JPH08124830A - Projection exposure device - Google Patents
Projection exposure deviceInfo
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- JPH08124830A JPH08124830A JP6260185A JP26018594A JPH08124830A JP H08124830 A JPH08124830 A JP H08124830A JP 6260185 A JP6260185 A JP 6260185A JP 26018594 A JP26018594 A JP 26018594A JP H08124830 A JPH08124830 A JP H08124830A
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- light
- beams
- mark
- reticle
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレチクル(マスク)のパ
ターンを、投影光学系を介して感光基板上に形成された
パターンへ重ね合わせ露光する装置のアライメント(位
置合わせ)装置に関するものであり、特に露光用の照明
光と異なる波長の照明光を投影光学系を介して感光基板
上に照射するアライメント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 alignment device for aligning and exposing a reticle (mask) pattern onto a pattern formed on a photosensitive substrate through a projection optical system. In particular, the present invention relates to an alignment apparatus for irradiating a photosensitive substrate with illumination light having a wavelength different from that of exposure illumination light via a projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の投影露光装置の投影光学
系は、露光用照明光の波長において最良の像質でレチク
ルの回路パターンを感光基板へ結像するように、色収差
とともに各種収差が補正されている。従って、レチクル
と感光基板とをアライメントする最も理想的な方法は、
レチクル上のアライメントマークと感光基板上のアライ
メントマークとを露光用照明光(波長365nm、又は
248nm等の紫外線)と同じ波長の照明光で照射し、
両方のマークをレチクルの上方に配置されたアライメン
ト光学系を介して光電的に検出する方法である。しかし
ながら、露光波長を利用したマーク検出は、感光基板上
のフォトレジスト層の影響によって必ずしも良好なマー
ク検出結果が得られるとは限らない。これはフォトレジ
スト層の露光波長の吸収や薄膜干渉現象等によって、マ
ークを光電検出したときの信号波形等に大きな歪みが生
じることが主な原因である。2. Description of the Related Art Conventionally, the projection optical system of this type of projection exposure apparatus has various chromatic aberrations as well as chromatic aberrations so that the circuit pattern of the reticle is imaged on the photosensitive substrate with the best image quality at the wavelength of the illumination light for exposure. It has been corrected. Therefore, the most ideal way to align the reticle and the photosensitive substrate is
The alignment mark on the reticle and the alignment mark on the photosensitive substrate are illuminated with illumination light having the same wavelength as the exposure illumination light (ultraviolet light having a wavelength of 365 nm or 248 nm),
This is a method of photoelectrically detecting both marks through an alignment optical system arranged above the reticle. However, the mark detection using the exposure wavelength does not always give a good mark detection result due to the influence of the photoresist layer on the photosensitive substrate. This is mainly because a large distortion occurs in the signal waveform and the like when the mark is photoelectrically detected due to the absorption of the exposure wavelength of the photoresist layer and the phenomenon of thin film interference.
【0003】そこで、近年のサブミクロン領域の投影露
光を可能とする投影露光装置(ステッパー)では、フォ
トレジスト層による光学的な歪みの付加を低減し、フォ
トレジストの不要な感光をさける目的で露光波長よりも
十分に長い波長、例えばHe−Neレーザの赤色光を照
明光として感光基板上のマークを検出するアライメント
方式が主流となってきた。Therefore, in a projection exposure apparatus (stepper) capable of performing projection exposure in the submicron region in recent years, exposure is performed for the purpose of reducing the addition of optical distortion due to the photoresist layer and avoiding unnecessary exposure of the photoresist. An alignment method in which a mark on a photosensitive substrate is detected using a wavelength sufficiently longer than the wavelength, for example, red light of a He-Ne laser as illumination light has become mainstream.
【0004】He−Neレーザ光を用いたアライメント
装置は、大別して2つの方式があり、その1つはアライ
メント光学系からHe−Neレーザによる照明ビームを
投影光学系のみを介して感光基板上へ投射し、感光基板
のマークからの反射光(散乱、回折光も含む)を投影光
学系のみを介してアライメント光学系で検出するTTL
(スルーザレンズ)方式である。このTTL方式は、H
e−Neレーザの波長633nmにおいてレチクルと感
光基板とを互いに共役にする必要がないため、投影光学
系で発生する軸上色収差や倍率色収差を考える必要がな
く、比較的容易にアライメント光学系を組むことができ
た。ただしTTL方式では、感光基板上のマークの位置
を検出するだけなので、レチクルの回路パターンの中心
点の投影位置とTTL方式のアライメント光学系のマー
ク検出位置との間の距離、所謂ベースラインを時々精密
に測定し、そのベースラインの値を管理しておかなけれ
ばならないといった問題点もある。There are roughly two types of alignment apparatus using He-Ne laser light. One of them is an alignment optical system, and an illumination beam from a He-Ne laser is projected onto a photosensitive substrate only through a projection optical system. TTL for projecting and detecting the reflected light (including scattered and diffracted light) from the mark on the photosensitive substrate by the alignment optical system only through the projection optical system.
(Through the lens) method. This TTL method is H
Since it is not necessary to conjugate the reticle and the photosensitive substrate to each other at the wavelength of 633 nm of the e-Ne laser, it is not necessary to consider the axial chromatic aberration and the chromatic aberration of magnification that occur in the projection optical system, and the alignment optical system can be assembled relatively easily. I was able to. However, since the TTL method only detects the position of the mark on the photosensitive substrate, the distance between the projection position of the center point of the circuit pattern of the reticle and the mark detection position of the alignment optical system of the TTL method, a so-called baseline is sometimes set. There is also a problem in that it is necessary to measure accurately and manage the baseline value.
【0005】He−Neレーザ光を用いたもう1つの方
式は、投影光学系の瞳面(フーリエ変換面)の中心に径
が小さい正の単レンズ(補正レンズ)を配置すること
で、投影光学系の極めて小さい開口数の光路に関しての
み、レチクルと感光基板とをHe−Neレーザ光の波長
のもとで互いに共役にし、感光基板のマークからの反射
光を投影光学系及び補正レンズを介してレチクル上に結
像させ、そこにできた感光基板のマーク像と、レチクル
上のマークとを同時にアライメント光学系で検出するT
TR(スルーザレチクル)方式である。Another method using the He-Ne laser light is to arrange a positive single lens (correction lens) having a small diameter in the center of the pupil plane (Fourier transform surface) of the projection optical system to obtain a projection optical system. Only with respect to the optical path having an extremely small numerical aperture of the system, the reticle and the photosensitive substrate are conjugated with each other under the wavelength of the He-Ne laser light, and the reflected light from the mark on the photosensitive substrate is passed through the projection optical system and the correction lens. An image is formed on the reticle, and the mark image on the photosensitive substrate and the mark formed on the reticle are simultaneously detected by the alignment optical system T
It is a TR (through the reticle) method.
【0006】このようなTTRアライメント方式は、例
えば米国特許第5,100,237 号(以下、USP.'237という)
に開示されている。さらにこの公報には、レチクル上の
マーク、及び感光基板上のマークとして1次元の回折格
子を設け、これら回折格子に対称的な入射角をもつ2本
の照明ビームを照射し、レチクルの回折格子からの干渉
光と、感光基板の回折格子から発生して投影光学系、補
正レンズを介してレチクル側へ戻ってくる干渉光とを光
電検出することによって、レチクルと感光基板とを回折
格子のピッチ方向にアライメントする方法が開示されて
いる。Such a TTR alignment method is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,100,237 (hereinafter referred to as USP.'237).
Is disclosed in. Further, in this publication, a one-dimensional diffraction grating is provided as a mark on a reticle and a mark on a photosensitive substrate, and these diffraction gratings are irradiated with two illumination beams having symmetrical incident angles to form a diffraction grating on the reticle. Of the diffraction grating of the photosensitive substrate and the interference light generated from the diffraction grating of the photosensitive substrate and returning to the reticle side through the projection optical system and the correction lens, by photoelectrically detecting the pitch of the diffraction grating between the reticle and the photosensitive substrate. A method of directional alignment is disclosed.
【0007】図1は、USP.'237に開示された投影光学系
の構成とアライメント用の照明ビームの光路とを模式的
に表したものであり、図2はUSP.'237に示されたレチク
ルR上のマークと感光基板(以下、ウェハWという)上
のマークとの位置関係を表す斜視図である。図2(A)
に示すように、レチクルR上の回路パターン領域の周辺
には遮光帯(斜線部)が形成され、その一部に回折格子
によるレチクルマークRMxと、透明窓WIとが設けら
れている。レチクルマークRMxはY方向に延びた微小
ラインをX方向に一定ピッチで刻設したものであり、窓
WIはレチクルマークRMxに対してレチクル中心側で
近接するようにY方向に並んで配置される。FIG. 1 schematically shows the configuration of the projection optical system disclosed in USP.'237 and the optical path of an illumination beam for alignment, and FIG. 2 is shown in USP.'237. FIG. 6 is a perspective view showing a positional relationship between marks on a reticle R and marks on a photosensitive substrate (hereinafter, referred to as a wafer W). FIG. 2 (A)
As shown in FIG. 5, a light-shielding band (hatched portion) is formed around the circuit pattern region on the reticle R, and a reticle mark RMx by a diffraction grating and a transparent window WI are provided in a part of the light-shielding band. The reticle mark RMx is formed by engraving minute lines extending in the Y direction at a constant pitch in the X direction, and the windows WI are arranged side by side in the Y direction so as to be closer to the reticle mark RMx on the reticle center side. .
【0008】また図2(B)に示すように、ウェハW上
のショット領域とショット領域との間には幅ysでスト
リートラインSTLが設けられ、そのストリートライン
STL内にウェハマーク形成領域MAが設定される。こ
の領域MA内には、Y方向に延びた微小ラインをX方向
に一定ピッチで刻設した格子状のウェハマークWMx
が、レチクルR上の窓WIに対応した配置で形成され
る。このウェハマークWMxは、マーク形成領域MA内
でショット領域の中心側の半分の領域に形成され、他の
半分の領域はブランク領域になっている。Further, as shown in FIG. 2B, a street line STL having a width ys is provided between the shot areas on the wafer W, and the wafer mark forming area MA is provided in the street lines STL. Is set. In this area MA, a lattice-like wafer mark WMx in which minute lines extending in the Y direction are engraved at a constant pitch in the X direction.
Are formed in an arrangement corresponding to the window WI on the reticle R. The wafer mark WMx is formed in a half area on the center side of the shot area in the mark forming area MA, and the other half area is a blank area.
【0009】さて、このようなマーク配置に対して、図
2(A)、及び図1(A)に示すように、レチクルマー
クRMxと窓WIとの両方を包含する太さ(径)を有す
る2本の可干渉性の照明ビーム(He−Neレーザ)L
B1 、LB2 を、レチクルRのマーク面で交差するよう
に入射する。この2本のビームLB1 、LB2 の入射角
は、アライメント光学系の光軸AXaに関して対称にな
るように定められ、かつ交差角はレチクルマークRMx
のピッチPgrに対してPgr/2のピッチの干渉縞を
生成するように定められる。従ってレチクルマークRM
xからは、ビームLB1 の入射によって発生した−1次
回折光と、ビームLB2 の入射によって発生した+1次
回折光とが光軸AXaと平行な方向に同軸になって進
む。この2つの1次回折光は互いに干渉した干渉光BT
rとなり、その強度は干渉縞とレチクルマークRMxと
のX方向の位置関係に対応したものとなる。With respect to such a mark arrangement, as shown in FIGS. 2 (A) and 1 (A), it has a thickness (diameter) including both the reticle mark RMx and the window WI. Two coherent illumination beams (He-Ne laser) L
B 1 and LB 2 are made incident such that they intersect at the mark surface of the reticle R. The incident angles of the two beams LB 1 and LB 2 are determined so as to be symmetrical with respect to the optical axis AXa of the alignment optical system, and the crossing angle is set to the reticle mark RMx.
Is determined so as to generate an interference fringe having a pitch of Pgr / 2 with respect to the pitch Pgr of. Therefore, the reticle mark RM
From x, the −1st order diffracted light generated by the incidence of the beam LB 1 and the + 1st order diffracted light generated by the incidence of the beam LB 2 proceed coaxially in a direction parallel to the optical axis AXa. The two first-order diffracted lights are interference lights BT that interfere with each other.
r, and its intensity corresponds to the positional relationship in the X direction between the interference fringes and the reticle mark RMx.
【0010】一方、レチクルR上の窓WIを通過した2
本のビームLB1 、LB2 は、図1(A)に示されたよ
うに、前側レンズ群GAと後側レンズ群GBとで構成さ
れる両側テレセントリックな投影レンズ系に入射する。
そして2本のビームLB1 、LB2 は投影レンズ系の瞳
面EPの中心に配置された補正レンズCLによって軸上
色収差に対応した量だけ屈折され、ウェハW上で交差す
る。この補正レンズCLは、露光時の結像光束への影響
を少なくするために、極力小さな径、例えば瞳面EPの
有効径に対して10%以下になるように定められる。
尚、補正レンズCLがない場合、2本のビームLB1 、
LB2 は破線で示すようにウェハW上で交差させること
ができない。On the other hand, 2 which has passed through the window WI on the reticle R
As shown in FIG. 1 (A), the book beams LB 1 and LB 2 are incident on a bilateral telecentric projection lens system composed of a front lens group GA and a rear lens group GB.
Then, the two beams LB 1 and LB 2 are refracted by an amount corresponding to the axial chromatic aberration by the correction lens CL arranged at the center of the pupil plane EP of the projection lens system, and intersect on the wafer W. The correction lens CL is set to have a diameter as small as possible, for example, 10% or less with respect to the effective diameter of the pupil plane EP, in order to reduce the influence on the image forming light flux at the time of exposure.
If there is no correction lens CL, the two beams LB 1 ,
LB 2 cannot cross on the wafer W as shown by the broken line.
【0011】さて、ウェハW上で交差する2本のビーム
LB1 、LB2 はウェハマークWMx上に干渉縞を生成
する。ウェハマークWMxのピッチをPgwとすると、
ウェハ上の干渉縞のピッチはPgw/2に定められる。
従って、ウェハマークWMxからは、図2(B)に示す
ようにアライメント光学系の光軸AXaと平行な方向に
±1次回折光の干渉光BTwが発生する。この干渉光B
Twは投影レンズ系と補正レンズCLとを介してレチク
ルRの窓WIの位置まで戻り、さらにこの窓WIを通過
して、干渉光BTrと平行になってアライメント光学系
へ入射する。その干渉光BTrの強度は、ウェハW上の
干渉縞とウェハマークWMxとのピッチ方向の相対位置
に応じて変化する。Now, the two beams LB 1 and LB 2 intersecting on the wafer W generate interference fringes on the wafer mark WMx. If the pitch of the wafer mark WMx is Pgw,
The pitch of the interference fringes on the wafer is set to Pgw / 2.
Therefore, from the wafer mark WMx, interference light BTw of ± first-order diffracted light is generated in a direction parallel to the optical axis AXa of the alignment optical system as shown in FIG. This interference light B
Tw returns to the position of the window WI of the reticle R via the projection lens system and the correction lens CL, passes through this window WI, becomes parallel to the interference light BTr, and enters the alignment optical system. The intensity of the interference light BTr changes according to the relative position in the pitch direction between the interference fringes on the wafer W and the wafer mark WMx.
【0012】従って、アライメント光学系を介して得ら
れる干渉光BTrとBTwとをそれぞれ光電検出し、各
光電信号のレベル変化、もしくは各光電信号の位相差を
求めることによって、レチクルマークRMxとウェハマ
ークWMxとのX方向の相対位置誤差がわかる。尚、図
1(B)は、図1(A)の光路を直交する方向(X方
向)から見た図であり、この方向から見ると、ウェハへ
達する2本のビームLB1 、LB2 とウェハマークWM
xからの干渉光BTwとは重なってみえる。また瞳面E
Pに単レンズCLを入れると、軸上色収差は補正できる
が、倍率色収差の補正は、ほとんどの場合、不十分であ
る。このため、USP.'237にはレチクルRと投影レンズ系
との間のアライメント光路中に、倍率色収差補正用のレ
ンズ素子、プリズム等を付加することも開示されてい
る。Therefore, the reticle mark RMx and the wafer mark are obtained by photoelectrically detecting the interference lights BTr and BTw obtained through the alignment optical system and obtaining the level change of each photoelectric signal or the phase difference of each photoelectric signal. The relative position error with WMx in the X direction is known. Note that FIG. 1B is a view of the optical path of FIG. 1A viewed from a direction (X direction) orthogonal to each other. When viewed from this direction, two beams LB 1 and LB 2 reaching the wafer are shown. Wafer mark WM
The interference light BTw from x appears to overlap. Also, the pupil plane E
If a single lens CL is inserted in P, axial chromatic aberration can be corrected, but correction of lateral chromatic aberration is insufficient in most cases. Therefore, USP.'237 also discloses that a lens element for correcting chromatic aberration of magnification, a prism and the like are added in the alignment optical path between the reticle R and the projection lens system.
【0013】以上の図1、図2の構成で、2本の照射ビ
ームLB1 、LB2 の間に一定の周波数差Δf(例えば
数十KHz)を与えると、干渉光BTr、BTwは周波
数Δfで強度変調され、2つの光電信号はいずれも周波
数Δfの交流信号(正弦波)となる。そのため、レチク
ルマークRMxとウェハマークWMxとの相対位置ずれ
量は、2つの光電信号の位相差から求めることになる。When a constant frequency difference Δf (for example, several tens of KHz) is given between the two irradiation beams LB 1 and LB 2 in the above-described configurations of FIGS. 1 and 2, the interference lights BTr and BTw have a frequency Δf. The intensity of the two photoelectric signals is modulated into an AC signal (sine wave) having a frequency Δf. Therefore, the relative positional deviation amount between the reticle mark RMx and the wafer mark WMx is obtained from the phase difference between the two photoelectric signals.
【0014】さらに特開平5−160001号公報に
は、図1中に示した補正レンズCLの代わりに、照明ビ
ームLB1 、LB2 や干渉光BTwが通る瞳面EP内の
位置のみに位相格子を配置して軸上色収差と倍率色収差
の両方を補正する方式が開示されている。Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-160001, instead of the correction lens CL shown in FIG. 1, the phase grating is provided only at the position in the pupil plane EP through which the illumination beams LB 1 and LB 2 and the interference light BTw pass. Has been disclosed to correct both axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の従来
の技術においては、アライメント用の照明ビームや検出
ビームの光路において、軸上色収差がほぼ完全に補正さ
れているという大きな利点が得られる反面、回折格子状
のマークを2本のビームの干渉縞で照明するアライメン
ト方式にとってはその利点が逆に大きな欠点となること
が発見された。However, in the above-mentioned conventional techniques, on the other hand, the great advantage that the axial chromatic aberration is almost completely corrected in the optical path of the illumination beam for alignment or the detection beam is obtained. It has been discovered that the advantage is, on the contrary, a great drawback for the alignment method in which the diffraction grating-like mark is illuminated by the interference fringes of two beams.
