2内で全反射した後
に射出されてビームスプリッター7に導かれ、ここで反
射されて検出光学系8に入射する。この信号光Sは、ウ
エハ5がマスクが置かれていた位置に正確に配置されて
いる場合、すなわち収束光Eのピント位置にウエハ5が
ある場合には、検出光Dと共役な平面波となる。言い換
えると、アライメントマーク像が正確に再生される状態
であれば、信号光Sは平面波となる。The signal light S is totally reflected in the prism 2 and then is emitted and guided to the beam splitter 7, where it is reflected and enters the detection optical system 8. The signal light S becomes a plane wave conjugate with the detection light D when the wafer 5 is accurately arranged at the position where the mask was placed, that is, when the wafer 5 is at the focus position of the convergent light E. . In other words, if the alignment mark image is reproduced accurately, the signal light S becomes a plane wave.
【0103】しかし、ウエハ5が適正なギャップ間隔よ
り大きめのギャップで配置された場合には信号光Sは収
束光となり、逆に、小さめのギャップで配置された場合
には発散光となる。従って、信号光Sの波面を検出光学
系8で計測することによって、当該ホログラムのピント
位置からの位置ずれ状態が検出できることとなり、この
相対位置ずれ情報に基づいて最適ギャップに調整するこ
とができる。However, when the wafer 5 is arranged with a gap larger than the proper gap interval, the signal light S becomes convergent light, and conversely, when the wafer 5 is arranged with a smaller gap, it becomes divergent light. Therefore, by measuring the wavefront of the signal light S by the detection optical system 8, it is possible to detect the position deviation state of the hologram from the focus position, and it is possible to adjust to the optimum gap based on the relative position deviation information.
【0104】このように、本実施例ではホログラフィッ
クゾーンプレート4からのアライメントマーク像のウエ
ハ面上での再生状態を、ホログラム像のピント位置(ギ
ャップ)、即ち、ホログラム記憶媒体1に記憶されたホ
ログラムの再生像の形成位置とマスク位置との位置ずれ
情報として直接検出している。この為、例えばホログラ
ム変形等によりホログラム再生像形成位置が(マスクの
位置から)変動した場合であっても、変動後の状態に従
って正確にピント位置の検出並びにギャップ調整ができ
るものとなっている。Thus, in this embodiment, the reproduction state of the alignment mark image from the holographic zone plate 4 on the wafer surface is stored in the focus position (gap) of the hologram image, that is, in the hologram storage medium 1. It is directly detected as positional deviation information between the formation position of the reproduced image of the hologram and the mask position. Therefore, even if the hologram reproduction image formation position changes (from the mask position) due to, for example, hologram deformation, the focus position can be accurately detected and the gap can be adjusted according to the changed state.
【0105】即ち、上記の収束光Eは、アライメントマ
ークの再生像を形成する光束であり、本実施例における
アライメントマークがピンホール20である事から、ウ
エハ5上に正確に収束する光束こそ、アライメントマー
クの再生像を正確に形成する光束となる。従って、ウエ
ハ5の表面にアライメントマーク再生像が正確に形成で
きている状態が、当該ホログラムのピント合わせされた
状態である為、ウエハ5表面に正確に収束しているか否
かを検出することで、ギャップ(ピント位置)の位置ず
れ状態(即ち、アライメントマーク像の再生状態)が検
知できるものとなっている。That is, the above-mentioned convergent light E is a light flux that forms a reproduced image of the alignment mark, and since the alignment mark in this embodiment is the pinhole 20, it is the light flux that accurately converges on the wafer 5. It becomes a light beam that accurately forms a reproduced image of the alignment mark. Therefore, since the state in which the reproduced image of the alignment mark is accurately formed on the surface of the wafer 5 is the state in which the hologram is focused, it is possible to detect whether or not the hologram is accurately converged on the surface of the wafer 5. , A gap (focus position) misregistration state (that is, a reproduction state of an alignment mark image) can be detected.
【0106】次に、信号光Sの波面を検出する事でギャ
ップを検知する手段を説明する。本実施例におけるギャ
ップ検出光学系8の基本概念は、信号光Sの平行光から
のずれを検出するものであり、この種の検出方法として
は、スポット幅計測法、非点収差法、斜入射法、ナイフ
エッジ法、フーコー法、臨界角法などの方法(「最近の
光接触による粗さ測定法」O plus E 1985年4月号、p
71)やスポット幅計測法、斜入射法[X線リソグラフ
ィー]が知られている。本発明においては、これらの何
れを用いてもよく、信号光Sの波面を検知できるもので
あればこれらに限定されるものではない。Next, a means for detecting the gap by detecting the wavefront of the signal light S will be described. The basic concept of the gap detection optical system 8 in this embodiment is to detect the deviation of the signal light S from the parallel light. As this kind of detection method, a spot width measurement method, an astigmatism method, and oblique incidence are used. Method, knife edge method, Foucault method, critical angle method, etc. ("Recent optical contact roughness measurement method" O plus E, April 1985, p.
71), the spot width measuring method, and the oblique incidence method [X-ray lithography] are known. In the present invention, any of these may be used, and it is not limited to these as long as the wavefront of the signal light S can be detected.
【0107】まず、スポット幅計測法を応用した実施例
について説明する。この実施例における検出光学系は、
図3に示すように、凸レンズ309と、その焦点位置に
配置されたフォトダイオードアレイ310等から概略構
成されている。この実施例では、信号光Sが凸レンズ3
09によってフォトダイオードアレイ310上に集光さ
れるが、そのスポット径は信号光Sの波面が平面である
時に最小となり、それ以外の場合はこれより大きくな
る。First, an embodiment to which the spot width measuring method is applied will be described. The detection optical system in this embodiment is
As shown in FIG. 3, it is roughly composed of a convex lens 309 and a photodiode array 310 arranged at the focal position thereof. In this embodiment, the signal light S is the convex lens 3
The light beam is focused on the photodiode array 310 by the light source 09, and its spot diameter is minimum when the wavefront of the signal light S is a flat surface, and is larger than that in other cases.
【0108】即ち、信号光Sの波面が平面となるのは信
号光Sが平行光となる時であり、この場合には凸レンズ
309によりその焦点位置に信号光Sが収束する(スポ
ット光となる)が、信号光Sが収束光か発散光である場
合には収束位置が本来の焦点位置からずれる事となる。
このため、本来の焦点位置に配置されたフォトダイオー
ドアレイ310により信号光Sの収束状態を検出する事
で、信号光Sの波面の平面状態からのずれが検知でき
る。That is, the wavefront of the signal light S becomes a plane when the signal light S becomes a parallel light. In this case, the convex lens 309 causes the signal light S to converge at its focal position (becomes a spot light). ), When the signal light S is convergent light or divergent light, the converging position deviates from the original focus position.
