JPH09293662A - Aligner - Google Patents

Aligner

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JPH09293662A
JPH09293662A JP8106650A JP10665096A JPH09293662A JP H09293662 A JPH09293662 A JP H09293662A JP 8106650 A JP8106650 A JP 8106650A JP 10665096 A JP10665096 A JP 10665096A JP H09293662 A JPH09293662 A JP H09293662A
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JP
Japan
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light
alignment
wavelengths
laser
wafer
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Withdrawn
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JP8106650A
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Inventor
Jiro Inoue
次郎 井上
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Nikon Corp
Original Assignee
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the effect of heat of an alignment light source and to conduct detection of the position of an exposure main body part with high accuracy when the alignment light source, which is used as a heating source like a plurality of wavelengths of laser beam sources, is used. SOLUTION: Laser beam sources 9 and 10, which respectively generate a plurality of wavelengths of laser beams LB1 and LB2 and are used as an alignment light source, are provided in a chamber 42 different from a chamber 41, wherein an exposure main body part is installed, separately from each other. Transmission of the beams LB1 and LB2 between the chambers 41 and 42 is conducted by optical fibers 31 and 32. The transmitted beams LB1 and LB2 are combined d by a dichroic mirror 15 in the vicinity of the exposure main body part in the chamber 41 and the combined beam is emitted on a wafer mark 3Y on a lattice provided on a wafer W. Interference light DS consisting of ± primary diffracted light diffracted on the mark 3Y is detected by a photoelectric detector 20 and a detection of the position of the exposure main body part is conducted on the basis of the phase of a beat signal detected.

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、撮像素子(CCD等)、液晶表示素子、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中
で、マスクパターンを感光基板上に転写するために使用
される露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate in a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor element, an image pickup element (CCD or the like), a liquid crystal display element, a thin film magnetic head or the like. The present invention relates to an exposure apparatus used to do this.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程中では、レチクル(又はフォトマスク
等)に形成された転写用のパターンを、投影光学系を介
して感光材料であるフォトレジストが塗布されたウエハ
(又はガラスプレート等)上に投影するステッパー等の
投影露光装置、又はレチクルのパターンを直接ウエハ上
に転写するプロキシミティ方式の露光装置等の露光装置
が使用されている。
2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device or the like, a transfer pattern formed on a reticle (or a photomask or the like) is coated with a photoresist, which is a photosensitive material, through a projection optical system. There is used an exposure apparatus such as a projection exposure apparatus such as a stepper that projects onto a wafer (or a glass plate or the like) that has been formed, or a proximity type exposure apparatus that directly transfers the pattern of the reticle onto the wafer.

【0003】この種の露光装置では、複数層にわたり微
細パターンを同一ウエハ上の各ショット領域に転写する
工程を繰り返すため、各ショット露光間において、レチ
クルとウエハ上の各ショット領域との位置合わせ(アラ
イメント)を、露光に先立って高精度に行う必要があ
る。このアライメントを行うために、ウエハ上の各ショ
ット領域にはそれまでの工程で位置検出マークとしての
ウエハマークが付設されており、このウエハマークの位
置を光学的に検出することで、ウエハの各ショット領域
の正確な位置を検出し、この位置情報に基づいて次のパ
ターンを重ね合わせ露光している。
In this type of exposure apparatus, since the process of transferring a fine pattern to a plurality of layers on each shot area on the same wafer is repeated, the reticle is aligned with each shot area on the wafer between shot exposures. (Alignment) must be performed with high precision prior to exposure. In order to perform this alignment, each shot area on the wafer is provided with a wafer mark as a position detection mark in the steps up to that point. By optically detecting the position of this wafer mark, each wafer The accurate position of the shot area is detected, and the next pattern is superimposed and exposed based on this position information.

