JPH09219354A - Position sensing apparatus, and aligner with the same - Google Patents

Position sensing apparatus, and aligner with the same

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JPH09219354A
JPH09219354A JP8025327A JP2532796A JPH09219354A JP H09219354 A JPH09219354 A JP H09219354A JP 8025327 A JP8025327 A JP 8025327A JP 2532796 A JP2532796 A JP 2532796A JP H09219354 A JPH09219354 A JP H09219354A
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JP
Japan
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mark
index
light
index mark
optical system
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Application number
JP8025327A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Nakagawa
正弘 中川
Ayako Sugaya
綾子 菅谷
Masaji Tanaka
正司 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the variation of a base line in the alignment sensor of an off-axis system or the like. SOLUTION: An index plate 35 with a formed index mark 34 thereon is interposed between a first objective lens 33 and a down-projection prism 36 to provide these optical systems in an index objective portion 11c separated from a sensor main body 11b provided with an illumination optical system including an infrared light source 26. A visible illumination light AL1 and an infrared illumination light AL2 are projected respectively on a wafer mark 38 and an index mark 34. Conjugating nearly the index and wafer marks 34, 38 with each other under the infrared illumination light AL2 by making a cold mirror 37 present just below the down-projection prism 36 reflect the infrared illumination light AL2, a visible sensed light LB1 from the wafer mark 38 and an infrared sensed light LB2 from the index mark 34 are respectively received by image sensors 41, 42 to sense the relative position of the wafer mark 38 to the index mark 34.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程
で、マスクパターンを感光性の基板上に露光するために
使用される露光装置のアライメントセンサに適用して好
適な位置検出装置、及びこの位置検出装置を備えた露光
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a photolithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD or the like), a thin film magnetic head or the like, and a mask pattern on a photosensitive substrate. The present invention relates to a position detection device suitable for application to an alignment sensor of an exposure device used for exposure to light, and an exposure device equipped with this position detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、半導体素子等を製造するための
フォトリソグラフィ工程で使用されるステッパー等の投
影露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置等の露
光装置においては、マスクとしてのレチクル上に形成さ
れた回路パターンを感光基板としてのウエハ(又はガラ
スプレート等)上のフォトレジスト層に高い重ね合わせ
精度で転写するために、レチクルとウエハの各ショット
領域とを高精度に位置合わせ(アライメント)すること
が求められている。このため、ウエハの各ショット領域
には位置合わせ用のアライメントマーク(ウエハマー
ク)が付設されている。そして、それらのアライメント
マークの位置を検出するためのアライメントセンサとし
ては、レーザ光をウエハ上のドット列状のアライメン
トマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱され
た光を用いてそのマークの位置を検出するLSA(Lase
r Step Alignment)方式、ハロゲンランプを光源とす
る波長帯域幅の広い光で照明して撮像したアライメント
マークの画像データを画像処理して計測するFIA(Fi
eld Image Alignment)方式、あるいはウエハ上の回折
格子状のアライメントマークに、同一周波数又は周波数
を僅かに変えたレーザ光を2方向から照射し、発生した
2つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマ
ークの位置を計測するLIA(Laser Interferometric
Alignment )方式等がある。
2. Description of the Related Art For example, in a projection exposure apparatus such as a stepper used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, or an exposure apparatus such as a proximity type exposure apparatus, it is formed on a reticle as a mask. In order to transfer the formed circuit pattern to a photoresist layer on a wafer (or a glass plate etc.) as a photosensitive substrate with high overlay accuracy, the reticle and each shot area of the wafer are aligned with high accuracy. Is required. Therefore, an alignment mark (wafer mark) for alignment is attached to each shot area of the wafer. Then, as an alignment sensor for detecting the positions of those alignment marks, a dot row-shaped alignment mark on the wafer is irradiated with laser light, and the position of the mark is diffracted or scattered by the mark. LSA (Lase
r Step Alignment) method, FIA (Fi) that measures the image data of the alignment mark imaged by illuminating it with light with a wide wavelength band using a halogen lamp as the light source.
(eld Image Alignment) method or a diffraction grating-like alignment mark on the wafer is irradiated with laser light of the same frequency or slightly changed frequency from two directions, and the two diffracted lights generated are caused to interfere with each other, and alignment is performed from the phase. LIA (Laser Interferometric) that measures the position of the mark
Alignment) method.

【0003】また、従来のアライメント方式としては、
投影光学系を介してウエハ上のアライメントマークの
位置を測定するTTL(スルー・ザ・レンズ)方式、
投影光学系を介することなく直接ウエハ上のアライメン
トマークの位置を計測するオフ・アクシス方式、及び
投影光学系を介してウエハとレチクルとを同時に観察
し、両者の相対位置関係を検出するTTR(スルー・ザ
・レチクル)方式等がある。これらのアライメントセン
サを使用して、レチクルとウエハとのアライメントを行
う場合、予めアライメントセンサの計測中心とレチクル
のパターンの投影像の中心(露光中心)との間隔である
ベースライン量が求められている。そして、アライメン
トセンサによってアライメントマークの計測中心からの
ずれ量が検出され、このずれ量をベースライン量で補正
した距離だけウエハを移動することによって当該ショッ
ト領域の中心が露光中心に正確に位置合わせされる。と
ころが、露光装置を維持して使用する過程で次第にベー
スライン量が変動することがある。このようなベースラ
イン量の変動である所謂ベースライン変動が生じると、
アライメント精度(重ね合わせ精度)が低下する。従っ
て、従来は例えば定期的にアライメントセンサの計測中
心と露光中心との間隔を正確に計測するためのベースラ
インチェックが行われていた。
Further, as a conventional alignment method,
A TTL (through-the-lens) method for measuring the position of an alignment mark on a wafer via a projection optical system,
An off-axis method that directly measures the position of the alignment mark on the wafer without using the projection optical system, and a TTR (through) that simultaneously observes the wafer and reticle through the projection optical system and detects the relative positional relationship between them.・ The reticle) method is available. When performing alignment between a reticle and a wafer using these alignment sensors, a baseline amount, which is the distance between the measurement center of the alignment sensor and the center (exposure center) of the projected image of the reticle pattern, is obtained in advance. There is. Then, the alignment sensor detects the amount of deviation of the alignment mark from the measurement center, and the center of the shot area is accurately aligned with the exposure center by moving the wafer by a distance corrected by the baseline amount. It However, the baseline amount may gradually change during the process of maintaining and using the exposure apparatus. When a so-called baseline variation, which is a variation in the baseline amount, occurs,
Alignment accuracy (superposition accuracy) decreases. Therefore, conventionally, for example, a baseline check is regularly performed to accurately measure the interval between the measurement center of the alignment sensor and the exposure center.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うにベースラインチェックを行っても、短期的にベース
ライン量が変動すると、アライメント精度が低下すると
いう不都合があった。そのようなアライメント精度を低
下させる短期的なベースライン変動の要因の1つは、露
光用の照明光の照射による熱変形、機械的な振動、又は
大気等の環境の変化に伴うアライメントセンサの計測中
心位置のドリフト(変位)である。このように、アライ
メントセンサの計測中心のドリフトが生じると、仮にア
ライメントセンサとウエハとが相対的に静止していて
も、その計測中心とアライメントマークとの位置ずれ量
が変化して、これがアライメント誤差となる。以下で
は、アライメントセンサの計測中心と計測対象のアライ
メントマークとの位置ずれ量が変化しにくいことをその
アライメントセンサの「ドリフト安定性」と呼ぶ。特
に、オフ・アクシス方式のアライメントセンサはウエハ
上のアライメントマークの検出に際して投影光学系を介
さないため、投影光学系を介したTTL方式等のアライ
メントセンサに比べてアライメントセンサ自体のドリフ
ト安定性を極力高めることが重要である。
However, even if such a baseline check is performed, if the baseline amount fluctuates in a short period of time, there is a disadvantage that the alignment accuracy decreases. One of the factors of such a short-term baseline fluctuation that reduces the alignment accuracy is the measurement of the alignment sensor due to the thermal deformation due to the irradiation of the illumination light for exposure, mechanical vibration, or the change of the environment such as the atmosphere. It is the drift (displacement) of the center position. As described above, when the measurement center of the alignment sensor drifts, even if the alignment sensor and the wafer are relatively stationary, the amount of misalignment between the measurement center and the alignment mark changes, which causes an alignment error. Becomes Hereinafter, the fact that the amount of positional deviation between the measurement center of the alignment sensor and the alignment mark to be measured is unlikely to change is referred to as "drift stability" of the alignment sensor. In particular, since the off-axis type alignment sensor does not go through the projection optical system when detecting the alignment mark on the wafer, the drift stability of the alignment sensor itself is maximized as compared with the alignment sensor such as the TTL type through the projection optical system. It is important to raise.

【0005】また、近年、半導体素子等の線幅の微細化
に伴い、露光用の照明光としては高い解像度が得られる
紫外光、更にはKrFエキシマレーザ光やArFエキシ
マレーザ光のような遠紫外光等の短い波長の照明光が使
用されるようになっている。例えば、エキシマレーザ光
を露光用の照明光として使用する投影露光装置では、T
TL方式のアライメントセンサを採用する場合には様々
な技術的困難を伴うので、設計上の自由度が大きく、潜
在能力の高いオフ・アクシス方式のアライメントセンサ
の重要度が高まっている。しかしながら、このようなオ
フ・アクシス方式でアライメントを行う場合、上述のよ
うにアライメントセンサ自体のドリフト安定性が高くな
いと、TTL方式等でアライメントを行う場合に比較し
てアライメント精度が低下する不都合がある。
Further, in recent years, along with the miniaturization of line widths of semiconductor elements and the like, ultraviolet light capable of obtaining high resolution as illumination light for exposure, and further far ultraviolet light such as KrF excimer laser light and ArF excimer laser light. Illumination light having a short wavelength such as light has been used. For example, in a projection exposure apparatus that uses excimer laser light as illumination light for exposure, T
Since various technical difficulties are involved when adopting the TL type alignment sensor, the degree of importance of the off-axis type alignment sensor, which has a high degree of freedom in design and high potential, is increasing. However, in the case of performing the alignment by such an off-axis method, if the drift stability of the alignment sensor itself is not high as described above, there is a disadvantage that the alignment accuracy is reduced as compared with the case of performing the alignment by the TTL method or the like. is there.

【0006】本発明は斯かる点に鑑み、ドリフト安定性
に優れ被検物(位置検出マーク)の位置を高精度に検出
できる位置検出装置を提供することを目的とする。ま
た、本発明はこのような位置検出装置を備えた露光装置
を提供することをも目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a position detecting device which is excellent in drift stability and can detect the position of an object (position detecting mark) with high accuracy. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus equipped with such a position detection device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による位置検出装
置は、被検物(2)上に形成された位置検出マーク(3
8)からの光束(LB1)を集光する集光光学系(3
3,39)と、この集光光学系により集光された光束を
光電変換する光電検出手段(41)とを有し、この光電
検出手段からの検出信号に基づいてその位置検出マーク
(38)の位置を検出する位置検出装置において、その
被検物(2)とその集光光学系(33,39)との間に
配置され、所定の指標マーク(34)が形成された基準
体(35)と、その光電検出手段(41)を第1の光電
検出手段としたとき、その指標マーク(34)からの光
束(LB2)をその集光光学系(33,39)を介して
受光して光電変換する第2の光電検出手段(42)と、
を備え、それら第1及び第2の光電検出手段(41,4
2)からの検出信号に基づいて、その指標マーク(3
4)に対するその位置検出マーク(38)の相対位置を
検出するものである。
A position detecting device according to the present invention comprises a position detecting mark (3) formed on an object (2) to be inspected.
8) Condensing optical system (3) for condensing the light flux (LB1)
3, 39) and photoelectric detection means (41) for photoelectrically converting the light beam condensed by this condensing optical system, and its position detection mark (38) based on the detection signal from this photoelectric detection means. In the position detecting device for detecting the position of the reference body (35), the reference body (35) is arranged between the object (2) and the condensing optical system (33, 39) and has a predetermined index mark (34). ) And the photoelectric detection means (41) as the first photoelectric detection means, the light beam (LB2) from the index mark (34) is received via the condensing optical system (33, 39). Second photoelectric detection means (42) for photoelectric conversion,
And the first and second photoelectric detection means (41, 4).
Based on the detection signal from (2), the index mark (3
The position of the position detection mark (38) relative to 4) is detected.

【0008】斯かる本発明の位置検出装置によれば、位
置検出マーク(38)からの光束(LB1)(以下、
「被検物検出光」という)及び指標マーク(34)から
の光束(LB2)(以下「基準検出光」という)は共に
同じ集光光学系(33,39)を介して検出される。従
って、被検物検出光及び基準検出光は、集光光学系に対
する熱或いは機械的振動によるドリフトの影響を共に同
じように受けることになり、ドリフト安定性が向上し、
指標マーク(34)に対する位置検出マーク(38)の
相対位置の検出精度(検出再現性)が向上する。
According to the position detecting device of the present invention, the luminous flux (LB1) (hereinafter,
Both the "inspection object detection light" and the light flux (LB2) from the index mark (34) (hereinafter referred to as "reference detection light") are detected via the same focusing optical system (33, 39). Therefore, the object detection light and the reference detection light are similarly affected by the drift due to the heat or the mechanical vibration to the condensing optical system, and the drift stability is improved,
The detection accuracy (detection reproducibility) of the relative position of the position detection mark (38) with respect to the index mark (34) is improved.

【0009】この場合、その位置検出マーク(38)及
びその指標マーク(34)を照明する照明光学系(21
〜30)と、この照明光学系によってその指標マーク
(34)に照射され、その指標マーク(34)を介して
その被検物(2)側に向かう光束(AL2)をその指標
マーク(34)側に反射することによって、その指標マ
ーク(34)の形成面とその位置検出マーク(38)の
形成面とを実質的に共役にする反射部材(37)と、を
有し、この反射部材によって反射された後、その集光光
学系(33,39)を通過した光束(LB2)をその第
2の光電検出手段(42)で受光することが好ましい。
これにより、被検物検出光(LB1)及び基準検出光
(LB2)の光路長は実質的に同じものとなり、容易に
その集光光学系を共通に使用して、且つ第1及び第2の
光電検出手段の受光面を集光光学系からほぼ等距離に配
置することができる。
In this case, an illumination optical system (21) for illuminating the position detection mark (38) and the index mark (34).
˜30), the illumination optical system irradiates the index mark (34) with a light flux (AL2) directed toward the object (2) side through the index mark (34). And a reflecting member (37) that makes the index mark (34) forming surface and the position detecting mark (38) forming surface substantially conjugate by reflecting the light to the side. The light beam (LB2) that has passed through the condensing optical system (33, 39) after being reflected is preferably received by the second photoelectric detection means (42).
As a result, the optical path lengths of the object detection light (LB1) and the reference detection light (LB2) become substantially the same, and the condensing optical system can be easily used in common and the first and second The light receiving surface of the photoelectric detecting means can be arranged at substantially the same distance from the condensing optical system.

【0010】また、その指標マーク(34)の形成面が
その位置検出マーク(38)の形成面に近接して配置さ
れ、その位置検出マーク(38)及びその指標マーク
(34)を照明する照明光学系(21〜30)を有し、
その照明光学系からその指標マーク(34)に照射さ
れ、その指標マーク(34)を介した後その集光光学系
(33,39)で集光された光束(LB2)をその第2
の光電検出手段(42)で受光することが好ましい。こ
れにより、指標マーク(34)と位置検出マーク(3
8)とが近接して配置されるため、ドリフト安定性が更
に向上する。
Further, the surface on which the index mark (34) is formed is arranged close to the surface on which the position detection mark (38) is formed, and the position detection mark (38) and the index mark (34) are illuminated. It has an optical system (21-30),
The index mark (34) is irradiated from the illumination optical system, passes through the index mark (34), and then the light beam (LB2) condensed by the condensing optical system (33, 39) is used as the second light beam.
Light is preferably received by the photoelectric detection means (42). As a result, the index mark (34) and the position detection mark (3
Since 8) and 8) are arranged close to each other, drift stability is further improved.

【0011】また、その集光光学系の一例はその位置検
出マーク(38)、及びその指標マーク(34)の像を
形成する結像光学系(33,39)であり、その第1及
び第2の光電検出手段の一例はそれぞれその位置検出マ
ーク(38)の像、及びその指標マーク(34)の像を
撮像する撮像素子(41,42)である。また、その第
1及び第2の光電検出手段がそれぞれその位置検出マー
ク(38)の像、及びその指標マーク(34)の像を同
時に撮像する撮像素子(41B)である場合に、例えば
図9(a)に示すように、その照明光学系内の、その反
射部材(37)を介してその指標マーク(34)と共役
な位置にその指標マーク(34)に対する照明光(AL
2)を部分的に遮光するための遮光部材(46C)を配
置することが好ましい。これにより、基準検出光(LB
2)中に混入する不要な迷光を防止することができ、撮
像素子(41B)上での指標マーク(34)の指標マー
ク像のコントラスト低下を防止できるので、それに対応
する検出信号のSN比が向上する。なお、ウエハマーク
(38)の検出信号に関しても同様な手法が有効であ
る。
An example of the condensing optical system is an image forming optical system (33, 39) that forms an image of the position detection mark (38) and the index mark (34). An example of the second photoelectric detection means is an image pickup device (41, 42) for picking up an image of the position detection mark (38) and an image of the index mark (34). Further, in the case where the first and second photoelectric detection means are image pickup elements (41B) for picking up the image of the position detection mark (38) and the image of the index mark (34) at the same time, for example, FIG. As shown in (a), the illumination light (AL) for the index mark (34) is located at a position conjugate with the index mark (34) through the reflection member (37) in the illumination optical system.
It is preferable to dispose a light shielding member (46C) for partially shielding 2). As a result, the reference detection light (LB
2) It is possible to prevent unnecessary stray light that is mixed in, and to prevent the contrast of the index mark image of the index mark (34) on the image pickup element (41B) from decreasing, so that the SN ratio of the detection signal corresponding thereto can be reduced. improves. A similar method is effective for the detection signal of the wafer mark (38).