Therefore, the deviation of the wavefront of the signal light S from the planar state can be detected by detecting the converged state of the signal light S by the photodiode array 310 arranged at the original focus position.
【0109】本実施例において、信号光Sの波面が平面
となる状態は、レジスト表面とホログラフィックゾーン
プレート4のピント位置とが一致している状態にあると
きであるので、フォトダイオードアレイ310で検出し
たスポット径が最小になるように保持装置6を電気的に
駆動することによって、ピント位置の検出(ギャップの
アライメント)が行えることになる。In the present embodiment, the state where the wavefront of the signal light S is flat is when the resist surface and the focus position of the holographic zone plate 4 are in agreement, so that the photodiode array 310 is used. By electrically driving the holding device 6 so that the detected spot diameter is minimized, the focus position can be detected (gap alignment).
【0110】上述したその他の検出方法についても、検
出光学系を適当に交換することによって流用可能である
が、これらの中で特に臨界角法と非点収差法について
は、全反射ホログラム特有の性質を利用した配置をとる
ことも可能である。以下、これらを応用した実施例につ
いて説明する。The other detection methods described above can also be used by appropriately exchanging the detection optical system. Among them, the critical angle method and the astigmatism method have the characteristics peculiar to the total reflection hologram. It is also possible to take an arrangement using. Examples in which these are applied will be described below.
【0111】図4は、臨界角法を用いた検出方法を応用
した実施例の概念図である。この実施例においては、ホ
ログラフィックゾーンプレート404を形成する際の参
照波A1 を、次のように導くものとなっている。先ず、
参照波A1 はプリズム402に入射した後、ホログラム
記録媒体402の内面で全反射し、その後、プリズム4
02の(イ)面に臨界角で入射するように調整されてい
る。そして、ギャップ検出時には、参照波A1 と共役な
検出光D1 をプリズム(イ)面において臨界角θcで入
射させ、ここで全反射した光束をホログラフィックゾー
ンプレート404に導くものとなっている。FIG. 4 is a conceptual diagram of an embodiment to which a detection method using the critical angle method is applied. In this embodiment, the reference wave A 1 when forming the holographic zone plate 404 is guided as follows. First,
After entering the prism 402, the reference wave A 1 is totally reflected on the inner surface of the hologram recording medium 402, and then the prism 4
It is adjusted so that it will be incident on the (a) plane of No. 02 at a critical angle. Then, at the time of detecting the gap, the detection light D 1 conjugate with the reference wave A 1 is made incident on the prism (a) surface at a critical angle θc, and the light flux totally reflected here is guided to the holographic zone plate 404. .
【0112】本実施例では、検出光D1 は(イ)面で全
反射した後、ホログラフィックゾーンプレート404で
回折され、ここでの回折光がアライメントマーク像の再
生光となって結像位置に集光される。この再生光は、ウ
エハ405で反射された後、同一経路を逆向きに伝播
し、ハーフミラー407で反射されてギャップ検出光学
系408に入射する。In the present embodiment, the detection light D 1 is totally reflected by the (a) surface and then diffracted by the holographic zone plate 404, and the diffracted light here becomes the reproduction light of the alignment mark image and the image forming position. Is focused on. This reproduction light is reflected by the wafer 405, then propagates in the same path in the opposite direction, is reflected by the half mirror 407, and enters the gap detection optical system 408.
【0113】ギャップ検出光学系408は、集光レンズ
411並びに2分割ディテクター412等から概略構成
されており、この実施例における信号光S1 は、レンズ
411で集光されて2分割ディテクター412に入射す
る。2分割ディテクター412の受光部は、最適ピント
位置において同期信号を発生するように、レンズ411
の焦点位置にアライメントされている。The gap detection optical system 408 is roughly composed of a condenser lens 411, a two-divided detector 412 and the like. The signal light S 1 in this embodiment is condensed by the lens 411 and is incident on the two-divided detector 412. To do. The light receiving portion of the two-divided detector 412 is arranged so that the lens 411 can generate a synchronization signal at the optimum focus position.
Is aligned to the focal position of.
【0114】前述したように、ウエハ405がホログラ
ム再生像の最適ピント位置にないときには、信号光S1
は発散波か収束波となるので、信号光S1 のプリズム
(イ)面への入射角が部分的に変化することとなる。こ
のため、信号光S1 の一部は臨界角を越えるので、この
部分については全反射されないこととなる。例えば、信
号光S1 が発散波の場合には、図における上側半分の光
束は、(イ)面における反射の際に臨界角を超える入射
角となる。このため、この部分では全反射されずに一部
が透過してしまうので、この部分からの反射光の強度が
減少する。As described above, when the wafer 405 is not in the optimum focus position of the hologram reproduction image, the signal light S 1
Becomes a diverging wave or a converging wave, so that the incident angle of the signal light S 1 on the prism (a) surface partially changes. Therefore, part of the signal light S 1 exceeds the critical angle, and this part is not totally reflected. For example, when the signal light S 1 is a divergent wave, the light flux in the upper half of the figure has an incident angle that exceeds the critical angle when reflected on the (a) plane. For this reason, since a part of the light is transmitted instead of being totally reflected in this part, the intensity of the reflected light from this part is reduced.
【0115】この状態で、(イ)面で反射した信号光S
1 が2分割ディテクター412に入射すると、前記の全
反射しない部分からの信号光は他の部分に比べて強度が
弱くなる。このため、2分割ディテクター412による
検出の際には、部分的に検出強度が変化した非対称な信
号が発生する。In this state, the signal light S reflected by the (a) surface
When 1 is incident on the two-divided detector 412, the intensity of the signal light from the portion that does not undergo total reflection becomes weaker than the other portions. Therefore, upon detection by the two-divided detector 412, an asymmetric signal in which the detection intensity is partially changed is generated.
【0116】このように、ウエハ405がホログラムの
最適ピント位置にない場合には、信号光S1 は発散波か
収束波となるので、2分割ディテクター412による検
出の際に、非対称な信号が発生するか否かでウエハ40
5のピント位置からの位置ずれが検知できる。そして、
この光量の偏りに従ってウエハ405の位置変動手段
(図示せず)を駆動させ、同期信号が得られるように調
整することによってピント位置が検知され、ギャップの
調整が行われる。As described above, when the wafer 405 is not at the optimum focus position of the hologram, the signal light S 1 becomes a diverging wave or a converging wave, so that an asymmetric signal is generated at the time of detection by the two-divided detector 412. Wafer 40
The positional deviation from the focus position of 5 can be detected. And
The focus position is detected and the gap is adjusted by driving the position changing means (not shown) of the wafer 405 according to the deviation of the light amount and adjusting so as to obtain the synchronization signal.