【0004】現在、使用されている代表的なアライメン
ト方法として格子アライメント法がある。このアライメ
ント方法では、アライメント光源にレーザを用い、周期
性を持った格子状のウエハマークを使用する。格子アラ
イメント法は、アライメント光学系、検出系の構成、及
びアライメント光束の数等で次のように分けられる。第
1は、ウエハマークの全面に対して1本のレーザビーム
を入射させ、そのマークから発生する2本の回折光を基
準格子上に結像させ、ウエハマークと基準格子とを相対
走査し、基準格子からの透過光、又は反射光の光量変化
に基づいて位置を検出する方式である。
A lattice alignment method is currently used as a typical alignment method. In this alignment method, a laser is used as an alignment light source and a lattice-shaped wafer mark having periodicity is used. The grating alignment method is divided as follows according to the configuration of the alignment optical system, the detection system, the number of alignment light beams, and the like. First, one laser beam is incident on the entire surface of the wafer mark, two diffracted lights generated from the mark are imaged on the reference grating, and the wafer mark and the reference grating are relatively scanned, In this method, the position is detected based on the change in the amount of transmitted light or reflected light from the reference grating.

【0005】第2は、ウエハマークの全面に対し、特定
の互いに異なる回折次数方向から2本のレーザビームを
入射し、そのマークから同一方向に発生する回折光より
なる干渉光の位相に基づいて位置を検出するLIA(La
ser Interferometric Alignment)方式である。このLI
A方式は更に2つに分類され、1つは、周波数差のない
2本のレーザビームにより形成される静止した干渉縞に
対してウエハマークを移動させるホモダイン方式であ
る。他の1つは、2本のレーザビーム間に僅かな周波数
差を与え、ウエハマークから発生した2つの回折光成分
の干渉光(ビート光)を光電検出した信号と、2本のレ
ーザビーム間の周波数差と同じ周波数の基準信号との位
相差を計測し、それを格子状のウエハマークのピッチ方
向に関する基準点からの位置ずれ量として検出するヘテ
ロダイン方式である。
Secondly, two laser beams are incident on the entire surface of the wafer mark from specific different diffraction order directions, and based on the phase of the interference light composed of diffracted light generated in the same direction from the mark. LIA (La to detect position
ser interferometric alignment method. This LI
The A method is further classified into two, one is a homodyne method in which a wafer mark is moved with respect to a stationary interference fringe formed by two laser beams having no frequency difference. The other one is to give a slight frequency difference between the two laser beams and photoelectrically detect the interference light (beat light) of the two diffracted light components generated from the wafer mark and the signal between the two laser beams. Is a heterodyne method in which a phase difference between the frequency difference of the above-mentioned and a reference signal of the same frequency is measured and detected as a positional deviation amount from the reference point in the pitch direction of the lattice-shaped wafer mark.

【0006】単色光源を用いてこのような格子状マーク
による回折光の光電変換信号を検出する場合、格子状マ
ークの断面形状の非対称性、表面のフォトレジスト層の
厚さ等により、入射したレーザビームの波長によって
は、検出すべき回折光が発生しない場合や、或いは発生
した回折光が非常に微弱なため誤検出してしまうことが
起こりうる。この問題を解決し、より正確な位置検出を
可能にするため、複数波長の光源を用いたヘテロダイン
方式も試みられている。
When the photoelectric conversion signal of the diffracted light by such a lattice mark is detected by using a monochromatic light source, the incident laser is affected by the asymmetry of the cross-sectional shape of the lattice mark, the thickness of the photoresist layer on the surface, etc. Depending on the wavelength of the beam, the diffracted light to be detected may not be generated, or the diffracted light generated may be so weak that it may be erroneously detected. In order to solve this problem and enable more accurate position detection, a heterodyne system using light sources of a plurality of wavelengths has been attempted.