【0012】また、その指標マーク(34)のその集光
光学系(33,39)の光軸(AX1)方向(Z方向)
の位置を調整する高さ調整手段(43)と、周囲の環境
状態を計測する環境状態計測手段(PG,TG1,TG
2,6a)と、この環境状態計測手段によって計測され
た環境状態の変化量の検出結果に応じて、その集光光学
系(33,39)によるその指標マーク(34)からの
光束(LB2)の集光位置と所定の目標値とのオフセッ
ト量を求めるオフセット演算手段(6)と、を有し、そ
のオフセット演算手段により求められたオフセット量に
基づいて、その高さ調整手段(43)を介してその指標
マークの位置を独立に調整することが好ましい。これに
より環境変化による基準検出光の集光位置のオフセット
がなくなり、指標マーク(34)の検出位置が安定し、
結果として位置検出マーク(38)の検出精度が向上す
る。
Further, the index mark (34) is in the optical axis (AX1) direction (Z direction) of the focusing optical system (33, 39).
Height adjusting means (43) for adjusting the position of the and environmental condition measuring means (PG, TG1, TG) for measuring the environmental condition of the surroundings.
2, 6a) and the light flux (LB2) from the index mark (34) by the condensing optical system (33, 39) according to the detection result of the amount of change in the environmental condition measured by the environmental condition measuring means. Offset calculating means (6) for obtaining an offset amount between the light condensing position and a predetermined target value, and based on the offset amount obtained by the offset calculating means, the height adjusting means (43) is provided. It is preferable to independently adjust the position of the index mark via the. As a result, the offset of the focus position of the reference detection light due to environmental changes is eliminated, and the detection position of the index mark (34) is stabilized,
As a result, the detection accuracy of the position detection mark (38) is improved.

【0013】また、周囲の環境状態を計測する環境状態
計測手段(PG,TG1,TG2,6a)と、この環境
状態計測手段によって計測された環境状態の変化量の検
出結果に応じて、その集光光学系(33,39)による
その指標マーク(34)からの光束の集光位置と所定の
目標値とのオフセット量を求めるオフセット演算手段
(6)と、このオフセット演算手段により求められたオ
フセット量に基づいて、その指標マーク(34)に対す
るその位置検出マーク(38)の相対位置を補正するこ
とが好ましい。これにより、指標マーク(34)の目標
集光位置からのオフセットが補正され、位置検出マーク
(38)の検出精度が向上する。
Further, according to the environmental condition measuring means (PG, TG1, TG2, 6a) for measuring the environmental condition of the surroundings and the detection result of the change amount of the environmental condition measured by the environmental condition measuring means, the collection thereof is performed. An offset calculating means (6) for obtaining an offset amount between a light beam condensing position from the index mark (34) by the optical optical system (33, 39) and a predetermined target value, and an offset obtained by this offset calculating means. It is preferable to correct the relative position of the position detection mark (38) with respect to the index mark (34) based on the amount. As a result, the offset of the index mark (34) from the target focus position is corrected, and the detection accuracy of the position detection mark (38) is improved.

【0014】次に、本発明による第1の露光装置は、本
発明の位置検出装置を備え、マスク(R)上の転写用の
パターンを感光基板(2)上に転写露光する露光装置で
あって、その感光基板(2)上の位置合わせ用マーク
(38)をその位置検出マークとして、その位置検出装
置を介してその感光基板(2)上のその位置合わせ用マ
ーク(38)の位置が検出され、この検出結果に基づい
てそのマスク(R)とその感光基板(2)との位置合わ
せが行われるものである。
Next, a first exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus including the position detection apparatus of the present invention, which transfers and exposes a transfer pattern on a mask (R) onto a photosensitive substrate (2). Then, using the alignment mark (38) on the photosensitive substrate (2) as the position detection mark, the position of the alignment mark (38) on the photosensitive substrate (2) is detected through the position detection device. The mask (R) is detected and the photosensitive substrate (2) is aligned based on the detection result.

【0015】斯かる本発明の第1の露光装置によれば、
上記のような作用を有する本発明の位置検出装置を備え
ているため、位置合わせ用マーク(38)の指標マーク
(34)に対する相対位置を高精度に検出することがで
き、レチクル(R)上のパターンを感光基板(2)上に
高精度に露光することができる。また、本発明による第
2の露光装置は、本発明の位置検出装置を備え、マスク
(R)上の転写用のパターンを、第1の保持部材(1
6)に支持された投影光学系(1)を介して感光基板
(2)上に転写露光する露光装置であって、その指標マ
ーク(34)が形成された基準体(35)と、その集光
光学系(33,39)中の少なくとも1つの光学部材
(33)とを、その集光光学系(33,39)中の残り
の光学部材とは独立に支持する第2の保持部材(14)
を備え、この第2の保持部材がその第1の保持部材(1
6)のその感光基板(2)側の面に固定され、その感光
基板(2)上の位置合わせ用マーク(38)をその位置
検出マークとして、その位置検出装置を介してその感光
基板(2)上のその位置合わせ用マーク(38)の位置
が検出され、この検出結果に基づいてそのマスク(R)
とその感光基板(2)との位置合わせが行われるもので
ある。
According to the first exposure apparatus of the present invention,
Since the position detecting device of the present invention having the above-described operation is provided, the relative position of the alignment mark (38) with respect to the index mark (34) can be detected with high accuracy, and the position on the reticle (R) can be improved. The pattern can be exposed on the photosensitive substrate (2) with high precision. Further, a second exposure apparatus according to the present invention includes the position detection apparatus of the present invention, and transfers the transfer pattern on the mask (R) to the first holding member (1
An exposure apparatus for transferring and exposing onto a photosensitive substrate (2) through a projection optical system (1) supported by 6), a reference body (35) having an index mark (34) formed thereon, and a collection body thereof. A second holding member (14) for supporting at least one optical member (33) in the optical optical system (33, 39) independently of the remaining optical members in the condensing optical system (33, 39). )
And the second holding member includes a first holding member (1
6) fixed to the surface of the photosensitive substrate (2) side, and the alignment mark (38) on the photosensitive substrate (2) is used as the position detection mark, and the photosensitive substrate (2) is passed through the position detection device. ), The position of the alignment mark (38) is detected, and the mask (R) is detected based on the detection result.
And the photosensitive substrate (2) are aligned with each other.

【0016】斯かる本発明の第2の露光装置によれば、
第1の露光装置と同様の効果が得られると共に、指標マ
ーク(34)が形成された基準体と、集光光学系(3
3,39)中の少なくとも1つの光学部材(33)と
は、その集光光学系の残りの光学部材から独立に支持す
る第2の保持部材(14)に支持されているため、指標
マーク(34)に対する投影光学系(1)や第1保持部
材(16)の例えば熱的な変形や機械的振動の影響が軽
減される。従って、位置検出装置のドリフト安定性が向
上する。
According to the second exposure apparatus of the present invention,
The same effect as that of the first exposure apparatus can be obtained, and the reference body having the index mark (34) formed thereon and the condensing optical system (3
Since at least one optical member (33) in (3, 39) is supported by the second holding member (14) that independently supports the remaining optical members of the condensing optical system, the index mark ( The influence of, for example, thermal deformation or mechanical vibration of the projection optical system (1) or the first holding member (16) on the component 34) is reduced. Therefore, the drift stability of the position detection device is improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の第1
の例につき図1〜図6を参照して説明する。本例はレチ
クルのパターンをウエハ上の各ショット領域に一括露光
するステッパー型の投影露光装置に備えられたオフ・ア
クシス方式で、且つFIA方式のアライメントセンサに
本発明を適用したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The first embodiment of the present invention will be described below.
An example will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to an off-axis type FIA type alignment sensor provided in a stepper type projection exposure apparatus that collectively exposes a reticle pattern to each shot area on a wafer.

【0018】図1は、本例のアライメントセンサの構成
を一部断面で示し、図2は本例の投影露光装置全体の概
略構成を示す。この図1において、露光時にはレチクル
R(図2参照)のパターンが投影光学系1を介してウエ
ハ2上の各ショット領域に転写される。以下、投影光学
系1の光軸AXに平行にZ軸を取り、このZ軸に垂直な
平面上で図1の紙面に平行にY軸、図1の紙面に垂直に
X軸を取り説明する。先ず、図2は図1をY方向に見た
側面図であり、この図2に示すように、ウエハ2は、不
図示のウエハホルダを介してZチルトステージ3Z上に
載置されている。Zチルトステージ3Zは内部の駆動系
により光軸AX方向(Z方向)へのウエハ2の移動、ウ
エハ2の傾斜、及び光軸AXの回りでのウエハ2の回転
を行うことできる。また、Zチルトステージ3Zは、図
1のウエハステージ駆動系5により投影光学系1に対し
てX方向及びY方向に移動可能なXYステージ3XY上
に載置されている。このXYステージ3XY及びZチル
トステージ3Zによりウエハステージ3が構成されてい
る。
FIG. 1 shows a partial cross-section of the configuration of the alignment sensor of this example, and FIG. 2 shows the overall configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, at the time of exposure, the pattern of the reticle R (see FIG. 2) is transferred to each shot area on the wafer 2 via the projection optical system 1. In the following description, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system 1, the Y axis is taken parallel to the plane of FIG. 1 and the X axis is taken perpendicular to the plane of FIG. 1 on a plane perpendicular to this Z axis. . First, FIG. 2 is a side view of FIG. 1 viewed in the Y direction. As shown in FIG. 2, the wafer 2 is placed on the Z tilt stage 3Z via a wafer holder (not shown). The Z tilt stage 3Z can move the wafer 2 in the optical axis AX direction (Z direction), incline the wafer 2, and rotate the wafer 2 around the optical axis AX by an internal drive system. The Z tilt stage 3Z is mounted on an XY stage 3XY that is movable in the X and Y directions with respect to the projection optical system 1 by the wafer stage drive system 5 in FIG. The wafer stage 3 is composed of the XY stage 3XY and the Z tilt stage 3Z.

【0019】図1に戻り、ウエハステージ3の端部には
外部のレーザ干渉計4aからのレーザビームを反射する
移動鏡4bが固定されており、レーザ干渉計4a及び移
動鏡4bによりウエハステージ3のX方向、Y方向の位
置及び回転角が計測されている。レーザ干渉計4aの位
置情報は、装置全体を統轄的に制御する中央制御系6に
供給されており、中央制御系6はこの位置情報に基づ
き、ウエハステージ駆動系5を介してウエハステージ3
の位置決め動作を制御する。
Returning to FIG. 1, a movable mirror 4b for reflecting a laser beam from an external laser interferometer 4a is fixed to an end portion of the wafer stage 3, and the wafer stage 3 is fixed by the laser interferometer 4a and the movable mirror 4b. The X-direction and Y-direction positions and rotation angles of are measured. The position information of the laser interferometer 4a is supplied to a central control system 6 that centrally controls the entire apparatus. Based on this position information, the central control system 6 transmits the wafer stage 3 via a wafer stage drive system 5.
Control the positioning operation.

【0020】また、図2に示すようにウエハ2の表面に
向けてピンホール像、あるいはスリット像を形成するた
めの検出光を光軸AXに対して斜め方向に供給する照射
光学系9aと、その検出光のウエハ2の表面での反射光
束よりピンホール像等を振動スリット上に再結像し、そ
の振動スリットを透過した光束を受光する受光光学系9
bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系(以下、「焦
点位置検出系9a,9b」という)が設置されている。
焦点位置検出系9a,9bはウエハ2の表面の投影光学
系1の最良結像面に対するZ方向の位置偏差に対応する
フォーカス信号を中央制御系6に供給し、中央制御系6
はこのフォーカス信号に基づいてオートフォーカス方式
でZチルトステージ3ZをZ方向に駆動する。なお、本
例では結像面が零点基準となるように予め受光光学系9
b内の内部に設けられた不図示の平行平板ガラス(プレ
ーンパラレル)の角度が調整され、受光光学系9bから
のフォーカス信号が0になるようにオートフォーカスが
行われる。
Further, as shown in FIG. 2, an irradiation optical system 9a for supplying detection light for forming a pinhole image or a slit image toward the surface of the wafer 2 in an oblique direction with respect to the optical axis AX, A light receiving optical system 9 which re-images a pinhole image or the like on the vibration slit from the reflected light beam of the detection light on the surface of the wafer 2 and receives the light beam transmitted through the vibration slit.
and an oblique incidence type focus position detection system (hereinafter, referred to as “focus position detection systems 9a and 9b”).
The focus position detection systems 9a and 9b supply a focus signal corresponding to the position deviation of the surface of the wafer 2 in the Z direction with respect to the best image plane of the projection optical system 1 to the central control system 6, and the central control system 6
Drives the Z tilt stage 3Z in the Z direction by the autofocus system based on this focus signal. In this example, the light-receiving optical system 9 is preliminarily set so that the image plane becomes the zero point reference.
The angle of a parallel plate glass (plane parallel) (not shown) provided inside b is adjusted, and autofocus is performed so that the focus signal from the light receiving optical system 9b becomes zero.

【0021】次に、本例のオフ・アクシス方式で且つF
IA方式のアライメントセンサの構成について説明す
る。図1に示すように、本例のアライメントセンサ11
は、第1の光源21等をケーシング12内に配置して構
成され、本例の投影露光装置が収納されたチャンバの外
部に設置されたランプハウス部11aと、第2の光源2
6及び撮像素子41,42等をケーシング13内に配置
して構成され、投影光学系1の下方側面に固定されたセ
ンサ本体部11bと、第1対物レンズ33、指標板34
や落射プリズム36等をケーシング14内に配置して構
成され、投影光学系1の−Y方向の端部の下部に固定さ
れた指標対物部11cとから構成されている。投影光学
系1の鏡筒15は、所定のコラム(不図示)に固定され
た投影光学系保持部16に固定されている。投影光学系
保持部16はインバール等の低熱膨張率の合金等の低熱
膨張材からなり、チャンバ内部の温度変動が投影光学系
1やアライメントセンサ11にできるだけ影響を及ぼさ
ないように配慮されている。
Next, the off-axis method of this example and F
The configuration of the IA type alignment sensor will be described. As shown in FIG. 1, the alignment sensor 11 of this example
Is configured by arranging the first light source 21 and the like in the casing 12, and the lamp house portion 11a installed outside the chamber in which the projection exposure apparatus of this example is housed, and the second light source 2
6 and the image pickup elements 41, 42, etc. are arranged in the casing 13, and are fixed to the lower side surface of the projection optical system 1, the sensor main body 11b, the first objective lens 33, the index plate 34.
The projection prism 36 and the like are disposed in the casing 14, and the index objective unit 11c is fixed to the lower portion of the end of the projection optical system 1 in the -Y direction. The lens barrel 15 of the projection optical system 1 is fixed to a projection optical system holder 16 fixed to a predetermined column (not shown). The projection optical system holding unit 16 is made of a low thermal expansion material such as an alloy having a low thermal expansion coefficient such as Invar, and is designed so that the temperature variation inside the chamber does not affect the projection optical system 1 and the alignment sensor 11 as much as possible.

【0022】センサ本体部11bのケーシング13は複
数の支持フレーム(図1ではその内支持フレーム17
a,17bを示す)を介して投影光学系保持部16の側
面部分16aに固定されている。また、指標対物部11
cのケーシング14は、投影光学系保持部16と同様に
低熱膨張率の合金等の低熱膨張材から形成されており、
複数の支持フレーム(図1ではその内支持フレーム18
a,18bを示す)を介して投影光学系保持部16の外
周に近い裏面部分16bに固定されている。この場合、
アライメントセンサ11の計測位置をできるだけ投影光
学系1の光軸AXに近づけると共に、指標対物部11c
の複数の支持フレームをY軸に対称に配置することが重
要である。以下、投影光学系保持部16の側面部分16
aを「D面」、投影光学系保持部16の裏面部分16b
を「C面」として説明する。また、同様に投影光学系1
の鏡筒15の裏面傾斜部分15aを「B面」、投影光学
系1の中央裏面部分1aを「A面」として説明する。
The casing 13 of the sensor main body portion 11b includes a plurality of support frames (in FIG. 1, the inner support frame 17 thereof).
a and 17b), and is fixed to the side surface portion 16a of the projection optical system holding portion 16. In addition, the index objective unit 11
The casing 14 of c is formed of a low thermal expansion material such as an alloy having a low thermal expansion coefficient like the projection optical system holding portion 16,
A plurality of support frames (in FIG. 1, the inner support frame 18
a, 18b), and is fixed to the back surface portion 16b near the outer periphery of the projection optical system holding portion 16. in this case,
The measurement position of the alignment sensor 11 is brought as close as possible to the optical axis AX of the projection optical system 1, and the index objective unit 11c
It is important to arrange the plurality of support frames of symmetry with respect to the Y axis. Hereinafter, the side surface portion 16 of the projection optical system holding portion 16
a is the "D surface", the back surface portion 16b of the projection optical system holding unit 16
Will be described as “C plane”. Similarly, the projection optical system 1
The rear inclined portion 15a of the lens barrel 15 will be described as "B surface", and the central rear surface portion 1a of the projection optical system 1 will be described as "A surface".

【0023】先ず、アライメントセンサ11を構成する
ランプハウス部11aに設置されたハロゲンランプ等か
らなる第1の光源21より射出された広帯域波長の照明
光は、波長制限光学フィルター22の作用により適当な
波長幅を有する可視照明光となる。その可視照明光より
なる照明光AL1は、次に集光レンズ23により光ファ
イバー等からなるライトガイド24の入射端面に集光さ
れる。ライトガイド24の他端はケーシング12から外
部に取り出されて、センサ本体部11bのケーシング1
3の外側面を経てケーシング13の内側に設置されてい
る。ライトガイド24の射出端面から+Y方向に射出さ
れた照明光AL1は、コンデンサレンズ25で集光さ
れ、照明光AL1の光路に対して45°の傾斜角をもっ
て斜設されたダイクロイックミラー28に入射する。
First, the illumination light of a wide band wavelength emitted from the first light source 21 formed of a halogen lamp or the like installed in the lamp house portion 11a constituting the alignment sensor 11 is appropriately operated by the action of the wavelength limiting optical filter 22. It becomes visible illumination light having a wavelength width. The illumination light AL1 formed of the visible illumination light is then condensed by the condenser lens 23 on the incident end surface of the light guide 24 formed of an optical fiber or the like. The other end of the light guide 24 is taken out from the casing 12 to the outside of the casing 1 of the sensor body 11b.
It is installed inside the casing 13 through the outer surface of the casing 3. The illumination light AL1 emitted in the + Y direction from the exit end surface of the light guide 24 is condensed by the condenser lens 25 and is incident on the dichroic mirror 28 that is obliquely installed at an inclination angle of 45 ° with respect to the optical path of the illumination light AL1. .