【0117】次に、非点収差法を用いた検出方法を応用
した実施例を説明する。非点収差法では、検出光学系に
おいてシリンドリカルレンズ等を用いて非点収差を持つ
ような収束光を発生させる必要があるが、同様の効果は
ホログラフィックゾーンプレートの記録光と再生光の波
面が、非点収差分だけ異なるようにすることによっても
得られる。Next, an embodiment to which a detection method using the astigmatism method is applied will be described. In the astigmatism method, it is necessary to generate a convergent light having astigmatism by using a cylindrical lens or the like in the detection optical system, but a similar effect is obtained when the wavefronts of the recording light and the reproducing light of the holographic zone plate are , Astigmatism is also obtained.
【0118】図5に示す実施例は、この非点収差法を応
用した検出手段の一例であり、非点収差を持つ記録光A
2 によってホログラフィックゾーンプレート504が記
録されている。そして、このように形成されたホログラ
フィックゾーンプレート504に、検出光D2 として平
面波を入射させると、ウエハ表面で反射して戻ってきた
信号光S2 は非点収差を持つものとなる。この方式によ
れば、検出光学系508にシリンドリカルレンズを使用
せずに非点収差法の光学系が構成できる。The embodiment shown in FIG. 5 is an example of a detecting means to which the astigmatism method is applied, and the recording light A having astigmatism is used.
The holographic zone plate 504 is recorded by 2 . Then, when a plane wave as the detection light D 2 is incident on the holographic zone plate 504 thus formed, the signal light S 2 reflected and returned on the wafer surface has astigmatism. According to this method, an astigmatism optical system can be configured without using a cylindrical lens in the detection optical system 508.
【0119】なお、検出光学系508は、集光レンズ5
13と4分割ディテクター514とから概略構成されて
おり、4分割ディテクター514の受光部はレンズ51
3の焦点位置にアライメントされている。The detection optical system 508 is composed of the condenser lens 5
13 and a four-division detector 514. The four-division detector 514 includes a lens 51 as a light receiving portion.
It is aligned at the three focal positions.
【0120】このような配置構成で信号光S2 の検出を
行なうと、ウエハがホログラムのピント位置にないとき
には、非点収差に従って4分割ディテクター514から
非対称な検出信号が発生する。このため、この検出信号
に従って4分割ディテクター514から対称的な信号が
得らるようにウエハの移動手段を駆動することによって
ピント位置を検知し、ギャップの調整を行うことができ
る。また、ここではホログラフィックゾーンプレート5
04の記録光A2 が非点収差を持つ場合について述べた
が、記録光として平面波を用い検出光にが非点収差を持
つ構成としても同様な検出等が行える。When the signal light S 2 is detected with such an arrangement, when the wafer is not at the focus position of the hologram, an asymmetrical detection signal is generated from the 4-division detector 514 according to astigmatism. Therefore, the focus position can be detected and the gap can be adjusted by driving the wafer moving unit so that a symmetrical signal is obtained from the four-division detector 514 in accordance with this detection signal. In addition, here the holographic zone plate 5
The case where the recording light A 2 of 04 has astigmatism has been described, but the same detection and the like can be performed even if a plane wave is used as recording light and the detection light has astigmatism.
【0121】次に、斜入射法を応用した実施例について
図6を用いて説明する。この図に示すように、斜入射法
における検出用平行光D3 は、ホログラフィックゾーン
プレート604の光軸に対して非対称に入射させる。ホ
ログラフィックゾーンプレート604は、上述した実施
例同様、マスクのピンホールパターンによって作製した
ものである。Next, an embodiment to which the oblique incidence method is applied will be described with reference to FIG. As shown in this figure, the parallel light D 3 for detection in the oblique incidence method is incident asymmetrically with respect to the optical axis of the holographic zone plate 604. The holographic zone plate 604 is produced by the pinhole pattern of the mask as in the above-mentioned embodiment.
【0122】そして、ウエハ605がホログラム再生像
のピント位置にあるときに、検出光D3 が、ホログラフ
ィックゾーンプレート604で回折された後、a→b→
cの経路にそって進行し、信号光S3 となってミラー6
15で反射された後、レンズ613の光軸上に集光され
るようにミラー615とレンズ613等が調整されてい
る。Then, when the wafer 605 is at the focus position of the hologram reproduction image, the detection light D 3 is diffracted by the holographic zone plate 604, and then a → b →
It travels along the path of c and becomes the signal light S 3, and the mirror 6
The mirror 615, the lens 613, and the like are adjusted so that after being reflected by 15, the light is condensed on the optical axis of the lens 613.
【0123】この実施例における検出光学系608で
は、レンズ613の集光位置に2分割ディテクター61
7が配置されており、ウエハ605がホログラムのピン
ト位置にないときには2分割ディテクター617の中央
部からずれた位置に信号光S3が入射することとなる。
このため、ここで検出される差動信号を計測しながらウ
エハ605の移動手段を駆動させることにより、ホログ
ラムのピント位置を同期検出して、ギャップ調整が行え
るものとなっている。In the detection optical system 608 in this embodiment, the two-divided detector 61 is located at the condensing position of the lens 613.
7 is arranged, and when the wafer 605 is not in the focus position of the hologram, the signal light S 3 is incident on a position deviated from the central portion of the two-divided detector 617.
Therefore, by driving the moving means of the wafer 605 while measuring the differential signal detected here, the focus position of the hologram is synchronously detected and the gap can be adjusted.
【0124】以上の各実施例では、ウエハ上の一点とホ
ログラム(記録媒体)間のギャップの計測法について述
べたが、図7に示すように、ギャップ検出用のホログラ
フィックゾーンプレートを複数の位置(例えば3点)で
記録しておいて、ウエハとホログラムとの傾き(チル
ト)を同時に検出することも可能である。In each of the above embodiments, the method of measuring the gap between one point on the wafer and the hologram (recording medium) has been described. As shown in FIG. 7, the holographic zone plate for detecting the gap is provided at a plurality of positions. It is also possible to record at (for example, three points) and detect the tilt between the wafer and the hologram at the same time.
【0125】また、アライメント用のホログラムを記録
するときのアライメントマークへの照明光は、光源から
の光束をビームエキスパンダーで広げた平行光束として
説明したが、図8に示すように、対物レンズ818で集
光させた光でアライメントマークを照明することによ
り、照射光の照明効率を上げることも可能である。Further, the illumination light for the alignment mark when recording the hologram for alignment has been described as a parallel light flux obtained by expanding the light flux from the light source with the beam expander. However, as shown in FIG. By illuminating the alignment mark with the condensed light, it is possible to improve the illumination efficiency of the irradiation light.