【0007】複数波長の光源を用いたヘテロダイン方式
では、ウエハマークへの入射光として互いに異なる複数
の波長のレーザビームを用い、それぞれの波長からなる
2本のレーザビームを僅かな周波数差を与えた後に特定
の回折次数方向からウエハマークに入射させ、そこから
発生する複数の波長成分からなるビート光を光電検出す
る。それぞれの波長成分は、光電素子の受光面上での光
量として加算された形で光電検出されるため、レジスト
層での薄膜干渉の影響やマーク断面形状の非対称性の影
響による回折光の発生のばらつきの影響を軽減できる。
In the heterodyne method using a light source of a plurality of wavelengths, laser beams having a plurality of different wavelengths are used as incident light on a wafer mark, and two laser beams having respective wavelengths are given a slight frequency difference. After that, the light is made incident on the wafer mark from a specific diffraction order direction, and beat light composed of a plurality of wavelength components generated therefrom is photoelectrically detected. Since each wavelength component is photoelectrically detected in the form that is added as the amount of light on the light receiving surface of the photoelectric element, the occurrence of diffracted light due to the influence of thin film interference in the resist layer and the asymmetry of the mark cross-sectional shape The influence of variations can be reduced.

【0008】また、格子アライメント法と同様にウエハ
マークからの回折光を検出する方式として、1本のレー
ザビームをウエハ上に集光してレーザスポットを形成さ
せ、このレーザスポットと格子状のウエハマークが形成
されたウエハを載置したウエハステージとを相対走査
し、レーザスポットの下をウエハマークが通過した際に
発生する回折光の強度変化に基づいて位置を検出するL
SA(Laser Step Alignment)方式のアライメントもあ
る。
As a method of detecting the diffracted light from the wafer mark as in the case of the lattice alignment method, one laser beam is focused on the wafer to form a laser spot, and the laser spot and the lattice-like wafer are formed. The position of the wafer on which the mark is formed is detected by relative scanning with the wafer stage on which the wafer is placed, and the position is detected based on the intensity change of the diffracted light generated when the wafer mark passes under the laser spot.
There is also SA (Laser Step Alignment) type alignment.

【0009】上述した何れの方法においても、露光光源
から照射する露光光と、レーザ等のアライメント光源か
ら照射するアライメント光とでは、波長を異ならせなけ
ればならない。何故なら、アライメント光がフォトレジ
ストに影響を与えることのないように非感光にするため
であり、このため、露光光源とは別にアライメント光源
の設置が必要となる。従来、アライメント光源としての
レーザ光源は、露光本体部と同じチャンバ(装置を外部
と仕切る小房)内に設置されていた。このチャンバ内
は、アライメント精度、及び露光精度(重ね合わせ精度
等)の向上のために厳密に温度管理がなされている。
In any of the above-mentioned methods, the exposure light emitted from the exposure light source and the alignment light emitted from the alignment light source such as a laser must have different wavelengths. This is because the alignment light is made non-photosensitive so that it does not affect the photoresist. Therefore, it is necessary to install the alignment light source separately from the exposure light source. Conventionally, a laser light source as an alignment light source has been installed in the same chamber (a small chamber that separates the apparatus from the outside) as the exposure main body. The temperature inside the chamber is strictly controlled in order to improve the alignment accuracy and the exposure accuracy (overlap accuracy, etc.).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、He−
Neレーザや半導体レーザ等のアライメント光源は、レ
ーザ照射時に発熱するため、チャンバ内の温度変化、温
度勾配を引き起こす原因となりうる。これによりチャン
バ内に設置された露光本体部、及び被露光体であるウエ
ハは、熱膨張等の変形を受け、これがアライメント精
度、及び露光精度の不良を招く恐れがある。特に、従来
の複数波長のLIA方式のようにアライメント光源を複
数波長化した場合、発熱源が増えるため、発熱の影響は
大きくなる。
However, He-
Alignment light sources such as Ne lasers and semiconductor lasers generate heat during laser irradiation, which can cause temperature changes and temperature gradients in the chamber. As a result, the exposure main body portion installed in the chamber and the wafer that is the exposed object are subject to deformation such as thermal expansion, which may lead to defects in alignment accuracy and exposure accuracy. In particular, when the alignment light source has a plurality of wavelengths as in the conventional multi-wavelength LIA method, the number of heat sources increases, so that the influence of heat generation increases.