【0016】一般に、アライメント光学系は照明ビーム
LB1 、LB2 が交差する面、すなわちレチクルR(及
びウェハW)のマーク面と共役な面内に視野絞りを有
し、この視野絞りによってレチクルマークRMxとウェ
ハマークWMxからの干渉光BTr、BTwをそれぞれ
独立に光電検出するようになっている。ここで、ウェハ
マークWMxに向かう照明ビームLB1 、LB2 がレチ
クルRの窓WIを通るとき、レチクルRのマーク面及び
それと対向する他方の面(ガラス面)の双方から正反射
光が発生する。さらに、これら反射光は照明ビームLB
1 、LB2 の光路を逆進して視野絞りに達し、この視野
絞りの開口のエッジから生じる光がノイズとしてウェハ
マークWMxからの干渉光BTwに混入することにな
る。特に、干渉光BTwはウェハマークWMxから同一
方向、例えば光軸方向に発生する±1次回折光の干渉光
であることが多い。従って、干渉光BTwはその強度が
レチクルRからの正反射光よりも小さくなる、すなわち
干渉光BTwに含まれるノイズ成分が相対的に多くな
る。これは、図1中の補正レンズCLの代わりに、特開
平5−160001号公報に開示された位相格子を使用
する場合に特に顕著になる。In general, the alignment optical system has a field stop in a plane where the illumination beams LB 1 and LB 2 intersect with each other, that is, in a plane conjugate with the mark plane of the reticle R (and the wafer W). The interference lights BTr and BTw from the RMx and the wafer mark WMx are photoelectrically detected independently. Here, when the illumination beams LB 1 and LB 2 toward the wafer mark WMx pass through the window WI of the reticle R, specular reflection light is generated from both the mark surface of the reticle R and the other surface (glass surface) opposite to the mark surface. . Further, these reflected lights are reflected by the illumination beam LB.
1 , the light path of LB 2 goes backward to reach the field stop, and the light generated from the edge of the opening of the field stop is mixed as noise into the interference light BTw from the wafer mark WMx. In particular, the interference light BTw is often interference light of ± first-order diffracted light generated in the same direction from the wafer mark WMx, for example, the optical axis direction. Therefore, the intensity of the interference light BTw is smaller than that of the regular reflection light from the reticle R, that is, the noise component included in the interference light BTw is relatively large. This becomes particularly remarkable when the phase grating disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-160001 is used instead of the correction lens CL in FIG.
【0017】以上のことから、ウェハマークWMxから
の干渉光BTwにはレチクルRからのノイズ成分が重畳
し、そのノイズ成分の混入によってウェハマークWMx
の位置検出精度が低下することになる。本来、干渉縞を
利用したアライメント方式ではナノ・メータオーダで位
置検出が可能とされているが、上記のノイズ成分の影響
によって必ずしもそのオーダの検出精度が得られなくな
る。すなわち干渉光BTw、BTrによって、ウェハマ
ークWMx、レチクルマークRMxの位置を計測する系
においては、本来の信号光にわずかな迷光が混入し、そ
れが本来の信号光と干渉するものであると、それは多か
れ少なかれ信号光に歪みを与え、位相差に基づいた位置
計測、すなわちヘテロダインアライメント方式ではその
歪みが位相角に影響を及ぼすという問題を生じる。From the above, the noise component from the reticle R is superimposed on the interference light BTw from the wafer mark WMx, and the mixing of the noise component results in the wafer mark WMx.
Therefore, the accuracy of position detection will decrease. Originally, it is possible to detect the position on the order of nanometers by the alignment method using the interference fringes, but due to the influence of the above noise component, the detection accuracy of the order cannot always be obtained. That is, in the system that measures the positions of the wafer mark WMx and the reticle mark RMx by the interference lights BTw and BTr, a slight amount of stray light is mixed with the original signal light, which interferes with the original signal light. It gives more or less distortion to the signal light and causes a problem that the distortion affects the phase angle in the position measurement based on the phase difference, that is, in the heterodyne alignment method.
【0018】そこで本発明は、投影光学系を介して露光
光と異なる波長のアライメント用照明ビームをマスクと
感光基板とに投射する際、マスク又は感光基板からの光
情報をマスクで反射した光の混入なしに検出して高精度
なアライメントが可能な投影露光装置を提供することを
目的とする。Therefore, according to the present invention, when an alignment illumination beam having a wavelength different from that of the exposure light is projected on the mask and the photosensitive substrate via the projection optical system, the light information from the mask or the photosensitive substrate is reflected by the mask. An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of detecting without mixing and performing highly accurate alignment.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的に図3に示すような構成を採る。
すなわち、原画パターンが形成されたマスク(R)を露
光光(I1)で照射する照明系と、その露光光(I1)のも
とで最良の結像性能を有する投影光学系(PL)と、そ
の露光光(I1)と異なる波長のアライメントビーム(L
B1 、LB2)を、マスク(R)に形成された第1格子マ
ーク(レチクルマークRMx)とその近傍の透明部(窓
WI)とに向けて照射するとともに、透明部(WI)と
投影光学系(PL)とを介して感光基板(W)に形成さ
れた第2格子マーク(ウェハマークWMx)に照射する
ビーム照射手段(対物レンズOBを含む)と、第2格子
マーク(WMx)から発生して投影光学系(PL)と透
明部(WI)とを介して進む回折光(BTw)と、第1
格子マーク(RMx)から発生した回折光(BTr)と
を受光する光電検出器(26W、26R)を持つ受光系
(20、22、23、24W、24R)を有し、その光
電検出器の出力信号に基づいてマスク(R)と感光基板
(W)との相対的な位置ずれを検出する位置検出手段と
を設ける。In order to achieve the above object, the present invention basically adopts a configuration as shown in FIG.
That is, an illumination system that irradiates the mask (R) on which the original image pattern is formed with exposure light (I 1 ), and a projection optical system (PL) that has the best imaging performance under the exposure light (I 1 ). When, the exposure light (I 1) different from the wavelength of the alignment beam (L
B 1 and LB 2 ) irradiate the first grating mark (reticle mark RMx) formed on the mask (R) and the transparent portion (window WI) in the vicinity of the first lattice mark RMx and project the transparent portion (WI). From the second grating mark (WMx), the beam irradiation means (including the objective lens OB) for irradiating the second grating mark (wafer mark WMx) formed on the photosensitive substrate (W) via the optical system (PL). Diffracted light (BTw) that is generated and travels through the projection optical system (PL) and the transparent portion (WI);
Has a light receiving system (20, 22, 23, 24W, 24R) having a photoelectric detector (26W, 26R) for receiving the diffracted light (BTr) generated from the lattice mark (RMx), and the output of the photoelectric detector Position detection means for detecting relative displacement between the mask (R) and the photosensitive substrate (W) based on the signal is provided.
【0020】そして本発明では、ビーム照射手段の一部
に、第1格子マーク(RMx)上で交差する2本の第1
アライメントビーム(LBR1 、LBR2)と、第1格子
マーク(RMx)を照射することなく透明部(WI)の
みを通るように、マスクのパターン面から間隔Dだけ離
れた空間中で交差する2本の第2アライメントビーム
(LBW1 、LBW2)とを生成するビーム生成部材(2
重点素子DF等)を設けるとともに、受光系中の、2本
の第2アライメントビームの交差点と共役な位置に視野
絞り(24W)を配置する。In the present invention, a part of the beam irradiating means is provided with two first crossing marks on the first grating mark (RMx).
The alignment beams (LBR 1 and LBR 2 ) intersect with each other in a space separated by a distance D from the pattern surface of the mask so as to pass only the transparent portion (WI) without irradiating the first grating mark (RMx) 2 Beam generating member (2) for generating a second alignment beam (LBW 1 , LBW 2 ) of the book
The focus element DF and the like) are provided, and the field stop (24W) is arranged at a position conjugate with the intersection of the two second alignment beams in the light receiving system.
【0021】さらに本発明では、投影光学系(PL)の
瞳面(EP)内で2本の第2アライメントビーム(LB
W1 、LBW2)の通る部分に配置され、2本の第2アラ
イメントビーム(LBW1 、LBW2)が投影光学系(P
L)を介して第2格子マーク(WMx)上で交差するよ
うに偏向させる複数の光学素子(GX1 、GX2)を設け
る。そしてこれらの光学素子(GX1 、GX2)によっ
て、アライメントビームの波長においてマスク側で生じ
る本来の軸上色収差Lcを、少なくとも第2アライメン
トビーム(LBw1 、LBw2)の光路については間隔D
まで補正することを特徴としている。Further, according to the present invention, two second alignment beams (LB) are formed in the pupil plane (EP) of the projection optical system (PL).
W 1 and LBW 2 ) are arranged in a portion through which the second alignment beams (LBW 1 and LBW 2 ) pass and the projection optical system (P
A plurality of optical elements (GX 1 , GX 2 ) for deflecting the second lattice mark (WMx) so as to intersect each other via L) are provided. Then, these optical elements (GX 1 , GX 2 ) cause the original axial chromatic aberration Lc occurring on the mask side at the wavelength of the alignment beam to be separated by the distance D for at least the optical path of the second alignment beam (LBw 1 , LBw 2 ).
It is characterized by correcting up to.
【0022】また、マスク(R)で反射される2本の第
2アライメントビーム(LBW1 、LBW2)の視野絞り
(24W)上でのビーム幅、及びその交差角をW1、及
びθとし、視野絞り(24W)の開口幅をW2、2本の
第2アライメントビームの交差点(P)と視野絞り(2
4W)とを共役関係にする光学系(OB、10、14、
22)の倍率をβとすると、前記間隔Dの量は、 D≧(W1−W2)/{β2 ×4・sin(θ/2)} であるものとする。The beam widths of the two second alignment beams (LBW 1 , LBW 2 ) reflected by the mask (R) on the field stop (24W) and their crossing angles are W 1 and θ, The aperture width of the field stop (24 W) is set to W2 and the intersection (P) of the two second alignment beams and the field stop (2 W).
4W) and an optical system (OB, 10, 14,
22) where β is the magnification, the amount of the interval D is D ≧ (W1−W2) / {β 2 × 4 · sin (θ / 2)}.
【0023】[0023]
【作用】一般にTTRアライメント方式では、基板上の
アライメントマークからの光情報を検出する際、投影光
学系からの迷光を除去するために、受光系中の基板上の
アライメントマークと共役な位置に視野絞りを設ける。
ここで、露光光と異なる波長のアライメントビームに関
して投影光学系の軸上色収差が補正されている場合、基
板上のアライメントマークと共役なマスク上の点は視野
絞りと共役になる。このため、基板上のアライメントマ
ークを照射する2本のアライメントビームはその一部が
マスクの表面で正反射されてその視野絞り上で交差す
る。この視野絞りは、迷光除去を有効に行うために、そ
の開口が基板上のアライメントマークとほぼ同じ大きさ
になっている、すなわちアライメントビームやマスク表
面からの正反射ビームよりも小さくなっている。従っ
て、視野絞りの開口エッジによってこれらのビームは回
折、散乱される。特に、マスク表面で正反射された2光
束が重なっている部分に開口エッジが存在する場合に
は、その開口エッジで回折された光がノイズとなって、
基板上のアライメントマークから発生する光情報(回折
光)に混入する。In general, in the TTR alignment method, when detecting the optical information from the alignment mark on the substrate, in order to eliminate stray light from the projection optical system, the field of view is conjugate to the alignment mark on the substrate in the light receiving system. Provide a diaphragm.
Here, when the axial chromatic aberration of the projection optical system is corrected for the alignment beam having a wavelength different from that of the exposure light, a point on the mask that is conjugate with the alignment mark on the substrate is conjugate with the field stop. Therefore, a part of the two alignment beams that illuminate the alignment mark on the substrate are specularly reflected by the surface of the mask and intersect on the field stop. In order to effectively remove stray light, this field stop has an opening of substantially the same size as the alignment mark on the substrate, that is, smaller than the alignment beam and the regular reflection beam from the mask surface. Therefore, these beams are diffracted and scattered by the aperture edge of the field stop. In particular, when an opening edge exists in a portion where the two light beams specularly reflected on the mask surface overlap, the light diffracted by the opening edge becomes noise,
It is mixed in the optical information (diffracted light) generated from the alignment mark on the substrate.
【0024】そこで本発明では、図3に示すように、ウ
ェハW上で交差する2本のアライメントビーム(LBW
1 、LBW2)を、投影光学系PLの瞳面EPに配置した
補正板(透明ガラス板)PC上の位相格子GX1 、GX
2 で回折偏向させて得ることとし、さらにレチクルRの
窓WIを通ってウェハWへ向けられる2本のアライメン
トビーム(LBW1 、LBW2)のレチクルR側での交差
位置を、あえて窓WIの位置から光軸AX方向に間隔D
だけずらし、位相格子(GX1 、GX2)等の補正光学素
子を設けたにもかかわらず、アライメントビーム(LB
W1 、LBW2)の波長のもとで軸上色収差Lcを間隔D
だけ残すようにしたのである。すなわち、ウェハマーク
を照射する2本のアライメントビームの光路上では、レ
チクルRとウェハWとが軸上色収差量Dを伴って共役に
なるように設計された補正光学素子(GX1 、GX2)を
設け、レチクルマークを照射する2本のアライメントビ
ームはレチクル上で交差するように入射させる。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, two alignment beams (LBW) intersecting on the wafer W are crossed.
1, LBW 2), the projection phase gratings GX 1 correction plate disposed in the pupil plane EP of the optical system PL (the transparent glass plate) on PC, GX
It is obtained by diffracting and deflecting at 2 and further, the crossing position on the reticle R side of the two alignment beams (LBW 1 , LBW 2 ) directed to the wafer W through the window WI of the reticle R is intentionally set to the window WI. Distance D from the position in the optical axis AX direction
The alignment beam (LB) is shifted even though correction optical elements such as phase gratings (GX 1 , GX 2 ) are provided.
The axial chromatic aberration Lc is separated by the distance D under the wavelength of (W 1 , LBW 2 ).
I left it alone. That is, on the optical paths of the two alignment beams that irradiate the wafer mark, the correction optical elements (GX 1 and GX 2 ) are designed so that the reticle R and the wafer W are conjugated with the axial chromatic aberration amount D. And two alignment beams for irradiating the reticle mark are made to enter so as to intersect with each other on the reticle.
【0025】このようにすると、ウェハマーク(WM
x)へ向けられる2本のアライメントビームがレチクル
Rの窓WIを通るときにレチクル表面で正反射される2
光束は視野絞り上で交差しない、ないしはレチクル表面
で正反射された2光束が重なっている部分に開口エッジ
が存在しなくなる。これにより、ウェハ上のアライメン
トマークから発生した回折光にレチクルからのノイズ成
分が混入することを防ぐことができる。特に、ウェハか
らの回折光がレチクルからの正反射光よりも弱いことが
多いので、本発明の効果は極めて大きい。さらに、残存
させる軸上色収差Lc(即ち間隔D)の量を小さく設定
しているので、アライメント光学系の振動や傾き等に起
因して生じる誤差を最小限に抑えることができ、高精度
なレチクルとウェハとの位置合わせが可能である。In this way, the wafer mark (WM
x) two alignment beams are specularly reflected by the reticle surface as they pass through the window WI of the reticle R 2
The light flux does not intersect on the field stop, or the aperture edge does not exist in the portion where the two light fluxes specularly reflected by the reticle surface overlap. This can prevent noise components from the reticle from being mixed in the diffracted light generated from the alignment mark on the wafer. In particular, since the diffracted light from the wafer is often weaker than the regular reflection light from the reticle, the effect of the present invention is extremely large. Further, since the amount of the axial chromatic aberration Lc (that is, the distance D) to be left is set to be small, it is possible to minimize the error caused by the vibration and tilt of the alignment optical system, and thus the highly accurate reticle. Can be aligned with the wafer.
【0026】[0026]
【実施例】次に本発明の実施例を説明するが、以下の実
施例ではいずれもUSP.'237に開示された補正レンズ、又
は特開平5−160001号公報に開示された位相格子
を投影光学系PLの瞳面EPに配置して、アライメント
ビームの波長のもとで軸上色収差Lcを所定量(間隔
D)だけ残すように補正している。すなわち、ウェハマ
ークWMx上で交差する2本のアライメントビーム(L
BW1 、LBW2)は、レチクルRから投影光学系PLの
光軸AX方向に間隔Dだけ離れた空間位置で交差するこ
とになる。さらに、例えば2焦点素子等を持つ、もしく
は特開平5−114544号公報、又は特開平5−15
2190号公報に開示されたアライメントビームの送光
系の採用によって、レチクルRから間隔Dだけ離れた空
間位置とウェハマークWMx上とで交差する2本のアラ
イメントビームとは別に、レチクルマークRMx上で交
差する2本のアライメントビーム(LBR1 、LBR2)
を発生し、計4本のアライメントビームを使用するよう
に構成しているものとする。EXAMPLES Examples of the present invention will now be described. In each of the following examples, the correction lens disclosed in USP.'237 or the phase grating disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-160001 is projected. It is arranged on the pupil plane EP of the optical system PL, and is corrected so that the axial chromatic aberration Lc is left by a predetermined amount (interval D) under the wavelength of the alignment beam. That is, two alignment beams (L
BW 1 and LBW 2 ) intersect at a spatial position away from the reticle R by a distance D in the optical axis AX direction of the projection optical system PL. Further, for example, it has a bifocal element or the like, or is disclosed in JP-A-5-114544 or JP-A-5-15.
By adopting the alignment beam transmission system disclosed in Japanese Patent No. 2190, apart from the two alignment beams intersecting on the wafer mark WMx at the spatial position separated from the reticle R by the distance D, on the reticle mark RMx. Two intersecting alignment beams (LBR 1 and LBR 2 )
Is generated and a total of four alignment beams are used.
【0027】まず、図4を参照して本発明の原理説明を
行う。図4(A)では説明を分かり易くするために、ウ
ェハマークWMxを照射する2本のアライメントビーム
LBW1 、LBW2 を図示し、レチクルマークRMx上
で交差する2本のアライメントビーム(LBR1 、LB
R2)は図示省略してある。また、ウェハマークから発生
する回折光(干渉光)BTwは、後述の実施例(図5、
図6)で説明する複数の光学要素を介して光電素子26
Wに入射するが、ここではその一部を省略して模式的に
表している。First, the principle of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4A, two alignment beams LBW 1 and LBW 2 for irradiating the wafer mark WMx are shown for the sake of easy understanding, and two alignment beams (LBR 1 , LBR 1 , LB
R 2 ) is omitted in the figure. In addition, the diffracted light (interference light) BTw generated from the wafer mark is obtained by the embodiment described later (FIG. 5, FIG.
Photoelectric element 26 via a plurality of optical elements described in FIG.
Although it is incident on W, it is schematically shown by omitting a part thereof.