【0126】一方、アライメントマークが上記の実施例
のようにピンホールではなくスリット状のものを用いた
場合には、帯状の領域に形成されるホログラフィックゾ
ーンプレート(リニア状のホログラフィックゾーンプレ
ート)となるが、上記の各実施例と同様な方法でギャッ
プ検出等の相対位置検出が行なえる。何れを選択するか
は、マスクパターンとアライメントマークとのマスクに
対する配置条件等を考慮してピンホール又はスリットを
適時選択すればよく、複数のアライメントマークを設け
る場合には混在させてもよい。On the other hand, in the case where the alignment mark is not a pinhole but a slit-like one as in the above embodiment, a holographic zone plate (linear holographic zone plate) formed in a band-shaped region is used. However, relative position detection such as gap detection can be performed by the same method as in each of the above embodiments. Which one should be selected may be selected as appropriate when pinholes or slits are selected in consideration of arrangement conditions of the mask pattern and alignment marks with respect to the mask, and may be mixed when a plurality of alignment marks are provided.
【0127】次に、本発明によりXーY方向の相対位置
ずれ検出並びに調整を行う実施例について説明する。上
記の各実施例では、ウエハ面での反射光を検出すること
によりギャップの位置ずれ検出等を行うものであるが、
これを簡単に応用するものとしては、以下のものが考え
られる。Next, an embodiment for detecting and adjusting the relative positional deviation in the XY directions according to the present invention will be described. In each of the above-mentioned embodiments, the positional deviation of the gap is detected by detecting the reflected light on the wafer surface.
The following can be considered as a simple application of this.
【0128】先ず、ウエハ面におけるアライメントマー
ク像形成位置にのみ反射部を設けることで、アライメン
トマーク像の再生光がウエハ面で反射するか否か(或い
はその検出強度変化)を検出系で検知することにより、
XーY方向の相対位置ずれが検知できるものとなる。First, by providing the reflecting portion only at the position where the alignment mark image is formed on the wafer surface, it is detected by the detection system whether or not the reproduction light of the alignment mark image is reflected by the wafer surface (or change in detection intensity thereof). By
The relative positional deviation in the X and Y directions can be detected.
【0129】これは、ピンホール状のアライメントマー
クを利用した場合には、アライメントマーク像形成位置
に同様のピンホールを設けることで、ウエハ(のピンホ
ール)からの透過光を検出する検出系により検知するこ
とも可能である。This is because when a pinhole-shaped alignment mark is used, by providing a similar pinhole at the alignment mark image forming position, the detection system for detecting the transmitted light from (the pinhole of) the wafer. It is also possible to detect.
【0130】また、図10(A)に示すように、アライ
メントマークとしてXーY方向に配したスリットマーク
1020や、図10(B)に示すように、XーY方向に
複数配列したピンホールマーク1021等を用いること
が考えられる。これらの場合には、スリットマーク10
20のホログラム再生像の全長に亙り再生状態を検出す
るか、ピンホールマーク1021のホログラム再生像の
個々について再生状態を検出することにより、XーY方
向の位置ずれ状態が検出できるものとなる。Further, as shown in FIG. 10A, slit marks 1020 are arranged as alignment marks in the XY directions, and as shown in FIG. 10B, a plurality of pinholes are arranged in the XY directions. It is conceivable to use the mark 1021 or the like. In these cases, the slit mark 10
By detecting the reproduction state over the entire length of the hologram reproduction image of 20 or by detecting the reproduction state of each of the hologram reproduction images of the pinhole mark 1021, the misalignment state in the XY directions can be detected.
【0131】次に、これらのゾーンプレートを応用した
マーク(ホログラム)を検出系に利用する場合、検出系
のダイナミックレンジはゾーンプレートの大きさによっ
て決定される。このため、ゾーンプレートを大きくすれ
ば相対位置ずれが大きくても夫々のずれが検出できるの
で、概略アライメントに用いることも可能である。Next, when the mark (hologram) to which these zone plates are applied is used in the detection system, the dynamic range of the detection system is determined by the size of the zone plate. For this reason, if the zone plate is made larger, the respective displacements can be detected even if the relative positional displacement is large, so that it can be used for the rough alignment.
【0132】従って、例えばXYアライメント用のアラ
イメントマーク(これに対応したホログラムマーク)に
関して、他に概略アライメント手段を設けない場合に
は、精密アライメント用のものとは別に回路パターン等
に影響が少ない領域に大きめなアライメントマークを設
けることも可能である。Therefore, for example, with respect to the alignment mark for XY alignment (holographic mark corresponding thereto), if no other rough alignment means is provided, it is a region which has little influence on the circuit pattern etc. in addition to that for precise alignment. It is also possible to provide a large alignment mark on the.
【0133】また、ギャップ検出に着目すると、ギャッ
プ検出感度(精度)は回路パターンのホログラム露光の
際の焦点深度以内に誤差を抑える必要がある。本発明並
びに本発明各実施例では、実際のホログラムマークの再
生状態を検出しているため、アライメント系における再
生状態が適正であれば。回路パターンのホログラム露光
における焦点深度内に位置合わせを行うことが、極めて
容易に行えるものとなっている。Focusing on the gap detection, the gap detection sensitivity (accuracy) needs to suppress an error within the depth of focus during hologram exposure of the circuit pattern. In the present invention and the respective embodiments of the present invention, the reproduction state of the actual hologram mark is detected, so that the reproduction state in the alignment system is appropriate. It is extremely easy to perform the alignment within the depth of focus in hologram exposure of the circuit pattern.
【0134】ここで、ギャップ検出の精度を考慮する
と、本発明や各実施例で用いたピンホールやゾーンプレ
ートから生じる(回折)光束の発散(収束)角を大きく
すること、言い換えるとN.A.を上げることにより検
出感度が向上する。このためには、ピンホールの径を小
さくすること(発散角を大きくする)やゾーンプレート
の線幅を細くすること(収束角を小さくする)が必要と
なるが、微細なピンホール孔を穿孔することやゾーンプ
レートを微細化するには限界があるので、作製が困難な
場合が多い。Here, considering the accuracy of the gap detection, increasing the divergence (convergence) angle of the (diffracted) light beam generated from the pinhole or zone plate used in the present invention and each embodiment, in other words, N.S. A. Raising the value improves the detection sensitivity. For this purpose, it is necessary to reduce the diameter of the pinhole (increasing the divergence angle) and narrowing the line width of the zone plate (decreasing the convergence angle). Since there is a limit to what can be done or to miniaturize the zone plate, it is often difficult to manufacture.
【0135】そこで、ゾーンプレートの高次回折光を用
いる方法が現実的な対策として考えられる。高次回折光
は強度自体は低次回折光に比べて弱くなるが、波面状態
を検出する方式であれば、検出自体には光強度は問題な
いものとなる。但し、一次光と、三次光(もしくは五次
光又は七次光)は波面のみでは区別ができないが、概略
アライメントによりこれらの検出対象とする回折光の集
光位置近傍にギャップ間隔を予め追い込んでおくこと
で、必要な次数の回折光のみが検出できるものとなるの
で、この方式を採用すればより精密なギャップアライメ
ントが行えるものとなる。Therefore, a method of using the high-order diffracted light of the zone plate can be considered as a practical countermeasure. Although the intensity of the high-order diffracted light becomes weaker than that of the low-order diffracted light, the detection itself has no problem with the light intensity if the method detects the wavefront state. However, the first-order light and the third-order light (or the fifth-order light or the seventh-order light) cannot be distinguished only by the wavefront, but by roughly aligning the gap interval in advance in the vicinity of the condensing position of the diffracted light to be detected. By setting this, only the diffracted light of the required order can be detected, so that if this method is adopted, more precise gap alignment can be performed.