【0024】ダイクロイックミラー28は可視光を反射
し、赤外光を透過する波長選択性を有し、可視光である
照明光AL1はダイクロイックミラー28で殆ど減光さ
れることなく下方に反射された後、視野絞り29を均一
に照射する。なお、後述するように、ダイクロイックミ
ラー28には、センサ本体部11b内に設置された第2
の光源26から射出された赤外光よりなる照明光AL2
が、照明光AL1と直交する方向から入射している。視
野絞り29を通過した照明光AL1は、リレーレンズ3
0で集光されて、照明光AL1の光路に対して45°の
傾斜角で配設されたハーフプリズム31に入射する。ハ
ーフプリズム31のハーフミラー面で+Y方向に反射さ
れた照明光AL1は、次にケーシング13の下部側面に
設けられた窓13aを通過した後、指標対物部11cの
ケーシング14の側面の窓14aを介してケーシング1
4の内部に入射する。
The dichroic mirror 28 has a wavelength selectivity of reflecting visible light and transmitting infrared light, and the illumination light AL1 which is visible light is reflected downward by the dichroic mirror 28 with almost no dimming. Then, the field stop 29 is uniformly illuminated. Note that, as will be described later, the dichroic mirror 28 includes a second body installed in the sensor body 11b.
Illumination light AL2 consisting of infrared light emitted from the light source 26 of
Is incident from a direction orthogonal to the illumination light AL1. The illumination light AL1 that has passed through the field stop 29 is transmitted to the relay lens 3
The light is condensed at 0 and enters the half prism 31 arranged at an inclination angle of 45 ° with respect to the optical path of the illumination light AL1. The illumination light AL1 reflected in the + Y direction on the half mirror surface of the half prism 31 then passes through the window 13a provided on the lower side surface of the casing 13, and then passes through the window 14a on the side surface of the casing 14 of the index objective portion 11c. Through casing 1
It is incident on the inside of 4.

【0025】次に、照明光AL1は、第1対物レンズ3
3の入射瞳面32にライトガイド24の射出端面の投影
像を形成した後、第1対物レンズ33を透過して指標マ
ーク34が形成された透明なガラス板からなる指標板3
5に入射する。指標板35を通過した照明光AL1は、
落射プリズム36により下方に偏向され、透明なガラス
板からなるコールドミラー37に入射する。コールドミ
ラー37の表面には可視光は透過するが、赤外光を反射
してしまうコールドミラー膜(以下、「CM膜」とい
う)37aが蒸着されており、可視光である照明光AL
1は殆ど減光されることなくコールドミラー37を透過
する。この場合、第1対物レンズ33、リレーレンズ3
0、及び落射プリズム36等よりなる光学系の光軸を光
軸AX1とする。
Next, the illumination light AL1 is emitted from the first objective lens 3
After forming a projection image of the exit end surface of the light guide 24 on the entrance pupil plane 32 of No. 3, the index plate 3 made of a transparent glass plate on which the index mark 34 is formed through the first objective lens 33.
5 is incident. The illumination light AL1 that has passed through the index plate 35 is
The light is deflected downward by the incident light prism 36 and enters a cold mirror 37 made of a transparent glass plate. A cold mirror film (hereinafter referred to as “CM film”) 37a that transmits visible light but reflects infrared light is vapor-deposited on the surface of the cold mirror 37. The illumination light AL is visible light.
1 passes through the cold mirror 37 with almost no dimming. In this case, the first objective lens 33 and the relay lens 3
0, and the optical axis of the optical system including the reflecting prism 36 and the like is defined as the optical axis AX1.

【0026】コールドミラー37は、指標対物部11c
の内部に設けられた圧電素子等からなるコールドミラー
駆動素子43により光軸AX1方向(Z方向)へ微動で
きるように構成されており、コールドミラー駆動素子4
3は中央制御系6により制御されている。後述するよう
に、中央制御系6によりコールドミラー駆動素子43を
介してコールドミラー37の光軸AX1方向(Z方向)
の位置が調整される場合がある。照明光AL1はコール
ドミラー37を通過した後、第1対物レンズ33の焦平
面に相当するウエハ2の表面上に配設された所定形状を
有するウエハマーク(ウエハ上のアライメントマーク)
38にほぼ垂直に照射される。なお、ウエハ2上の照明
領域は視野絞り29により所望の大きさに設定される。
また、ウエハマーク38は100μm角程度の大きさで
形成されており、X方向及びY方向にそれぞれ数μmの
ピッチで形成された2次元の格子状のパターン構造を持
つ。但し、ウエハマーク38として1次元の格子状等の
パターンを使用してもよい。
The cold mirror 37 is the index objective unit 11c.
The cold mirror drive element 43, which is provided inside the device and is composed of a piezoelectric element or the like, is configured to be capable of fine movement in the optical axis AX1 direction (Z direction).
3 is controlled by a central control system 6. As will be described later, the optical axis AX1 direction (Z direction) of the cold mirror 37 is controlled by the central control system 6 via the cold mirror drive element 43.
The position of may be adjusted. After passing through the cold mirror 37, the illumination light AL1 has a predetermined shape and is a wafer mark (alignment mark on the wafer) arranged on the surface of the wafer 2 corresponding to the focal plane of the first objective lens 33.
38 is irradiated almost vertically. The illumination area on the wafer 2 is set to a desired size by the field stop 29.
The wafer mark 38 is formed in a size of about 100 μm square and has a two-dimensional lattice-like pattern structure formed at a pitch of several μm in each of the X direction and the Y direction. However, a one-dimensional grid pattern or the like may be used as the wafer mark 38.

【0027】このウエハマーク38に照射された照明光
AL1は、ウエハマーク38で反射回折され、ウエハマ
ーク検出光LB1としてウエハ2上から光軸AX1に沿
って上方に戻っていく。ウエハマーク検出光LB1は、
再びコールドミラー37に入射し、CM膜37aで殆ど
減光されることなくコールドミラー37を透過後、落射
プリズム36にて−Y方向に偏向され、指標板35を経
て、第1対物レンズ33に入射する。ウエハマーク検出
光LB1により、第1対物レンズ33の入射瞳面32上
にはウエハマーク38によるフラウンホーファ回折像が
形成される。指標板35上には、ウエハマーク38と同
程度の大きさの2次元(1次元も可)の位相格子状のパ
ターン構造を有する指標マーク34が形成されており、
指標板35は第1対物レンズ33の近くに置かれてい
る。従って、ウエハマーク38を照射する照明光AL1
及びウエハマーク38からのウエハマーク検出光LB1
の指標板35上における広がりは、ほぼ第1対物レンズ
33の有効径、即ち十数mm程度である。それに対し
て、指標板35上の指標マーク34の大きさは100μ
m角前後と非常に小さく、面積比で言えば、10-4程度
である。従って、指標板35を通過する照明光AL1は
指標マーク34による遮光又は回折の影響を殆ど受ける
ことなく、ウエハマーク38を均一に照射することが可
能である。また、ウエハマーク38から戻ってくるウエ
ハマーク検出光LB1も同様に、指標板35を通過する
際、指標マーク34による遮光又は回折の影響を殆ど受
けないため、第1対物レンズ33の入射瞳面32のウエ
ハマーク38のウエハマーク像に対する指標マーク34
の影響は殆どない。
The illumination light AL1 applied to the wafer mark 38 is reflected and diffracted by the wafer mark 38 and returns upward from the wafer 2 along the optical axis AX1 as wafer mark detection light LB1. The wafer mark detection light LB1 is
The light enters the cold mirror 37 again, passes through the cold mirror 37 with almost no dimming by the CM film 37a, is then deflected in the -Y direction by the incident prism 36, passes through the index plate 35, and then reaches the first objective lens 33. Incident. Due to the wafer mark detection light LB1, a Fraunhofer diffraction image by the wafer mark 38 is formed on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33. On the index plate 35, the index mark 34 having a pattern structure of a two-dimensional (one-dimensional also possible) phase grating shape having the same size as the wafer mark 38 is formed,
The index plate 35 is placed near the first objective lens 33. Therefore, the illumination light AL1 that illuminates the wafer mark 38
And wafer mark detection light LB1 from the wafer mark 38
The spread on the index plate 35 is approximately the effective diameter of the first objective lens 33, that is, about a dozen mm. On the other hand, the size of the index mark 34 on the index plate 35 is 100 μm.
It is very small around m-square, and it is about 10 -4 in terms of area ratio. Therefore, the illumination light AL1 passing through the index plate 35 can be uniformly irradiated on the wafer mark 38 without being substantially affected by the light shielding or diffraction by the index mark 34. Similarly, the wafer mark detection light LB1 returning from the wafer mark 38 is hardly affected by light blocking or diffraction by the index mark 34 when passing through the index plate 35, and thus the entrance pupil plane of the first objective lens 33. Index mark 34 for the wafer mark image of 32 wafer marks 38
Has almost no effect.

【0028】第1対物レンズ33の入射瞳面32から射
出されたウエハマーク検出光LB1はハーフプリズム3
1を通過し、第2対物レンズ39に入射する。第2対物
レンズ39にて集光されたウエハマーク検出光LB1は
ダイクロイックミラー40に入射する。ダイクロイック
ミラー40は前述のダイクロイックミラー28と同様に
可視光を反射し、赤外光を透過する波長選択性を有し、
ウエハマーク検出光LB1は、ダイクロイックミラー4
0で殆ど減光されることなく反射され、2次元CCD等
からなる2次元の撮像素子41の撮像面上にウエハマー
ク38のウエハマーク像を形成する。なお、ウエハマー
ク38が1次元のマークであれば、撮像素子41も1次
元CCD等でよい。このウエハマーク38のウエハマー
ク像は指標マーク34による「けられ」の影響を殆ど受
けることがなく、理想結像と見なせる。従って、そのウ
エハマーク像よりウエハマーク38の位置が正確に検出
される。ウエハマーク38のウエハマーク像の光強度は
撮像素子41で電気信号に変換されて、中央制御系6に
供給される。
The wafer mark detection light LB1 emitted from the entrance pupil surface 32 of the first objective lens 33 is the half prism 3
After passing through 1, the light enters the second objective lens 39. The wafer mark detection light LB1 collected by the second objective lens 39 enters the dichroic mirror 40. The dichroic mirror 40 has wavelength selectivity that reflects visible light and transmits infrared light, like the dichroic mirror 28 described above.
The wafer mark detection light LB1 is emitted from the dichroic mirror 4
At 0, the light is reflected with almost no dimming, and a wafer mark image of the wafer mark 38 is formed on the image pickup surface of the two-dimensional image pickup device 41 including a two-dimensional CCD. If the wafer mark 38 is a one-dimensional mark, the image pickup device 41 may be a one-dimensional CCD or the like. The wafer mark image of the wafer mark 38 is hardly affected by the “vignetting” by the index mark 34 and can be regarded as an ideal image formation. Therefore, the position of the wafer mark 38 is accurately detected from the wafer mark image. The light intensity of the wafer mark image of the wafer mark 38 is converted into an electric signal by the image pickup element 41 and supplied to the central control system 6.

【0029】一方、センサ本体部11b内の第2の光源
26より射出された赤外光よりなる照明光AL2はコン
デンサレンズ27で集光され、ダイクロイックミラー2
8を殆ど減光されることなく透過し、視野絞り29を通
過してリレーレンズ30により集光されてハーフプリズ
ム31に入射する。光源26は、光源26を光軸AX1
方向(Z方向)に垂直な方向へ微動できるように支持さ
れている。後述するように、光源26の光軸AX1に垂
直な方向の位置を変化させることにより照明光AL2の
テレセントリック性が調整される。
On the other hand, the illumination light AL2, which is infrared light emitted from the second light source 26 in the sensor body 11b, is condensed by the condenser lens 27, and the dichroic mirror 2 is used.
The light passes through the field diaphragm 29 with little dimming, passes through the field stop 29, is condensed by the relay lens 30, and enters the half prism 31. The light source 26 uses the light source 26 as the optical axis AX1.
It is supported so that it can be finely moved in a direction perpendicular to the direction (Z direction). As will be described later, the telecentricity of the illumination light AL2 is adjusted by changing the position of the light source 26 in the direction perpendicular to the optical axis AX1.

【0030】なお、その光源26もセンサ本体部11b
の外部に配置して、可視光である照明光AL1と同様に
ライトガイド等を介して赤外光の照明光AL2をセンサ
本体部11bに導入するようにしてもよい。ハロゲンラ
ンプ等の発熱源をセンサ本体部11bの外部に配置する
ことは、高精度の位置決めを行う上で不可欠の方法であ
る。
The light source 26 is also the sensor main body 11b.
Alternatively, the illumination light AL2 of infrared light may be introduced into the sensor main body portion 11b via a light guide or the like similarly to the illumination light AL1 which is visible light. Disposing a heat source such as a halogen lamp outside the sensor body 11b is an essential method for highly accurate positioning.

【0031】図3は、照明光AL2の光路を詳細に説明
するための光路図を示し、この図3に示すように、ハー
フプリズム31に入射した照明光AL2は、ハーフプリ
ズム31で反射され、第1対物レンズ33の入射瞳面3
2に図1の光源26の投影像を形成する。第1対物レン
ズ33から射出された照明光AL2の光束の径は第1対
物レンズ33の有効径とほぼ等しい数十mm程度であ
り、第1対物レンズ33の直後に配置された指標板35
上の100μm前後の大きさの指標マーク34を均一に
照射することは十分可能である。指標マーク34のパタ
ーン構造は、ウエハマーク38と同程度の周期性のある
凹部と凸部とで透過光の位相が180゜異なる2次元
(1次元も可)の位相パターンである。従って、照明光
AL2の内この指標マーク34を照射した光束は透過回
折されて、殆どが±1次の4つ(1次元マークの場合に
は2つ)の回折光束にだけ変換された指標マーク検出光
LB2となる。
FIG. 3 is an optical path diagram for explaining the optical path of the illumination light AL2 in detail. As shown in FIG. 3, the illumination light AL2 incident on the half prism 31 is reflected by the half prism 31, Entrance pupil plane 3 of the first objective lens 33
2 forms a projected image of the light source 26 of FIG. The diameter of the luminous flux of the illumination light AL2 emitted from the first objective lens 33 is approximately several tens of millimeters, which is almost equal to the effective diameter of the first objective lens 33, and the index plate 35 arranged immediately after the first objective lens 33.
It is sufficiently possible to irradiate the index mark 34 with a size of about 100 μm above uniformly. The pattern structure of the index mark 34 is a two-dimensional (one-dimensional) phase pattern in which the phase of the transmitted light is different by 180 ° between the concave portion and the convex portion having the same degree of periodicity as the wafer mark 38. Therefore, of the illumination light AL2, the light flux irradiating this index mark 34 is transmitted and diffracted, and most of them are converted into only ± 1st order four (two in the case of a one-dimensional mark) diffracted light flux. It becomes the detection light LB2.

【0032】赤外光よりなる指標マーク検出光LB2は
指標板35を通過後、落射プリズム36により下方に偏
向され、コールドミラー37上に照射される。コールド
ミラー37表面に蒸着されたCM膜37aは、前述のよ
うに可視光は透過し、赤外光は反射する光学的性質を有
している。従って、コールドミラー37のCM膜37a
で殆ど減光されることなく反射された指標マーク検出光
LB2は、再度落射プリズム36に戻って−Y方向に偏
向され、指標マーク34に影響されることなく指標板3
5を通過し、第1対物レンズ33に再入射する。指標マ
ーク検出光LB2によって、第1対物レンズ33の入射
瞳面32には指標マーク34によるフラウンホーファ回
折像が形成される。なお、前述のようにCM膜37aが
形成されたコールドミラー37はコールドミラー駆動素
子43により光軸AX1方向(Z方向)の位置が調整可
能に構成されており、コールドミラー37の光軸AX1
方向の位置を変化させることにより、実質的に指標マー
ク34の光軸AX1方向の位置が調整される。
After passing through the index plate 35, the index mark detection light LB2 made of infrared light is deflected downward by the epi-illumination prism 36 and irradiated on the cold mirror 37. The CM film 37a deposited on the surface of the cold mirror 37 has an optical property of transmitting visible light and reflecting infrared light as described above. Therefore, the CM film 37a of the cold mirror 37
The index mark detection light LB2 reflected by the index plate 3 is returned to the epi-illumination prism 36 again and is deflected in the −Y direction, and is not affected by the index mark 34.
After passing through 5, the light enters the first objective lens 33 again. A Fraunhofer diffraction image by the index mark 34 is formed on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33 by the index mark detection light LB2. The cold mirror 37 on which the CM film 37a is formed is configured such that the position in the optical axis AX1 direction (Z direction) can be adjusted by the cold mirror drive element 43, and the optical axis AX1 of the cold mirror 37 is adjusted.
By changing the position in the direction, the position of the index mark 34 in the optical axis AX1 direction is substantially adjusted.

【0033】この場合、指標マーク34から落射プリズ
ム36の反射面までの光路長をD2、落射プリズム36
の反射面からコールドミラー37のCM膜37aまでの
光路長をD1 とすれば、指標マーク34からCM膜37
aまでの光軸AX1に沿った光路長L1 (=D1
2 )と、ウエハ表面からコールドミラー37のCM膜
37a面までの光軸AX1に沿った光路長L2 とがほぼ
等しくなるようにコールドミラー37や指標板35の位
置が設定されている。従って、第1対物レンズ33から
みれば、ウエハ表面上に指標マーク34が存在するよう
に見える。即ち、第1対物レンズ33にとって指標マー
ク34は第1対物レンズ33の焦平面上にあるのと等価
である。
In this case, the optical path length from the index mark 34 to the reflecting surface of the epi prism 36 is D 2 , and the epi prism 36 is
If the optical path length from the reflecting surface of the CM film to the CM film 37a of the cold mirror 37 is D 1 , the index mark 34 to the CM film 37 can be
Optical path length L 1 (= D 1 + along optical axis AX1 up to a
The positions of the cold mirror 37 and the index plate 35 are set so that D 2 ) and the optical path length L 2 along the optical axis AX1 from the wafer surface to the CM film 37a surface of the cold mirror 37 are substantially equal. Therefore, when viewed from the first objective lens 33, it seems that the index mark 34 exists on the surface of the wafer. That is, for the first objective lens 33, the index mark 34 is equivalent to being on the focal plane of the first objective lens 33.

【0034】第1対物レンズ33から射出された指標マ
ーク検出光LB2はハーフプリズム31を通過し、第2
対物レンズ39に入射する。第2対物レンズ39により
集光された指標マーク検出光LB2は、ダイクロイック
ミラー40を殆ど減光されることなく透過し、指標マー
ク34用の2次元CCDからなる2次元の撮像素子42
の撮像面上に指標マーク34の指標マーク像を形成す
る。なお、指標マーク34が1次元マークであれば、撮
像素子42も1次元CCD等でよい。指標マーク34の
指標マーク像の光強度は撮像素子42により電気信号に
変換され、中央制御系6に供給される。なお、撮像素子
42はダイクロイックミラー40にできるだけ近接して
配置される。また、指標マーク34の指標マーク像の撮
像素子42への合焦は、指標板35、コールドミラー3
7、及び撮像素子42等の配置を変更して行う。
The index mark detection light LB2 emitted from the first objective lens 33 passes through the half prism 31 and
It is incident on the objective lens 39. The index mark detection light LB2 collected by the second objective lens 39 passes through the dichroic mirror 40 with almost no dimming, and the two-dimensional image pickup element 42 including a two-dimensional CCD for the index mark 34.
An index mark image of the index mark 34 is formed on the image pickup surface of. If the index mark 34 is a one-dimensional mark, the image sensor 42 may be a one-dimensional CCD or the like. The light intensity of the index mark image of the index mark 34 is converted into an electric signal by the image pickup element 42 and supplied to the central control system 6. The image sensor 42 is arranged as close to the dichroic mirror 40 as possible. The focusing of the index mark image of the index mark 34 on the image sensor 42 is performed by the index plate 35 and the cold mirror 3.
7 and the arrangement of the image sensor 42 and the like are changed.