【0028】図4(A)において、ウェハマークを照射
するための2本のアライメントビームLBW1 、LBW
2 は、レチクルRの上方の間隔Dの空間位置(ウェハマ
ークと共役な点P)で交差した後、図3に示すようにレ
チクルRの窓WIを通って投影光学系PLに入射し、そ
の瞳面EPに配置される補正光学素子(図3では補正板
PC上の位相格子GX1 、GX2)によって偏向されウェ
ハマークWMx上で結像(交差)する。ウェハマークW
Mxからほぼ同一方向に発生する、例えば±1次回折光
の干渉光BTwは、補正光学素子(図3では位相格子G
X3)で偏向されて窓WIを通り、対物レンズOB、ビー
ムスプリッタ16、レンズ系22、及び視野絞り24W
を介して光電素子26Wに入射する。視野絞り24W
は、2本のアライメントビームLBW1 、LBW2 の交
差点(ウェハマークWMxと共役な位置)Pと共役な位
置P’に開口を有し、投影光学系PL等から発生して光
電素子26Wへ向かう迷光を除去するものである。従っ
て、光電素子26Wはその視野絞り24Wによってウェ
ハマークWMxからの干渉光BTwのみを光電検出でき
るようになっている。In FIG. 4A, two alignment beams LBW 1 and LBW for irradiating the wafer mark are shown.
2 intersects at a spatial position of a distance D above the reticle R (a point P conjugate with the wafer mark), and then enters the projection optical system PL through the window WI of the reticle R as shown in FIG. The light is deflected by the correction optical element (the phase gratings GX 1 and GX 2 on the correction plate PC in FIG. 3) arranged on the pupil plane EP, and an image is formed (crossed) on the wafer mark WMx. Wafer mark W
Interference light BTw of, for example, ± 1st-order diffracted light generated from Mx in substantially the same direction is corrected optical element (phase grating G in FIG. 3).
X 3 ), the light is deflected through the window WI, the objective lens OB, the beam splitter 16, the lens system 22, and the field stop 24W.
The light enters the photoelectric element 26W via the. Field stop 24W
Has an opening at a position P ′ which is conjugate with an intersection point (position conjugate with the wafer mark WMx) P of the two alignment beams LBW 1 and LBW 2 , and is generated from the projection optical system PL or the like toward the photoelectric element 26W. Stray light is removed. Therefore, the photoelectric element 26W can photoelectrically detect only the interference light BTw from the wafer mark WMx by the field stop 24W.
【0029】さて、ウェハマークWMxを照射する2本
のアライメントビームLBW1 、LBW2 はその一部が
レチクルRの表面(パターン面とガラス面の両方)で正
反射され、図4(A)に点線で示すようにその正反射光
DL1 、DL2 が光電素子26Wに向かって進む。しか
しながら、図4(A)では2本のアライメントビームL
BW1 、LBW2 がレチクルRの上方の点Pで交差し、
かつその交差点Pと共役な位置P’に視野絞り24Wが
配置される。このため、レチクルRからの正反射光DL
1 、DL2 は視野絞り24WからレチクルR側に距離
D’だけ離れた点Qで交差することになる。尚、交差点
Pと視野絞り24Wとの間の複数の光学要素(図4
(A)では対物レンズOBとレンズ系22)からなる合
成系の、交差点Pからその共役点P’への横倍率をβと
すると、距離D’はD’=2・D×β2と表される。Now, a part of the two alignment beams LBW 1 and LBW 2 for irradiating the wafer mark WMx is specularly reflected on the surface of the reticle R (both the pattern surface and the glass surface), and as shown in FIG. As shown by the dotted line, the specularly reflected lights DL 1 and DL 2 travel toward the photoelectric element 26W. However, in FIG. 4A, the two alignment beams L
BW 1 and LBW 2 intersect at a point P above the reticle R,
Further, the field stop 24W is arranged at a position P'which is conjugate with the intersection P. Therefore, the regular reflection light DL from the reticle R
1 and DL 2 intersect at a point Q that is a distance D ′ away from the field stop 24W on the reticle R side. It should be noted that a plurality of optical elements between the intersection P and the field stop 24W (see FIG.
In (A), if the lateral magnification of the composite system including the objective lens OB and the lens system 22) from the intersection P to the conjugate point P ′ is β, the distance D ′ is expressed as D ′ = 2 · D × β 2. To be done.
【0030】このとき、視野絞り24W上で2本の正反
射光DL1 、DL2 が分離している、ないしは2本の正
反射光DL1 、DL2 が交差していても視野絞り24W
上でその重なり部分が開口エッジを含まない、換言すれ
ば視野絞り24W上での2本の正反射光の重なり部分の
幅が開口幅よりも小さくなっていれば、たとえ正反射光
が開口エッジで回折されて干渉光BTwに混入しても、
光電素子26Wではその正反射光によるビート信号は検
出されず、開口エッジで回折された正反射光がノイズに
なることはない。At this time, even if the two specular reflection lights DL 1 and DL 2 are separated on the field stop 24W, or even if the two specular reflection lights DL 1 and DL 2 intersect, the field stop 24W.
In the above, the overlapping portion does not include the opening edge, in other words, if the width of the overlapping portion of the two specular reflection lights on the field stop 24W is smaller than the opening width, even if the specular reflection light is the opening edge. Even if it is diffracted by and mixed in the interference light BTw,
The beat signal due to the specular reflection light is not detected by the photoelectric element 26W, and the specular reflection light diffracted at the opening edge does not become noise.
【0031】図4(B)は視野絞り24Wに入射する、
幅W1を持った正反射光DL1 、DL2 の様子を示し、
これら正反射光DL1 、DL2 は視野絞り24W上で部
分的に重なり、その一部が幅W2の開口を通過する。こ
こで、レチクルRからの正反射光がノイズにならないの
は、前述の如く2本の正反射光DL1 、DL2 の重なり
部分(図4(B)中の二重斜線部)の視野絞り24W上
での幅が開口幅W2よりも小さくなっている、すなわち
2本の正反射光DL1 、DL2 の交差点Qの、視野絞り
24W(共役点P')からの距離D’が以下の関係を満足
しているときである。FIG. 4 (B) is incident on the field stop 24W,
The states of specular reflection lights DL 1 and DL 2 having a width W1 are shown.
These specularly reflected lights DL 1 and DL 2 partially overlap with each other on the field stop 24W, and a part thereof passes through the opening having the width W2. Here, the reason why the regular reflection light from the reticle R does not become noise is that the field stop of the overlapping portion of the two regular reflection lights DL 1 and DL 2 (double hatched portion in FIG. 4B) is as described above. The width on 24 W is smaller than the opening width W2, that is, the distance D ′ of the intersection Q of the two specular reflection lights DL 1 and DL 2 from the field stop 24 W (conjugate point P ′) is as follows. It is when you are satisfied with the relationship.
【0032】 D’≧(W1−W2)/{2・sin(θ/2)} (1) ここで、D’=2・D×β2 であるから、式(1)は以下
のように表される。 D≧(W1−W2)/{β2 ×4・sin(θ/2)} (2) 従って、本発明の実施例では式(2)を満足するように、
2本のアライメントビームLBW1 、LBW2 の交差点
Pの位置(レチクル表面からの間隔D)を設定すること
になる。さらに、アライメントビームの波長のもとで投
影光学系PLに残存させる軸上色収差量Lc(=D)に
対応した量だけ2本のアライメントビームLBW1 、L
BW2 が偏向されるように、その瞳面EPに配置する補
正光学素子を形成する。D ′ ≧ (W1−W2) / {2 · sin (θ / 2)} (1) Here, since D ′ = 2 · D × β 2 , the equation (1) is as follows. expressed. D ≧ (W1−W2) / {β 2 × 4 · sin (θ / 2)} (2) Therefore, in the embodiment of the present invention, to satisfy the expression (2),
The position of the intersection P of the two alignment beams LBW 1 and LBW 2 (distance D from the reticle surface) is set. Further, the two alignment beams LBW 1 and L L are aligned by the amount corresponding to the axial chromatic aberration amount Lc (= D) to be left in the projection optical system PL under the wavelength of the alignment beam.
A correction optical element is formed on the pupil plane EP so that BW 2 is deflected.
【0033】2本のアライメントビームLBW1 、LB
W2 に一定の周波数差Δfを持たせたヘテロダイン方式
の場合、レチクルRからの2本の正反射光DL1 、DL
2 の視野絞り24W上での重なり部分内にその開口エッ
ジが存在しないと言うことは、正反射光DL1 、DL2
が開口エッジにあたって回折光や散乱光が発生しても、
それら回折、散乱光は周波数差Δfのビート周波数を持
たないことを意味する。すなわち、ヘテロダイン方式で
は干渉光BTwと同じビート周波数を持つノイズ光成分
もなくなると言うことである。これにより、正反射光D
L1 、DL2 が視野絞り24Wの開口エッジで回折、散
乱されて干渉光BTwに混入しても、光電素子26Wで
はその正反射光がノイズにはならないのである。Two alignment beams LBW 1 and LB
In the case of the heterodyne method in which W 2 has a constant frequency difference Δf, two specular reflection lights DL 1 and DL from the reticle R are used.
The fact that the opening edge does not exist in the overlapping portion on the field stop 24W of No. 2 means that the specular reflection lights DL 1 and DL 2
Even if diffracted light or scattered light is generated at the opening edge,
It means that the diffracted and scattered light does not have the beat frequency of the frequency difference Δf. That is, in the heterodyne system, noise light components having the same beat frequency as the interference light BTw are also eliminated. Thereby, the specular reflection light D
Even if L 1 and DL 2 are diffracted and scattered at the opening edge of the field stop 24W and are mixed in the interference light BTw, the specular reflection light does not become noise in the photoelectric element 26W.
【0034】一般に、前述の迷光除去の効果を向上させ
るためには、視野絞り24Wの開口幅W2をできる限り
小さくする必要がある。また、2本のアライメントビー
ムLBW1 、LBW2 はウェハマークWMxを余裕を持
って照射するために、そのビーム径(断面積)はウェハ
マークWMxの大きさ(形成領域)よりも大きく設定さ
れる。さらに、例えばアライメント光学系の収差、又は
レチクルRの上方に斜設される、露光光とアライメント
光の一方は反射し、かつ他方は透過するダイクロイック
ミラー、もしくはヘテロダイン方式にあっては2本のア
ライメントビームLBW1 、LBW2 の間に所定の周波
数差を与える音響光学変調器(AOM)、あるいは特開
平6−82215号公報に開示されているように波長が
異なる複数本のレーザビームを入射して各波長毎に2本
のアライメントビームを生成してAOMに向けて射出す
る回折格子板等によって、レチクルRからの正反射ビー
ムは視野絞り24W上で広がることになる。以上のこと
から、前述の式(1)、(2)は各右辺が正となり、共に成立
することになる。Generally, in order to improve the effect of removing the stray light described above, it is necessary to make the aperture width W2 of the field stop 24W as small as possible. Further, since the two alignment beams LBW 1 and LBW 2 irradiate the wafer mark WMx with a margin, the beam diameter (cross-sectional area) thereof is set larger than the size (formation region) of the wafer mark WMx. . Further, for example, the aberration of the alignment optical system, or a dichroic mirror obliquely provided above the reticle R, which reflects one of the exposure light and the alignment light and transmits the other, or two alignments in the heterodyne system. An acousto-optic modulator (AOM) that gives a predetermined frequency difference between the beams LBW 1 and LBW 2 or a plurality of laser beams having different wavelengths is incident as disclosed in JP-A-6-82215. The specularly reflected beam from the reticle R spreads on the field stop 24W by a diffraction grating plate or the like that generates two alignment beams for each wavelength and emits them toward the AOM. From the above, each of the above equations (1) and (2) is positive on the right-hand side, and both are valid.
【0035】例えば、前述の合成系(OB、22)の横
倍率βを1、投影光学系PLの投影倍率を1/5、ウェ
ハマークのピッチを4μm、視野絞り24W上でのビー
ムの幅W1を700μm、視野絞り24Wの開口幅W2
を500μm、アライメントビームの波長λを633n
mとすると、視野絞り24W上での正反射ビームの交差
角θはθ=3.63°となり、式(1)、(2)からD=D’
/2=1.58mmとなる。従って、レチクルRの表面
から1.58mm以上離れた位置Pで2本のアライメン
トビームLBW1 、LBW2 を交差させることになる。For example, the lateral magnification β of the above-mentioned combining system (OB, 22) is 1, the projection magnification of the projection optical system PL is ⅕, the wafer mark pitch is 4 μm, and the beam width W1 on the field stop 24W. 700 μm, aperture width W2 of the field stop 24W
Is 500 μm, and the alignment beam wavelength λ is 633 n.
If m, the crossing angle θ of the regular reflection beam on the field stop 24W is θ = 3.63 °, and D = D ′ from the equations (1) and (2).
/2=1.58 mm. Therefore, the two alignment beams LBW 1 and LBW 2 cross each other at a position P that is 1.58 mm or more away from the surface of the reticle R.
【0036】このとき、レチクルRのパターン面からそ
の下方(投影光学系側)に交差点Pを1.58mm以上
離すようにしても、あるいはレチクルRのガラス面から
その上方(露光用光源側)に交差点Pを1.58mm以
上離すようにしても良い。また、特に間隔Dを最小値に
設定する、すなわち交差点Pを1.58mmだけ離す場
合には、アライメント光学系の振動や傾き等に起因して
生じる誤差を最小限に抑えることができ、高精度なレチ
クルRとウェハWとのアライメントが可能となる。At this time, the intersection P may be separated by 1.58 mm or more below the pattern surface of the reticle R (on the projection optical system side) or above the glass surface of the reticle R (on the exposure light source side). The intersection P may be separated by 1.58 mm or more. Further, particularly when the distance D is set to the minimum value, that is, when the intersection P is separated by 1.58 mm, the error caused by the vibration or the tilt of the alignment optical system can be minimized, and the accuracy is high. It is possible to align the reticle R with the wafer W.
【0037】ここで、正反射光はレチクルRの両面(パ
ターン面及びガラス面)から発生するので、レチクルR
のパターン面からその上方(ガラス面側)に交差点Pを
ずらす、又はレチクルRのガラス面からその下方(パタ
ーン面側)に交差点Pをずらす場合には、レチクルRの
厚みに応じて2本のアライメントビームの交差点Pを式
(2)の間隔Dよりも更にずらす必要が生じ得る。これ
は、パターン面とガラス面の一方から交差点Pが式(2)
の間隔D以上離れても、レチクルRの厚さによっては他
方の面では交差点Pまでの距離が前述の間隔Dよりも短
くなり得るためである。Here, since the specularly reflected light is generated from both surfaces (pattern surface and glass surface) of the reticle R, the reticle R
When the intersection P is displaced from the pattern surface of the reticle R to the upper side (the glass surface side) or the intersection point P is displaced from the glass surface of the reticle R to the lower side (the pattern surface side) of the reticle R, the two Expression of intersection P of alignment beam
It may be necessary to shift the distance further than the distance D of (2). This is because the intersection P from one of the pattern surface and the glass surface is expressed by the formula (2).
This is because the distance to the intersection P on the other surface may be shorter than the distance D described above depending on the thickness of the reticle R even if the distance D is more than the distance D.
【0038】そこで、例えばレチクルRの厚さが6mm
で、屈折率が1.5である場合には、レチクルRの光学
的な厚さ(光路長4mm)を加えて交差点Pを5.58
mm以上離すようにする。このとき、交差点Pまでの間
隔D(≧5.58mm)はレチクルRのパターン面とガ
ラス面のいずれからの距離であっても構わない。これ
は、このようにして間隔Dの値を決定すれば、必ずパタ
ーン面とガラス面の双方から交差点Pが式(2)の間隔D
以上離れることになるためである。Therefore, for example, the thickness of the reticle R is 6 mm.
When the refractive index is 1.5, the optical thickness of the reticle R (optical path length 4 mm) is added to set the intersection P to 5.58.
Keep at least mm. At this time, the distance D (≧ 5.58 mm) to the intersection P may be the distance from either the pattern surface of the reticle R or the glass surface. This is because if the value of the distance D is determined in this way, the intersection P is always the distance D of the equation (2) from both the pattern surface and the glass surface.
This is because they will be separated from each other.
【0039】但し、レチクルRの厚さによってはその内
部、即ちパターン面とガラス面との間に前述の交差点P
を設定することができる。これは、レチクルRの厚さに
よってはパターン面とガラス面の双方から交差点Pが式
(2)の間隔D(正確には、式(2)の間隔DにレチクルRの
屈折率を乗じた値)以上離れるためである。前述の例で
は、レチクルRの光学的厚さが4mmであるので、レチ
クルRの中点はパターン面、ガラス面のいずれからも2
mm離れることになる。従って、前述の式(1)、(2)を満
足することになり、交差点PをレチクルRの内部(例え
ば中点)に設定することが可能となっている。However, depending on the thickness of the reticle R, the inside of the reticle R, that is, between the pattern surface and the glass surface, has the above-mentioned intersection P.
Can be set. Depending on the thickness of the reticle R, the intersection P can be calculated from both the pattern surface and the glass surface.
This is because the distance D in (2) (more accurately, the value obtained by multiplying the distance D in Expression (2) by the refractive index of the reticle R) is used. In the above example, since the optical thickness of the reticle R is 4 mm, the midpoint of the reticle R is 2 mm from both the pattern surface and the glass surface.
mm away. Therefore, the above equations (1) and (2) are satisfied, and the intersection P can be set inside the reticle R (for example, the middle point).
【0040】尚、2本のアライメントビームの交差点P
の位置(間隔D)は、投影光学系PLの瞳面EPに配置
する補正光学素子の補正量(補正レンズにあってはその
パワー、位相格子にあってはそのピッチに相当)を適当
に設定することにより任意に変えることができる。以上
の説明では、図4(A)のように2本のアライメントビ
ームLBW1 、LBW2 の交差点PをレチクルRの上方
に設定することにより、正反射光DL1 、DL2 の交差
点Qを視野絞り24Wに対してその前方(レチクル側)
に持ってくるようにしたが、これとは逆に視野絞り24
Wの後方に交差点Qを設定しても良い。このとき、2本
のアライメントビームの交差点PはレチクルRに対して
その下方(投影光学系側)に設定されることになる。ま
た、図4(A)では露光光やアライメントビームを透過
させる透過型レチクルについて説明したが、露光光やア
ライメントビームを表面、又は裏面で反射させる反射型
レチクルであっても、本発明をそのまま適用して全く同
様の効果を得ることができる。The intersection P of the two alignment beams
The position (interval D) is set appropriately with the correction amount (corresponding to the power in the correction lens and the pitch in the phase grating) of the correction optical element arranged on the pupil plane EP of the projection optical system PL. Can be changed arbitrarily. In the above description, the two alignment beams LBW 1, by setting the intersection P of LBW 2 above the reticle R, viewing the specular reflected light DL 1, DL 2 intersection Q, as shown in FIG. 4 (A) Front of iris 24W (reticle side)
However, the field stop 24
The intersection Q may be set behind W. At this time, the intersection P of the two alignment beams is set below the reticle R (on the side of the projection optical system). Further, although the transmission type reticle that transmits the exposure light and the alignment beam is described in FIG. 4A, the present invention is directly applied to a reflection type reticle that reflects the exposure light and the alignment beam on the front surface or the back surface. Then, the same effect can be obtained.