【0136】以上では、ホログラフィックゾーンプレー
トを応用した実施例を説明したが、本発明はその他のマ
ークを用いた場合にも応用できる。例えば、ホログラフ
ィ露光装置の構成や方式によっては、アライメント用の
ホログラム再生像を直接観察できる場合がある。このよ
うな方式のホログラフィ露光装置であれば、例えばアラ
イメントマーク像形成位置を直接観察する観察手段を設
けることにより、ウエハ上のアライメントマーク像を直
接検出すれば、アライメントマーク像の再生状態も直接
検知できるものとなる。Although the embodiments to which the holographic zone plate is applied have been described above, the present invention can also be applied to the case where other marks are used. For example, depending on the configuration and method of the holographic exposure apparatus, the hologram reproduced image for alignment may be directly observed. With such a holographic exposure apparatus, for example, by providing an observation means for directly observing the alignment mark image formation position, if the alignment mark image on the wafer is directly detected, the reproduction state of the alignment mark image is also directly detected. It will be possible.
【0137】更に、図11に示すように、アライメント
マークと対比し易いマークをウエハ面上に設け、ホログ
ラムマーク再生像との重ね合わせにより相対位置ずれ情
報の検出を行うことも可能である。同図(A)では、ウ
エハ上のアライメントマーク像形成位置に部分的な投影
部(反射部或いは透過部でも良い)を設けた場合を示し
ており、例えば部分的な投影部1110に上に、アライ
メントマーク1100によるホログラムから再生像を形
成した場合、アライメントマーク像1101と投影部1
110による観察光学系からは検出像1120が得られ
る。また、同図(B)では、先の像形成位置にアライメ
ントマークと対比し易いマーク1140を設けた場合を
示しており、この場合には検出像1150が得られる。Further, as shown in FIG. 11, it is also possible to provide a mark which is easy to compare with the alignment mark on the wafer surface and detect the relative positional deviation information by superimposing it on the reproduced image of the hologram mark. FIG. 1A shows a case where a partial projection portion (which may be a reflection portion or a transmission portion) is provided at the alignment mark image forming position on the wafer. For example, on the partial projection portion 1110, When a reproduced image is formed from the hologram formed by the alignment mark 1100, the alignment mark image 1101 and the projection unit 1 are formed.
A detection image 1120 is obtained from the observation optical system of 110. Further, FIG. 2B shows a case where a mark 1140 that is easy to compare with the alignment mark is provided at the previous image forming position, and in this case, a detected image 1150 is obtained.
【0138】従って、これらの検出像から相対位置ずれ
情報を検知することができると共に、例えばXーY方向
の相対位置調整が可能なウエハ支持手段等により、ウエ
ハとホログラム(記録媒体)との相対位置調整を行い、
アライメントが完了する。Therefore, the relative positional deviation information can be detected from these detected images, and the relative position between the wafer and the hologram (recording medium) can be determined by, for example, the wafer supporting means capable of adjusting the relative position in the XY directions. Adjust the position,
The alignment is complete.
【0139】観察光学系は、アライメントマーク像もし
くはその再生状態が検知できる構成であれば、特に限定
されるものではない。一例示すと、上記の各実施例のよ
うに所謂全反射ホログラフィ技術を応用したホログラフ
ィ露光装置においては、図12に示すようにアライメン
トマーク像形成位置を観察する観察光学系を設けること
により、アライメントマーク像の再生状態が直接検出で
きる。The observation optical system is not particularly limited as long as it can detect the alignment mark image or the reproduction state thereof. As an example, in the holographic exposure apparatus to which the so-called total reflection holography technology is applied as in each of the above embodiments, the alignment mark is formed by providing an observation optical system for observing the alignment mark image formation position as shown in FIG. The reproduction state of the image can be directly detected.
【0140】この図において、ホログラム記録媒体12
01に形成されたホログラムマーク1204に対し再生
波D12を照射すると、アライメントマーク再生像がウエ
ハ1205上に形成される。ここで、ウエハ1205が
不透明の基板を使用している場合には、ウエハ面上に形
成されたアライメントマーク像をプリズム1202を会
して観察する観察系1282により検知すれば良い。ま
た、ウエハ1205がガラス基板等の透明基板を使用す
る場合には、ウエハ1205の上部に設けられた観察光
学系1280により、アライメント像等を検知すれば良
い。In this figure, the hologram recording medium 12
When the reproduction wave D 12 is applied to the hologram mark 1204 formed on 01, the reproduction image of the alignment mark is formed on the wafer 1205. Here, when the wafer 1205 uses an opaque substrate, the alignment mark image formed on the wafer surface may be detected by the observation system 1282 that observes the prism 1202 in a meeting. When the wafer 1205 uses a transparent substrate such as a glass substrate, the observation optical system 1280 provided on the wafer 1205 may detect the alignment image and the like.
【0141】また、これらの観察系に換え、所定の光学
系とこの光学系のアライメントマーク像形成位置と共役
な位置に配置されたイメージセンサ等により、ウエハ上
に再生されたアライメントマーク像を検知するものを設
けても良い。Further, instead of these observation systems, a predetermined optical system and an image sensor or the like arranged at a position conjugate with the alignment mark image forming position of this optical system detect the reproduced alignment mark image on the wafer. You may provide what you do.
【0142】尚、この他方式によるホログラフィ技術を
用いた露光手段であっても、ウエハ上に形成されたアラ
イメントマーク像を検出できる手段を設ければ、本発明
が実施できることは言うまでもない。It is needless to say that the present invention can be carried out even if the exposure means using the holographic technique according to the other method is provided with a means capable of detecting the alignment mark image formed on the wafer.
【0143】[0143]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
エハとホログラム(記録媒体)との相対位置の検出に際
し、ホログラフィ技術を応用したことにより、ウエハマ
ークのホログラム再生に先立って、予めアライメントマ
ークのホログラム再生を行い、この再生状態を検知して
アライメントが行えるので、ホログラム再生に最適な状
態に位置合わせされた状態でマスクパターンの露光が行
える。As described above, according to the present invention, when the relative position between the wafer and the hologram (recording medium) is detected, the holography technique is applied, so that the alignment is preliminarily performed before the hologram reproduction of the wafer mark. Since the hologram of the mark is reproduced and the reproduction state is detected and the alignment can be performed, the mask pattern can be exposed in a state in which the mark is optimally aligned for the reproduction of the hologram.