【0035】指標マーク34の指標マーク像は、指標マ
ーク34自身によるけられの影響を殆ど受けることはな
く、指標マーク34の位置情報を正確に有している。し
かし、指標マーク検出光LB2が落射プリズム36を2
度通過することによって生じる補正不足の球面収差の影
響を受けて、やや像のコントラストが低下する。そこ
で、球面収差への対処方法として、ダイクロイックミラ
ー40と撮像素子42との間の光路上に球面収差の補正
用の非球面レンズ等を用いた球面収差補正手段を設けて
もよい。また、例えば図4(a)に示す構成により指標
マーク検出光LB2の球面収差を抑制することができ
る。
The index mark image of the index mark 34 is hardly affected by the eclipse by the index mark 34 itself, and accurately has the position information of the index mark 34. However, the index mark detection light LB2 is reflected by the incident prism 36.
The image contrast is slightly lowered due to the influence of spherical aberration that is insufficiently corrected due to the passing of the beam. Therefore, as a method for coping with spherical aberration, spherical aberration correcting means using an aspherical lens or the like for correcting spherical aberration may be provided on the optical path between the dichroic mirror 40 and the image sensor 42. Further, for example, the configuration shown in FIG. 4A can suppress the spherical aberration of the index mark detection light LB2.

【0036】図4(a)は、球面収差を補正するための
構成例を示し、この図4(a)の例では、落射プリズム
36の代わりに偏向ミラー36Aを採用し、指標板35
とコールドミラー37とのガラス板の厚さをほぼ等しく
している。これによって、指標マーク検出光LB2もウ
エハマーク検出光LB1と同じ収差条件となり、撮像素
子41,42のそれぞれの撮像面におけるウエハマーク
38のウエハマーク像、及び指標マーク34の指標マー
ク像は共にほぼ理想結像となる。この場合、指標マーク
34から偏光ミラー36Aの反射面までの光路長を
4 、偏光ミラー36Aの反射面からコールドミラー3
7のCM膜37aまでの光路長をD3 とすれば、指標マ
ーク34からCM膜37aまでの光軸AX1に沿った光
路長L5 (=D3 +D4 )と、ウエハ表面からコールド
ミラー37のCM膜37a面までの光軸AX1に沿った
光路長L3 とがほぼ等しくなるようにコールドミラー3
7や指標板35の位置を設定する。
FIG. 4A shows an example of the structure for correcting spherical aberration. In the example of FIG. 4A, a deflecting mirror 36A is adopted instead of the incident prism 36, and an index plate 35 is used.
And the glass plate of the cold mirror 37 are made substantially equal in thickness. As a result, the index mark detection light LB2 has the same aberration condition as the wafer mark detection light LB1, and both the wafer mark image of the wafer mark 38 and the index mark image of the index mark 34 on the image pickup surfaces of the image pickup devices 41 and 42 are substantially the same. An ideal image is formed. In this case, the optical path length from the index mark 34 to the reflection surface of the polarization mirror 36A is D 4 , and from the reflection surface of the polarization mirror 36A to the cold mirror 3.
If the optical path length of up to 7 of CM film 37a and D 3, the optical path length L 5 (= D 3 + D 4) along the optical axis AX1 to the CM film 37a from the index mark 34, the cold mirror 37 from the wafer surface Of the cold mirror 3 so that the optical path length L 3 along the optical axis AX1 up to the surface of the CM film 37a becomes substantially equal.
7 and the position of the index plate 35 are set.

【0037】また、図1及び図4(a)の例では、指標
板35やコールドミラー37を用いているが、図4
(b)に示す如く図1の落射プリズム36の代わりに、
第1対物レンズ33に対向する表面に図1の指標マーク
34と同様の指標マーク34Aが形成され、ウエハマー
ク38に対向する表面にCM膜37aと同様のCM膜3
7bが蒸着された落射プリズム36Bを使用してもよ
い。この場合、落射プリズム36Bの指標マーク34A
から反射面までの光路長をD6 、その反射面からCM膜
37bまでの光路長をD5 とすれば、指標マーク34A
からCM膜37bまでの光軸AX1に沿った光路長L6
(=D5 +D6 )と、ウエハ表面からCM膜37bまで
の光軸AX1に沿った光路長L4 とがほぼ等しくなるよ
うに落射プリズム36B等の大きさや位置を設定する。
この方法によれば、指標板やコールドミラー等の光学部
品が削減され、製造コストが低下するほか、光路中の境
界面の減少によりフレアの低減が期待できる。更に、熱
変動や機械的変動の影響を受ける部品が減少するため、
部品のシフト等による影響が軽減される。なお、図1及
び図4(a)、(b)の例では、指標マーク34,34
Aのパターン構造は凸部と凹部での透過光の位相が18
0゜異なる位相パターンとしてきたが、明暗のライン・
アンド・スペースパターン等であってもよい。
Further, in the example of FIGS. 1 and 4 (a), the index plate 35 and the cold mirror 37 are used.
Instead of the incident light prism 36 of FIG. 1 as shown in FIG.
An index mark 34A similar to the index mark 34 of FIG. 1 is formed on the surface facing the first objective lens 33, and a CM film 3a similar to the CM film 37a is formed on the surface facing the wafer mark 38.
An epi prism 36B having 7b deposited may be used. In this case, the index mark 34A of the epi-illumination prism 36B
If the optical path length from the reflecting surface to the reflecting surface is D 6 and the optical path length from the reflecting surface to the CM film 37b is D 5 , the index mark 34A
To CM film 37b from the optical path length L 6 along the optical axis AX1
The size and position of the epi-illumination prism 36B are set so that (= D 5 + D 6 ) and the optical path length L 4 along the optical axis AX1 from the wafer surface to the CM film 37b are substantially equal.
According to this method, optical components such as an index plate and a cold mirror are reduced, the manufacturing cost is reduced, and flare can be expected to be reduced by reducing the boundary surface in the optical path. In addition, the number of parts affected by thermal and mechanical fluctuations is reduced,
The effect of shifting parts is reduced. In the example of FIGS. 1 and 4A and 4B, the index marks 34, 34
In the pattern structure A, the phase of transmitted light at the convex portion and the concave portion is 18
Although the phase pattern is different by 0 °, bright and dark lines
It may be an and space pattern or the like.

【0038】図1に戻り、中央制御系6は撮像素子4
1,42からそれぞれ供給されたウエハマーク38のウ
エハマーク像及び指標マーク34の指標マーク像の各々
の電気信号、及びレーザ干渉計4aからのウエハステー
ジ3の位置情報を演算処理することで、指標マーク34
の指標マーク像の中心に対するウエハマーク38のウエ
ハマーク像の中心の2次元的な位置ずれを検出する。ま
た、撮像素子41,42の撮像面での像とウエハ2の表
面との間の倍率は予め分かっているため、その位置ずれ
量がウエハ2上での位置ずれ量に換算される。そして、
この換算された位置ずれ量に、その計測時点でのレーザ
干渉計4aの計測値を加算することによって、ウエハマ
ーク38のステージ座標系(ウエハステージ3の位置を
示す座標系)での2次元の位置が算出される。この場
合、指標マーク34の指標マーク像の中心にウエハマー
ク38のウエハマーク像の中心が合致しているときの、
そのウエハマーク38の中心の位置をアライメントセン
サ11の計測中心とみなすことができる。
Returning to FIG. 1, the central control system 6 includes the image pickup device 4
1 and 42 respectively supply electric signals of the wafer mark image of the wafer mark 38 and the index mark image of the index mark 34, and the position information of the wafer stage 3 from the laser interferometer 4a. Mark 34
The two-dimensional displacement of the center of the wafer mark image of the wafer mark 38 with respect to the center of the index mark image is detected. Further, since the magnification between the images on the image pickup surfaces of the image pickup elements 41 and 42 and the surface of the wafer 2 is known in advance, the positional shift amount is converted into the positional shift amount on the wafer 2. And
By adding the measured value of the laser interferometer 4a at the time of the measurement to the converted positional deviation amount, the two-dimensional position of the wafer mark 38 in the stage coordinate system (coordinate system indicating the position of the wafer stage 3) can be obtained. The position is calculated. In this case, when the center of the wafer mark image of the wafer mark 38 matches the center of the index mark image of the index mark 34,
The position of the center of the wafer mark 38 can be regarded as the measurement center of the alignment sensor 11.

【0039】ウエハ2上には複数のショット領域が形成
されており、それらの各ショット領域にはそれぞれウエ
ハマーク38と同様のウエハマークが所定の位置に形成
されている。それらのショット領域のウエハマークが順
次アライメントセンサ11の検出領域に入るようにウエ
ハステージ3を移動させ、指標マーク34に対する位置
ずれ量を検出すると共に、ウエハステージ3の位置をレ
ーザ干渉計4aで検出することにより、当該ショット領
域のウエハマークのステージ座標系での位置を検出する
ことができる。
A plurality of shot areas are formed on the wafer 2, and a wafer mark similar to the wafer mark 38 is formed at a predetermined position in each of these shot areas. The wafer stage 3 is moved so that the wafer marks in those shot areas sequentially enter the detection area of the alignment sensor 11, and the position shift amount with respect to the index mark 34 is detected, and the position of the wafer stage 3 is detected by the laser interferometer 4a. By doing so, the position of the wafer mark in the shot area in the stage coordinate system can be detected.

【0040】また、本例の投影露光装置には、図2に示
すように装置周辺の環境温度及び大気圧を測定する環境
センサが設けられている。例えばFIA方式のアライメ
ントセンサ11の指標対物部11cのケーシング14の
周囲の温度を計測する温度センサTG2やウエハ2上の
環境温度を測定する温度センサTG1等の温度センサ、
及び装置周辺の大気圧を測定する気圧センサPG等が設
置されており、それらの温度センサ及び気圧センサ等の
出力信号が常時信号処理装置6aに供給されている。信
号処理装置6aはそれらの出力信号より温度及び気圧を
求めて、中央制御系6に供給する。
Further, the projection exposure apparatus of this example is provided with an environment sensor for measuring the environment temperature and atmospheric pressure around the apparatus as shown in FIG. For example, a temperature sensor such as a temperature sensor TG2 that measures the temperature around the casing 14 of the index objective unit 11c of the FIA type alignment sensor 11 or a temperature sensor TG1 that measures the ambient temperature on the wafer 2,
Also, an atmospheric pressure sensor PG for measuring the atmospheric pressure around the apparatus is installed, and output signals of the temperature sensor, the atmospheric pressure sensor, etc. are constantly supplied to the signal processing device 6a. The signal processing device 6a obtains the temperature and atmospheric pressure from these output signals and supplies them to the central control system 6.

【0041】本例では、一例として露光に際しウエハ2
上から選択された所定個数のショット領域(サンプルシ
ョット)に付設されたウエハマークの座標位置をアライ
メントセンサ11を用いて計測し、この計測結果を統計
処理してウエハ2上の各ショット領域の配列座標を算出
するエンハンスト・グローバル・アライメント(EG
A)方式により各ショット領域のアライメントが行われ
る。また、例えばウエハステージ3上の不図示の基準マ
ーク部材を使用することによって、レチクルRのパター
ンの投影光学系1を介した投影像の中心(露光中心)
と、アライメントセンサ11の計測中心(指標マーク3
4の像の中心)との位置ずれ量であるベースライン量は
計測されているので、中央制御系6は各ショット領域の
配列座標をそのベースライン量で補正した座標に基づい
て、ウエハステージ3を位置決めする。以上の動作によ
り、ウエハ2の各ショット領域はそれぞれレチクルRの
パターンの投影像に対して正確に位置決めすることがで
き、この状態で露光を行うことによって、各ショット領
域について高い重ね合わせ精度が得られる。
In this example, as an example, the wafer 2
The coordinate positions of the wafer marks attached to a predetermined number of shot areas (sample shots) selected from the above are measured using the alignment sensor 11, and the measurement results are statistically processed to arrange the shot areas on the wafer 2. Enhanced Global Alignment (EG
Alignment of each shot area is performed by the method A). Further, for example, by using a reference mark member (not shown) on the wafer stage 3, the center of the projected image of the pattern of the reticle R through the projection optical system 1 (exposure center).
And the measurement center of the alignment sensor 11 (index mark 3
Since the baseline amount, which is the amount of positional deviation from the image center of 4), is measured, the central control system 6 determines the wafer stage 3 based on the coordinates obtained by correcting the array coordinates of each shot area with the baseline amount. To position. With the above operation, each shot area of the wafer 2 can be accurately positioned with respect to the projected image of the pattern of the reticle R. By performing exposure in this state, high overlay accuracy can be obtained for each shot area. To be

【0042】次に、本例のアライメントセンサ11の動
作について説明する。本例のアライメントセンサ11
は、従来のFIA方式のアライメントセンサに比較して
次のような特徴を有している。先ず第1に、センサ本体
部11bと指標対物部11cとが分離されている。図5
(a)は、本例の図1のアライメントセンサ11を裏面
側から見た構成を示し、図5(b)は従来のFIA方式
のアライメントセンサを裏面側から見た構成を示す。図
5(b)に示すように、従来のアライメントセンサはセ
ンサ本体部と対物部とが分離されておらず、センサ本体
部と指標対物部とが一体化されたセンサ本体51が投影
光学系保持部16のD面に支持フレーム52a,52b
を介して固定されている。この場合、センサ本体51の
熱変形がベースライン変動に大きな影響を与えるため、
センサ本体51のケーシングは低熱膨張材で形成されて
いる。
Next, the operation of the alignment sensor 11 of this example will be described. Alignment sensor 11 of this example
Has the following features as compared with the conventional FIA type alignment sensor. First, the sensor body 11b and the index objective unit 11c are separated. FIG.
FIG. 5A shows the configuration of the alignment sensor 11 of FIG. 1 of this example viewed from the back side, and FIG. 5B shows the configuration of the conventional FIA type alignment sensor viewed from the back side. As shown in FIG. 5B, in the conventional alignment sensor, the sensor main body and the objective are not separated, and the sensor main body 51 in which the sensor main body and the index objective are integrated holds the projection optical system. The support frames 52a and 52b are provided on the D surface of the portion 16.
Has been fixed through. In this case, since the thermal deformation of the sensor body 51 has a great influence on the baseline fluctuation,
The casing of the sensor body 51 is made of a low thermal expansion material.

【0043】これに対して本例のアライメントセンサ1
1は、図5(a)に示すように、指標対物部11cがセ
ンサ本体部11bと分離されている。そして、センサ本
体部11bは支持フレーム17a,17cを介して投影
光学系保持部16のD面に固定されている。一方指標対
物部11cはセンサ本体部11bの+Y方向の端部から
少し離れた位置から投影光学系1の光軸AXに向けて配
置されており、Y軸に平行で光軸AXを通る軸に対称に
配置された支持フレーム18a〜18dを介して投影光
学系保持部16のC面に固定されている。
On the other hand, the alignment sensor 1 of this example
1, the index objective unit 11c is separated from the sensor body 11b as shown in FIG. 5 (a). The sensor body 11b is fixed to the D surface of the projection optical system holder 16 via the support frames 17a and 17c. On the other hand, the index objective section 11c is arranged toward the optical axis AX of the projection optical system 1 from a position slightly apart from the + Y direction end of the sensor main body section 11b, and is parallel to the Y axis and passes through the optical axis AX. It is fixed to the C surface of the projection optical system holding unit 16 via symmetrically arranged support frames 18a to 18d.

【0044】第2の特徴として、図1に示すように、指
標マーク34が第1対物レンズ33とウエハマーク38
との間に配置されている。そして、第3の特徴として、
指標マーク34からの指標マーク検出光LB2と、ウエ
ハマーク38からのウエハマーク検出光LB1とが撮像
素子41,42に入射する直前で分離されている。以上
の3つの特徴により以下のような作用効果が得られる。
As a second feature, as shown in FIG. 1, the index mark 34 is the first objective lens 33 and the wafer mark 38.
It is located between and. And as the third feature,
The index mark detection light LB2 from the index mark 34 and the wafer mark detection light LB1 from the wafer mark 38 are separated immediately before entering the image pickup devices 41 and 42. With the above three features, the following operational effects can be obtained.

【0045】先ず、通常投影光学系保持部16のD面1
6aが伸縮して移動したり、センサ本体部11bが移動
及び変形した場合には、ベースライン量に変動が生ず
る、所謂ベースライン変動の要因となる。しかし、本例
ではウエハマーク検出光LB1及び指標マーク検出光L
B2はセンサ本体部11bのダイクロイックミラー40
以降の光路を除き、ほぼ同一の光路を通る。従って、撮
像素子42の撮像面における指標マーク34の指標マー
ク像と、撮像素子41の撮像面におけるウエハマーク3
8のウエハマーク像とは、ほぼ等しいドリフト量で変位
することになり、D面の伸縮及びセンサ本体部11bの
移動や変形はベースライン変動の要因とはならない。言
い換えると、指標対物部11cとウエハマーク38とが
静止していさえすれば、指標マークの像とウエハマーク
38の像との位置ずれ量は殆ど変化せず、「ドリフト安
定性」が極めて高くなる。
First, the D surface 1 of the ordinary projection optical system holder 16
When 6a expands and contracts and moves, or when the sensor body 11b moves and deforms, it causes a so-called baseline fluctuation, which causes a fluctuation in the baseline amount. However, in this example, the wafer mark detection light LB1 and the index mark detection light L
B2 is a dichroic mirror 40 of the sensor body 11b
Except for the subsequent optical paths, they pass through almost the same optical path. Therefore, the index mark image of the index mark 34 on the image pickup surface of the image pickup element 42 and the wafer mark 3 on the image pickup surface of the image pickup element 41.
The wafer mark image of No. 8 is displaced by a substantially equal drift amount, and the expansion and contraction of the D surface and the movement and deformation of the sensor main body portion 11b do not cause the baseline variation. In other words, as long as the index objective portion 11c and the wafer mark 38 are stationary, the amount of positional deviation between the image of the index mark and the image of the wafer mark 38 hardly changes, and the "drift stability" becomes extremely high. .