【0041】次に、本発明の各実施例を前述の基本構成
(原理)を基に説明するが、その第1の実施例は特開平
5−160001号公報に開示された補正板PCを投影
光学系PLの瞳中心に配置するとともに、その補正板P
Cによる軸上色収差をレチクルRの上方の間隔Dまで補
正するようにし、さらに2焦点素子DF等を用いて、レ
チクルマークRMx上で交差する2本のビームと、レチ
クルRの上方の間隔Dの空間位置とウェハマークWMx
上とで交差する2本のビームとの計4本のビームを使う
ように構成したものである。また、前述の如く間隔Dは
式(2)を満足するように定められているものとする。さ
らに、本発明を適用するのに好適な投影露光装置の一例
は特開平4−7814号公報に開示されており、本実施
例でもその公報に開示されているように、レチクルRの
上方にダイクロイックミラーを斜設し、露光用光源を含
む照明系から射出される露光光はダイクロイックミラー
で反射してレチクルRを照射するとともに、アライメン
ト系からの送光ビームはダイクロイックミラーを透過し
てレチクルマークやウェハマークを照射するように構成
されているものとする。Next, each embodiment of the present invention will be described based on the above-mentioned basic configuration (principle). The first embodiment projects the correction plate PC disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-160001. The correction plate P is arranged at the center of the pupil of the optical system PL.
The axial chromatic aberration due to C is corrected to a distance D above the reticle R, and further, by using a bifocal element DF or the like, the two beams intersecting on the reticle mark RMx and the distance D above the reticle R are separated. Spatial position and wafer mark WMx
It is configured to use a total of four beams with two beams intersecting at the top. Further, as described above, the distance D is set to satisfy the equation (2). Further, an example of a projection exposure apparatus suitable for applying the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-7814, and as disclosed in this publication also in this embodiment, a dichroic is provided above the reticle R. The exposure light emitted from the illumination system including the light source for exposure is reflected by the dichroic mirror and irradiates the reticle R, and the light beam transmitted from the alignment system passes through the dichroic mirror and reticle marks and It shall be configured to illuminate the wafer mark.
【0042】図3は、第1の実施例による投影光学系P
Lの構成とアライメントビームの光路とを模式的に示し
た図である。図3では、露光光I1(例えば波長365n
mのi線、もしくは波長248nm、又は193nmの
エキシマレーザ)と波長が異なるレーザビーム(例えば
波長633mmのHe−Neレーザ)を入射して2本の
アライメントビームLB1 、LB2 を射出する2ビーム
生成部材を図示省略している。尚、2本のアライメント
ビームLB1 、LB2 の周波数を僅かに異ならせる2ビ
ーム生成部材は、例えば特開平4−45512号公報、
特開平4−7814号公報に開示されている。FIG. 3 shows a projection optical system P according to the first embodiment.
It is the figure which showed typically the structure of L, and the optical path of the alignment beam. In FIG. 3, exposure light I 1 (for example, wavelength 365n
Two beams for injecting two alignment beams LB 1 and LB 2 by injecting a laser beam (for example, a He-Ne laser having a wavelength of 633 mm) having a different wavelength from the i-line of m or an excimer laser having a wavelength of 248 nm or 193 nm). The generation member is omitted in the figure. A two-beam generating member for slightly differentiating the frequencies of the two alignment beams LB 1 and LB 2 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-45512,
It is disclosed in JP-A-4-7814.
【0043】図3において、2本のビームLB1 、LB
2 はその送光系(DF、OB等)の光軸と平行になって
2焦点素子DFに入射する。2焦点素子DFは、例えば
特開平2−227602号公報、特開平2−23150
4号公報に開示されているように、2本のビームL
B1 、LB2 を複屈折作用によって4本のビームに分割
する。2焦点素子DFから射出される4本のビームは対
物レンズOBを通って平行光束になるとともに、対物レ
ンズOBから射出される2本の平行ビーム(例えばp偏
向)LBR1 、LBR2 はレチクルマークRMx上で交
差し、残りの2本の平行ビーム(例えばs偏向)LBW
1 、LBW2 はレチクルRのパターン面から間隔Dだけ
離れた空間位置(すなわち、補正板PCによってビーム
LBW1 、LBW2 の波長のもとでウェハマークWMx
と共役になる位置)で交差した後、レチクルRの窓WI
内を通って投影光学系PLに入射する。In FIG. 3, two beams LB 1 and LB
2 enters the bifocal element DF in parallel with the optical axis of the light transmitting system (DF, OB, etc.). The bifocal element DF is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-227602 and 2-23150.
As disclosed in Japanese Patent No. 4 publication, two beams L
B 1 and LB 2 are divided into four beams by the birefringence effect. The four beams emitted from the bifocal element DF pass through the objective lens OB to become parallel light beams, and the two parallel beams (for example, p deflection) LBR 1 and LBR 2 emitted from the objective lens OB are reticle marks. The remaining two parallel beams (eg, s-deflection) LBW that intersect on RMx
1 and LBW 2 are spatial positions distant from the pattern surface of the reticle R by a distance D (that is, by the correction plate PC under the wavelengths of the beams LBW 1 and LBW 2 ).
Window WI of reticle R after crossing
It enters the projection optical system PL through the inside.
【0044】さらに2本の平行ビームLBW1 、LBW
2 は、投影光学系PLの前側レンズ群GAによってその
瞳面EP内の偏心した位置でビームウェストとなって収
斂するとともに、補正板(石英等)PC上の位相格子G
X1 、GX2 によって所定方向に所定量(位相格子GX
1 、GX2 から生じる1次回折ビームの回折角)だけ偏
向され、後側レンズ群GBに発散ビームとなって入射す
る。そして2本のビームLBW1 、LBW2 は、後側レ
ンズ群GBを通り再び傾いた平行ビームとなってウェハ
マークWMx上で交差(結像)する。Two parallel beams LBW 1 and LBW
2 is converged as a beam waist at a decentered position in the pupil plane EP by the front lens group GA of the projection optical system PL, and at the same time, a phase grating G on a correction plate (quartz or the like) PC
X 1, a predetermined amount in a predetermined direction by the GX 2 (phase grating GX
1 , the diffraction angle of the 1st-order diffracted beam generated from GX 2 ) is deflected, and enters the rear lens group GB as a divergent beam. Then, the two beams LBW 1 and LBW 2 pass through the rear lens group GB to become tilted parallel beams and intersect (image) on the wafer mark WMx.
【0045】さて、ウェハマークWMxから発生する複
数の回折光のうち、例えば投影光学系PLの光軸AXに
沿って発生する±1次回折光(図4(A)の干渉光BT
w)は、投影光学系PLの後側レンズ群GBを通って補
正板PC上の位相格子GX3で回折され、前側レンズ群
GAを通って平行光束となる。さらに干渉ビーム(平行
ビーム)は、レチクルRの窓WI内を通り、レチクルR
のパターン面から間隔Dだけ離れた2本の送光ビームL
BW1 、LBW2 の交差点を通って対物レンズOBに入
射する。一方、レチクルマークRMxから送光系の光軸
方向に発生する±1次回折光(図5の干渉光BTr)も
対物レンズOBを通り、ウェハマークWMxからの干渉
光BTwと共に図5に示す受光系に導かれて光電検出さ
れる。Now, of the plurality of diffracted lights generated from the wafer mark WMx, for example, ± first-order diffracted lights generated along the optical axis AX of the projection optical system PL (interference light BT of FIG. 4A).
w) passes through the rear lens group GB of the projection optical system PL, is diffracted by the phase grating GX 3 on the correction plate PC, and becomes a parallel light flux through the front lens group GA. Further, the interference beam (parallel beam) passes through the window WI of the reticle R and passes through the reticle R.
Of two light-transmitting beams L separated by a distance D from the pattern surface of
The light enters the objective lens OB through the intersection of BW 1 and LBW 2 . On the other hand, the ± first-order diffracted light (interference light BTr in FIG. 5) generated from the reticle mark RMx in the optical axis direction of the light transmission system also passes through the objective lens OB, and together with the interference light BTw from the wafer mark WMx, the light reception system shown in FIG. To be photoelectrically detected.
【0046】ここで、図3中の光束I2(波長λ1)の結像
状態のように、ウェハW上の1点から発生した光束I2
が、補正光学素子(PC、CL)による補正を受けるこ
となく投影光学系PLによってレチクルR側に結像する
点とレチクルRのパターン面との間隔Lc(投影光学系
PLの本来の軸上色収差量)が設定すべき間隔Dよりも
大きいとき、補正板PC上の位相格子(GX1 、G
X2 、GX3)、又は図1の補正レンズCLはビームをよ
り内側(光軸側)へ屈曲させる作用(例えば正の屈折
力)を持つ。逆に、光束I2 の波長λ1 が露光光の波長
λ0 と近似しているか、もしくは一致しているときは、
本来の軸上色収差量Lcが設定すべき間隔Dよりも小さ
いため、補正レンズCLや位相格子(GX1 、GX2 、
GX3)にはビームをより外側へ屈曲させる作用(例えば
負の屈折力)を持たせることになる。[0046] Here, as the imaging state of the light beam I 2 (wavelength lambda 1) in FIG. 3, the light beam I 2 generated from a point on the wafer W
However, the distance Lc between the point on the reticle R side where the image is formed on the reticle R side by the projection optical system PL without being corrected by the correction optical elements (PC, CL) (the original axial chromatic aberration of the projection optical system PL). Amount) is larger than the interval D to be set, the phase grating (GX 1 , G on the correction plate PC
X 2 , GX 3 ) or the correction lens CL in FIG. 1 has an action (for example, a positive refracting power) of bending the beam inward (on the optical axis side). On the contrary, when the wavelength λ 1 of the light flux I 2 is close to or coincides with the wavelength λ 0 of the exposure light,
Since the original axial chromatic aberration amount Lc is smaller than the interval D to be set, the correction lens CL and the phase gratings (GX 1 , GX 2 ,
GX 3 ) has a function of bending the beam outward (for example, negative refracting power).
【0047】次に、図3の系を実現するためのアライメ
ント装置の送光系について、図6〜図9を参照して説明
する。ここでは、図3中の2焦点素子DFによってレチ
クルマークRMx用の2本の送光ビームとウェハマーク
WMx用の2本の送光ビームとを作成する代わりに、送
光系内部で予め分離した4本の送光ビームLBR1 、L
BR2 、LBW1 、LBW2 を作成するものとする。
尚、図6では図4と同じ機能、作用の部材には同一の符
号を付してある。Next, the light transmitting system of the alignment apparatus for realizing the system of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 6 to 9. Here, instead of creating two light-transmitting beams for the reticle mark RMx and two light-transmitting beams for the wafer mark WMx by the bifocal element DF in FIG. 3, they are separated in advance inside the light-transmitting system. 4 light-transmitting beams LBR 1 and L
BR 2 , LBW 1 and LBW 2 shall be created.
In FIG. 6, members having the same functions and functions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
【0048】さて、図6において、レチクルマークRM
xと窓WIは図2と同様の形状、配置であるものとする
と、レチクルマークRMxを照射する2本のビームLB
R1、LBR2 と、ウェハマークを照射する2本のビー
ムLBW1 、LBW2 とは、アライメント系の対物レン
ズOBの光軸AXaと平行なZ軸とマークRMxのピッ
チ方向に延びたX軸とを含むZ−X平面内で交差する。
ここで、以後の説明を簡単にするため、対物レンズOB
から投影光学系PLまでの空間、又はレチクルと共役な
面を空中に有する空間を便宜上像空間と呼び、投影光学
系PLの前側レンズ群GAから後側レンズ群GBまでの
空間、又は瞳面EPと共役な面を空中に有する空間を便
宜上瞳空間と呼ぶことにする。Now, in FIG. 6, the reticle mark RM
x and the window WI have the same shape and arrangement as those in FIG. 2, the two beams LB that irradiate the reticle mark RMx.
R 1 and LBR 2 and the two beams LBW 1 and LBW 2 for irradiating the wafer mark are the Z axis parallel to the optical axis AXa of the objective lens OB of the alignment system and the X axis extending in the pitch direction of the mark RMx. They intersect in the ZX plane including and.
Here, in order to simplify the following description, the objective lens OB
From the projection optical system PL, or a space having a plane conjugate with the reticle in the air is called an image space for convenience, and the space from the front lens group GA to the rear lens group GB of the projection optical system PL or the pupil plane EP. A space having a plane conjugate with is in the air is called a pupil space for convenience.
【0049】一方、対物レンズOBからレチクルR、投
影光学系PLまでの光路を、図6(B)のようにZ−Y
平面上でみると、2本のビームLBR1 、LBR2 と2
本のビームLBW1 、LBW2 とは、それぞれレチクル
マークRMxと窓WIとの各中心位置に対応してY方向
にも分離している。また、4本のビームLBR1 、LB
R2 、LBW1 、LBW2 は、Z−Y平面内ではレチク
ル面を垂直に通る。On the other hand, the optical path from the objective lens OB to the reticle R and the projection optical system PL is Z-Y as shown in FIG. 6B.
When viewed on a plane, the two beams LBR 1 , LBR 2 and 2
The book beams LBW 1 and LBW 2 are also separated in the Y direction corresponding to the respective center positions of the reticle mark RMx and the window WI. Also, four beams LBR 1 and LB
R 2, LBW 1, LBW 2 is within Z-Y plane through the reticle plane to the vertical.
【0050】これら4本のビームは図6に示すように、
レーザ光源側からビームスプリッタ16、レンズ系1
4、反射鏡12、及びレンズ系10を介して対物レンズ
OBに入射する。図6において、フーリエ変換面EP1
は対物レンズOBとレンズ系10との間の瞳空間に形成
され、投影光学系PL内の瞳面EPと共役になってい
る。また、レンズ系10とレンズ系14との間の像空間
中の面R’はレチクル面と共役であって、そこではZ−
X平面内において2本のビームLBR1 、LBR2が交
差する。また同じ像空間中の面P0'は、ウェハ面と面P
0 の夫々と共役であって、Z−X平面内において2本の
ビームLBW1 、LBW2 が交差する。These four beams are as shown in FIG.
Beam splitter 16 and lens system 1 from the laser light source side
4, incident on the objective lens OB via the reflecting mirror 12 and the lens system 10. In FIG. 6, the Fourier transform plane EP 1
Is formed in the pupil space between the objective lens OB and the lens system 10 and is conjugate with the pupil plane EP in the projection optical system PL. Also, the surface R'in the image space between the lens system 10 and the lens system 14 is conjugate with the reticle surface, where Z-
Two beams LBR 1 and LBR 2 intersect in the X plane. The plane P 0 ′ in the same image space is the wafer plane P
A 0 each a conjugate, the two beams LBW 1, LBW 2 intersect in the Z-X plane.
【0051】瞳空間に配置されたビームスプリッタ16
は、レチクルマークRMxから垂直に発生し、対物レン
ズOB、レンズ系10、反射鏡12、及びレンズ系14
を通ってくる干渉光BTrを受光系へ反射させるととも
に、ウェハマークWMxから垂直に発生し、投影光学系
PLの後側レンズ群GB、補正素子(補正レンズCL、
又は位相格子の場合はGX3 )、前側レンズ群GA、レ
チクルRの窓WI、及び対物レンズOB〜レンズ系14
を通ってくる干渉光BTwを受光系へ反射させる。ま
た、図6中のEP1'はフーリエ変換面EP1 と共役な面
である。Beam splitter 16 arranged in pupil space
Are generated vertically from the reticle mark RMx, and include the objective lens OB, the lens system 10, the reflecting mirror 12, and the lens system 14.
The interference light BTr passing therethrough is reflected to the light receiving system and is generated perpendicularly from the wafer mark WMx, and the rear lens group GB of the projection optical system PL and the correction element (correction lens CL,
Alternatively, GX 3 ) in the case of a phase grating, the front lens group GA, the window WI of the reticle R, and the objective lens OB to lens system 14
The interference light BTw passing therethrough is reflected to the light receiving system. Further, EP 1 'in FIG. 6 is a plane conjugate with the Fourier transform plane EP 1 .
【0052】尚、4本のビームLBR1 、LBR2 、L
BW1 、LBW2 は、像空間ではいずれも平行光束とな
るようにリレーされてくるため、瞳空間(フーリエ変換
面)ではいずれも収斂、発散光束となっている。次に、
図6のようなビーム光路を実現する前段の系を、図7〜
図9を参照してレーザ光源から説明する。図7に示すよ
うに、He−Neレーザ光源からのビームLBは第1の
AOM(音響光学変調素子)50に、ラマン・ナス(Ram
an-Nath)回折の条件を満たすように入射する。AOM5
0は適当な高周波信号(例えば周波数80MHz)で駆
動され、その周波数f1 に応じた回折角を持つ±1次回
折ビームLBa、LBbと0次ビームLB0 とを発生す
る。この1次回折ビームLBa、LBbはZ−Y平面内
で広がるように、AOM50の変調格子のピッチ方向
(進行波の方向)が定められている。The four beams LBR 1 , LBR 2 and L
Since BW 1 and LBW 2 are relayed so as to be parallel light fluxes in the image space, they are both convergent and divergent light fluxes in the pupil space (Fourier transform plane). next,
The system in the previous stage that realizes the beam optical path as shown in FIG.
The laser light source will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the beam LB from the He—Ne laser light source is transmitted to the first AOM (acousto-optic modulator) 50 by Raman-Nass (Ram
an-Nath) The light is incident so as to satisfy the diffraction condition. AOM5
0 is driven by an appropriate high frequency signal (for example, a frequency of 80 MHz) and generates ± first-order diffracted beams LBa and LBb and a zero-order beam LB 0 having a diffraction angle according to the frequency f 1 . The pitch direction (direction of traveling wave) of the modulation grating of the AOM 50 is determined so that the first-order diffracted beams LBa and LBb spread in the Z-Y plane.
【0053】さて、その1次回折ビームLBa、LBb
は、0次ビームLB0 や他の高次ビームをカットする空
間フィルター52を通った後、レンズ系54によって面
P02で交差する。この面P02はAOM50の回折点が位
置する面P03と共役になっている。従って、ビームLB
が平行光束であれば、面P02に達する+1次回折ビーム
LBaと−1次回折ビームLBbとはいずれも平行光束
である。尚、ビームLBの周波数をf0 とすると、+1
次回折ビームLBaの周波数はf0 +f1 になり、−1
次回折ビームLBbの周波数はf0 −f1 になる。Now, the first-order diffracted beams LBa, LBb
Passes through the spatial filter 52 that cuts the 0th-order beam LB 0 and other higher-order beams, and then intersects at the plane P 02 by the lens system 54. This plane P 02 is conjugate with the plane P 03 where the diffraction point of the AOM 50 is located. Therefore, the beam LB
Is a parallel light beam, both the + 1st-order diffracted beam LBa and the -1st-order diffracted beam LBb reaching the surface P 02 are parallel light beams. If the frequency of the beam LB is f 0 , +1
The frequency of the next-order diffracted beam LBa becomes f 0 + f 1 , and −1
The frequency of the next-order diffracted beam LBb becomes f 0 −f 1 .