【0144】即ち、マスクパターンの再生に先立って、
ホログラム再生の際の再生像形成の焦点深度内にギャッ
プアライメントを行う必要があるが、アライメントマー
クマークの再生状態が適正である状態は、この焦点深度
内にギャップ調整がなされていることを意味するもので
あり、本発明のアライメント手段を用いれば、従来困難
であった適性焦点深度内へのギャップのアライメントが
容易且つ正確に行える利点がある。That is, prior to the reproduction of the mask pattern,
Gap alignment needs to be performed within the depth of focus for reproduction image formation during hologram reproduction, but a proper reproduction state of the alignment mark mark means that gap adjustment has been performed within this depth of focus. However, the use of the alignment means of the present invention has an advantage that alignment of a gap within an appropriate depth of focus, which has been difficult in the past, can be performed easily and accurately.
【0145】また、ホログラム記録媒体上に作製したホ
ログラムマークを利用し、相対位置検出のための検出光
としてホログラムマークによる回折光からなる再生光を
利用しているため、従来のようにギャップ間隔中での多
重反射等の影響によるノイズが低減され、相対位置検出
制度が格段に向上している。このため、マスクパターン
の露光の際の相対位置合わせが正確に行えるので、露光
転写がより正確に行なえるものとなっている。Further, since the hologram mark produced on the hologram recording medium is used and the reproduction light composed of the diffracted light by the hologram mark is used as the detection light for detecting the relative position, there is no gap between the gaps as in the conventional case. Noise due to the effects of multiple reflections in the system has been reduced, and the relative position detection system has been dramatically improved. Therefore, relative alignment can be accurately performed during exposure of the mask pattern, and thus exposure transfer can be performed more accurately.
【0146】また、マスクパターンと同じホログラム記
録媒体に形成されたホログラムマークからの再生光を相
対位置検出(アライメント)に用いているため、仮にホ
ログラム(記録媒体)が変形し、ホログラム再生像の形
成位置が変化しても、アライメントマーク(ホログラフ
ムマーク)部分自体もパターン部分(のホログラム)と
同様に変形する。このため、アライメントマーク像の
(変形後の)再生状態が適正であればマスクパターンの
(変形後の)再生状態も同様に適正となるので、ホログ
ラムの変形に対応した最適な再生像形成位置を検出する
ことができる。従って、従来のような複雑な補正手段を
必要とせず、ホログラム変形等が起こっても正確なパタ
ーン転写が行える利点がある。Further, since the reproduction light from the hologram mark formed on the same hologram recording medium as the mask pattern is used for relative position detection (alignment), the hologram (recording medium) is temporarily deformed and a hologram reproduction image is formed. Even if the position changes, the alignment mark (holographic mark) portion itself is deformed similarly to the pattern portion (hologram thereof). Therefore, if the reproduction state of the alignment mark image (after deformation) is proper, the reproduction state of the mask pattern (after deformation) is also proper, and the optimum reproduction image formation position corresponding to the hologram deformation is set. Can be detected. Therefore, there is an advantage that a complicated pattern correction means as in the prior art is not required and accurate pattern transfer can be performed even if hologram deformation or the like occurs.
【図1】本発明の一実施例に係るホログラム露光方法に
用いるギャップ検出光集光用のホログラフィックゾーン
プレート作製手段の配置構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration of a holographic zone plate producing means for collecting gap detection light used in a hologram exposure method according to an embodiment of the present invention.
【図2】上記実施例のギャップ検出手段の配置構成等を
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement and the like of the gap detecting means of the above embodiment.
【図3】上記実施例における信号光の波面検出手段であ
って、スポット幅計測法を応用した実施例における検出
光学系等を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a wavefront detecting means for signal light in the above-described embodiment, and a detection optical system and the like in an embodiment to which a spot width measuring method is applied.
【図4】他の実施例における信号光の波面検出手段であ
って、臨界角法を応用した実施例における検出光学系等
を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a wavefront detecting means for signal light in another embodiment, which shows a detection optical system and the like in an embodiment to which the critical angle method is applied.
【図5】他の実施例における信号光の波面検出手段であ
って、非点収差法を応用した実施例における検出光学系
等を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a wavefront detection means for signal light in another example, and a detection optical system and the like in an example to which an astigmatism method is applied.
【図6】他の実施例における信号光の波面検出手段であ
って、斜入射法を応用した実施例における検出光学系等
を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a wavefront detecting means for signal light in another embodiment, showing a detection optical system and the like in an embodiment to which the oblique incidence method is applied.
【図7】他の実施例におけるギャップ検出手段であっ
て、複数位置でのギャップを検出する検出光学系等を示
す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing a gap detecting means in another embodiment, and a detection optical system and the like for detecting gaps at a plurality of positions.
【図8】他の実施例におけるホログラフィックゾーンプ
レート形成手段の概略構成等を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a holographic zone plate forming means in another embodiment.
【図9】ギャップ検出手段の従来例を示す説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional example of a gap detection unit.
【図10】他の実施例におけるアライメントマークの一
例をを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of an alignment mark according to another embodiment.
【図11】他の実施例におけるアライメントマーク並び
にウエハ上でのアライメントマーク像の再生状態を示す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a reproduction state of an alignment mark and an alignment mark image on a wafer in another embodiment.
【図12】他の実施例におけるウエハ上でのアライメン
トマーク像の観察光学系の概略配置構成を示す説明図で
ある。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic arrangement configuration of an observation optical system for observing an alignment mark image on a wafer in another example.