【0046】また、ウエハマーク検出光LB1及び指標
マーク検出光LB2がほぼ同一の光路を進むことによ
り、光路中の機械的振動や空気揺らぎの影響を同等に受
けることになるため、指標マーク34の指標マーク像及
びウエハマーク38のウエハマーク像の撮像面上の検出
位置も同等に揺らぐことになる。従って、指標マーク3
4を基準としてウエハマーク38の位置を検出する、所
謂両者の差分を計測する場合には、計測再現性の上で有
利である。更に、センサ本体部11bのケーシング13
を一般的に高価で加工の難しい低熱膨張合金等の低熱膨
張材で構成しなくてもよいため、コストも低く抑えるこ
とができる。
Further, since the wafer mark detection light LB1 and the index mark detection light LB2 travel in substantially the same optical path, they are equally affected by mechanical vibrations and air fluctuations in the optical path, so that the index mark 34 The detection positions of the index mark image and the wafer mark image of the wafer mark 38 on the imaging surface also fluctuate equally. Therefore, the index mark 3
When the position of the wafer mark 38 is detected on the basis of 4, the so-called difference between the two is measured, this is advantageous in terms of measurement reproducibility. Furthermore, the casing 13 of the sensor body 11b
Since it does not have to be composed of a low thermal expansion material such as a low thermal expansion alloy which is generally expensive and difficult to process, the cost can be kept low.

【0047】更に、センサ本体部11bに起因するベー
スライン変動の発生源が大幅に削減され、ベースライン
変動の発生要因としては、例えば指標対物部11cが固
定されているC面(16b)の水平方向への伸縮に伴う
ウエハマーク38に対する指標マーク34の位置のドリ
フト、及び指標対物部11cの内部変形に伴うウエハマ
ーク38に対する指標マーク34のドリフトが主なもの
となる。この場合、指標対物部11c自体が元々小さい
ため、指標対物部11cの内部変形も小さくなる。従っ
て、指標マーク34のドリフトも極めて小さい。その
上、指標対物部11c内において、熱変動の影響を受け
てドリフトに大きな影響を与える光学部材は落射プリズ
ム36を支持するケーシング14であり、このケーシン
グ14の熱変形により、落射プリズム36がピッチン
グ、ローリング、及びヨーイング等により変位した場合
のベースライン変動は、以下に説明するように減少す
る。この理由について図4(b)の落射プリズム36B
を使用した場合の動作を例にとり説明する。
Further, the source of the baseline fluctuation caused by the sensor main body 11b is greatly reduced, and a factor causing the baseline fluctuation is, for example, the horizontal of the C plane (16b) to which the index objective section 11c is fixed. The drift of the position of the index mark 34 with respect to the wafer mark 38 due to the expansion and contraction in the direction and the drift of the index mark 34 with respect to the wafer mark 38 due to the internal deformation of the index objective portion 11c are the main ones. In this case, since the index objective portion 11c itself is originally small, the internal deformation of the index objective portion 11c is also small. Therefore, the drift of the index mark 34 is also extremely small. In addition, in the index objective portion 11c, the optical member that is greatly affected by the thermal fluctuation and has a great influence on the drift is the casing 14 that supports the epi-illumination prism 36, and the thermal deformation of the casing 14 causes the epi-illumination prism 36 to pitch. The baseline fluctuations due to displacement due to rolling, rolling, yawing, etc. are reduced as described below. For this reason, the incident light prism 36B of FIG.
The operation in the case of using will be described as an example.

【0048】図6は、図4(b)の落射プリズム36B
が変位した場合のベースライン変動を説明するための図
を示し、図6(a)は、指標対物部11cとウエハ2と
の位置関係を示す斜視図、図6(b)〜図6(g)は、
それぞれ落射プリズム36Bのピッチング、ローリン
グ、ヨーイング、上下移動(Z方向への移動)、横移動
(X方向への移動)、及び前後移動(Y方向への移動)
の状態を示している。図6(a)において、第1対物レ
ンズ33、指標マーク34A及びCM膜37bが形成さ
れた落射プリズム36B等をケーシング14内に含む指
標対物部11cが、ウエハマーク38が形成されたウエ
ハ2上に設置されている。ウエハマーク38を照明する
照明光AL1及びウエハマーク検出光LB1(図1参
照)は、落射プリズム36Bの底部中央に対応するケー
シング14に設けられた開口部14aを通過するように
なっている。ここで落射プリズム36Bにケーシング1
4の熱変形に伴う圧力が加えられた場合、矢印45A〜
45Eに示すようにピッチング、ローリング、ヨーイン
グ、上下移動、横移動、及び前後移動等の現象が生じ、
指標マーク34A及びウエハマーク38の像のドリフト
が生じる。以下、ピッチング及びローリング等により生
ずる指標マーク34A及びウエハマーク38の像のドリ
フト量をそれぞれ、ΔXTM及びΔXWMとし、ウエハマー
ク38の像のドリフト量ΔXWMと指標マーク34Aのド
リフト量ΔXTMとの差分をΔDとして説明する。
FIG. 6 is an epi-illumination prism 36B of FIG. 4 (b).
6A is a perspective view showing the positional relationship between the index objective unit 11c and the wafer 2, and FIG. 6B to FIG. ) Is
Pitching, rolling, yawing, vertical movement (movement in the Z direction), lateral movement (movement in the X direction), and forward / backward movement (movement in the Y direction) of the epi-illumination prism 36B, respectively.
Shows the state of. In FIG. 6A, the index objective portion 11 c including the first objective lens 33, the episcopic prism 36 B having the index mark 34 A and the CM film 37 b formed in the casing 14 is located on the wafer 2 on which the wafer mark 38 is formed. It is installed in. The illumination light AL1 for illuminating the wafer mark 38 and the wafer mark detection light LB1 (see FIG. 1) pass through the opening 14a provided in the casing 14 corresponding to the center of the bottom of the epi-illumination prism 36B. Here, the casing 1 is attached to the incident-light prism 36B.
When pressure due to thermal deformation of No. 4 is applied, arrows 45
As shown in 45E, phenomena such as pitching, rolling, yawing, vertical movement, lateral movement, and forward / backward movement occur,
Image drift of the index mark 34A and the wafer mark 38 occurs. Hereinafter, the drift amounts of the image of the index mark 34A and the wafer mark 38 caused by pitching, rolling, etc. will be referred to as ΔX TM and ΔX WM , respectively, and the drift amount ΔX WM of the image of the wafer mark 38 and the drift amount ΔX TM of the index mark 34A will be described. The difference will be described as ΔD.

【0049】従来は、指標マークが第1対物レンズ33
とウエハマーク38との間に設置されておらず、落射プ
リズムがピッチングやローリング等で変位した場合、横
移動の場合を除き、ウエハマークの像のドリフト量ΔX
WMがそのままウエハマークと指標マークとの間のドリフ
ト量ΔDとなっていたが、本例の場合は、指標マーク3
4Aが第1対物レンズ33とウエハマーク38との間に
設置されているために、以下に説明するようにウエハマ
ーク38の像と指標マーク34Aとの間のドリフト量Δ
Dは従来に比較して減少する。
Conventionally, the index mark is the first objective lens 33.
Between the wafer mark 38 and the wafer mark 38 and the incident prism is displaced due to pitching, rolling, or the like, except for lateral movement, the wafer mark image drift amount ΔX.
The WM was directly the drift amount ΔD between the wafer mark and the index mark, but in the case of this example, the index mark 3
Since 4A is installed between the first objective lens 33 and the wafer mark 38, the amount of drift Δ between the image of the wafer mark 38 and the index mark 34A will be described below.
D is reduced as compared with the conventional one.

【0050】図6(b)の点線で示すように、落射プリ
ズム36Bがピッチングにより変位した場合、ウエハマ
ーク38の像のドリフト量ΔXWM、と指標マーク34A
のドリフト量ΔXWMとの間には次の関係式が成立する。 ΔXWM=2ΔXTM, ΔD=ΔXWM−ΔXTM=ΔXWM/2 従って、ドリフト量ΔDは従来に比較して半減する。
As shown by the dotted line in FIG. 6B, when the epi-illumination prism 36B is displaced by pitching, the drift amount ΔX WM of the image of the wafer mark 38 and the index mark 34A.
The following relational expression holds true with the drift amount ΔX WM of ΔX WM = 2ΔX TM , ΔD = ΔX WM −ΔX TM = ΔX WM / 2 Therefore, the drift amount ΔD is halved compared to the conventional one.

【0051】また、図6(c)に示すように、落射プリ
ズム36Bがローリングにより変位した場合のウエハマ
ーク38のドリフト量ΔXWM、と指標マーク34Aのド
リフト量ΔXWMとの間には次の関係式が成立する。 ΔXTM=0, ΔD=ΔXWM−ΔXTM=ΔXWM この場合、ドリフト量ΔDは変わらない。
[0051] Further, as shown in FIG. 6 (c), between incident prism 36B is the drift amount [Delta] X WM of the drift amount [Delta] X WM, the index mark 34A of the wafer mark 38 when displaced by rolling the next The relational expression holds. ΔX TM = 0, ΔD = ΔX WM −ΔX TM = ΔX WM In this case, the drift amount ΔD does not change.

【0052】また、図6(d)に示すように、落射プリ
ズム36Bがヨーイングにより変位した場合、ウエハマ
ーク38のドリフト量ΔXWM、と指標マーク34Aのド
リフト量ΔXWMとの間には次の関係式が成立する。 ΔXWM=ΔXTM, ΔD=ΔXWM−ΔXTM=0 従って、ドリフト量ΔDは殆ど0となる。
[0052] Further, as shown in FIG. 6 (d), if the incident prism 36B is displaced by yawing, between the drift amount [Delta] X WM of the wafer mark 38, and the drift amount [Delta] X WM of the index mark 34A follows The relational expression holds. ΔX WM = ΔX TM , ΔD = ΔX WM −ΔX TM = 0 Therefore, the drift amount ΔD is almost zero.

【0053】また、図6(e)に示すように、落射プリ
ズム36Bが上下移動した場合、ウエハマーク38のド
リフト量ΔXWM、と指標マーク34Aのドリフト量ΔX
WMとの間には次の関係式が成立する。 ΔXWM=ΔXTM, ΔD=ΔXWM−ΔXTM=0 この場合、ドリフトは生じなくなる。
Further, as shown in FIG. 6 (e), when the epi-illumination prism 36B moves up and down, the drift amount ΔX WM of the wafer mark 38 and the drift amount ΔX of the index mark 34A.
The following relational expression holds with WM . ΔX WM = ΔX TM , ΔD = ΔX WM −ΔX TM = 0 In this case, no drift occurs.

【0054】また、図6(f)に示すように、落射プリ
ズム36Bが横移動した場合、ウエハマーク38のドリ
フト量ΔXWM、と指標マーク34Aのドリフト量ΔXWM
との間には次の関係式が成立する。 ΔXWM=0, ΔD=ΔXWM−ΔXTM=−ΔXTM この場合、従来はドリフトは生じていないが、本例では
ドリフトが生じる。しかし、通常の場合落射プリズム3
6Bの横移動は殆ど生じることがなく、これにより本例
の効果が減殺されることはない。
[0054] Further, as shown in FIG. 6 (f), if the incident prism 36B is moved laterally, the drift amount [Delta] X WM of the drift amount [Delta] X WM of the wafer mark 38, the index mark 34A
The following relational expression holds between and. ΔX WM = 0, ΔD = ΔX WM -ΔX TM = -ΔX TM this case, conventionally, does not occur drift, drift occurs in this example. However, in the normal case, the epi-illumination prism 3
The lateral movement of 6B hardly occurs, and thus the effect of this example is not diminished.

【0055】また、図6(g)に示すように、落射プリ
ズム36Bが前後移動した場合、ウエハマーク38のド
リフト量ΔXWM、と指標マーク34Aのドリフト量ΔX
WMとの間には次の関係式が成立する。 ΔXTM=0 ΔD=ΔXWM−ΔXTM=ΔXWM この場合は従来と変わらない。
Further, as shown in FIG. 6G, when the epi-illumination prism 36B moves back and forth, the drift amount ΔX WM of the wafer mark 38 and the drift amount ΔX of the index mark 34A.
The following relational expression holds with WM . ΔX TM = 0 ΔD = ΔX WM −ΔX TM = ΔX WM In this case, there is no difference from the conventional case.

【0056】以上のように、指標マーク34Aを第1対
物レンズ33とウエハマーク38との間に配置する構造
的な優位性がここにも表れていることが分かる。なお、
以上では説明の都合上、図4(b)の落射プリズム36
Bを例に取り説明したが、図1の構成においても同様の
結果を得ることができる。即ち、指標マーク34が形成
された指標板35は落射プリズム36の極近傍に配置さ
れているため、指標板35及び落射プリズム36に対す
るケーシング14の熱変形圧力の影響はほぼ同様のもの
となり、指標板35は落射プリズム36と同様な変位を
行う。従って、指標マーク34とウエハマーク38との
ドリフト量は、図4(b)の場合と同様であると考えて
よい。
As described above, it can be seen that the structural superiority of arranging the index mark 34A between the first objective lens 33 and the wafer mark 38 also appears here. In addition,
In the above, for convenience of explanation, the incident light prism 36 of FIG.
Although B has been described as an example, similar results can be obtained with the configuration of FIG. That is, since the index plate 35 on which the index mark 34 is formed is arranged in the very vicinity of the epi-illumination prism 36, the influence of the heat deformation pressure of the casing 14 on the index plate 35 and the epi-illumination prism 36 becomes almost the same, and the index The plate 35 makes the same displacement as the epi-illumination prism 36. Therefore, it can be considered that the amount of drift between the index mark 34 and the wafer mark 38 is similar to that in the case of FIG.

【0057】以上、指標対物部11cのケーシング14
を低熱膨張材で構成しなくともベースライン変動は大幅
に減少する。しかし、本例の場合は指標対物部11cの
ケーシング14を低熱膨張材で構成しているため、ケー
シング14の熱変形に伴うベースライン変動は殆ど生じ
ない。しかし、必要であれば指標対物部11cのみに遮
風、断熱、及び空調等の対策を施せばよい。投影光学系
1の裏面のC面の伸縮で問題となるのは、Y方向へのド
リフトのみである。指標対物部11cの固定方法の対称
性から考えて、指標対物部11cはX方向には殆どドリ
フトすることはない。そこで、投影光学系保持部16の
裏面側の特にC面(16b)周辺を集中的に温調する方
法も有効である。また、本例では図2で説明したよう
に、指標対物部11cの近傍に温度センサTG2を設置
して、その温度センサTG2によりC面周辺の温度を測
定している。従って、その温度変化から指標対物部11
cのドリフト量を予測することができる。
As described above, the casing 14 of the index objective portion 11c
Even if it is not made of low thermal expansion material, the baseline fluctuation is greatly reduced. However, in the case of this example, since the casing 14 of the index objective portion 11c is made of the low thermal expansion material, the baseline variation due to the thermal deformation of the casing 14 hardly occurs. However, if necessary, only the index objective section 11c may be provided with measures such as wind shielding, heat insulation, and air conditioning. The only problem with expansion and contraction of the C surface on the back surface of the projection optical system 1 is the drift in the Y direction. Considering the symmetry of the fixing method of the index objective section 11c, the index objective section 11c hardly drifts in the X direction. Therefore, it is also effective to intensively control the temperature on the back surface side of the projection optical system holding unit 16, especially around the C surface (16b). Further, in this example, as described with reference to FIG. 2, the temperature sensor TG2 is installed in the vicinity of the index objective unit 11c, and the temperature sensor TG2 measures the temperature around the C plane. Therefore, from the temperature change, the index objective unit 11
The drift amount of c can be predicted.

【0058】このように、アライメントセンサ11にお
いて熱の発生に伴うドリフトの発生箇所を大幅に削減
し、かつ限定できるので、低熱膨張材の利用や部分温調
及び温度モニターによる予測制御といった手法を無駄な
く有効に用いることが可能となり、アライメントセンサ
11において、熱変動に伴うベースライン変動量を極め
て小さくでき、アライメント精度を大幅に向上させるこ
とができる。また、ベースラインチェックを頻繁に繰り
返す必要がないため、スループット(生産性)が向上す
る利点もある。
As described above, since the locations of the drifts due to the heat generation in the alignment sensor 11 can be significantly reduced and limited, the use of the low thermal expansion material, the partial temperature control and the predictive control by the temperature monitor are wasteful. Therefore, in the alignment sensor 11, the amount of baseline fluctuation due to thermal fluctuation can be made extremely small, and the alignment accuracy can be greatly improved. Further, since it is not necessary to frequently repeat the baseline check, there is an advantage that throughput (productivity) is improved.

【0059】なお、指標マーク34に対する照明光AL
2のテレセントリック性(以下、単に「テレセン」とい
う)の調整は非常に厳密に実施する必要がある。アライ
メントセンサ11周辺の重要な環境変動には、熱的なも
の以外に大気圧の変化がある。顕著な大気圧変化がある
場合には、撮像素子41,42上でのウエハマーク38
のウエハマーク像や指標マーク34の指標マーク像が撮
像素子41,42の撮像面に対してデフォーカスする。
この場合、ウエハマーク38のウエハマーク像や指標マ
ーク34の指標マーク像の撮像面に対するテレセンが崩
れなければ像シフトは生じないが、テレセンずれが生じ
ていれば像シフトを生じてしまう。ウエハマーク38に
関して言えば、ウエハマーク38に対する照明光AL1
のテレセンが多少崩れていても、図2の気圧センサPG
等により大気圧変化を検出して、ウエハマーク38のウ
エハマーク像が撮像素子41に対して常に焦点が合うよ
うに、ウエハマーク38の垂直方向の位置を図2の焦点
位置検出系9a,9bにより検出して、中央制御系6に
よりZチルトステージ3Zを駆動して調整すれば、大気
圧の変動に対してウエハマーク38の像シフトがないよ
うに補正することができる。
Illumination light AL for the index mark 34
It is necessary to adjust the telecentricity of 2 (hereinafter, simply referred to as “telecentricity”) very strictly. Important environmental changes around the alignment sensor 11 include changes in atmospheric pressure in addition to thermal changes. If there is a significant change in atmospheric pressure, the wafer mark 38 on the image pickup devices 41 and 42
The wafer mark image and the index mark image of the index mark 34 are defocused on the image pickup surfaces of the image pickup devices 41 and 42.
In this case, the image shift does not occur unless the telecentricity of the wafer mark image of the wafer mark 38 and the index mark image of the index mark 34 with respect to the imaging surface is destroyed, but the image shift occurs if the telecentric shift occurs. Regarding the wafer mark 38, the illumination light AL1 for the wafer mark 38
Even if the telecentricity of the
2 and the like so that the wafer mark image of the wafer mark 38 is always focused on the image pickup element 41, the vertical position of the wafer mark 38 is set to the focus position detection system 9a, 9b in FIG. Then, the central control system 6 drives and adjusts the Z tilt stage 3Z, so that the wafer mark 38 can be corrected so that the image does not shift with respect to a change in atmospheric pressure.