【0054】ところで、面P02には第2のAOM56の
回折点が位置し、2本の1次ビームLBa、LBbはA
OM56にブラッグ(Bragg) 回折の条件を満たすように
入射する。但し、AOM56の変調格子のピッチ方向
(進行波の方向)は、AOM50のそれに対して45°
だけ光軸の回りに回転した位置に定められる。このよう
にAOM56を45°だけ回転したのは、そこに同時に
入射する2本のビームLBa、LBbの夫々によって発
生する1次回折ビームと0次ビームとを空間中で最も分
離させることができるからである。すなわち、ビームL
Ba、LBbがAOM56に入射すると、その各0次ビ
ームはZ−Y平面内で広がって進むことになるが、例え
ばビームLBbからの+1次回折ビームとビームLBa
からの−1次回折ビームとは、Z−Y平面と直交するZ
−X平面内で広がって進む。そのため、AOM56から
の各1次回折ビームと各0次ビームとを、レンズ系58
とレンズ系62によるリレー系に通すとき、リレー系内
のフーリエ変換面EP3'に空間フィルター60を配置
し、その空間フィルター60上の光軸を挟んでX方向に
対称的な2ヶ所にアパーチャを設けておけば、ビームL
Bbから作られた+1次回折ビームをビームLB1 とし
て抽出でき、ビームLBaから作られた−1次回折ビー
ムをビームLB2 として抽出できる。By the way, the diffraction point of the second AOM 56 is located on the surface P 02, and the two primary beams LBa and LBb are A
It is incident on the OM 56 so as to satisfy the condition of Bragg diffraction. However, the pitch direction of the modulation grating of AOM56 (direction of traveling wave) is 45 ° with respect to that of AOM50.
It is set to the position rotated only about the optical axis. The reason why the AOM 56 is rotated by 45 ° is that the first-order diffracted beam and the 0th-order beam generated by the two beams LBa and LBb simultaneously incident on the AOM 56 can be separated most in space. Is. That is, the beam L
When Ba and LBb are incident on the AOM 56, the respective 0th-order beams thereof spread and advance in the Z-Y plane. For example, the + 1st-order diffracted beam from the beam LBb and the beam LBa.
-1st-order diffracted beam from Z is orthogonal to Z-Y plane.
-Expand and proceed in the X plane. Therefore, the first-order diffracted beam and the 0th-order beam from the AOM 56 are transferred to the lens system 58.
When passing through the relay system by the lens system 62 and the lens system 62, the spatial filter 60 is arranged on the Fourier transform plane EP 3 'in the relay system, and the apertures on the spatial filter 60 are symmetrical in the X direction with the optical axis interposed therebetween. Beam L
The + 1st order diffracted beam made from Bb can be extracted as beam LB 1 , and the −1st order diffracted beam made from beam LBa can be extracted as beam LB 2 .
【0055】そこでAOM56のドライブ周波数をf2
とすると、ビームLB1 の周波数は(f0 −f1)+f2
となり、ビームLB2 の周波数は(f0 +f1)−f2 と
なる。従って、2本のビームLB1 、LB2 の周波数差
Δfは、2(f1 −f2)になり、f1 =80MHz、f
2 =80.050MHzにすると、Δf=50KHzの
ビート周波数が得られる。こうして得られた2本のビー
ムLB1 、LB2 は面P01で交差するが、面P01は面P
02と共役であるため、面P03とも共役である。但し、面
P01に物体をおいたときに生成される干渉縞は、ビーム
LB1 、LB2がZ−X平面内にあるためにX方向のピ
ッチを有し、周波数Δfに応じた速度でX方向に流れて
いる。これに対して、1段目のAOM50内の変調格子
はY方向にピッチを有し、見掛け上、周波数f1 に応じ
た速度でY方向に流れている。Therefore, the drive frequency of the AOM 56 is set to f 2
Then, the frequency of the beam LB 1 is (f 0 −f 1 ) + f 2
And the frequency of the beam LB 2 becomes (f 0 + f 1 ) −f 2 . Therefore, the frequency difference Δf between the two beams LB 1 and LB 2 becomes 2 (f 1 −f 2 ), and f 1 = 80 MHz, f
When 2 = 80.050 MHz, a beat frequency of Δf = 50 KHz is obtained. The two beams LB 1 and LB 2 thus obtained intersect at the plane P 01 , but the plane P 01 is the plane P 01.
Since it is conjugated with 02 , it is also conjugated with the plane P 03 . However, the interference fringes generated when an object is placed on the surface P 01 have a pitch in the X direction because the beams LB 1 and LB 2 are in the Z-X plane, and have a speed corresponding to the frequency Δf. It is flowing in the X direction. On the other hand, the modulation grating in the first-stage AOM 50 has a pitch in the Y direction, and apparently flows in the Y direction at a speed corresponding to the frequency f 1 .
【0056】以上、図7の構成によって、ヘテロダイン
方式のための周波数差Δfを持つ2本の基本的なビーム
LB1 、LB2 が得られる。この構成は従来のように2
個のAOMを並列的に使う方式に対してタンデム方式と
呼ばれ、アライメントビームの多波長化の際に並列方式
にはない大きな利点がある。そのことについては後で詳
しく述べる。As described above, with the configuration of FIG. 7, two basic beams LB 1 and LB 2 having the frequency difference Δf for the heterodyne system can be obtained. This configuration is 2
A method using a plurality of AOMs in parallel is called a tandem method, and has a great advantage over the parallel method when the alignment beams have multiple wavelengths. This will be described in detail later.
【0057】図8は、図7の後に続く4ビーム生成系を
表し、図8(A)はZ−Y平面内でみた光路であり、図
8(B)はZ−X平面内でみた光路である。図7には示
していなかったが、2本のビームLB1 、LB2 が交差
する面P01には、レチクル上、又はウェハ上でのビーム
形状や寸法(幅)を決定する視野絞り64が配置され
る。この視野絞り64には、レチクルマークRMx、又
はウェハマークWMxの外形と相似の透明開口が形成さ
れ、その開口を通った2本のビームLB1 、LB 2 は、
スプリット面をZ−X平面と平行にしたビームスプリッ
タ66の1つの面に斜めに入射する。これによってビー
ムスプリッタ66からは、2本のビームLB1 、LB2
の夫々をほぼ1/2の強度で分割した4本のビームLB
R1 、LBR2 、LBW1 、LBW2 (それぞれ平行光
束)がZ−Y平面内では光軸と並行に射出する。4本の
ビームはレンズ系68によって次段へリレーされていく
が、レンズ系68は面P01に対するフーリエ変換面EP
2'内で4本のビームの夫々をビームウェストに収斂す
る。この図8から明らかなように、Z−X平面内でみた
とき、フーリエ変換面EP2'が存在する瞳空間では、ビ
ームLBR1 とLBR2とは光軸を挟んで対称的に、か
つ互いに平行に位置する。このことはビームLBW1 と
LBW2 についても同じである。このビームLBR1 、
LBR2 とビームLBW1 、LBW2 とのY方向の分離
度は、ビームスプリッタ66に入射する2本のビームL
B1 、LB2 を図8(A)中でY方向に平行移動させる
ことによって変えることができ、そのためには視野絞り
64とビームスプリッタ66との間に回転可能な平行平
板ガラスを配置し、その回転軸をX軸と平行にすればよ
い。ビームスプリッタ66によるビームLBR1 、LB
R2 とビームLBW1 、LBW2 との分離は、図6
(B)のようにレチクル上のマークRMxと窓WIとの
Y方向の間隔に対応して設定される。FIG. 8 shows a four-beam generation system following FIG.
8A is an optical path seen in the Z-Y plane.
8 (B) is an optical path seen in the Z-X plane. Shown in Figure 7
I did not do it, but two beam LB1, LB2Crossed
Face P01Beam on the reticle or wafer
A field stop 64 that determines the shape and size (width) is arranged.
You. The field stop 64 has a reticle mark RMx and
Has a transparent opening similar to the outer shape of the wafer mark WMx.
And the two beams LB that passed through the aperture1, LB 2Is
Beam splitting with split surface parallel to Z-X plane
The light is obliquely incident on one surface of the mirror 66. By this
From the beam splitter 66, two beams LB1, LB2
Of the four beams LB, each of which is divided by about 1/2 intensity
R1, LBR2, LBW1, LBW2(Parallel light respectively
A bundle emits in the Z-Y plane in parallel with the optical axis. Four
The beam is relayed to the next stage by the lens system 68.
However, the lens system 68 has a surface P01Fourier transform plane EP for
2Converge each of the four beams in the beam waist
You. As is apparent from FIG. 8, it was observed in the ZX plane.
When the Fourier transform plane EP2'In the pupil space where
Room LBR1And LBR2Is symmetrical about the optical axis,
Located parallel to each other. This is beam LBW1When
LBW2Is the same. This beam LBR1,
LBR2And beam LBW1, LBW2And Y direction separation
The two beams L incident on the beam splitter 66 are
B1, LB2Is translated in the Y direction in FIG.
It can be changed by
A rotatable parallel flat plate between the beam splitter 64 and the beam splitter 66.
Place the plate glass and make its rotation axis parallel to the X axis.
Yes. Beam LBR by beam splitter 661, LB
R2And beam LBW1, LBW2The separation from
As shown in (B), the mark RMx on the reticle and the window WI are
It is set corresponding to the interval in the Y direction.
【0058】図9は、図8の後に続く光路長補正系(も
しくは2焦点化光学系)を表し、レチクル用の2本のビ
ームLBR1 、LBR2 の像空間における交差位置と、
ウェハ用の2本のビームLBW1 、LBW2 の像空間に
おける交差位置とを光軸方向に一定量(結果的にはレチ
クル上で間隔D)だけずらす働きをする。図9(A)は
光路長補正系をZ−Y平面内で見た図、図9(B)は主
に2本のビームLBW 1 、LBW2 の光路をZ−X平面
内で見た図、そして図9(C)は主に2本のビームLB
R1 、LBR2 の光路をZ−X平面内で見た図である。FIG. 9 shows an optical path length correction system (also shown in FIG. 8).
2 optics) or two optics for the reticle.
Room LBR1, LBR2The intersection position in the image space of
Two beam LBW for wafer1, LBW2In the image space of
A certain amount of crossing position in the optical axis direction (result
It works by shifting the distance D) on the wheel. Figure 9 (A)
A view of the optical path length correction system seen in the Z-Y plane, and FIG.
Two beam LBW 1, LBW2The optical path of Z-X plane
The view seen inside, and FIG. 9 (C) are mainly two beams LB.
R1, LBR2It is the figure which looked at the optical path of in the ZX plane.
【0059】図9(A)に示すように、4本のビームL
BR1 、LBR2 、LBW1 、LBW2 はレンズ系70
を介して分割プリズム72に入射し、2本のビームLB
W1、LBW2 は分割プリズム72内の全反射面72A
で直角に反射し、ミラー74で再び直角に曲げられて、
Z−Y平面内ではレンズ系70の光軸と平行に進む。こ
の2本のビームLBW1 、LBW2 は、図9(B)のよ
うにZ−X平面内で見たとき、レンズ系70によって面
P0W’で交差する。その後、ビームLBW1 、LBW2
は合成プリズム76(実質上プリズム72と同一)をそ
のまま透過してレンズ系82に入射する。レンズ系82
の前側焦点位置は図9(B)中の面R’であり、面R’
が面P0W’から光軸方向にずれていることから、Z−X
平面内で見たとき、レンズ系82を通った2本のビーム
LBW1 、LBW2 は光軸に対して平行にならず、若干
の収斂傾向を持って進む。ここでレンズ系70と82と
の間は像空間であって、面P0W’はウェハWの表面、図
6中の面P0 のいずれとも共役な面であり、面R’はレ
チクルRのパターン面と共役な面である。従って、レン
ズ系70から82までの間は、ビームLBW1 、LBW
2 の夫々は平行光束となっている。As shown in FIG. 9A, the four beams L
BR 1 , LBR 2 , LBW 1 and LBW 2 are lens systems 70
Incident on the split prism 72 through the two beams LB
W 1 and LBW 2 are total reflection surfaces 72A in the split prism 72.
Is reflected at a right angle by, and is bent at a right angle again by the mirror 74,
In the Z-Y plane, it travels parallel to the optical axis of the lens system 70. The two beams LBW 1 and LBW 2 intersect with each other on the plane P 0W ′ by the lens system 70 when viewed in the ZX plane as shown in FIG. 9B. Then, the beams LBW 1 and LBW 2
Passes through the synthetic prism 76 (substantially the same as the prism 72) and enters the lens system 82. Lens system 82
The front-side focal position of is the surface R ′ in FIG.
Is shifted from the surface P 0W 'in the optical axis direction, Z-X
When viewed in a plane, the two beams LBW 1 and LBW 2 that have passed through the lens system 82 do not become parallel to the optical axis and proceed with a slight convergence tendency. Here, there is an image space between the lens systems 70 and 82, the surface P 0W ′ is a surface conjugate with both the surface of the wafer W and the surface P 0 in FIG. 6, and the surface R ′ is of the reticle R. It is a surface conjugate with the pattern surface. Therefore, between the lens systems 70 to 82, the beams LBW 1 and LBW are
Each of 2 is a parallel light flux.
【0060】一方、分割プリズム72に入射したレチク
ル用の2本のビームLBR1 、LBR2 は、Z−Y平面
内で見たとき、光軸と平行になってそのまま透過し、光
路長補正用の光学ブロック78に入射する。このビーム
LBR1 、LBR2 は図9(A)、(C)に示すよう
に、元々面Pr0’で交差するように設定されていたが、
光学ブロック78によって光路長が引き延ばされて、ミ
ラー80で直角に曲げられた後、図9(A)中の面R’
で交差する。ミラー80で反射したビームLBR 1 、L
BR2 は、合成プリズム76の全反射面76Aで直角に
曲げられて、光軸と平行になってレンズ系82に入射す
る。このとき、2本のビームLBR1 、LBR2 は、レ
ンズ系70と82との間でいずれも平行光束であり、面
R’で交差するから、レンズ系82を通った後ではいず
れも光軸と平行に進む。On the other hand, the reticle incident on the split prism 72
2 beam LBR for Le1, LBR2Is the Z-Y plane
When viewed inside, the light becomes parallel to the optical axis and is transmitted as it is.
The light enters the optical block 78 for path length correction. This beam
LBR1, LBR2Is as shown in FIGS. 9 (A) and 9 (C).
Originally, the surface Pr0It was set to intersect at '
The optical block 78 extends the optical path length,
After being bent at a right angle by the beam 80, the surface R ′ in FIG.
Cross at. Beam LBR reflected by mirror 80 1, L
BR2Is at a right angle on the total reflection surface 76A of the composite prism 76.
It is bent and becomes parallel to the optical axis and enters the lens system 82.
You. At this time, two beam LBR1, LBR2Is
The parallel light flux between the lens systems 70 and 82 is
Because it intersects at R ', after passing through the lens system 82
This also goes parallel to the optical axis.
【0061】以上のレンズ系82を通過した4本のビー
ムは、先の図6に示した系に入射する。すなわち、図9
(A)中のフーリエ変換面EP1'が、図6(B)中のE
P1'と同一点となるように配置され、4本のビームは図
6(B)中のビームスプリッタ16、レンズ系14、・・
・・の順に送光される。図10は、図8、図9に示した4
ビーム生成系と光路長補正系とを、1つの像空間内でま
とめて実現した変形例である。そして図10(A)はZ
−Y平面内で視野絞り64からレンズ系82までの系を
示したものであり、図10(B)はその系をZ−X平面
内で見たものである。The four beams that have passed through the lens system 82 described above are incident on the system shown in FIG. That is, FIG.
The Fourier transform plane EP 1 'in (A) is E in FIG. 6 (B).
The four beams are arranged so as to be at the same point as P 1 'and the four beams are the beam splitter 16, the lens system 14, ... In FIG.
The light is transmitted in the order of. FIG. 10 shows 4 shown in FIG. 8 and FIG.
This is a modified example in which the beam generation system and the optical path length correction system are collectively realized in one image space. And FIG. 10 (A) is Z
FIG. 10B shows the system from the field stop 64 to the lens system 82 in the −Y plane, and FIG. 10B shows the system in the ZX plane.
【0062】視野絞り64を通った2本のビームL
B1 、LB2 はビームスプリッタ84によって2つに分
割され、このスプリッタ84を水平に透過した2本のビ
ームは合成プリズム76もそのまま透過してレンズ系8
2に入射し、ビームLBR1 、LBR2 として図9と同
様の状態で射出する。一方、ビームスプリッタ84で反
射された2本のビームは、ミラー85、86で図示の通
りに反射され、さらに合成プリズム76の全反射面76
Aで反射されて、Z−Y平面内では光軸と平行になって
レンズ系82に入射し、図9と同様の状態でビームLB
W1 、LBW2 として射出する。Two beams L passing through the field stop 64
B 1 and LB 2 are split into two by a beam splitter 84, and the two beams horizontally transmitted through this splitter 84 also pass through the combining prism 76 as they are and the lens system 8
2 and is emitted as beams LBR 1 and LBR 2 in the same state as in FIG. On the other hand, the two beams reflected by the beam splitter 84 are reflected by the mirrors 85 and 86 as shown in the figure, and further, the total reflection surface 76 of the combining prism 76.
The beam LB is reflected by A, enters the lens system 82 in parallel with the optical axis in the Z-Y plane, and is in the same state as in FIG.
Eject as W 1 and LBW 2 .
【0063】図10の系では、ミラー85、86を通る
分だけ、ビームLBW1 、LBW2の方が物理的な光路
長が長くなる。すなわち、図10(B)において、面P
01の視野絞り64はレチクルRのマークRMxと共役に
なっているが、レンズ系82に入射するビームLB
W1 、LBW2 の交差点は、ミラー85、86による光
路の引き回しによって、面P01よりもレーザ光源側の面
P01’に位置する。従って、面P01とP01’との間の光
軸方向の距離が図3、図6に示した間隔Dに対応する。In the system shown in FIG. 10, the beams LBW 1 and LBW 2 have a longer physical optical path as they pass through the mirrors 85 and 86. That is, in FIG. 10B, the plane P
The field stop 64 of 01 is conjugated with the mark RMx of the reticle R, but the beam LB incident on the lens system 82 is
The intersection of W 1 and LBW 2 is located on the surface P 01 ′ closer to the laser light source than the surface P 01 due to the optical path routed by the mirrors 85 and 86. Therefore, the distance in the optical axis direction between the planes P 01 and P 01 'corresponds to the distance D shown in FIGS.