【0011】また、アライメント光がレーザ光である場
合には、そのレーザ光を光ファイバで伝送する方法も考
えられる。しかしながら、通常のシングルモード光ファ
イバでは特定波長に対して最適化されているため、複数
波長のレーザ光を用いる場合には或る特定の波長の伝達
効率が良く、他の波長では光の伝達効率が悪い。そのた
め、複数波長のレーザ光を全て同じ光ファイバで伝送す
ると、伝送効率の悪い波長の光の信号が小さくなって、
アライメント精度の低下を招く恐れが大きい。
When the alignment light is laser light, a method of transmitting the laser light through an optical fiber can be considered. However, since ordinary single-mode optical fibers are optimized for specific wavelengths, when using laser light of multiple wavelengths, the transmission efficiency of certain specific wavelengths is good, and at other wavelengths the transmission efficiency of light is good. Is bad. Therefore, if laser light of multiple wavelengths is all transmitted through the same optical fiber, the signal of light of wavelength with poor transmission efficiency becomes small,
There is a great risk of lowering the alignment accuracy.

【0012】本発明は斯かる点に鑑み、特に複数波長の
光源のように発熱量の大きなアライメント光源を使用す
る場合に、そのアライメント光源の発熱の影響を排除で
きる露光装置を提供することを第1の目的とする。更
に、本発明は、複数波長の光束を使用してアライメント
を行う際に、光ファイバ等を使用しても位置合わせ精度
が低下しない露光装置を提供することを第2の目的とす
る。
In view of the above point, the present invention provides an exposure apparatus capable of eliminating the influence of heat generation of an alignment light source, particularly when using an alignment light source having a large heat generation amount such as a light source of a plurality of wavelengths. The purpose of 1. Further, it is a second object of the present invention to provide an exposure apparatus in which alignment accuracy is not deteriorated even when an optical fiber or the like is used when alignment is performed using light fluxes having a plurality of wavelengths.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、マスクパターン(R)を感光基板(W)上に転写す
る露光本体部(1,2,R,PL,W,4)と、その感
光基板(W)上の位置合わせ用マーク(3Y)の位置を
検出する位置検出系とを備え、その位置検出系の検出結
果に基づいてそのマスクパターンとその感光基板(W)
との位置合わせを行って露光を行う露光装置において、
その位置検出系は、複数波長のレーザ光(LB1,LB
2)を発生するレーザ光源(9,10)と、そのレーザ
光源(9,10)からのレーザ光(LB1,LB2)を
その感光基板(W)上の位置合わせ用マーク(3Y)に
照射する照射光学系(13〜18)と、その位置合わせ
用マーク(3Y)からの戻り光(DS)を受光する受光
光学系(19,20)とを有し、そのレーザ光源(9,
10)がその露光本体部(1,2,R,PL,W,4)
から隔離されて配置されたものである。隔離して配置す
るとは、例えば独立のチャンバ内に収めるか、又は1つ
のチャンバ内で部分的に強制空調を行う等の状態を言
う。
An exposure apparatus according to the present invention comprises an exposure main body (1, 2, R, PL, W, 4) for transferring a mask pattern (R) onto a photosensitive substrate (W), and A position detection system for detecting the position of the alignment mark (3Y) on the photosensitive substrate (W), and the mask pattern and the photosensitive substrate (W) based on the detection result of the position detection system.
In an exposure device that aligns with and exposes,
The position detection system uses laser light of a plurality of wavelengths (LB1, LB
The laser light source (9, 10) for generating 2) and the laser light (LB1, LB2) from the laser light source (9, 10) are applied to the alignment mark (3Y) on the photosensitive substrate (W). It has an irradiation optical system (13-18) and a light receiving optical system (19, 20) for receiving the return light (DS) from the alignment mark (3Y), and its laser light source (9, 20).
10) is the exposure main body (1, 2, R, PL, W, 4)
It was placed in isolation from. The term “separately arranged” means, for example, a state where the chambers are housed in independent chambers or partially forcedly air-conditioned in one chamber.