【0060】一方、指標マーク34に関しては、以下の
ように照明光AL2のテレセン調整を厳密に行って像シ
フトを防ぐようにする。先ず、光軸AX1に沿って上下
可能なウエハマーク38に対してZチルトステージ3Z
を駆動して照明光AL1のテレセン調整を行う。次に、
上下駆動できない指標マーク34に対してのテレセン調
整を次のように行う。先ず、ウエハマーク38に対して
テレセン調整が完了している照明光AL1の光源像を、
第1対物レンズ33の入射瞳面32上で観察し、この照
明光AL1の光源像に対して赤外光である照明光AL2
の光源像を合わせ込むように、光源26の位置を光軸A
X1に対して垂直な面上で微調整する。このようにすれ
ば、照明光AL2の指標マーク34に対するテレセンが
完全に調整されているので、大気圧変動が生じても検出
基準となる撮像素子42上の指標マーク34の指標マー
ク像はドリフトすることがなく、ウエハマーク38の位
置を高精度に検出できる。なお、入射瞳面32の共役位
置でそれらの光源像を観察してもよい。
On the other hand, regarding the index mark 34, the telecentric adjustment of the illumination light AL2 is strictly performed as described below to prevent the image shift. First, the Z tilt stage 3Z is moved with respect to the wafer mark 38 that can be moved up and down along the optical axis AX1.
To adjust the telecentricity of the illumination light AL1. next,
The telecentric adjustment for the index mark 34 that cannot be moved up and down is performed as follows. First, a light source image of the illumination light AL1 for which the telecentric adjustment has been completed for the wafer mark 38,
The illumination light AL2, which is infrared light with respect to the light source image of the illumination light AL1, is observed on the entrance pupil plane 32 of the first objective lens 33.
Position of the light source 26 so that the light source images of
Fine tune on a plane perpendicular to X1. By doing so, since the telecentricity of the illumination light AL2 with respect to the index mark 34 is completely adjusted, the index mark image of the index mark 34 on the image pickup element 42 serving as the detection reference drifts even if the atmospheric pressure changes. The position of the wafer mark 38 can be detected with high accuracy. The light source images may be observed at the conjugate position of the entrance pupil plane 32.

【0061】また、図2の気圧センサPG及び図1のコ
ールドミラー駆動素子43等を利用して、ウエハマーク
38の場合と同じように、指標マーク34にも大気圧変
動に対する撮像素子41上の指標マーク像のフォーカス
の自動調整を行えば、大気圧変動に伴うテレセンのオフ
セット発生を防ぐことができる。設計値で求めた大気圧
変化に伴う指標マーク像のフォーカス変化量と気圧セン
サPGにより求めた大気圧変動量とに基づいて、中央制
御系6の指令により、例えばCM膜37aが形成された
コールドミラー37を駆動するコールドミラー駆動素子
43を介してCM膜37aの高さ位置(光軸に沿った方
向の位置)を調整すれば、指標マーク34の指標マーク
像も常にベストフォーカス位置に保つことができる。ま
た、大気圧変動に伴う撮像素子41上の指標マーク34
の指標マーク像の位置シフトの変化率を予め計測して中
央制御系6に記憶させ、気圧センサPGにより求めた大
気圧変動量から指標マーク34の像の検出位置に与える
べきオフセットを計算することで、検出基準となる指標
マーク34の像の位置を常に気圧変化に対して補正をか
けて安定して測定することもできる。
Further, by using the atmospheric pressure sensor PG of FIG. 2 and the cold mirror drive element 43 of FIG. 1 and the like, the index mark 34 on the image pickup element 41 with respect to the atmospheric pressure variation is the same as the case of the wafer mark 38. If the focus of the index mark image is automatically adjusted, it is possible to prevent the occurrence of a telecentric offset due to a change in atmospheric pressure. Based on the focus change amount of the index mark image due to the atmospheric pressure change obtained by the design value and the atmospheric pressure variation amount obtained by the atmospheric pressure sensor PG, a cold film in which, for example, a CM film 37a is formed by a command from the central control system 6 By adjusting the height position (position in the direction along the optical axis) of the CM film 37a via the cold mirror drive element 43 that drives the mirror 37, the index mark image of the index mark 34 is always kept at the best focus position. You can In addition, the index mark 34 on the image sensor 41 due to atmospheric pressure fluctuation
The rate of change in the position shift of the index mark image is previously measured and stored in the central control system 6, and the offset to be given to the detected position of the image of the index mark 34 is calculated from the atmospheric pressure fluctuation amount obtained by the atmospheric pressure sensor PG. Thus, the position of the image of the index mark 34 serving as the detection reference can always be corrected for the atmospheric pressure change and stably measured.

【0062】次に、本発明の実施の形態の第2の例につ
いて図7を参照して説明する。本例は、ウエハマーク3
8のウエハマーク像と指標マーク34の指標マーク像と
を空間的に分離せず、時間的に分離して検出するもので
ある。基本的な構成は図1の第1の例と同様であり、図
7において図1に対応する部分には同一符号を付して、
その詳細説明を省略する。
Next, a second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, the wafer mark 3
The wafer mark image of No. 8 and the index mark image of the index mark 34 are not spatially separated but are separated temporally and detected. The basic configuration is similar to that of the first example of FIG. 1, and in FIG. 7, parts corresponding to those of FIG.
The detailed description is omitted.

【0063】本例のアライメントセンサ61では、ウエ
ハマーク38を検出するための可視光である照明光AL
1をセンサ本体部11bに供給するランプハウス部61
a内のライトガイド14の入射端手前に、回転シャッタ
ー53及び回転シャッター53を駆動する駆動機構53
aを設けている。また、ウエハマーク38からのウエハ
マーク検出光LB1を受光するための撮像素子と指標マ
ーク34からの指標マーク検出光を受光するための撮像
素子とを別々に設けず、1つの撮像素子41Aで受光す
るようになっている。他の構成は図1の第1の例と同様
である。回転シャッター53は駆動機構53aを介して
中央制御系6により開閉制御されており、ウエハマーク
38の検出が断続的に行われる。一方、指標マーク34
を検出する赤外光よりなる照明光AL2を供給するため
にセンサ本体部11bに設置された光源26は、中央制
御系6によりオン・オフ制御されており、指標マーク3
4の検出が断続的に行われるようになっている。以下、
本例のアライメントセンサ61の動作につき説明する。
In the alignment sensor 61 of this example, the illumination light AL which is visible light for detecting the wafer mark 38 is used.
Lamp house 61 for supplying 1 to the sensor body 11b
A rotary shutter 53 and a drive mechanism 53 for driving the rotary shutter 53 are arranged in front of the light guide 14 in a.
a is provided. Further, an image pickup device for receiving the wafer mark detection light LB1 from the wafer mark 38 and an image pickup device for receiving the index mark detection light from the index mark 34 are not separately provided, but one image pickup device 41A receives the light. It is supposed to do. Other configurations are similar to those of the first example of FIG. The rotary shutter 53 is controlled to be opened / closed by the central control system 6 via the drive mechanism 53a, and the wafer mark 38 is detected intermittently. On the other hand, the index mark 34
The light source 26 installed in the sensor main body 11b for supplying the illumination light AL2 composed of infrared light for detecting is controlled by the central control system 6 to be turned on / off, and the index mark 3
4 is intermittently detected. Less than,
The operation of the alignment sensor 61 of this example will be described.

【0064】ウエハステージ3のステッピングに伴って
ウエハマーク38がアライメントセンサ61の計測領域
に到達したときには、中央制御系6は赤外の光源26を
消灯する。中央制御系6は同時に、ランプハウス部61
aの駆動機構53aを介して回転シャッター53を開
き、ウエハマーク38に照明光AL1を照射して、ウエ
ハマーク検出光LB1を撮像素子41Aで受光する。撮
像素子41Aからは、ウエハマーク38の位置に対応す
る電気信号が中央制御系6に供給される。次に、別のウ
エハマークの位置に移動するためにウエハステージ3が
ステッピングを開始するに伴って、中央制御系6は光源
26を点灯し、同時に回転シャッター53を閉じて、指
標マーク34に照明光AL2を照射し、指標マーク検出
光LB2を撮像素子41Aで受光する。撮像素子41A
からは、指標マーク34の位置に対応する電気信号が中
央制御系6に供給される。EGA方式のアライメントに
おいて、この一連の動作を繰り返し行うことで、指標マ
ーク34に対する各ショット領域(サンプルショット)
の座標位置を計測することができる。
When the wafer mark 38 reaches the measurement area of the alignment sensor 61 due to the stepping of the wafer stage 3, the central control system 6 turns off the infrared light source 26. The central control system 6 simultaneously operates the lamp house 61
The rotary shutter 53 is opened via the drive mechanism 53a of a, the wafer mark 38 is irradiated with the illumination light AL1, and the wafer mark detection light LB1 is received by the imaging element 41A. An electric signal corresponding to the position of the wafer mark 38 is supplied to the central control system 6 from the image pickup element 41A. Next, as the wafer stage 3 starts stepping to move to another wafer mark position, the central control system 6 turns on the light source 26 and at the same time closes the rotary shutter 53 to illuminate the index mark 34. The light AL2 is emitted, and the index mark detection light LB2 is received by the image sensor 41A. Image sensor 41A
From, an electric signal corresponding to the position of the index mark 34 is supplied to the central control system 6. By repeating this series of operations in the EGA type alignment, each shot area (sample shot) with respect to the index mark 34
The coordinate position of can be measured.

【0065】なお、指標マーク34の位置の検出は、ウ
エハステージ3のステッピング毎に行わなくてもよい。
例えば、指標マーク34の検出を最初のサンプルショッ
ト計測時と、最後のサンプルショット計測時との2回だ
け行って、2回の測定値の平均値を取るようにしてもよ
い。更には、適当なショット領域間をステッピング中の
一回だけの測定値により指標マーク34の位置を決定し
てもよい。
The position of the index mark 34 need not be detected every time the wafer stage 3 is stepped.
For example, the index mark 34 may be detected only twice at the time of the first sample shot measurement and at the time of the last sample shot measurement, and the average value of the two measurement values may be taken. Furthermore, the position of the index mark 34 may be determined by a single measurement value during stepping between appropriate shot areas.

【0066】本例によれば、図1の第1の例の利点に加
えて、撮像素子や他の光学機器等の光学部品点数が削減
されコストが低減する利点がある。次に、本発明による
実施の形態の第3の例について図8(a)を参照して説
明する。本例は、図1の指標マーク34と同様の指標マ
ーク34Bを落射プリズム36とウエハ2との間に設
け、その指標マーク34Bをコールドミラー37の上面
に形成すると共に、コールドミラー37の裏面側にCM
膜37bを形成したものである。その他の構成は図1の
例と同様であり、図8(a)において、図1に対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
According to the present example, in addition to the advantages of the first example of FIG. 1, there is an advantage that the number of optical components such as the image pickup device and other optical devices is reduced and the cost is reduced. Next, a third example of the embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this example, an index mark 34B similar to the index mark 34 of FIG. To CM
The film 37b is formed. Other configurations are similar to those of the example of FIG. 1, and in FIG. 8A, portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0067】図8(a)は、本例の概略構成を示し、こ
の図8(a)において、指標マーク34Bはウエハ2の
直上に配置されたコールドミラー37の上面に形成され
ている。コールドミラー37のウエハ2側にはCM膜3
7bが形成されており、指標マーク34Bを照射した赤
外光である照明光AL2はCM膜37bで反射されて、
指標マーク検出光LB2として撮像素子42側に戻る構
成となっている。また、照明光AL2の光路中のコンデ
ンサレンズ27とダイクロイックミラー28との間に指
標マーク34B用の視野絞り29Bを設け、照明光AL
1の光路中のコンデンサレンズ25とダイクロイックミ
ラー28との間にウエハマーク38用の視野絞り29A
を設けている。このように、指標マーク34B用の視野
絞り29Bとウエハマーク38用の視野絞り29Aとを
各々別々に有することで、指標マーク34B及びウエハ
マーク38のみをそれぞれ赤外光である照明光AL2及
び可視光である照明光AL1により限定的に照射するこ
とができる。
FIG. 8A shows a schematic structure of the present example. In FIG. 8A, the index mark 34B is formed on the upper surface of the cold mirror 37 arranged right above the wafer 2. The CM film 3 is provided on the wafer 2 side of the cold mirror 37.
7b is formed, and the illumination light AL2, which is the infrared light irradiating the index mark 34B, is reflected by the CM film 37b,
The index mark detection light LB2 is returned to the image sensor 42 side. Further, a field stop 29B for the index mark 34B is provided between the condenser lens 27 and the dichroic mirror 28 in the optical path of the illumination light AL2 to provide the illumination light AL.
A field stop 29A for the wafer mark 38 is provided between the condenser lens 25 and the dichroic mirror 28 in the optical path of 1.
Is provided. As described above, by separately providing the field stop 29B for the index mark 34B and the field stop 29A for the wafer mark 38, only the index mark 34B and the wafer mark 38 are illumination light AL2 and visible light, which are infrared light, respectively. Irradiation light AL1 which is light can be used for limited irradiation.

【0068】コールドミラー37の裏面側に形成された
CM膜37bから指標マーク34Bまでの光路長L5
コールドミラー37のCM膜37bからウエハマーク3
8までの光路長L6 とは同じ長さに設定されており、指
標マーク34Bは第1対物レンズ33の焦平面上にあ
る。指標マーク検出光LB2の進行方向を撮像素子42
側へ偏向(反射)する機能は図1の例と同様にCM膜3
7bが有している。この場合の指標マーク34BとCM
膜37bとの光学的な距離は、指標マーク検出光LB2
をけらないだけの小さな間隔を確保すればよい。
The optical path length L 5 from the CM film 37b formed on the back side of the cold mirror 37 to the index mark 34B and the CM film 37b of the cold mirror 37 to the wafer mark 3
The optical path length L 6 up to 8 is set to the same length, and the index mark 34B is on the focal plane of the first objective lens 33. The traveling direction of the index mark detection light LB2 is set to the image pickup element 42.
The function of deflecting (reflecting) to the side is the same as in the example of FIG.
7b has. Index mark 34B and CM in this case
The optical distance from the film 37b is determined by the index mark detection light LB2.
All you have to do is to secure a small space so that you can keep it.

【0069】本例においては、指標マーク34Bをウエ
ハマーク38のできるだけ近くの直上に配置し、指標マ
ーク検出光LB2とウエハマーク検出光LB1との光路
を早めに合成して、共通化することで、指標マーク検出
光LB2とウエハマーク検出光LB1とに対する空気揺
らぎや機械的な振動の影響をできるだけ近い状態にす
る。これにより、アライメントセンサのドリフト安定性
が更に向上して、ウエハマーク38の位置検出の計測再
現性が向上する。また、熱変動の影響の大きい落射プリ
ズム36の変位による影響は、ウエハマーク38と指標
マーク34とが同時に受けることになり、落射プリズム
36の変位による指標マーク検出光LB2とウエハマー
ク検出光LB1とのベースラインドリフトは生じない。
従って、第1の例で述べたピッチング、ローリング、ヨ
ーイング等の影響を全てなくすことができる。
In the present example, the index mark 34B is arranged immediately above the wafer mark 38 as close as possible, and the optical paths of the index mark detection light LB2 and the wafer mark detection light LB1 are combined early to be shared. The influences of air fluctuations and mechanical vibrations on the index mark detection light LB2 and the wafer mark detection light LB1 are made as close as possible. As a result, the drift stability of the alignment sensor is further improved, and the measurement reproducibility of the position detection of the wafer mark 38 is improved. In addition, the wafer mark 38 and the index mark 34 are simultaneously affected by the displacement of the epi-illumination prism 36, which is greatly affected by the heat fluctuation, and the index mark detection light LB2 and the wafer mark detection light LB1 are caused by the displacement of the epi-illumination prism 36. No baseline drift occurs.
Therefore, the effects of pitching, rolling, yawing, etc. described in the first example can be eliminated.

【0070】次に、第3の例のように落射プリズム36
よりウエハ2側に指標マークを配置した、2つの変形例
について図8(b)及び図8(c)を参照して説明す
る。基本的な構成は図8(a)の例と同様である。図8
(b)は、第3の例に対する第1の変形例の概略構成を
示し、この図8(b)に示すように、本例においては、
指標マーク34Bを照射するために赤外光を射出する専
用の光源26を設けず、可視光を射出する光源のみで指
標マーク34Bとウエハマーク38とを照明するもので
ある。図8(b)では不図示の可視光源からの可視光を
供給するライトガイド24が示されている。ライトガイ
ド24からの照明光はコンデンサレンズ25を介して視
野絞り29Cに入射する。視野絞り29Cには2つの開
口部が設けられており、コンデンサレンズ25からの照
明光は、指標マーク34Bを照射するための照明光AL
3とウエハマーク38を照射するための照明光AL1と
に分離される。この照明光AL3は、図8(a)の照明
光AL2に対応する。以下の照明光AL1及び照明光A
L3の光路は図8(a)の照明光AL1及び照明光AL
2の場合と同様である。
Next, as in the third example, the incident light prism 36
Two modified examples in which the index mark is arranged closer to the wafer 2 side will be described with reference to FIGS. 8B and 8C. The basic configuration is similar to that of the example of FIG. FIG.
FIG. 8B shows a schematic configuration of a first modified example with respect to the third example. As shown in FIG. 8B, in the present example,
The dedicated light source 26 that emits infrared light to illuminate the index mark 34B is not provided, and the index mark 34B and the wafer mark 38 are illuminated only by the light source that emits visible light. FIG. 8B shows a light guide 24 that supplies visible light from a visible light source (not shown). The illumination light from the light guide 24 enters the field stop 29C via the condenser lens 25. The field stop 29C is provided with two openings, and the illumination light from the condenser lens 25 is illumination light AL for illuminating the index mark 34B.
3 and the illumination light AL1 for irradiating the wafer mark 38. This illumination light AL3 corresponds to the illumination light AL2 in FIG. The following illumination light AL1 and illumination light A
The optical path of L3 is the illumination light AL1 and the illumination light AL of FIG.
It is similar to the case of 2.