【0064】図10の系によれば、先の図8、図9の系
のうち、レンズ系68、70によるリレー系が省略され
るので、それだけアライメント装置の送光部がコンパク
トになる。尚、図10(A)に示すように、2本のビー
ムLBR1 、LBR2 が通るビームスプリッタ84と合
成プリズム76との間に、厚みを可変とした平行平板状
の光学ブロック87を挿入し、ここでビームLBR1 、
LBR2 の像空間での交差位置と、ビームLBW1 、L
BW2 の像空間での交差位置との光軸方向の間隔を微調
してもよい。また、光路長差を大きく変えたいときは、
図10(A)において、ミラー85、86を一体にして
Y方向に平行移動させればよい。According to the system shown in FIG. 10, the relay system including the lens systems 68 and 70 in the system shown in FIGS. 8 and 9 is omitted, so that the light transmitting section of the alignment apparatus becomes compact. As shown in FIG. 10A, a parallel plate-shaped optical block 87 having a variable thickness is inserted between the beam splitter 84 through which the two beams LBR 1 and LBR 2 pass and the combining prism 76. , Where beam LBR 1 ,
The intersection of LBR 2 in the image space and the beams LBW 1 , L
The distance in the optical axis direction from the intersection position of BW 2 in the image space may be finely adjusted. Also, if you want to change the optical path length greatly,
In FIG. 10A, the mirrors 85 and 86 may be integrally moved in parallel in the Y direction.
【0065】以上、図6〜図10によって、本実施例の
アライメント装置の送光部が構成されるが、図6(A)
に表したように、対物レンズOBからレンズ系10まで
の瞳空間において、ウェハマーク用のビームLBW1 、
LBW2 はZ−X平面内で光軸AXaに対して傾斜した
ものとなり、レチクルマーク用のビームLBR1 、LB
R2 はZ−X平面内で光軸AXaに対して平行になると
したが、その関係は逆であってもよい。むしろ、逆の方
が、マーク配置に応じた対物レンズOBの移動(光軸A
XaのレチクルR上での位置のX、Y方向の移動)を考
えたときに有利である。具体的には、対物レンズOBの
後側焦点面を図6中の面P0 に一致させ、系の瞳空間を
通るビームLBW1 、LBW2 を、Z−X平面内では光
軸を挟んで互いに平行にするように、ビームの送光を行
えばよい。As described above, the light transmitting section of the alignment apparatus according to the present embodiment is constituted by FIGS. 6 to 10, and FIG.
In the pupil space from the objective lens OB to the lens system 10, the wafer mark beam LBW 1 ,
The LBW 2 is tilted with respect to the optical axis AXa in the ZX plane, and the reticle mark beams LBR 1 and LB
R 2 is parallel to the optical axis AXa in the ZX plane, but the relationship may be reversed. Rather, the opposite is the movement of the objective lens OB according to the mark arrangement (optical axis A
This is advantageous when considering the movement of the position of Xa on the reticle R in the X and Y directions. Specifically, the rear focal plane of the objective lens OB is made to coincide with the plane P 0 in FIG. 6, and the beams LBW 1 and LBW 2 passing through the pupil space of the system are sandwiched with the optical axis in the ZX plane. Beams may be transmitted so as to be parallel to each other.
【0066】それについて、さらに図11を参照して説
明する。図11は対物レンズOBからフーリエ変換面
(瞳共役面)EP1 までの系を表す斜視図であり、ここ
ではレチクルR上のマークRMxと窓WIの位置が、個
々のレチクル毎に異なることに対応するために、対物レ
ンズOBとミラー90とを一体にしてY方向(投影光学
系PLの視野内で放射方向)に可動としてある。This will be further described with reference to FIG. FIG. 11 is a perspective view showing a system from the objective lens OB to the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) EP 1 , in which the positions of the mark RMx on the reticle R and the window WI are different for each reticle. In order to deal with this, the objective lens OB and the mirror 90 are integrally movable in the Y direction (radiation direction within the visual field of the projection optical system PL).
【0067】図11のように、光軸AXaと平行に2本
のビームLBW1 、LBW2 がフーリエ変換面EP1 を
通過してミラー90で直角に曲げられて対物レンズOB
に入射する場合、対物レンズOBからレンズ系10まで
は、2本のビームLBW1 、LBW2 にとってアフォー
カル系になっているため、対物レンズOBとミラー90
が一体にY方向に移動しても、2本のビームLBW1 、
LBW2 の交差位置は常に面P0 上に存在する。ところ
が、面EP1 を含む瞳空間で2本のビームLBW1 、L
BW2 が光軸AXaと平行になっていないと、対物レン
ズOB、ミラー90を移動する毎に、2本のビームLB
W1 、LBW2 の交差位置が面P0 に対して上下方向に
若干移動してしまう。すなわち、共役関係の変動が生じ
る。その変動量は、瞳空間での2本のビームLBW1 、
LBW2 の光軸AXaに対する傾きに依存するが、対物
レンズOBがテレセントリックな系であるとすると、そ
の変動量は対物レンズOBの焦点距離(対物レンズOB
の主面からレチクルまでの距離)Lfと間隔Dとの比で
決まり、D/Lfが小さければ対物レンズOB、ミラー
90のY方向の単位移動量に対する共役関係の変動量も
小さくなる。As shown in FIG. 11, the two beams LBW 1 and LBW 2 which are parallel to the optical axis AXa pass through the Fourier transform plane EP 1 and are bent at a right angle by the mirror 90 to form the objective lens OB.
When incident on the objective lens OB and the lens system 10, since the two beams LBW 1 and LBW 2 are an afocal system, the objective lens OB and the mirror 90 are
, The two beams LBW 1 ,
The intersection position of LBW 2 always exists on the plane P 0 . However, the two beams LBW 1 , L in the pupil space including the plane EP 1
Unless BW 2 is parallel to the optical axis AXa, two beams LB are moved every time the objective lens OB and the mirror 90 are moved.
The crossing position of W 1 and LBW 2 slightly moves in the vertical direction with respect to the plane P 0 . That is, the conjugate relationship changes. The amount of fluctuation is two beams LBW 1 in the pupil space,
Although it depends on the inclination of LBW 2 with respect to the optical axis AXa, if the objective lens OB is a telecentric system, the variation is the focal length of the objective lens OB (objective lens OB
The distance from the main surface to the reticle) Lf is determined by the ratio of the distance D. If D / Lf is small, the amount of change in the conjugate relationship with respect to the unit movement amount of the objective lens OB and the mirror 90 in the Y direction is also small.
【0068】さて、図11ではウェハ用のビームLBW
1 、LBW2 に対してアフォーカル系となるようにした
ので、上述の共役関係の変動は発生しない。このことは
レチクル用のビームLBR1 、LBR2 に関しては共役
関係が変動することを意味する。しかしながら、レチク
ル上では2本のビームLBR1 、LBR2 の交差角は極
めて小さい値になるので、2本のビームLBR1 、LB
R2 の交差空間の光軸AXa方向の長さ(深度)は極め
て大きくなり、レチクル上での共役関係の変動量は実用
上は無視できる。Now, in FIG. 11, the beam LBW for the wafer is used.
1 and LBW 2 are set to be an afocal system, so that the above-described change in the conjugate relationship does not occur. This means that the conjugate relationship of the reticle beams LBR 1 and LBR 2 varies. However, since the crossing angle of the two beams LBR 1 and LBR 2 is extremely small on the reticle, the two beams LBR 1 and LB 2
The length (depth) of the intersection space of R 2 in the optical axis AXa direction becomes extremely large, and the fluctuation amount of the conjugate relation on the reticle can be ignored in practical use.
【0069】仮に無視できないとしても、ビームLBR
1 、LBR2 の夫々のレチクルマークRMx上での照射
領域がX方向(ピッチ方向)に徐々に分離して、互いに
重畳する照射領域(干渉縞が生成される範囲)のX方向
の幅が小さくなるだけなので、ビームLBR1 、LBR
2 の断面形状がレチクル上でX方向に長い長方形となる
ように、視野絞り64の開口形状を設定しておけばよ
い。それにレチクルマークRMxの場合は、クロム層の
エッチングによって作られているので安定な格子性能を
得ることができることから、ビームLBR1 、LBR2
による干渉縞の生成範囲のX方向(Xピッチ方向)の幅
が小さくなって、その範囲内に含まれる格子線の本数が
半分程度(例えば20本から10本)に減少しても、比
較的良好に干渉光BTrを得ることができる。Even if it cannot be ignored, the beam LBR
1 , the irradiation areas on the reticle marks RMx of LBR 2 are gradually separated in the X direction (pitch direction), and the width of the irradiation areas (range where interference fringes are generated) overlapping each other in the X direction is small. Beam LBR 1 , LBR
The aperture shape of the field stop 64 may be set so that the sectional shape of 2 is a rectangle long in the X direction on the reticle. In addition, in the case of the reticle mark RMx, since it is made by etching the chrome layer, stable grating performance can be obtained, so that the beams LBR 1 and LBR 2 can be obtained.
Even if the width in the X direction (X pitch direction) of the interference fringe generation range is reduced and the number of lattice lines included in the range is reduced to about half (for example, 20 to 10), The interference light BTr can be satisfactorily obtained.
【0070】ところが、もしウェハ用のビームLB
W1 、LBW2 の方で共役関係の変動が生じると、当然
にウェハマークWMx上に生成される干渉縞のピッチ方
向の全幅が減少し、干渉光BTwの発生に寄与するウェ
ハマークWMx内の格子本数も減少する。一般にウェハ
マークはレチクルマークほど安定な格子性能をもってい
ないので、なるべく多くの格子本数をとらえる方が精度
上は望ましい。以上の理由から、対物レンズOBに入射
するウェハ用のビームLBW1 、LBW2 に対してアフ
ォーカル系が達成されている方が有利である。However, if the beam LB for the wafer
When the conjugate relation changes in W 1 and LBW 2 , naturally the entire width in the pitch direction of the interference fringes formed on the wafer mark WMx decreases, and the inside of the wafer mark WMx that contributes to the generation of the interference light BTw is naturally reduced. The number of grids also decreases. In general, a wafer mark does not have a stable grid performance as that of a reticle mark, and therefore it is desirable to capture as many grid lines as possible in terms of accuracy. For the above reasons, it is advantageous that the afocal system is achieved for the wafer beams LBW 1 and LBW 2 incident on the objective lens OB.
【0071】次に、図5を参照して図6中にも示された
受光系の構成を説明する。図5では、図4と同じ機能、
作用の部材には同一の符号を付してある。先にも述べた
ように、レチクルマークRMxからの干渉光BTrとウ
ェハマークWMxからの干渉光BTwとは、本実施例で
はいずれも像空間において対物レンズOBの光軸AXa
と平行に進み、レンズ系10、ミラー12、及びレンズ
系14を介してビームスプリッタ16に達する。このビ
ームスプリッタ16で分岐された干渉光BTr、BTw
は、図5のようにフーリエ変換面(瞳面EPの共役面)
EP4'を通りミラー20で反射され、レンズ系22によ
って逆フーリエ変換され、ビームスプリッタ23で共に
2分割される。そしてビームスプリッタ23を透過した
光路上で、かつ面P0(2本のビームLBW1 、LBW2
の交差点Pを含む面)、すなわちウェハ面と共役な位置
(図4(A)の交差点P')には視野絞り24Wが配置さ
れる。この視野絞り24Wは、ウェハマークWMx(又
はウェハマーク上の干渉縞生成領域)の大きさに対応し
た開口を有し、干渉光BTwのみを抽出して他の光(例
えば干渉光BTr)はカットする。抽出された干渉光B
Twは光電素子26Wで受光され、ビート周波数(例え
ば50KHz)をもつ交流信号SSwが得られる。Next, the structure of the light receiving system shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same function as in FIG.
The same members are designated by the same reference numerals. As described above, the interference light BTr from the reticle mark RMx and the interference light BTw from the wafer mark WMx are both the optical axis AXa of the objective lens OB in the image space in this embodiment.
And reaches the beam splitter 16 via the lens system 10, the mirror 12, and the lens system 14. The interference lights BTr and BTw split by the beam splitter 16
Is the Fourier transform plane (the conjugate plane of the pupil plane EP) as shown in FIG.
It passes through EP 4 ′, is reflected by the mirror 20, is subjected to the inverse Fourier transform by the lens system 22, and is split into two by the beam splitter 23. Then, on the optical path that has passed through the beam splitter 23 and on the surface P 0 (two beams LBW 1 and LBW 2
A field stop 24W is arranged at a plane (including a crossing point P), that is, at a position conjugate with the wafer surface (crossing point P'in FIG. 4A). The field stop 24W has an opening corresponding to the size of the wafer mark WMx (or an interference fringe generation region on the wafer mark), extracts only the interference light BTw, and cuts other light (for example, interference light BTr). To do. Extracted interference light B
Tw is received by the photoelectric element 26W, and an AC signal SSw having a beat frequency (for example, 50 KHz) is obtained.
【0072】本実施例では、先に図4を使って説明した
ように面P0 とレチクルRのパターン面との間隔Dが式
(2)を満足し、かつ視野絞り24Wがその面P0 と共役
な位置に設置されている。このため、レチクルRの表面
から発生する正反射光が視野絞り24Wに達してもその
重なり部分に開口エッジは存在しないので、正反射光が
開口エッジにあたって回折光や散乱光が発生しても、そ
れら回折、散乱光は周波数差Δfのビート周波数を持た
ない。従って、正反射光が視野絞り24Wの開口エッジ
で回折、散乱されて干渉光BTwに混入しても、光電素
子26Wでは干渉光BTwと同じビート周波数を持つノ
イズ成分が検出されず、ヘテロダイン方式ではその正反
射光がノイズにはならない。In this embodiment, the distance D between the surface P 0 and the pattern surface of the reticle R is expressed by the equation as described above with reference to FIG.
(2) is satisfied, and the field stop 24W is installed at a position conjugate with the surface P 0 . Therefore, even if the specularly reflected light generated from the surface of the reticle R reaches the field stop 24W, there is no opening edge in the overlapping portion, so that even if the specularly reflected light hits the opening edge and diffracted light or scattered light is generated, The diffracted and scattered light does not have a beat frequency with a frequency difference Δf. Therefore, even if the specular reflection light is diffracted and scattered at the aperture edge of the field stop 24W and is mixed in the interference light BTw, the photoelectric element 26W does not detect a noise component having the same beat frequency as the interference light BTw, and in the heterodyne system. The specularly reflected light does not become noise.
【0073】一方、ビームスプリッタ23を反射した方
向の光路上で、レチクル面(マーク面)と共役な位置に
は視野絞り24Rが配置される。視野絞り24Rは、レ
チクルマークRMx(又はレチクルマークRMx上の干
渉縞生成領域)の大きさに対応した開口を有し、干渉光
BTrのみを抽出して他の光(例えば干渉光BTw)は
カットする。抽出された干渉光BTrは光電素子26R
で受光され、ビート周波数(例えば50KHz)をもつ
交流信号SSrが得られる。On the other hand, a field stop 24R is arranged at a position conjugate with the reticle surface (mark surface) on the optical path in the direction reflected by the beam splitter 23. The field stop 24R has an opening corresponding to the size of the reticle mark RMx (or the interference fringe generation region on the reticle mark RMx), extracts only the interference light BTr, and cuts other light (for example, the interference light BTw). To do. The extracted interference light BTr is the photoelectric element 26R.
An AC signal SSr having a beat frequency (for example, 50 KHz) is received by.
【0074】従って、2つの交流信号(検出信号)SS
w、SSrの間の位相差を計測すれば、レチクルマーク
RMxとウェハマークWMxとのX方向(ピッチ方向)
の相対的な位置ずれ量がマークピッチの±1/4の範囲
内で求められる。例えば、レチクルマークRMxのピッ
チを10μm、縮小倍率1/Mを1/5、そしてウェハ
マークWMxのピッチを2μmとし、位相差変化の±1
80°を約2°の分解能で検出できるものとすると、ウ
ェハ上では±0.5μmが±180°に対応するので、
位相差の2°の変化は0.5(2/180)≒0.00
56μmの位置ずれ量に相当する。尚、前述の位相差に
基づいてレチクルRとウェハWとの相対的な位置ずれ量
を求める装置は特開平4−7814号公報等に開示され
ているので、いずれの図面でも図示を省略してある。Therefore, two AC signals (detection signals) SS
If the phase difference between w and SSr is measured, the reticle mark RMx and the wafer mark WMx in the X direction (pitch direction).
The relative positional deviation amount of is determined within a range of ± 1/4 of the mark pitch. For example, the pitch of the reticle mark RMx is 10 μm, the reduction ratio 1 / M is 1/5, and the pitch of the wafer mark WMx is 2 μm.
Assuming that 80 ° can be detected with a resolution of about 2 °, ± 0.5 μm corresponds to ± 180 ° on the wafer.
The change in phase difference of 2 ° is 0.5 (2/180) ≈ 0.00
This corresponds to a positional deviation amount of 56 μm. An apparatus for obtaining the relative positional deviation amount between the reticle R and the wafer W based on the above-mentioned phase difference is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-7814, etc., and therefore is not shown in any of the drawings. is there.
【0075】さて、周波数が等しい2つの交流信号(正
弦波)SSr、SSwの位相差の計測には、2つの信号
波形をその周波数よりも十分に高い周波数のクロックに
応答して同一タイミングでデジタルサンプリングして波
形メモリに取り込んだ後、コンピュータ(プロセッサ
ー)によってフーリエ変換、又はフーリエ積分を行うの
が望ましい。この場合、波形メモリに取り込んでフーリ
エ演算に使われる周期数(波の数)が多ければ多い程、
ランダムノイズ等の低減効果によって計測精度は向上す
るが、それだけ演算時間が長くなる。Now, in order to measure the phase difference between two AC signals (sine waves) SSr and SSw having the same frequency, two signal waveforms are digitalized at the same timing in response to a clock having a frequency sufficiently higher than the frequency. It is desirable to perform Fourier transform or Fourier integration by a computer (processor) after sampling and loading in the waveform memory. In this case, the greater the number of cycles (number of waves) that are taken into the waveform memory and used for Fourier calculation,
Although the measurement accuracy is improved by the effect of reducing random noise and the like, the calculation time becomes longer accordingly.