1;ホログラム記録媒体、2;プリズム、3;マスク、
4;ホログラフィックゾーンプレート、5;ウエハ、
6;保持機構、7;ビームスプリッター、8;検出光学
系、9;凸レンズ、10;フォトダイオードアレイ、1
1;凸レンズ、12;2分割ディテクター、13;凸レ
ンズ、14;4分割ディテクター、15;ミラー、1
6;凸レンズ、17;2分割ディテクター、18;対物
レンズ1; hologram recording medium, 2; prism, 3; mask,
4; holographic zone plate, 5; wafer,
6; holding mechanism, 7; beam splitter, 8; detection optical system, 9; convex lens, 10; photodiode array, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Convex lens, 12; 2 division detector, 13; Convex lens, 14; 4 division detector, 15; Mirror, 1
6; convex lens, 17; two-divided detector, 18; objective lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬込 伸貴 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 白石 直正 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 白数 廣 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 松浦 敏男 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinki Magome 3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon (72) Inventor Naomasa Shiraishi 3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Company Nikon (72) Inventor Hiroshi Shirahiro Marunouchi 3 2-3, Tokyo, Chiyoda-ku, Tokyo Stock Company Nikon (72) Inventor Toshio Matsuura Marunouchi 3 2-3, Chiyoda-ku, Tokyo Stock Company Nikon
Claims (8)
の回折光を物体波とし、これと参照波とを干渉させてホ
ログラム記録媒体にホログラムを記録した後、前記参照
波と共役な再生波をホログラムに照射して前記マスクに
代えて配置されたウエハ上にマスクパターンの像を再生
させることにより、マスクのパターンをウエハに転写さ
せるホログラフィを用いた露光方法において、 前記マスクに形成されたアライメントマークからの回折
光を物体波として前記ホログラム記録媒体にアライメン
ト用のホログラムをホログラムマークとして記憶させる
工程と、 前記マスクパターン像の再生に先立って、前記ホログラ
ムマークに再生波を照射して得られる前記アライメント
マーク像の再生光により前記ウエハを照射すると共に、
このアライメントマーク再生像のウエハ面上での再生状
態を検出する工程と、 該検出結果に基づいてホログラム記録媒体とウエハとの
相対位置ずれ情報を検出し、この位置ずれ情報に基づい
てこれらの相対位置関係を補正する工程と、 を有することを特徴とするホログラフィを用いた露光方
法。1. A diffracted light from a mask on which a desired pattern is formed is used as an object wave, and this is interfered with a reference wave to record a hologram on a hologram recording medium, and then a reproduction wave conjugate with the reference wave is generated. An exposure method using holography in which a mask pattern is transferred onto a wafer by irradiating a hologram to reproduce an image of the mask pattern on the wafer arranged in place of the mask, and an alignment mark formed on the mask A step of storing a hologram for alignment in the hologram recording medium as a hologram mark by using the diffracted light from the object wave as an object wave, and the alignment obtained by irradiating the hologram mark with a reproduced wave prior to the reproduction of the mask pattern image. While irradiating the wafer with the reproduction light of the mark image,
The step of detecting the reproduction state of the reproduced image of the alignment mark on the wafer surface, the relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer is detected based on the detection result, and the relative positional deviation information is detected based on the positional deviation information. An exposure method using holography, which comprises: a step of correcting the positional relationship.
の透過回折光を物体光とし、これと参照光とを干渉させ
てホログラム記憶媒体にホログラムを記録した後、前記
参照光と共役な再生光をホログラムに照射して前記マス
クに変えて配置されたウエハ上にマスクパターンの像を
再生させることにより、マスクのパターンをウエハに転
写させる全反射ホログラフィを用いた露光方法におい
て、 前記マスクに形成された所定形状のアライメントマーク
からの透過回折光を物体波として前記ホログラム記憶媒
体にアライメント用のホログラフィックゾーンプレート
を記憶させる工程と、 前記マスクパターン像の再生に先立って、前記ホログラ
フィックゾーンプレートに再生波を照射して得られる前
記アライメントマークの像の再生光により前記ウエハを
照射すると共に、このアライメントマーク像再生光のウ
エハ面での反射光又は透過光を検知することにより、こ
のアライメントマーク再生像のウエハ面上での再生状態
を検出する工程と、 この検出結果に基づいてホログラム記録媒体とウエハと
の相対位置ずれ情報を検出し、この位置ずれ情報に基づ
いてこれらの相対位置関係を補正する工程と、 を有することを特徴とする全反射ホログラムを用いた露
光方法。2. A transmitted light diffracted from a mask on which a desired pattern is formed is used as object light, and this is interfered with a reference light to record a hologram on a hologram storage medium, and then a reproduction light conjugate with the reference light. In the exposure method using total reflection holography in which the mask pattern is transferred onto the wafer by irradiating the hologram with the hologram to reproduce the image of the mask pattern on the wafer arranged in place of the mask. A step of storing the holographic zone plate for alignment in the hologram storage medium as an object wave of transmitted diffracted light from an alignment mark having a predetermined shape; and reproducing the holographic zone plate before reproducing the mask pattern image. The reproduction light of the image of the alignment mark obtained by irradiating a wave A step of detecting the reproduction state of the alignment mark reproduced image on the wafer surface by irradiating the wafer and detecting reflected light or transmitted light of the alignment mark image reproduced light on the wafer surface; And a step of detecting relative positional deviation information between the hologram recording medium and the wafer based on the above, and correcting the relative positional relationship between them based on this positional deviation information. Method.
出工程が、アライメントマーク像再生光のウエハ面での
反射光を前記ホログラフィックゾーンプレートに導くと
共に、ここでの透過回折光の波面を検知することによ
り、このアライメントマーク再生像のウエハ面上での再
生状態を検出するものであることを特徴とする請求項2
に記載した全反射ホログラムを用いた露光方法。3. The step of detecting the reproduction state of the alignment mark image guides the reflection light of the alignment mark image reproduction light on the wafer surface to the holographic zone plate and detects the wavefront of the transmitted diffraction light there. 3. The reproduction state of the reproduction image of the alignment mark on the wafer surface is detected by the method described above.
An exposure method using the total reflection hologram described in 1.
の回折光を物体波とし、これと参照波とを干渉させてホ
ログラム記録媒体にホログラムを記録した後、前記参照
波と共役な再生波をホログラムに照射して前記マスクに
代えて配置されたウエハ上にマスクパターンの像を再生
させることにより、マスクのパターンをウエハに転写さ
せるホログラフィを用いた露光装置であって、 コヒーレント光束を発生させるコヒーレント光源と、 前記光源からのコヒーレント光束を、前記マスクのアラ
イメントマークが形成された位置に導くと共に、それに
よって当該アライメントマークから生じる回折光を、ホ
ログラムマーク形成のための物体波として、前記ホログ
ラム記録媒体内へ照射する物体波照射光学系と、 前記光源からのコヒーレント光束を、ホログラムマーク
形成のための参照波として、前記ホログラム記録媒体内
で前記物体波との干渉を生じるように、前記ホログラム
記録媒体内へ照射する参照波照射光学系と、 前記ホログラム記録媒体に形成されたホログラムマーク
に対し、前記参照波の共役波を再生波として照射すると
共に、前記再生波の照射によりホログラムマークから得
られるアライメントマーク再生光により前記ウエハ面を
照射する再生波照射光学系と、 前記アライメントマーク再生光により前記ウエハ面上に
形成されるアライメントマーク像の再生状態を検出する
再生像検出手段と、 前記再生像検出手段の検出結果に基づいて、前記ホログ
ラム記録媒体と前記ウエハとの相対位置ずれ情報を検出
する相対位置検出手段と、 を備えたことを特徴とするホログラフィを用いた露光装
置。4. A diffracted light from a mask on which a desired pattern is formed is used as an object wave, and this is interfered with a reference wave to record a hologram on a hologram recording medium, and then a reproduction wave conjugate with the reference wave is generated. An exposure apparatus using holography for transferring a mask pattern onto a wafer by irradiating a hologram to reproduce an image of the mask pattern on a wafer arranged in place of the mask, and is a coherent light source for generating a coherent light beam. The light source and a coherent light beam from the light source are guided to a position where the alignment mark of the mask is formed, and the diffracted light generated by the alignment mark thereby is used as an object wave for forming the hologram mark, and the hologram recording medium. An object wave irradiation optical system for irradiating the inside, and a coherent light beam from the light source A reference wave irradiating optical system for irradiating the hologram recording medium into the hologram recording medium as a reference wave for forming the hologram mark so as to cause interference with the object wave in the hologram recording medium; A reproduction wave irradiation optical system for irradiating the hologram mark with a conjugate wave of the reference wave as a reproduction wave and for irradiating the wafer surface with the alignment mark reproduction light obtained from the hologram mark by the reproduction wave irradiation, Reproduction image detection means for detecting the reproduction state of the alignment mark image formed on the wafer surface by the alignment mark reproduction light, and the relative between the hologram recording medium and the wafer based on the detection result of the reproduction image detection means. A relative position detecting means for detecting positional deviation information; Exposure equipment using.