【0071】また、本例では指標マーク検出光LB3の
撮像素子42側への偏向(反射)手段は、図8(a)の
CM膜37bと異なり、光吸収性を有する指標マーク3
4Bの形成された透明な平板ガラス37Kのウエハマー
ク38側に部分蒸着されたアルミニウム(Al)膜等の
反射部材37cである。この場合も、反射部材37cか
ら指標マーク34Bまでの光路長L7 と平板ガラス37
Kの反射部材37cからウエハマーク38までの光路長
8 とは同じ長さに設定されており、指標マーク34B
は第1対物レンズ33の焦平面上にある。本例によれ
ば、図8(a)の例に比較して赤外光を射出する光源を
設けない分だけコストを削減できる。
Further, in this example, the means for deflecting (reflecting) the index mark detection light LB3 toward the image pickup element 42 is different from the CM film 37b in FIG.
4B is a reflection member 37c such as an aluminum (Al) film partially vapor-deposited on the wafer mark 38 side of the transparent flat plate glass 37K on which 4B is formed. Also in this case, the optical path length L 7 from the reflecting member 37c to the index mark 34B and the flat glass 37
The optical path length L 8 from the K reflection member 37c to the wafer mark 38 is set to the same length, and the index mark 34B is set.
Is on the focal plane of the first objective lens 33. According to the present example, the cost can be reduced as compared with the example of FIG. 8A because the light source that emits infrared light is not provided.

【0072】図8(c)は、第3の例に対する第2の変
形例の概略構成を示し、この図8(c)に示すように、
本例では指標マーク検出光LB2を撮像素子42側へ偏
向する手段としてCM膜やアルミニウム等の反射部材等
を用いない構成を有する。本例では、指標マークとして
光反射性を有する指標マーク34Cを使用し、指標マー
ク34Cを透明な平板ガラス37Kのウエハ2側に形成
すると共に、ウエハ2表面への遮光のための酸化クロム
等の光吸収性を有する部材からなる遮光部材37dを指
標マーク34Cに重ねるように蒸着してある。この場
合、指標マーク34C自体を光吸収性のものにし、遮光
部材37dをアルミニウム等の反射部材で構成してもよ
い。
FIG. 8C shows a schematic configuration of the second modification of the third example. As shown in FIG. 8C,
In this example, as a means for deflecting the index mark detection light LB2 toward the image pickup element 42, a CM film or a reflecting member such as aluminum is not used. In this example, the index mark 34C having light reflectivity is used as the index mark, and the index mark 34C is formed on the wafer 2 side of the transparent flat plate glass 37K, and the surface of the wafer 2 is protected from chrome oxide or the like. A light shielding member 37d made of a light absorbing material is vapor-deposited so as to overlap the index mark 34C. In this case, the index mark 34C itself may be made light-absorbing, and the light shielding member 37d may be made of a reflecting member such as aluminum.

【0073】なお、本例の場合、指標マーク34Cは第
1対物レンズ33の焦平面から実質的に外れ、第1対物
レンズ33側へデフォーカスしているため、指標マーク
34C検出用の撮像素子42は、ウエハマーク38検出
用の撮像素子41より後へずらして配置する必要があ
る。この図8(c)の例が図1のCM膜37a等の指標
マーク検出光の偏向手段(反射手段)を用いずに指標マ
ークを第1対物レンズ33よりウエハマーク38側へ配
置する最も単純な例である。
In this example, the index mark 34C is substantially deviated from the focal plane of the first objective lens 33 and defocused toward the first objective lens 33 side. Therefore, the image pickup element for detecting the index mark 34C is used. It is necessary to dispose 42 at a position rearward of the image pickup element 41 for detecting the wafer mark 38. The example of FIG. 8C is the simplest in which the index mark is arranged from the first objective lens 33 to the wafer mark 38 side without using the index mark detection light deflecting means (reflecting means) such as the CM film 37a in FIG. It is an example.

【0074】その他、上述までのウエハマーク38の照
明方法は全て落射方式によるものであったが、ウエハマ
ーク38を透過照明するような場合にも、指標マークを
第1対物レンズ33よりウエハマーク38側に配置する
方式を適用することができる。更に、ウエハマーク38
や指標マーク自身を自発的に発光する発光体で構成して
もよい。この場合には、ウエハマーク38や指標マーク
に対する照明手段を必要としない利点がある。
In addition, all of the above-described illumination methods for the wafer mark 38 are based on the epi-illumination method. However, even when the wafer mark 38 is transmitted and illuminated, the index mark is applied from the first objective lens 33 to the wafer mark 38. A method of arranging on the side can be applied. Further, the wafer mark 38
Alternatively, the index mark itself may be composed of a light-emitting body that spontaneously emits light. In this case, there is an advantage that no illumination means for the wafer mark 38 and the index mark is required.

【0075】以上、図8(a)〜図8(c)の例のよう
に、ウエハマーク38等の位置検出すべき対象を結像し
て検出する殆どあらゆる状況に対して、検出の基準とな
る指標マークを第1対物レンズ33等の集光手段よりも
ウエハマーク38等の位置検出対象側に配置する位置検
出手法を適用できる。更に、第1の例で述べた、例えば
第1対物レンズ33と指標マーク34との独立保持等の
手法を用いることで生じる相乗効果も同様に期待でき
る。
As described above, as in the examples of FIGS. 8 (a) to 8 (c), it is used as a detection reference for almost all situations in which an object whose position is to be detected, such as the wafer mark 38, is imaged and detected. It is possible to apply a position detection method in which the index mark is arranged closer to the position detection target such as the wafer mark 38 than the light condensing means such as the first objective lens 33. Furthermore, the synergistic effect produced by using the method such as the independent holding of the first objective lens 33 and the index mark 34 described in the first example can be expected as well.

【0076】次に、本発明による実施の形態の第4の例
について図9及び図10を参照して説明する。以上の例
では、図7の例を除き、ウエハマーク38検出用の撮像
素子と、指標マーク検出用の撮像素子とを別に設けてい
るが、必ずしも2つの撮像素子を設ける必要はなく、指
標板上の指標マークの配置を適当に設定すると共に、ハ
ーフプリズム31より光源側の照明光学系の光路中に迷
光防止用の遮光板を適当に設定することにより、1つの
撮像素子で指標マーク及びウエハマーク38の位置を同
時に、且つ高精度に検出することができる。本例は、1
台の撮像素子で指標マークの位置を基準とするウエハマ
ーク38の位置を検出する例を示す。撮像素子を除く基
本的な構成は図1の例と同様であり、図9及び図10に
おいて、図1に対応する部分には同一符号を付し、その
詳細説明を省略する。
Next, a fourth example of the embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the above example, except for the example of FIG. 7, the image pickup element for detecting the wafer mark 38 and the image pickup element for detecting the index mark are separately provided, but it is not always necessary to provide two image pickup elements, and the index plate is not necessarily provided. By properly setting the arrangement of the above-mentioned index marks and appropriately setting a light-shielding plate for preventing stray light in the optical path of the illumination optical system on the light source side from the half prism 31, the index marks and the wafer can be formed by one imaging device. The position of the mark 38 can be detected simultaneously and with high accuracy. In this example, 1
An example of detecting the position of the wafer mark 38 based on the position of the index mark by the image pickup device of the table will be shown. The basic configuration except for the image sensor is the same as that of the example of FIG. 1, and in FIGS. 9 and 10, the portions corresponding to FIG.

【0077】図9(a)は、本例の概略構成を示し、こ
の図9(a)に示すように、指標マーク34及びウエハ
マーク38からの検出光LB1,LB2は1つの撮像素
子41Bにより受光される。この場合、撮像素子41B
上のウエハマーク38のウエハマーク像の領域に赤外光
光源26からの迷光が混入してウエハマーク像のコント
ラストを低下させる恐れがある。
FIG. 9A shows a schematic configuration of this example. As shown in FIG. 9A, the detection lights LB1 and LB2 from the index mark 34 and the wafer mark 38 are generated by one image pickup element 41B. Received light. In this case, the image sensor 41B
Stray light from the infrared light source 26 may be mixed in the area of the upper wafer mark 38 in the wafer mark image to reduce the contrast of the wafer mark image.

【0078】そこで、上記迷光によりウエハマーク38
に対応する電気信号のSN比が悪化することを防止する
には、赤外光である照明光AL2がダイクロイックミラ
ー28に入射する手前の光路中で、且つ指標マーク34
と共役な位置の近傍(図9(a)では、赤外光光源26
とコンデンサレンズ27との間)に指標マーク34のパ
ターン領域外を遮光するための遮光板46Bを設け、こ
の遮光板46Bが指標板34とレンズ系(27,30,
33)を介してほぼ共役な関係にあるようにするとよ
い。
Therefore, the wafer mark 38 is generated by the stray light.
In order to prevent the S / N ratio of the electrical signal corresponding to the above from deteriorating, in the optical path before the illumination light AL2, which is infrared light, enters the dichroic mirror 28, and also the index mark 34.
In the vicinity of the position conjugate with (in FIG. 9A, the infrared light source 26
(Between the condenser lens 27 and the condenser lens 27) is provided with a light shielding plate 46B for shielding the outside of the pattern area of the index mark 34, and this light shielding plate 46B is used for the index plate 34 and the lens system (27, 30,
It is preferable to have a substantially conjugate relationship via 33).

【0079】図9(c)は、遮光板46B上のパターン
の様子を示し、図9(e)は、指標板35上に形成され
た指標マーク34の状態を示す。以下で説明する図9
(b)及び図9(d)の場合も各遮光板上のパターンの
様子を示している。この図9(e)に示すように、指標
マーク34は、指標板35の中心を通るX軸に平行な直
線に沿って所定の間隔を持って形成されたX方向測定用
の2つの格子状パターン34Xと、指標板35の中心を
通るY軸に平行な直線に沿って所定の間隔を持って形成
されたY方向測定用の2つの格子状パターン34Yとか
ら構成されている。それに対して図9(c)に示す遮光
板46Bには、指標マーク34の格子状パターン34
X,34Yに対応する位置に、格子状パターン34X,
34Yより少し大きな幅を有するX軸用の2つの透過部
48X及びY軸用の2つの透過部48Yからなる透過部
48Tが設けられており、それらの透過部48Tの周囲
は遮光部48Dにより囲まれている。光源26からの赤
外の照明光AL2の大部分は、この遮光部48Dにより
遮光されるため、撮像素子41B上のウエハマーク38
のウエハマーク像への上記赤外光源からの迷光の混入を
低減でき、ウエハマーク像に対応する電気信号のSN比
が向上する。
FIG. 9C shows the state of the pattern on the light shielding plate 46B, and FIG. 9E shows the state of the index mark 34 formed on the index plate 35. FIG. 9 described below
9 (b) and FIG. 9 (d) also show the state of the pattern on each light shielding plate. As shown in FIG. 9 (e), the index mark 34 has two grid patterns for measuring in the X direction, which are formed at predetermined intervals along a straight line parallel to the X axis passing through the center of the index plate 35. The pattern 34X and two grid patterns 34Y for Y-direction measurement, which are formed at predetermined intervals along a straight line parallel to the Y-axis passing through the center of the index plate 35, are configured. On the other hand, the light-shielding plate 46B shown in FIG. 9C has a grid pattern 34 of the index marks 34.
At positions corresponding to X and 34Y, the grid pattern 34X,
A transmissive portion 48T including two transmissive portions 48X for the X axis and two transmissive portions 48Y for the Y axis having a width slightly larger than 34Y is provided, and the transmissive portion 48T is surrounded by a light shielding portion 48D. Has been. Most of the infrared illumination light AL2 from the light source 26 is shielded by the light shield 48D, so that the wafer mark 38 on the image sensor 41B.
Stray light from the infrared light source can be reduced from being mixed with the wafer mark image, and the SN ratio of the electric signal corresponding to the wafer mark image can be improved.

【0080】次に、指標マーク像に対する迷光防止につ
いて考えると、撮像素子41B上の指標マーク34の指
標マーク像の検出領域には、ウエハマーク38を照明す
る可視光の照明光AL1に起因する迷光があり、この迷
光を低減するには、ダイクロイックミラー28に入射す
る照明光AL1の光路中で、且つウエハ2の表面と共役
な位置又はその近傍となる位置(図9(a)ではダイク
ロイックミラー28とコンデンサレンズ25との間の光
路中)に、指標マーク34のパターン領域と共役な位置
を通過する光束を遮光する遮光板46Aを設けるとよ
い。
Next, considering the prevention of stray light with respect to the index mark image, the stray light caused by the illumination light AL1 of the visible light illuminating the wafer mark 38 is present in the detection area of the index mark image of the index mark 34 on the image pickup element 41B. In order to reduce the stray light, there is a position in the optical path of the illumination light AL1 incident on the dichroic mirror 28 and at a position conjugate with the surface of the wafer 2 or in the vicinity thereof (in the dichroic mirror 28 in FIG. 9A). In the optical path between the condenser lens 25 and the condenser lens 25), it is preferable to provide a light shielding plate 46A that shields a light beam passing through a position conjugate with the pattern area of the index mark 34.

【0081】図9(b)は、遮光板46A上のパターン
を示し、この図9(b)に示すように、遮光板46Aに
は、指標マーク34の格子状パターン34X,34Yに
対応する共役位置に、格子状パターン34X,34Yよ
り少し大きな幅を有するX軸用の2つの遮光部47X、
及びY軸用の2つの遮光部47Yからなる遮光部47が
設けられている。ウエハマーク検出用の照明光AL1の
内指標マーク34を通過する部分が遮光されるため、撮
像素子41B上の指標マーク34の指標マーク像の検出
領域でウエハマーク38からの反射光であるウエハマー
ク検出光LB1が減少し、指標マーク像に対応する電気
信号のSN比が向上する。
FIG. 9B shows a pattern on the light-shielding plate 46A. As shown in FIG. 9B, the light-shielding plate 46A has conjugates corresponding to the grid patterns 34X and 34Y of the index mark 34. At the position, two light shielding parts 47X for the X axis having a width slightly larger than the grid patterns 34X, 34Y,
And a light-shielding portion 47 composed of two light-shielding portions 47Y for the Y-axis. Since the portion of the illumination light AL1 for wafer mark detection that passes through the index mark 34 is shielded, the wafer mark which is the reflected light from the wafer mark 38 in the detection area of the index mark image of the index mark 34 on the image sensor 41B. The detection light LB1 is reduced, and the SN ratio of the electric signal corresponding to the index mark image is improved.

【0082】更に、指標マーク34の結像に寄与しない
照明光AL2も、指標マーク検出光に対する迷光となる
場合がある。この迷光により撮像素子41Bの指標マー
ク像の出力信号のSN比が悪化するのを防止するには、
照明光AL2がダイクロイックミラー28に入射するま
での光路中で、且つコールドミラー37を介して指標マ
ーク34と共役な位置又はその近傍(図9(a)では、
ダイクロイックミラー28とコンデンサレンズ27との
間)に遮光板46Cを設けることによって撮像素子41
B上の指標マーク像に対応する電気信号のSN比を改善
することができる。
Further, the illumination light AL2 that does not contribute to the image formation of the index mark 34 may become stray light with respect to the index mark detection light. In order to prevent the SN ratio of the output signal of the index mark image of the image sensor 41B from being deteriorated by this stray light,
In the optical path until the illumination light AL2 enters the dichroic mirror 28, and at a position conjugate with the index mark 34 via the cold mirror 37 or in the vicinity thereof (FIG. 9 (a),
By providing a light shielding plate 46C between the dichroic mirror 28 and the condenser lens 27),
The SN ratio of the electric signal corresponding to the index mark image on B can be improved.

【0083】図9(d)は、遮光板46C上のパターン
を示し、この図9(d)に示すように、遮光板46Cに
は、指標マーク34の格子状パターン34X,34Yに
対応する共役位置に、図9(b)と同様な格子状パター
ン34X,34Yより少し大きな幅を有するX軸用の2
つの遮光部49X、及びY軸用の2つの遮光部49Yか
らなる遮光部49が設けられている。こうすることで、
照明光AL2による迷光が低減され、撮像素子41Bの
指標マーク34の像に対応する電気信号のSN比の向上
が期待できる。
FIG. 9D shows a pattern on the light shielding plate 46C. As shown in FIG. 9D, the light shielding plate 46C has conjugates corresponding to the grid patterns 34X and 34Y of the index mark 34. 2 for the X axis having a width slightly larger than the grid patterns 34X and 34Y similar to those in FIG. 9B.
A light-shielding portion 49 including one light-shielding portion 49X and two Y-axis light-shielding portions 49Y is provided. By doing this,
Stray light due to the illumination light AL2 is reduced, and it can be expected that the SN ratio of the electric signal corresponding to the image of the index mark 34 of the image pickup element 41B is improved.

【0084】上述のように、遮光板を設けることで迷光
を低下させ、指標マークを検出する撮像素子及びウエハ
マークを検出する撮像素子を別に設ける必要なく、一台
の撮像素子により指標マーク及びウエハマークからの結
像光を同時に受光し、コントラストの良好な撮像信号を
得ることが可能となる。なお、本発明はFIA方式のア
ライメントセンサに限らず、オフ・アクシス方式でLI
A方式のアライメントセンサ及びLSA方式のアライメ
ントセンサに対しても同様に適用できる。
As described above, the provision of the light shielding plate reduces stray light, and it is not necessary to separately provide an image pickup device for detecting the index mark and an image pickup device for detecting the wafer mark. It is possible to receive the image formation light from the mark at the same time and obtain an image pickup signal with good contrast. The present invention is not limited to the FIA type alignment sensor, but may be an off-axis type LI.
The same can be applied to the A-type alignment sensor and the LSA-type alignment sensor.

【0085】また、本発明はステッパー型の投影露光装
置に限らず、レチクルのパターンの一部を投影光学系を
介してウエハ上に投射した状態で、レチクルとウエハと
を同期走査してレチクルのパターンをウエハの各ショッ
ト領域に逐次転写する走査露光型の投影露光装置にも同
様に適用できる。このように、本発明は上述の実施の形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得る。
Further, the present invention is not limited to the stepper type projection exposure apparatus, but the reticle and the wafer are synchronously scanned while a part of the reticle pattern is projected on the wafer through the projection optical system. The same can be applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus that sequentially transfers a pattern to each shot area of a wafer. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明の位置検出装置によれば、位置検
出マークからの光束(以下、「被検物検出光」という)
及び指標マークからの光束(以下「基準検出光」とい
う)は共に同じ集光光学系を介して検出される。従っ
て、被検物検出光及び基準検出光は、集光光学系に対す
る熱或いは機械的振動によるドリフトの影響を共に同じ
ように受けるため、ドリフト安定性が向上し、位置検出
マークの位置の検出精度が向上する利点がある。特に、
本発明の位置検出装置は、高いドリフト安定性が要求さ
れるオフ・アクシス方式のアライメントセンサに有効で
ある。
According to the position detecting device of the present invention, the luminous flux from the position detecting mark (hereinafter referred to as "inspection object detecting light")
Also, the light flux from the index mark (hereinafter referred to as “reference detection light”) is detected via the same focusing optical system. Therefore, the object detection light and the reference detection light are similarly affected by the drift due to heat or mechanical vibration to the condensing optical system, so that the drift stability is improved and the position detection mark position detection accuracy is improved. Has the advantage of improving. Especially,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The position detecting device of the present invention is effective for an off-axis type alignment sensor that requires high drift stability.