【0014】斯かる本発明によれば、その露光本体部か
ら熱放出源となる位置検出系の複数波長のレーザ光(L
B1,LB2)を発生するレーザ光源(9,10)を隔
離したことにより、レーザ光源(9,10)の発熱によ
る露光本体部、及び感光基板(W)への悪影響を排除で
きる。そして、複数波長のレーザ光(LB1,LB2)
を使用して位置合わせを行うことにより、感光材料の薄
膜干渉や位置合わせ用マークの形状にあまり影響されず
に、高精度な位置合わせが可能となる。
According to the present invention, laser light (L) of a plurality of wavelengths in the position detection system, which serves as a heat emission source from the exposure main body, is generated.
By separating the laser light sources (9, 10) that generate B1 and LB2), it is possible to eliminate adverse effects on the exposure main body portion and the photosensitive substrate (W) due to heat generation of the laser light sources (9, 10). Then, laser light of a plurality of wavelengths (LB1, LB2)
By performing the alignment by using, it is possible to perform highly accurate alignment without being significantly affected by the thin film interference of the photosensitive material and the shape of the alignment mark.

【0015】この場合、その露光装置は、そのレーザ光
源(9,10)からの複数波長のレーザ光(LB1,L
B2)を波長別に異なる光ガイド(31,32)を介し
てその照射光学系(13〜18)に導くことが望まし
い。このとき、波長別に伝送効率が最適化された光ファ
イバ等の光ガイドを使用することができるため、複数波
長のレーザ光のそれぞれを有効に使用でき、露光本体部
の近傍で合成することによって、高精度に位置検出が行
われる。
In this case, the exposure apparatus uses laser beams (LB1, L1) of a plurality of wavelengths from the laser light source (9, 10).
It is desirable to guide B2) to the irradiation optical system (13-18) through the light guides (31, 32) different for each wavelength. At this time, since it is possible to use an optical guide such as an optical fiber whose transmission efficiency is optimized for each wavelength, it is possible to effectively use each of the laser beams of a plurality of wavelengths, and by combining them in the vicinity of the exposure main body, Position detection is performed with high accuracy.

【0016】また、その受光光学系(19,20)は、
一例としてそのレーザ光(LB1,LB2)によってそ
の位置合わせ用マーク(3)から所定の方向に発生する
回折光(DS)を受光する。これは、本発明を格子アラ
イメント法、又はLSA方式のようなアライメント系を
有する露光装置に適用したことを意味する。この場合、
更に、その照射光学系(13〜18)は、その位置合わ
せ用マークとしての点列状のマーク(3YA)にその複
数波長のレーザ光(LB1,LB2)を照射し、その受
光光学系(19,20)で受光される回折光(DS)の
光量に基づいてその点列状のマークの位置検出を行うよ
うにしてもよい。これは、LSA方式のアライメント系
を複数波長化して使用することを意味する。
The light receiving optical system (19, 20) is
As an example, diffracted light (DS) generated in a predetermined direction from the alignment mark (3) is received by the laser light (LB1, LB2). This means that the present invention is applied to an exposure apparatus having an alignment system such as the lattice alignment method or the LSA method. in this case,
Further, the irradiation optical system (13 to 18) irradiates the point array mark (3YA) as the alignment mark with the laser light (LB1, LB2) of the plurality of wavelengths, and the light receiving optical system (19). , 20), the position of the dot array mark may be detected based on the amount of diffracted light (DS) received. This means that the LSA type alignment system is used with a plurality of wavelengths.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光装置の第
1の実施の形態につき図1を参照して説明する。本例
は、複数波長化されたLIA方式のアライメント系を備
えたステッパー型の投影露光装置に本発明を適用したも
のである。図1は本例の投影露光装置を示し、この図1
において、露光時には超高圧水銀ランプ、又はエキシマ
レーザ等の光源、整形レンズ、及びオプティカル・イン
テグレータ等からなる露光用光源系1から発生した露光
用の照明光ILは、レチクルブラインド、メインコンデ
ンサーレンズ等を含む照明光学系2を介して、レチクル
Rのパターン領域をほぼ均一な照度分布で照明する。レ
チクルRのパターン領域を通過した照明光は、両側、又
は片側テレセントリックな投影光学系PLに入射し、投
影光学系PLにより例えば1/5に縮小されたレチクル
Rのパターン像が、表面にフォトレジスト層が塗布さ
れ、その表面が投影光学系PLの最良結像面とほぼ一致
するように保持されたウエハW上の1つのショット領域
に投影露光される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. In this example, the present invention is applied to a stepper type projection exposure apparatus equipped with an LIA type alignment system having a plurality of wavelengths. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example.
At the time of exposure, the exposure illumination light IL generated from the exposure light source system 1 including an ultra-high pressure mercury lamp or a light source such as an excimer laser, a shaping lens, and an optical integrator is used for the reticle blind, the main condenser lens, and the like. The pattern area of the reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance distribution via the illuminating optical system 2 including the reticle. The illumination light that has passed through the pattern area of the reticle R is incident on the projection optical system PL that is telecentric on both sides or on one side, and the pattern image of the reticle R that has been reduced to, for example, 1/5 by the projection optical system PL has a photoresist on the surface. The layer is applied and projected onto a single shot area on the wafer W held so that its surface substantially coincides with the best image plane of the projection optical system PL.