【0076】一般にフーリエ演算の場合、演算過程で基
準周波数(ここではビーム周波数)のサイン波とコサイ
ン波とを利用し、基準周波数に対する信号SSrの位相
成分と基準周波数に対する信号SSwの位相成分とを個
別に算出した後、両方の位相成分の差から信号SSr、
SSwの位相差を求めている。そこでその基準周波数に
対する信号SSrの位相成分を求める際は、レチクルマ
ークRMxが安定した格子性能をもつことから、演算に
使う信号SSrの周期数を所定の精度が得られる範囲内
で少なくしておき、基準周波数に対する信号SSwの位
相成分を求める際は、ウェハマークWMxの形状劣化、
段差(凹凸)の程度、表面の粗さ、反射率の低下等に応
じて、演算に使う信号SSwの周期数を可変としてお
く。このようにすると、ウェハマークWMxが良好に形
成されていれば、演算時間を短くすることができ、かつ
ウェハマークWMxの格子性能が低下している場合は演
算時間が長くなるものの計測精度をそれ程落とすことが
ないといった利点が得られる。Generally, in the case of Fourier calculation, a sine wave and a cosine wave of a reference frequency (here, a beam frequency) are used in the calculation process to calculate the phase component of the signal SSr with respect to the reference frequency and the phase component of the signal SSw with respect to the reference frequency. After being calculated individually, the signal SSr,
The phase difference of SSw is calculated. Therefore, when the phase component of the signal SSr with respect to the reference frequency is obtained, the reticle mark RMx has a stable lattice performance, and therefore the number of cycles of the signal SSr used for calculation is reduced within a range where a predetermined accuracy can be obtained. , When the phase component of the signal SSw with respect to the reference frequency is obtained, the shape deterioration of the wafer mark WMx,
The number of cycles of the signal SSw used for the calculation is variable according to the degree of step (concavo-convex), surface roughness, decrease in reflectance, and the like. In this way, if the wafer mark WMx is well formed, the calculation time can be shortened, and if the lattice performance of the wafer mark WMx is deteriorated, the calculation time will be longer, but the measurement accuracy will be improved. It has the advantage of not being dropped.
【0077】また、そのようなウェハマークの格子性能
の低下は、光電素子26Wからの信号SSwを波形メモ
リに取り込む際、その振幅を求めることでも予想される
ので、振幅が小さくなっていたらフーリエ演算に使う信
号SSwの周期数を増せばよい。さらにウェハマークW
MはウェハW上の各ショット領域毎に設けられているた
め、マークWMのウェハW上での位置によっても格子性
能が変化し得る。従って信号SSwの振幅によって演算
に使う周期数を増減させることは、マーク位置の計測精
度がウェハ上の位置によらずほぼ同じにできるのみなら
ず、例えば特開昭61−44429号号公報に開示され
ているように複数のショットのマークWMの夫々を予め
順次計測するグローバルアライメント(EGA)方式で
は、高い計測精度を保ちつつ処理時間も短縮できるとい
う利点がある。Such a decrease in the wafer mark lattice performance can also be expected by obtaining the amplitude of the signal SSw from the photoelectric element 26W in the waveform memory. Therefore, if the amplitude is small, the Fourier calculation is performed. It suffices to increase the number of cycles of the signal SSw used for. Wafer mark W
Since M is provided for each shot area on the wafer W, the lattice performance may change depending on the position of the mark WM on the wafer W. Therefore, it is possible to increase or decrease the number of cycles used for calculation depending on the amplitude of the signal SSW, not only can the measurement accuracy of the mark position be substantially the same regardless of the position on the wafer, but also disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429. As described above, the global alignment (EGA) method in which the marks WM of a plurality of shots are sequentially measured in advance has an advantage that the processing time can be shortened while maintaining high measurement accuracy.
【0078】さて、以上のようなTTR方式のアライメ
ント装置は、一例としては特開平4−45512号公報
に開示されているようなステップアンドリピート方式の
投影露光装置、あるいは特開平4−307720号公報
に開示されているようなステップアンドスキャン方式の
走査型投影露光装置に組み込まれる。このような装置に
組み込む場合はシステムの都合上、レチクルR単体、又
はウェハW単体の位置計測が必要になることもある。The above-mentioned TTR type alignment apparatus is, for example, a step-and-repeat type projection exposure apparatus as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-45512, or Japanese Patent Laid-Open No. 4-307720. Incorporated in a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus as disclosed in US Pat. When incorporated in such an apparatus, it may be necessary to measure the position of the reticle R alone or the wafer W alone for the convenience of the system.
【0079】その場合は、特開平4−45512号公報
にも開示されているように、図6〜図10中に示された
送光ビームLB1 、LB2 の2本、送光ビームLB
R1 、LBR2 の2本、あるいは送光ビームLBW1 、
LBW2 の2本の少なくとも1組を、送光路からビーム
スプリッターで分岐させて基準格子板上で交差させ、そ
の基準格子板から発生する干渉光(±1次回折光)を光
電素子で受光して、基準信号(ビート周波数)を得るよ
うにする。そしてこの基準信号と信号SSrとの位相差
を求めれば、レチクルマークRMxの基準格子板に対す
る位置ずれ量がわかり、レチクル単体の基準格子板との
アライメントが可能になる。ウェハ側についても同様
に、基準格子板に対する単体のアライメントが可能にな
る。次に、図12〜図14を参照して本発明の第2の実
施例について説明するが、本実施例では特開平6−82
215号公報に開示されているようにアライメントビー
ムを多波長化するものである。ここで、多波長化といっ
ても極端に波長の異なる複数の送光ビームを同時に送る
のではなく、例えば波長633nmのHe−Neレーザ
と、波長670〜710nmに発振スペクトルを有する
半導体レーザ(LD)とを使って、波長が40〜80n
m程度離れた少なくとも2つの波長を使うのである。In that case, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-45512, the two light-transmitting beams LB 1 and LB 2 shown in FIGS. 6 to 10 and the light-transmitting beam LB are shown.
Two of R 1 and LBR 2 , or the transmitted light beam LBW 1 ,
At least one set of two LBW 2 is branched from the light transmission path by a beam splitter and intersects on the reference grating plate, and the interference light (± 1st order diffracted light) generated from the reference grating plate is received by the photoelectric element. , To obtain the reference signal (beat frequency). Then, if the phase difference between the reference signal and the signal SSr is obtained, the positional deviation amount of the reticle mark RMx with respect to the reference lattice plate can be known, and the alignment of the reticle alone with the reference lattice plate can be performed. Similarly, on the wafer side, a single unit can be aligned with the reference lattice plate. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 215, the alignment beam is made to have multiple wavelengths. Here, even if the number of wavelengths is increased, a plurality of light-transmitting beams having extremely different wavelengths are not simultaneously transmitted, but for example, a He-Ne laser having a wavelength of 633 nm and a semiconductor laser (LD having an oscillation spectrum at a wavelength of 670 to 710 nm) ) And, the wavelength is 40-80n
At least two wavelengths separated by about m are used.
【0080】多波長化のためには、図7に示した1段目
のAOM50に入射するビームLBを、He−Neレー
ザ光源からの平行ビーム(633nm)と半導体レーザ
光源からの平行ビーム(例えば690nm)とをダイク
ロイックミラー、ビームスプリッタ等により同軸に合成
したものにするだけでよい。このようにすると、レチク
ルマークRMx、又はウェハマークWMxに入射する2
本のビームLBR1 、LBR2 、又はLBW1 、LBW
2 はいずれも2波長化され、干渉縞を作るための2本の
ビームの交差角を、波長差(690−633nm)に応
じた量だけ異ならせることができる。尚、異なるレーザ
光源からのビームは、時間的コヒーレンシィ、空間的コ
ヒーレンシィが全くないので互いに干渉することがな
く、He−Neレーザのビームと半導体レーザのビーム
との交差による干渉縞は発生しない。In order to increase the number of wavelengths, the beam LB incident on the first-stage AOM 50 shown in FIG. 7 is converted into a parallel beam (633 nm) from a He-Ne laser light source and a parallel beam (for example, from a semiconductor laser light source). 690 nm) and a beam splitter or the like to coaxially combine them. In this way, the light is incident on the reticle mark RMx or the wafer mark WMx.
Book beams LBR 1 , LBR 2 , or LBW 1 , LBW
2 is 2 wavelengths both, the crossing angle of the two beams to produce interference fringes can be made different by an amount corresponding to the wavelength difference (690-633nm). It should be noted that beams from different laser light sources do not interfere with each other because they do not have temporal coherency and spatial coherency at all, and interference fringes due to the intersection of the He-Ne laser beam and the semiconductor laser beam do not occur. ..
【0081】次に、図12を参照して多波長化のときの
ウェハマークWMxに対するビームの送光について説明
する。図12において、X方向にピッチを有するウェハ
マークWMxに対しては、波長λ1(He−Neレーザ)
の2本のビームLBW1 、LBW2 が入射角±θ1 で入
射するとともに、波長λ2(半導体レーザ)の2本のビー
ムLBW1'、LBW2'が入射角±θ2 で入射する。これ
らの入射角θ1 、θ2は、1段目のAOM50での変調
格子のピッチ(回折角)を基準として決まってくるた
め、入射角±θ1 の2本のビームLBW1 、LBW2 の
交差によって生成される干渉縞と、入射角±θ2 の2本
のビームLBW1'、LBW2'の交差によって生成される
干渉縞とは、全く同一のピッチで位相差が零の状態で重
畳している。Next, referring to FIG. 12, the beam transmission to the wafer mark WMx when the number of wavelengths is increased will be described. In FIG. 12, for the wafer mark WMx having a pitch in the X direction, the wavelength λ 1 (He-Ne laser)
Two beams LBW 1 and LBW 2 are incident at an incident angle ± θ 1 , and two beams LBW 1 ′ and LBW 2 ′ having a wavelength λ 2 (semiconductor laser) are incident at an incident angle ± θ 2 . Since these incident angles θ 1 and θ 2 are determined with reference to the pitch (diffraction angle) of the modulation grating in the first-stage AOM 50, the two beams LBW 1 and LBW 2 with incident angles ± θ 1 The interference fringes generated by the intersection and the interference fringes generated by the intersection of the two beams LBW 1 ′ and LBW 2 ′ with an incident angle of ± θ 2 are superposed at exactly the same pitch with zero phase difference. are doing.
【0082】従って、2本のビームLBW1 、LBW2
の照射によってウェハマークWMxから発生する干渉ビ
ート光BTwと、2本のビームLBW1'、LBW2'の照
射によってウェハマークWMxから発生する干渉ビート
光BTw’とは、互いに同軸となって垂直方向に進み、
図5中の光電素子26Wで同時に光電検出される。この
とき光電素子26Wからの信号SSwは、ビート周波数
をもつ単一の交流波形となる。Therefore, the two beams LBW 1 and LBW 2
The interference beat light BTw generated from the wafer mark WMx by the irradiation of the laser beam and the interference beat light BTw 'generated from the wafer mark WMx by the irradiation of the two beams LBW 1 ′ and LBW 2 ′ are coaxial with each other in the vertical direction. Go to
Photoelectric detection is simultaneously performed by the photoelectric element 26W in FIG. At this time, the signal SSw from the photoelectric element 26W has a single AC waveform having a beat frequency.
【0083】以上のように、少なくともウェハマークW
Mxを照射する2本のビームを多波長化することによっ
て、ウェハW上にほぼ一様の厚み(1μm程度)で塗布
されたフォトレジスト層における薄膜干渉の影響による
位相計測誤差が低減される。また多波長化は、所定の帯
域幅(例えば40〜100nm)内にブロードな強度分
布を有する光源からのビームを用いてもよく、このよう
なブロードなバンド幅のビームを、図7中の1段目のA
OM50に平行光束として入射させれば、ウェハマーク
WMx上では例えば図12中の入射角θ1 からθ2 の間
に連続的に入射ビームが存在する。但し、この場合もウ
ェハ上には、ウェハマークWMxのピッチに対応した1
つの干渉縞しか生成されない。As described above, at least the wafer mark W
By making the two beams for irradiating Mx multi-wavelength, the phase measurement error due to the influence of thin film interference in the photoresist layer coated on the wafer W with a substantially uniform thickness (about 1 μm) is reduced. Further, for the multi-wavelength conversion, a beam from a light source having a broad intensity distribution within a predetermined bandwidth (for example, 40 to 100 nm) may be used. Stage A
If it is incident on the OM 50 as a parallel light beam, the incident beam continuously exists on the wafer mark WMx between the incident angles θ 1 and θ 2 in FIG. 12, for example. However, in this case as well, 1 corresponding to the pitch of the wafer mark WMx is formed on the wafer.
Only two interference fringes are generated.
【0084】以上の多波長化を実施する場合、その波長
範囲(バンド幅)に対応して軸上色収差(もしくは倍率
色収差)が若干異なってくること、及び波長に応じて2
本のビームの交差角が異なってくることにより、ウェハ
マークWMxを照射する2本のビームの補正板PC上で
の径(サイズ)、又は間隔は波長範囲に応じた広がりを
持つことになる。When the above multi-wavelength is implemented, the axial chromatic aberration (or the chromatic aberration of magnification) is slightly different depending on the wavelength range (bandwidth), and 2 depending on the wavelength.
Due to the different crossing angles of the two beams, the diameter (size) or the interval of the two beams irradiating the wafer mark WMx on the correction plate PC has a spread corresponding to the wavelength range.
【0085】図13は、ウェハマークWMxへ向けられ
る波長633nmの2本のビームLBW1 、LBW
2 と、波長690nmの2本のビームLBW1'、LBW
2'との送光用の位相格子A1、A2上での分布の一例を
示す。ビームLBW1 、LBW2はそのビーム断面形状
がY方向に長い楕円となり、入射角±θ1 に対応して瞳
面EP上ではX方向に間隔Xhで並ぶ。そしてビームL
BW1'、LBW2'は、そのビーム断面形状がY方向に長
い楕円形となり、入射角±θ2(θ2 >θ1)に対応して瞳
面EP上ではX方向に間隔Xd(Xd>Xh)で並ぶ。FIG. 13 shows two beams LBW 1 and LBW having a wavelength of 633 nm directed to the wafer mark WMx.
2 and two beams of wavelength 690 nm LBW 1 ', LBW
Shows an example of distribution on the phase grating A1, A2 for sending and 2 '. The beams LBW 1 and LBW 2 have elliptical beam cross-sectional shapes that are long in the Y direction, and are arranged on the pupil plane EP at intervals Xh in the X direction corresponding to the incident angle ± θ 1 . And the beam L
BW 1 ', LBW 2' is the beam cross section is a long ellipse in the Y-direction, incidence angle ± θ 2 (θ 2> θ 1) interval in the X direction on the pupil plane EP corresponds to Xd (Xd > Xh).
【0086】このようにレーザを光源とすると、ウェハ
上での照射領域の形(図8、又は図10中の視野絞り6
4の開口形)が長方形であると、回折の影響によって送
光用位相格子(A1、A2)上でのビーム断面(スポッ
ト)はその長方形と直交した方向に長い楕円形になるこ
とから、送光用位相格子の夫々の全体形状は長方形とさ
れ、かつ多波長化に対応した間隔Xh、Xdの差分とス
ポットサイズに応じて間隔方向の幅が決定される。ま
た、2つの波長λ1 、λ2 の差が大きいと、瞳面EP上
での各送光ビームの間隔Xh,Xdは、互いに重畳する
ことなく分離するので、各波長の送光ビーム毎に送光用
位相格子を設けた方がよく、この場合、各波長用の位相
格子毎にフレネル格子のピッチをわずかに変えた方が望
ましい。When the laser is used as the light source, the shape of the irradiation area on the wafer (the field stop 6 in FIG. 8 or 10)
4) is rectangular, the beam cross section (spot) on the phase grating for light transmission (A1, A2) becomes a long ellipse in the direction orthogonal to the rectangle due to the influence of diffraction. The overall shape of each of the optical phase gratings is a rectangle, and the width in the interval direction is determined according to the difference between the intervals Xh and Xd corresponding to the increase in wavelength and the spot size. Further, when the difference between the two wavelengths λ 1 and λ 2 is large, the intervals Xh and Xd of the respective light-transmitting beams on the pupil plane EP are separated without overlapping with each other, so that the light-transmitting beams of the respective wavelengths are separated from each other. It is better to provide a phase grating for light transmission, and in this case, it is desirable to slightly change the pitch of the Fresnel grating for each phase grating for each wavelength.
【0087】図14は、2つの波長λ1 、λ2 によるウ
ェハマーク用の送光ビームのレチクルR上での入射状態
を模式的に表したものである。波長λ1 =633nmの
2本の送光ビームLBW1 、LBW2 の各中心線は、面
P0 よりも若干下方(レチクル側)の面P0b内で交差
し、波長λ2 =690nmの2本の送光ビームLB
W1'、LBW2'の各中心線は、面P0 よりも若干上方
(対物レンズOB側)の面P0a内で交差するように対物
レンズOBから射出される。このとき、面P0a、P0bの
レチクルパターン面との間隔Da、Dbは、D=(Da
+Db)/2に設定される。従って、面P0 は2つの波
長633nmと690nmとの平均波長においてウェハ
面と共役になるので、平均共役面と呼ぶことにする。FIG. 14 schematically shows the incident state of a light beam for a wafer mark on a reticle R with two wavelengths λ 1 and λ 2 . The center lines of the two light-transmitting beams LBW 1 and LBW 2 having a wavelength λ 1 = 633 nm intersect in a plane P 0b slightly lower than the plane P 0 (on the reticle side) and have a wavelength λ 2 = 690 nm. Light beam LB of book
The center lines of W 1 ′ and LBW 2 ′ are emitted from the objective lens OB so as to intersect with each other in a plane P 0a slightly above the plane P 0 (on the side of the objective lens OB). At this time, the distances Da and Db between the surfaces P 0a and P 0b and the reticle pattern surface are D = (Da
+ Db) / 2 is set. Therefore, the plane P 0 is conjugate with the wafer plane at the average wavelengths of the two wavelengths 633 nm and 690 nm, and will be called the average conjugate plane.
【0088】このとき波長λ1 、λ2 の各送光ビームが
補正板PC上の同一の送光用位相格子を通るものとする
と、軸上色収差の補正(ウェハ面と面P0 との共役化)
は平均波長に対して設計されるから、面P0aとP0bとの
間隔(Da−Db)は、2つの波長λ1 、λ2 の差分に
対応した色収差量となる。その差分による色収差量がレ
チクル側で十分に小さい(例えば1mm以下)のであれ
ば、波長λ1 のビームLBW1 、LBW2 の交差面P0b
と波長λ2 のビームLBW1'、LBW2'の交差面P0aと
を平均共役面P0 に一致させてもよい。但し、この場合
はウェハ面におけるビームLBW1 、LBW2 の交差面
とビームLBW1'、LBW2'の交差面とが、レチクル側
での差分色収差量に対して光軸AXa方向に投影倍率
(1/M)の2乗倍だけずれることになる。すなわち、
レチクル側での差分色収差量を1mm、投影倍率を1/
5とすると、ウェハ側での差分色収差量は1000/2
5=40μmになる。また、レチクル側での差分色収差
量が比較的大きいときは、図14のようにレチクル側で
各波長の送光ビーム毎に交差面をずらしておき、ウェハ
面上ではそれらの交差面の共役面が一致するようにして
おくのが望ましい。At this time, assuming that the respective transmitted beams of wavelengths λ 1 and λ 2 pass through the same transmitting phase grating on the correction plate PC, the axial chromatic aberration is corrected (the conjugate between the wafer surface and the surface P 0). )
Is designed for the average wavelength, so the distance (Da-Db) between the surfaces P 0a and P 0b is the amount of chromatic aberration corresponding to the difference between the two wavelengths λ 1 and λ 2 . If the amount of chromatic aberration due to the difference is sufficiently small on the reticle side (for example, 1 mm or less), the intersection plane P 0b of the beams LBW 1 and LBW 2 of the wavelength λ 1 is obtained.