【0087】また、位置検出マーク及び指標マークを照
明する照明光学系と、この照明光学系によって指標マー
クに照射され、指標マークを介して被検物側に向かう光
束を指標マーク側に反射することによって、指標マーク
の形成面と位置検出マークの形成面とを実質的に共役に
する反射部材と、を有し、この反射部材によって反射さ
れた後、集光光学系を通過した光束を第2の光電検出手
段で受光する場合には、被検物検出光及び基準検出光の
光路長は実質的に等しくなり、位置検出マーク及び指標
マークを共通の集光光学系で容易に検出できるようにな
る。
Further, an illumination optical system for illuminating the position detection mark and the index mark, and a light beam irradiated to the index mark by this illumination optical system and traveling toward the object side through the index mark is reflected to the index mark side. A reflecting member that substantially conjugates the formation surface of the index mark and the formation surface of the position detection mark with each other, and transmits the light flux that has passed through the condensing optical system after being reflected by the reflection member to the second In the case of receiving light by the photoelectric detection means, the optical path lengths of the object detection light and the reference detection light are substantially equal to each other, so that the position detection mark and the index mark can be easily detected by the common focusing optical system. Become.

【0088】また、指標マークの形成面が位置検出マー
クの形成面に近接して配置され、位置検出マーク及び指
標マークを照明する照明光学系を有し、照明光学系から
指標マークに照射され、指標マークを介した後集光光学
系で集光された光束を第2の光電検出手段で受光する場
合には、指標マークと位置検出マークとが近接して配置
されるため、ドリフト安定性が更に向上する利点があ
る。
Further, the index mark forming surface is arranged close to the position detecting mark forming surface and has an illumination optical system for illuminating the position detecting mark and the index mark. The illumination optical system illuminates the index mark. When the second photoelectric detection means receives the light beam that has been condensed by the condensing optical system after passing through the index mark, the index mark and the position detection mark are arranged close to each other, so that drift stability is improved. There is an advantage of further improvement.

【0089】また、集光光学系が位置検出マーク、及び
指標マークの像を形成する結像光学系であり、第1及び
第2の光電検出手段がそれぞれ位置検出マークの像、及
び指標マークの像を撮像する撮像素子である場合には、
集光光学系により結像した位置検出マーク及び指標マー
クの像をそれぞれの撮像素子で検出して位置検出マーク
の相対位置を検出することができる。
Further, the condensing optical system is an image forming optical system for forming the images of the position detection mark and the index mark, and the first and second photoelectric detecting means respectively form the image of the position detection mark and the index mark. If it is an image sensor that captures an image,
It is possible to detect the relative position of the position detection mark by detecting the image of the position detection mark and the image of the index mark formed by the condensing optical system with each image pickup device.

【0090】また、第1及び第2の光電検出手段がそれ
ぞれ位置検出マークの像、及び指標マークの像を撮像す
る撮像素子であり、照明光学系内の、指標マーク、又は
位置検出マークと共役な位置に照明光を部分的に遮光す
るための遮光部材を配置する場合には、基準検出光中の
不要な光束を遮光することができ、第2の光電検出手段
での検出信号のSN比が向上する利点がある。
Further, the first and second photoelectric detecting means are image pickup devices for picking up the image of the position detection mark and the image of the index mark, respectively, and are conjugated with the index mark or the position detection mark in the illumination optical system. When a light blocking member for partially blocking the illumination light is arranged at a different position, unnecessary light flux in the reference detection light can be blocked, and the SN ratio of the detection signal in the second photoelectric detection unit can be increased. Has the advantage of improving.

【0091】また、指標マーク又は指標マーク像の集光
光学系の光軸方向の位置を調整する高さ調整手段と、周
囲の環境状態を計測する環境状態計測手段と、この環境
状態計測手段によって計測された環境状態の変化量の検
出結果に応じて、集光光学系による指標マークからの光
束の集光位置と所定の目標値とのオフセット量を求める
オフセット演算手段と、を有し、オフセット演算手段に
より求められたオフセット量に基づいて、高さ調整手段
を介して指標マーク又は指標マーク像の位置を独立に調
整する場合には、環境変化による基準検出光の集光位置
のオフセットがなくなり、位置検出マークの検出精度が
向上する利点がある。
Further, the height adjusting means for adjusting the position of the index mark or the image of the index mark in the optical axis direction of the converging optical system, the environmental condition measuring means for measuring the surrounding environmental condition, and the environmental condition measuring device. An offset calculation means for obtaining an offset amount between the light-condensing position of the light beam from the index mark by the light-converging optical system and a predetermined target value according to the detection result of the measured change amount of the environmental condition, When the position of the index mark or the image of the index mark is independently adjusted via the height adjusting means based on the offset amount obtained by the calculating means, there is no offset of the focus position of the reference detection light due to environmental changes. There is an advantage that the detection accuracy of the position detection mark is improved.

【0092】また、周囲の環境状態を計測する環境状態
計測手段と、この環境状態計測手段によって計測された
環境状態の変化量の検出結果に応じて、集光光学系によ
る指標マークからの光束の集光位置と所定の目標値との
オフセット量を求めるオフセット演算手段と、このオフ
セット演算手段により求められたオフセット量に基づい
て、指標マークに対する位置検出マークの相対位置を補
正する場合には、指標マークの目標集光位置からのオフ
セットが補正され、位置検出マークの検出精度が向上す
る利点がある。
Further, in accordance with the environmental condition measuring means for measuring the surrounding environmental condition and the detection result of the change amount of the environmental condition measured by the environmental condition measuring means, the light flux from the index mark by the condensing optical system is detected. When correcting the relative position of the position detection mark with respect to the index mark on the basis of the offset calculation means for obtaining the offset amount between the focus position and the predetermined target value and the offset amount obtained by this offset calculation means, There is an advantage that the offset of the mark from the target focus position is corrected and the detection accuracy of the position detection mark is improved.

【0093】また、本発明の第1の露光装置によれば、
上記のような作用を有する本発明の位置検出装置を備え
ているため、位置合わせ用マークの指標マークに対する
相対位置を高精度に検出することができ、レチクル上の
パターンを感光基板上に高精度に露光することができ
る。また、本発明による第2の露光装置によれば、第1
の露光装置と同様の効果が得られると共に、指標マーク
及び位置検出マークに対する投影光学系や第1保持部材
の例えば熱的な変形や機械的振動の影響がほぼ共通化さ
れる。従って、位置検出装置のドリフト安定性が更に向
上する。
According to the first exposure apparatus of the present invention,
Since the position detecting device of the present invention having the above-described action is provided, the relative position of the alignment mark with respect to the index mark can be detected with high accuracy, and the pattern on the reticle can be accurately detected on the photosensitive substrate. Can be exposed to light. Further, according to the second exposure apparatus of the present invention,
The effect similar to that of the exposure apparatus can be obtained, and the influence of, for example, thermal deformation or mechanical vibration of the projection optical system and the first holding member on the index mark and the position detection mark can be made common. Therefore, the drift stability of the position detection device is further improved.

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

【図1】本発明による位置検出装置の実施の形態の第1
の例を示す一部を切り欠いた概略構成図である。
FIG. 1 is a first embodiment of a position detecting device according to the present invention.
It is the schematic block diagram which notched one part which shows the example of.

【図2】図1の位置検出装置を備えた投影露光装置の要
部を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of a projection exposure apparatus including the position detection device of FIG.

【図3】図1の指標マーク34の検出用照明光の光路を
示す図である。
3 is a diagram showing an optical path of detection illumination light of an index mark 34 in FIG.

【図4】図1の落射プリズム36等を含む部分の2つの
変形例を示す構成図である。
4A and 4B are configuration diagrams showing two modified examples of a portion including the epi-illumination prism and the like of FIG.

【図5】(a)は図1のFIA方式のアライメントセン
サを裏面側から見た図、(b)は従来のFIA方式のア
ライメントセンサを裏面側から見た図である。
5A is a view of the FIA alignment sensor of FIG. 1 viewed from the back side, and FIG. 5B is a view of a conventional FIA alignment sensor viewed from the back side.

【図6】図4の落射プリズム36Bが変位した場合の各
種の位置ずれ量の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of various positional deviation amounts when the epi-illumination prism 36B of FIG. 4 is displaced.

【図7】本発明による実施の形態の第2の例を示す概略
構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a second example of the embodiment according to the present invention.

【図8】(a)は本発明による実施の形態の第3の例を
示す概略構成図、(b)及び(c)はそれぞれ図8
(a)の変形例を示す概略構成図である。
8A is a schematic configuration diagram showing a third example of the embodiment according to the present invention, and FIGS. 8B and 8C are respectively FIG.
It is a schematic block diagram which shows the modification of (a).

【図9】本発明による実施の形態の第4の例を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fourth example of the embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投影光学系 2 ウエハ 3 ウエハステージ 6 中央制御系 11 FIA方式のアライメントセンサ 11a ランプハウス部 11b センサ本体部 11c 指標対物部 12 ケーシング(ランプハウス部) 13 ケーシング(センサ本体部) 14 ケーシング(指標対物部) 15 鏡筒 16 投影光学系保持部 17a,17b,18a,18b 支持フレーム 21 光源(可視光) 26 光源(赤外光) 33 第1対物レンズ 34,34A〜34C 指標マーク 35 指標板 36,36B 落射プリズム 37 コールドミラー 37a CM膜 39 第2対物レンズ 41,42,41A,41B 撮像素子 46A,46B,46C 遮光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2 Wafer 3 Wafer stage 6 Central control system 11 FIA type alignment sensor 11a Lamp house part 11b Sensor main body part 11c Index objective part 12 Casing (lamp house part) 13 Casing (sensor main part) 14 Casing (index objective) 15) Lens barrel 16 Projection optical system holder 17a, 17b, 18a, 18b Support frame 21 Light source (visible light) 26 Light source (infrared light) 33 First objective lens 34, 34A to 34C Index mark 35 Index plate 36, 36B Epi-illumination prism 37 Cold mirror 37a CM film 39 Second objective lens 41, 42, 41A, 41B Imaging element 46A, 46B, 46C Light-shielding plate

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 H01L 21/30 525W 525X Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/30 525W 525X

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検物上に形成された位置検出マークか
らの光束を集光する集光光学系と、該集光光学系により
集光された光束を光電変換する光電検出手段とを有し、
該光電検出手段からの検出信号に基づいて前記位置検出
マークの位置を検出する位置検出装置において、 前記被検物と前記集光光学系との間に配置され、所定の
指標マークが形成された基準体と、 前記光電検出手段を第1の光電検出手段としたとき、前
記指標マークからの光束を前記集光光学系を介して受光
して光電変換する第2の光電検出手段と、を備え、 前記第1及び第2の光電検出手段からの検出信号に基づ
いて、前記指標マークに対する前記位置検出マークの相
対位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
1. A condensing optical system for condensing a luminous flux from a position detection mark formed on an object to be inspected, and a photoelectric detecting means for photoelectrically converting the luminous flux condensed by the condensing optical system. Then
In a position detection device that detects the position of the position detection mark based on a detection signal from the photoelectric detection means, the position detection device is arranged between the test object and the condensing optical system, and a predetermined index mark is formed. A reference body; and a second photoelectric detection unit that receives the light beam from the index mark through the condensing optical system and photoelectrically converts the light beam when the photoelectric detection unit is the first photoelectric detection unit. A position detecting device which detects a relative position of the position detecting mark with respect to the index mark based on detection signals from the first and second photoelectric detecting means.
【請求項2】 請求項1記載の位置検出装置であって、 前記位置検出マーク及び前記指標マークを照明する照明
光学系と、 該照明光学系によって前記指標マークに照射され、前記
指標マークを介して前記被検物側に向かう光束を前記指
標マーク側に反射することによって、前記指標マークの
形成面と前記位置検出マークの形成面とを実質的に共役
にする反射部材と、を有し、 該反射部材によって反射された後、前記集光光学系を通
過した光束を前記第2の光電検出手段で受光することを
特徴とする位置検出装置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein an illumination optical system that illuminates the position detection mark and the index mark, the illumination mark is irradiated to the index mark by the illumination optical system, and the illumination mark passes through the index mark. By reflecting a light beam directed toward the object side toward the index mark side, a reflecting member that substantially conjugates the formation surface of the index mark and the formation surface of the position detection mark, A position detecting device characterized in that, after being reflected by the reflecting member, the light flux that has passed through the condensing optical system is received by the second photoelectric detecting means.
【請求項3】 請求項1記載の位置検出装置であって、 前記指標マークの形成面が前記位置検出マークの形成面
に近接して配置され、 前記位置検出マーク及び前記指標マークを照明する照明
光学系を有し、 前記照明光学系から前記指標マークに照射され、前記指
標マークを介した後前記集光光学系で集光された光束を
前記第2の光電検出手段で受光することを特徴とする位
置検出装置。
3. The position detecting device according to claim 1, wherein a surface on which the index mark is formed is arranged in proximity to a surface on which the position detection mark is formed, and illumination for illuminating the position detection mark and the index mark. An optical system is provided, and the light flux emitted from the illumination optical system to the index mark and passed through the index mark and then condensed by the condensing optical system is received by the second photoelectric detection means. Position detection device.
【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の位置検出装
置であって、 前記集光光学系は前記位置検出マーク、及び前記指標マ
ークの像を形成する結像光学系であり、 前記第1及び第2の光電検出手段はそれぞれ前記位置検
出マークの像、及び前記指標マークの像を撮像する撮像
素子であることを特徴とする位置検出装置。
4. The position detecting device according to claim 1, 2, or 3, wherein the focusing optical system is an imaging optical system that forms an image of the position detection mark and the index mark, The position detecting device, wherein the first and second photoelectric detecting means are image pickup devices for picking up the image of the position detection mark and the image of the index mark, respectively.
【請求項5】 請求項1、2、3、又は4記載の位置検
出装置であって、 前記第1及び第2の光電検出手段はそれぞれ前記位置検
出マークの像、及び前記指標マークの像を撮像する撮像
素子であり、 前記照明光学系内の、前記指標マーク、又は前記位置検
出マークと共役な位置に照明光を部分的に遮光するため
の遮光部材を配置したことを特徴とする位置検出装置。
5. The position detection device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the first and second photoelectric detection means respectively form an image of the position detection mark and an image of the index mark. An image pickup device for picking up an image, and a position detection characterized by disposing a light shielding member for partially shielding illumination light in a position conjugate with the index mark or the position detection mark in the illumination optical system. apparatus.
【請求項6】 請求項1〜5の何れか一項記載の位置検
出装置であって、 前記指標マーク又は指標マークの像の前記集光光学系の
光軸方向の位置を調整する高さ調整手段と、 周囲の環境状態を計測する環境状態計測手段と、 該環境状態計測手段によって計測された環境状態の変化
量の検出結果に応じて、前記集光光学系による前記指標
マークからの光束の集光位置と所定の目標値とのオフセ
ット量を求めるオフセット演算手段と、を有し、 前記オフセット演算手段により求められたオフセット量
に基づいて、前記高さ調整手段を介して前記指標マーク
又は指標マークの像の位置を独立に調整することを特徴
とする位置検出装置。
6. The position detecting device according to claim 1, wherein the height adjustment for adjusting the position of the index mark or the image of the index mark in the optical axis direction of the focusing optical system. Means, an environmental condition measuring means for measuring the surrounding environmental condition, and, in accordance with a detection result of the amount of change in the environmental condition measured by the environmental condition measuring means, An offset calculation means for obtaining an offset amount between the light-condensing position and a predetermined target value, and based on the offset amount obtained by the offset calculation means, the index mark or the indicator through the height adjusting means. A position detection device characterized in that the position of the image of the mark is adjusted independently.
【請求項7】 請求項1〜5の何れか一項記載の位置検
出装置であって、 周囲の環境状態を計測する環境状態計測手段と、 該環境状態計測手段によって計測された環境状態の変化
量の検出結果に応じて、前記集光光学系による前記指標
マークからの光束の集光位置と所定の目標値とのオフセ
ット量を求めるオフセット演算手段と、 該オフセット演算手段により求められたオフセット量に
基づいて、前記指標マークに対する前記位置検出マーク
の相対位置を補正することを特徴とする位置検出装置。
7. The position detecting device according to claim 1, wherein an environmental condition measuring means for measuring an environmental condition of the surroundings, and a change of the environmental condition measured by the environmental condition measuring means. An offset calculating means for obtaining an offset amount between the light collecting position of the light beam from the index mark by the light collecting optical system and a predetermined target value according to the amount detection result; and an offset amount obtained by the offset calculating means. A position detecting device for correcting the relative position of the position detecting mark with respect to the index mark based on the above.
【請求項8】 請求項1〜7の何れか一項記載の位置検
出装置を備え、マスク上の転写用のパターンを感光基板
上に転写露光する露光装置であって、 前記感光基板上の位置合わせ用マークを前記位置検出マ
ークとして、前記位置検出装置を介して前記感光基板上
の前記位置合わせ用マークの位置が検出され、該検出結
果に基づいて前記マスクと前記感光基板との位置合わせ
が行われることを特徴とする露光装置。
8. An exposure device comprising the position detection device according to claim 1, which transfers and exposes a transfer pattern on a mask onto a photosensitive substrate, the position on the photosensitive substrate. The position of the alignment mark on the photosensitive substrate is detected via the position detection device using the alignment mark as the position detection mark, and the alignment of the mask and the photosensitive substrate is performed based on the detection result. An exposure apparatus characterized by being performed.
【請求項9】 請求項1〜7の何れか一項記載の位置検
出装置を備え、マスク上の転写用のパターンを、第1の
保持部材に支持された投影光学系を介して感光基板上に
転写露光する露光装置であって、 前記指標マークが形成された基準体と、前記集光光学系
中の少なくとも1つの光学部材とを、前記集光光学系中
の残りの光学部材とは独立に支持する第2の保持部材を
備え、 該第2の保持部材が前記第1の保持部材の前記感光基板
側の面に固定され、 前記感光基板上の位置合わせ用マークを前記位置検出マ
ークとして、前記位置検出装置を介して前記感光基板上
の前記位置合わせ用マークの位置が検出され、 該検出結果に基づいて前記マスクと前記感光基板との位
置合わせが行われることを特徴とする露光装置。
9. The position detecting device according to claim 1, wherein the transfer pattern on the mask is transferred onto a photosensitive substrate via a projection optical system supported by a first holding member. An exposure apparatus for transferring and exposing the reference mark on which the index mark is formed and at least one optical member in the condensing optical system independently of the remaining optical members in the condensing optical system. A second holding member that is supported by the second holding member is fixed to the surface of the first holding member on the side of the photosensitive substrate, and the alignment mark on the photosensitive substrate is used as the position detection mark. An exposure apparatus, wherein the position of the alignment mark on the photosensitive substrate is detected via the position detecting device, and the mask and the photosensitive substrate are aligned based on the detection result. .
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