の透過回折光を物体光とし、これと参照光とを干渉させ
てホログラム記憶媒体にホログラムを記録した後、前記
参照光と共役な再生光をホログラムに照射して前記マス
クに変えて配置されたウエハ上にマスクパターンの像を
再生させることにより、マスクのパターンをウエハに転
写させる全反射ホログラムを用いたホログラム露光装置
において、 コヒーレント光束を発生させるコヒーレント光源と、 前記光源からのコヒーレント光束を、前記マスクのアラ
イメントマークが形成された位置に導くと共に、それに
よって当該アライメントマークから生じる透過回折光
を、ホログラムマーク形成のための物体波として、前記
ホログラム記憶媒体内へ照射する物体波照射光学系と、 前記光源からのコヒーレント光束を、ホログラムマーク
形成のための参照波として、前記マスクと反対側から前
記ホログラム記憶媒体の内面にて全反射すると共に、前
記ホログラム記憶媒体内で前記物体波と干渉が生じるよ
うに照射する参照波照射光学系と、 前記ホログラム記録媒体に形成されたホログラムマーク
に対し、前記参照波の共役波を再生波として照射すると
共に、前記再生波の照射によりホログラムマークから得
られるアライメントマーク再生光により前記ウエハ面を
照射する再生波照射光学系と、 前記アライメントマーク再生光により前記ウエハ面上に
形成されるアライメントマーク像の再生状態を検出する
再生像検出手段と、 前記再生像検出手段の検出結果に基づいて、前記ホログ
ラム記録媒体と前記ウエハとの相対位置ずれ情報を検出
する相対位置検出手段と、 を備えたことを特徴とする全反射ホログラフィを用いた
露光装置。5. A transmitted light diffracted from a mask on which a desired pattern is formed is used as object light, and this is interfered with a reference light to record a hologram on a hologram storage medium, and then reproduction light conjugate with the reference light is obtained. In the hologram exposure apparatus using a total reflection hologram that transfers the mask pattern onto the wafer by irradiating the hologram with the hologram to reproduce the image of the mask pattern on the wafer arranged in place of the mask. A coherent light source for causing, and a coherent light flux from the light source is guided to a position where the alignment mark of the mask is formed, and transmitted diffracted light generated from the alignment mark thereby is an object wave for hologram mark formation, An object wave irradiation optical system for irradiating the hologram storage medium, As a reference wave for forming a hologram mark, these coherent light beams are totally reflected on the inner surface of the hologram storage medium from the side opposite to the mask, and interfere with the object wave in the hologram storage medium. A reference wave irradiation optical system for irradiating, and a hologram mark formed on the hologram recording medium, irradiating a conjugate wave of the reference wave as a reproduction wave, and reproducing an alignment mark obtained from the hologram mark by irradiation of the reproduction wave. A reproduction wave irradiation optical system that irradiates the wafer surface with light, a reproduction image detection unit that detects a reproduction state of an alignment mark image formed on the wafer surface by the alignment mark reproduction light, and a reproduction image detection unit. Information on relative displacement between the hologram recording medium and the wafer is obtained based on the detection result. Exposure apparatus using the total reflection holography and relative position detection means for output, comprising the to.
又は透過された前記アライメントマーク再生光を検知す
ることによりアライメントマーク像の再生状態を検出す
るものであることを特徴とする請求項4又は5に記載し
たホログラフィを用いた露光装置。6. The reproduction image detecting means detects the reproduction state of the alignment mark image by detecting the alignment mark reproduction light reflected or transmitted by the wafer surface. Or an exposure apparatus using the holography described in 5.
反射した前記アライメントマーク再生光を前記ホログラ
ムマークに導くと共に、このホログラムマークでの回折
光を検知することによりアライメントマーク像の再生状
態を検出するものであることを特徴とする請求項4又は
5に記載したホログラフィを用いた露光装置。7. The reproduced image detecting means guides the reproduced light of the alignment mark reflected on the wafer surface to the hologram mark, and detects the diffracted light at the hologram mark to detect the reproduced state of the alignment mark image. The exposure apparatus using holography according to claim 4 or 5, wherein the exposure apparatus is for detecting.
基づいて、前記ホログラム記憶媒体と前記ウエハとの相
対位置関係を修正する補正手段を備えたことを特徴とす
る請求項4,5,6又は7に記載のホログラム露光装
置。8. A correction means for correcting the relative positional relationship between the hologram storage medium and the wafer based on the detection result of the relative position detection means. 7. The hologram exposure apparatus according to 7.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5202471A JPH06244084A (en) | 1992-12-21 | 1993-07-26 | Method and device for exposure wherein holography is used |
US08/169,055 US5504596A (en) | 1992-12-21 | 1993-12-20 | Exposure method and apparatus using holographic techniques |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-355424 | 1992-12-21 | ||
JP35542492 | 1992-12-21 | ||
JP5202471A JPH06244084A (en) | 1992-12-21 | 1993-07-26 | Method and device for exposure wherein holography is used |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06244084A true JPH06244084A (en) | 1994-09-02 |
Family
ID=26513400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5202471A Pending JPH06244084A (en) | 1992-12-21 | 1993-07-26 | Method and device for exposure wherein holography is used |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06244084A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2003010803A1 (en) * | 2001-07-26 | 2004-11-18 | セイコーエプソン株式会社 | Exposure apparatus, exposure method, method of manufacturing semiconductor device, electro-optical device, and electronic apparatus |
KR100729036B1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-14 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method of marking at a semiconductor wafer using holography |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP5202471A patent/JPH06244084A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2003010803A1 (en) * | 2001-07-26 | 2004-11-18 | セイコーエプソン株式会社 | Exposure apparatus, exposure method, method of manufacturing semiconductor device, electro-optical device, and electronic apparatus |
JP4861605B2 (en) * | 2001-07-26 | 2012-01-25 | セイコーエプソン株式会社 | Exposure equipment |
KR100729036B1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-14 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method of marking at a semiconductor wafer using holography |
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