And the crossing plane P 0a of the beams LBW 1 ′ and LBW 2 ′ having the wavelength λ 2 may be matched with the average conjugate plane P 0 . However, in this case, the crossing plane of the beams LBW 1 and LBW 2 and the crossing plane of the beams LBW 1 ′ and LBW 2 ′ on the wafer surface are projected in the optical axis AXa direction with respect to the differential chromatic aberration amount on the reticle side ( It will be shifted by the square of 1 / M). That is,
The amount of differential chromatic aberration on the reticle side is 1 mm, and the projection magnification is 1 /
5, the difference chromatic aberration amount on the wafer side is 1000/2.
5 = 40 μm. Further, when the amount of differential chromatic aberration on the reticle side is relatively large, the intersection planes are shifted on the reticle side for each light-transmitting beam of each wavelength as shown in FIG. 14, and the conjugate planes of these intersection planes are formed on the wafer surface. It is desirable that they match.
【0089】尚、レチクルマーク用の送光ビームは必ず
しも多波長化されている必要はないので、波長λ1 のビ
ーム、又は波長λ2 のビームのいずれか一方を選択して
レチクルマークへ照射するように、送光系内に色フィル
ター、ダイクロイックミラー等を設けてもよい。あるい
は、波長λ1 、λ2 の各ビームはレチクルマークに同時
に照射し、図5の受光系のうちレチクルマークからの干
渉光BTrを受ける光電素子26Rまでの光路中に、干
渉光BTr中の波長λ1 、λ2 のいずれか一方を抽出す
るフィルターを設けてもよい。Since the light-transmitting beam for the reticle mark does not necessarily have to have multiple wavelengths, either the beam having the wavelength λ 1 or the beam having the wavelength λ 2 is selected and irradiated onto the reticle mark. As described above, a color filter, a dichroic mirror, or the like may be provided in the light transmission system. Alternatively, the respective beams of wavelengths λ 1 and λ 2 are applied to the reticle mark at the same time, and in the optical path to the photoelectric element 26R that receives the interference light BTr from the reticle mark in the light receiving system of FIG. A filter for extracting either λ 1 or λ 2 may be provided.
【0090】また、図14のように波長λ1 のビームL
BW1 、LBW2 と波長λ2 のビームLBW1'、LBW
2'との各交差面P0b、P0aを光軸方向にずらすために
は、アライメント系の各種レンズ系、対物レンズOB
に、それに見合った色収差を発生させればよい。このよ
うに波長に応じて異なる面内に結像点を有する対物レン
ズ系の一例は、例えば特開昭59−42517号公報に
開示されている。Further, as shown in FIG. 14, a beam L having a wavelength λ 1
BW 1 , LBW 2 and beam LBW 1 ′, LBW of wavelength λ 2
In order to shift the crossing planes P 0b and P 0a with 2'in the optical axis direction, various lens systems of the alignment system and the objective lens OB are used.
Then, chromatic aberration commensurate with it should be generated. An example of the objective lens system having an image forming point on a different plane depending on the wavelength is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-42517.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、投影光学
系の瞳面、もしくはその近傍に、アライメント用のビー
ムが通る光路における軸上色収差を制御する補正素子を
設け、マスクのパターン面(マーク面)から光軸方向に
一定量離間した面と感光基板の表面とを、そのアライメ
ント光路に関して互いに共役にしたので、マスクの表面
で反射して受光系に入射する光がノイズ成分となって基
板マークからのアライメント光に混入することが防止で
きる。このため、特に基板マークの検出信号の歪みが低
減され、マスクと感光基板との相対位置ずれ計測の精度
が向上するといった効果が得られる。As described above, according to the present invention, a correction element for controlling the axial chromatic aberration in the optical path through which the beam for alignment passes is provided at or near the pupil plane of the projection optical system, and the pattern surface of the mask is provided. Since the surface spaced apart from the (mark surface) by a certain amount in the optical axis direction and the surface of the photosensitive substrate are conjugated with respect to the alignment optical path, the light reflected by the surface of the mask and incident on the light receiving system becomes a noise component. It is possible to prevent the light from entering the alignment light from the substrate mark. Therefore, the distortion of the detection signal of the substrate mark is particularly reduced, and the effect of improving the accuracy of the relative displacement measurement between the mask and the photosensitive substrate is obtained.
【図1】従来の投影露光装置におけるアライメント方式
を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating an alignment method in a conventional projection exposure apparatus.
【図2】レチクル上のマーク配置とウェハ上のマーク配
置とを模式的に示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view schematically showing mark arrangement on a reticle and mark arrangement on a wafer.
【図3】本発明の各実施例によるアライメント方式の原
理を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of an alignment method according to each embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例によるアライメント光学系の基
本構成を模式的に示す図。FIG. 4 is a diagram schematically showing a basic configuration of an alignment optical system according to an example of the present invention.
【図5】本発明の実施例によるアライメント光学系に組
み合わされる受光系の構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a light receiving system combined with an alignment optical system according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例におけるアライメント光学系の
うち、対物レンズを含む一部の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a part of the configuration including an objective lens in the alignment optical system according to the embodiment of the invention.
【図7】図6のアライメント光学系に供給されるヘテロ
ダイン方式の送光ビームを作成する系を示す斜視図。7 is a perspective view showing a system for forming a heterodyne type transmitted light beam supplied to the alignment optical system of FIG. 6;
【図8】図7の系で作成された2本の送光ビームを4本
にする4ビーム生成部材の系を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a system of a four-beam generation member which makes two light-transmitting beams into four, which is created by the system of FIG.
【図9】図8の系で作成された4本のビームをレチクル
用ビームとウェハ用ビームとで光路差を与えて図6の系
へ供給する2焦点化部材の系を示す図。FIG. 9 is a view showing a system of a bifocal member for supplying the four beams created by the system of FIG. 8 to the system of FIG. 6 by giving an optical path difference between the reticle beam and the wafer beam.
【図10】図8と図9の系を合わせて4ビーム化と2焦
点化とを同時に行う変形例を示す図。FIG. 10 is a view showing a modified example in which the systems of FIGS. 8 and 9 are combined to simultaneously perform four-beam formation and two-focus formation.
【図11】アライメント光学系の対物レンズを可動とす
るときの様子を示す斜視図。FIG. 11 is a perspective view showing a state when the objective lens of the alignment optical system is made movable.
【図12】ウェハ上のマークへの送光ビームを多波長化
したときのビーム入射の様子を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a state of beam incidence when a light-transmitting beam to a mark on a wafer has multiple wavelengths.
【図13】補正素子を通る多波長化された送光ビームの
配置を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the arrangement of multi-wavelength transmitted beams that pass through a correction element.
【図14】多波長化された送光ビームのレチクル上での
光路を説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating an optical path on a reticle of a multi-wavelength transmitted beam.
R…レチクル PL…投影光学系 EP…瞳面 W…ウェハ RMx…レチクルマーク WI…窓 WMx…ウェハマーク PC…補正板 GX1 、GX2 、GX3 ;A1、A2、A3…位相格子 LBW1 、LBW2 …ウェハ用送光ビーム LBR1 、LBR2 …レチクル用送光ビーム BTw…ウェハマーク干渉光 BTr…レチクルマーク干渉光R ... Reticle PL ... Projection optical system EP ... Pupil plane W ... Wafer RMx ... Reticle mark WI ... Window WMx ... Wafer mark PC ... Correction plate GX 1 , GX 2 , GX 3 ; A 1, A 2, A 3 ... Phase grating LBW 1 , LBW 2 ... Light-transmitting beam for wafer LBR 1 , LBR 2 ... Light-transmitting beam for reticle BTw ... Wafer mark interference light BTr ... Reticle mark interference light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 9/00 H H01L 21/30 522 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location G03F 9/00 H H01L 21/30 522 D
Claims (6)
光で照射する照明系と、前記原画パターンを感光基板上
に投影する投影光学系と、前記露光光と異なる波長のア
ライメントビームを、前記マスクに形成された第1格子
マークとその近傍の透明部とに向けて照射するととも
に、前記透明部と前記投影光学系とを介して前記感光基
板に形成された第2格子マークに照射するビーム照射手
段と、前記第2格子マークから発生して前記投影光学系
と前記透明部とを介して進む回折光と、前記第1格子マ
ークから発生した回折光とを受光する光電検出器を持つ
受光系を有し、前記光電検出器の出力信号に基づいて、
前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを検出
する位置検出手段とを備えた投影露光装置において、 前記ビーム照射手段は、前記第1格子マーク上で交差す
る2本の第1アライメントビームと、前記第1格子マー
クを照射することなく前記透明部のみを通るように、前
記マスクの面から所定の間隔Dだけ離れた空間中で交差
する2本の第2アライメントビームとを生成するビーム
生成部材を有し;前記受光系は、前記2本の第2アライ
メントビームの交差点と共役な位置に設置された視野絞
りを有し;さらに前記投影光学系の瞳面、もしくはその
近傍の面内で前記2本の第2アライメントビームの通る
部分に配置され、前記2本の第2アライメントビームが
前記投影光学系を介して前記第2格子マーク上で交差す
るように偏向させる複数の光学素子を備え;該複数の光
学素子により、前記アライメントビームの波長において
前記マスク側で生じる前記投影光学系の本来の軸上色収
差量Lcを前記間隔Dとほぼ等しくなるまで補正したこ
とを特徴とする投影露光装置。1. An illumination system for irradiating a mask on which an original image pattern is formed with exposure light, a projection optical system for projecting the original image pattern on a photosensitive substrate, and an alignment beam having a wavelength different from that of the exposure light for the mask. Beam irradiation for irradiating the first lattice mark formed on the first substrate and the transparent portion in the vicinity thereof and for irradiating the second lattice mark formed on the photosensitive substrate through the transparent portion and the projection optical system. Means, and a light receiving system having a photoelectric detector for receiving diffracted light generated from the second grating mark and traveling through the projection optical system and the transparent portion, and diffracted light generated from the first grating mark. Based on the output signal of the photoelectric detector,
In a projection exposure apparatus including a position detection unit that detects a relative positional deviation between the mask and the photosensitive substrate, the beam irradiation unit includes two first alignment beams intersecting on the first lattice mark. And two second alignment beams that intersect each other in a space separated from the surface of the mask by a predetermined distance D so as to pass only the transparent portion without irradiating the first grating mark. A generating member; the light receiving system has a field stop installed at a position conjugate with an intersection of the two second alignment beams; and a plane of the pupil of the projection optical system or a plane in the vicinity thereof. Is arranged in a portion through which the two second alignment beams pass, and the two second alignment beams are deflected so as to intersect with each other on the second grating mark via the projection optical system. A plurality of optical elements; correction of the original axial chromatic aberration amount Lc of the projection optical system generated on the mask side at the wavelength of the alignment beam by the plurality of optical elements until it becomes substantially equal to the distance D; A characteristic projection exposure apparatus.
の瞳面、もしくはその近傍の面内に配置された透明板の
表面に形成された位相格子で構成され、該位相格子によ
って回折された前記第2アライメントビームの回折ビー
ムが前記第2格子マーク上で交差するように、該位相格
子のピッチと回折方向とを定めたことを特徴とする請求
項第1項に記載の装置。2. The plurality of optical elements are composed of a phase grating formed on a surface of a transparent plate arranged in a pupil plane of the projection optical system or a plane in the vicinity thereof, and diffracted by the phase grating. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the pitch and the diffraction direction of the phase grating are determined so that the diffracted beam of the second alignment beam intersects on the second grating mark.
アライメントビームの前記視野絞り上でのビーム幅、及
びその交差角をW1、及びθとし、前記視野絞りの開口
幅をW2、前記2本の第2アライメントビームの交差点
と前記視野絞りとを共役関係にする光学系の倍率をβと
すると、前記間隔Dの量は、 D≧(W1−W2)/{β2 ×4・sin(θ/2)} であることを特徴とする請求項第1項又は第2項記載の
装置。3. The second of the two reflected by the mask
A beam width of the alignment beam on the field stop and its intersection angle are W1 and θ, an aperture width of the field stop is W2, and a crossing point of the two second alignment beams and the field stop are in a conjugate relationship. The amount of the interval D is D ≧ (W1−W2) / {β 2 × 4 · sin (θ / 2)}, where β is the magnification of the optical system. The apparatus according to item 2 or item 3.
なる複数の光ビームを入射して前記第2格子マークを照
射する複数組の2本の第2アライメントビームを生成
し、 前記複数の光学素子は、前記複数組の2本の第2アライ
メントビームの交差点の各々を前記投影光学系の光軸方
向に異ならせるように前記軸上色収差量を補正すること
を特徴とする請求項第1項に記載の装置。4. The beam generating member generates a plurality of sets of two second alignment beams for irradiating the second grating mark with a plurality of light beams having different wavelengths, and the plurality of optical elements. The axial chromatic aberration amount is corrected so that each of the intersections of the plurality of sets of two second alignment beams is different in the optical axis direction of the projection optical system. The described device.
ークを照射する、第1波長の2本の第2アライメントビ
ームと該第1波長と異なる第2波長の2本の第2アライ
メントビームを生成し、 前記複数の光学素子は、前記第1波長と前記第2波長と
の平均波長における前記軸上色収差量を前記間隔Dとほ
ぼ等しくなるまで補正することを特徴とする請求項第1
項に記載の装置。5. The beam generating member irradiates the second grating mark with two second alignment beams of a first wavelength and two second alignment beams of a second wavelength different from the first wavelength. The optical element is configured to correct the amount of axial chromatic aberration at the average wavelength of the first wavelength and the second wavelength until it becomes substantially equal to the distance D.
The device according to item.
光で照射する照明系と、前記原画パターンを感光基板上
に投影する投影光学系と、前記露光光と異なる波長の2
本のアライメントビームを、前記マスクに形成された第
1格子マークとその近傍の透明部とに向けて照射すると
ともに、前記透明部と前記投影光学系とを介して前記感
光基板に形成された第2格子マークに照射するビーム照
射手段と、前記第2格子マークから発生して前記投影光
学系と前記透明部とを介して進む回折光と、前記第1格
子マークから発生した回折光とを受光する光電検出器を
持つ受光系を有し、前記光電検出器の出力信号に基づい
て、前記マスクと前記感光基板との相対的な位置ずれを
検出する位置検出手段とを備えた投影露光装置におい
て、 前記アライメントビームの波長において生じる前記投影
光学系の軸上色収差量をLcとしたとき、前記投影光学
系の瞳面内の前記2本のアライメントビームが通る位置
に配置され、前記マスクの面から光軸方向に所定の間隔
Dだけ離れた空間面と前記感光基板とを、前記アライメ
ントビームの波長において前記投影光学系を介して互い
に共役にするために、前記軸上色収差量LcをLc−D
だけ補正する補正光学素子を設け、 前記受光系は、前記空間面と共役な面内に視野絞りを有
し、 前記マスクで反射される前記2本のアライメントビーム
の前記視野絞り上でのビーム幅、及びその交差角をW
1、及びθとし、前記視野絞りの開口幅をW2、前記空
間面と前記視野絞りとを共役関係にする光学系の倍率を
βとすると、前記間隔Dの量は、 D≧(W1−W2)/{β2 ×4・sin(θ/2)} であることを特徴とする投影露光装置。6. An illumination system for irradiating a mask on which an original image pattern is formed with exposure light, a projection optical system for projecting the original image pattern on a photosensitive substrate, and a light having a wavelength different from that of the exposure light.
A first alignment beam formed on the mask and a transparent portion in the vicinity thereof are irradiated with a book alignment beam, and a first alignment mark formed on the photosensitive substrate is provided via the transparent portion and the projection optical system. Beam irradiating means for irradiating two grating marks, diffracted light generated from the second grating mark and traveling through the projection optical system and the transparent portion, and diffracted light generated from the first grating mark are received. In a projection exposure apparatus having a light receiving system having a photoelectric detector, and position detecting means for detecting relative positional deviation between the mask and the photosensitive substrate based on an output signal of the photoelectric detector. When the axial chromatic aberration amount of the projection optical system generated at the wavelength of the alignment beam is Lc, it is arranged at a position where the two alignment beams pass in the pupil plane of the projection optical system, and The axial chromatic aberration amount in order to conjugate the space surface, which is separated from the surface of the mask in the optical axis direction by a predetermined distance D, with the photosensitive substrate via the projection optical system at the wavelength of the alignment beam. Lc to Lc-D
A correction optical element for correcting only the above is provided, the light receiving system has a field stop in a plane conjugate with the space plane, and a beam width on the field stop of the two alignment beams reflected by the mask. , And its intersection angle is W
1 and θ, the aperture width of the field stop is W2, and the magnification of the optical system that conjugates the space plane and the field stop is β, the amount of the interval D is D ≧ (W1−W2 ) / {Β 2 × 4 · sin (θ / 2)}, which is a projection exposure apparatus.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6260185A JPH08124830A (en) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | Projection exposure device |
US08/547,622 US5583609A (en) | 1993-04-23 | 1995-10-25 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6260185A JPH08124830A (en) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | Projection exposure device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08124830A true JPH08124830A (en) | 1996-05-17 |
Family
ID=17344519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6260185A Pending JPH08124830A (en) | 1993-04-23 | 1994-10-25 | Projection exposure device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08124830A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100592822B1 (en) * | 2001-10-19 | 2006-06-23 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | Lithographic apparatus, device manufacturing method |
WO2014057998A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | 株式会社ニコン | Lighting device and microscope, and lighting method and observation method |
CN110487219A (en) * | 2019-08-15 | 2019-11-22 | 卢振武 | A kind of detection system and its detection method of movement mechanism straightness |
KR20210059007A (en) * | 2013-09-27 | 2021-05-24 | 호야 가부시키가이샤 | Substrate for mask blank, substrate with multilayer reflective film, reflective type mask blank, reflective type mask and manufacturing method of semiconductor device |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP6260185A patent/JPH08124830A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100592822B1 (en) * | 2001-10-19 | 2006-06-23 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | Lithographic apparatus, device manufacturing method |
WO2014057998A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | 株式会社ニコン | Lighting device and microscope, and lighting method and observation method |
JP5958779B2 (en) * | 2012-10-12 | 2016-08-02 | 株式会社ニコン | Microscope and observation method |
KR20210059007A (en) * | 2013-09-27 | 2021-05-24 | 호야 가부시키가이샤 | Substrate for mask blank, substrate with multilayer reflective film, reflective type mask blank, reflective type mask and manufacturing method of semiconductor device |
CN110487219A (en) * | 2019-08-15 | 2019-11-22 | 卢振武 | A kind of detection system and its detection method of movement mechanism straightness |
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