【0018】以下、投影光学系PLの光軸AXに平行な
方向にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内での図1の紙面
に平行な方向にX軸を、図1の紙面に垂直な方向にY軸
を取って説明を行う。ウエハWは、不図示のウエハホル
ダを介して、ウエハステージ4上に保持されている。ウ
エハステージ4はステップ・アンド・リピート方式でX
方向、Y方向にウエハWを位置決めし、且つオートフォ
ーカス方式でZ方向にウエハWを移動できるように構成
されている。ウエハステージ4のX方向及びY方向の座
標はレーザ干渉計101によって常時計測され、計測結
果が装置全体の動作を統轄制御する主制御系100に供
給され、主制御系100は供給された座標に基づいてス
テージ駆動系102を介してウエハステージ4の動作を
制御する。
Below, the Z axis is taken in the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the X axis is taken in the plane parallel to the plane of FIG. The description will be given by taking the Y axis in the vertical direction. The wafer W is held on the wafer stage 4 via a wafer holder (not shown). Wafer stage 4 is a step-and-repeat type X
The wafer W is positioned in the Y and Y directions, and the wafer W can be moved in the Z direction by the autofocus method. The X-direction and Y-direction coordinates of the wafer stage 4 are constantly measured by the laser interferometer 101, and the measurement result is supplied to the main control system 100 that controls and controls the operation of the entire apparatus, and the main control system 100 is set to the supplied coordinates. Based on this, the operation of the wafer stage 4 is controlled via the stage drive system 102.

【0019】以上の投影露光装置の本体部(露光本体
部)は、アライメント時と露光時とにおける寸法の精度
の安定を目的として、恒温、恒湿となるように制御され
たチャンバ41内に設置されている。次に、本例のアラ
イメント系につき説明する。本例のアライメント系は、
LIA方式で、且つヘテロダイン方式のアライメント系
を複数波長化したものであり、図1において、X方向及
びY方向でアライメント系の検出原理は同じであるた
め、Y方向の検出系のみを示してある。そして、本例の
ウエハWの各ショット領域には、それぞれX軸用及びY
軸用の回折格子状のウエハマークが付設されている。こ
こでは、Y軸のウエハマーク3Yを検出対象とする。図
2に示すように、ウエハマーク3YはY軸に沿って所定
ピッチで形成された凹凸の回折格子状マークである。
The main body portion (exposure main body portion) of the projection exposure apparatus described above is installed in a chamber 41 controlled to be constant temperature and constant humidity for the purpose of stabilizing the dimensional accuracy during alignment and during exposure. Has been done. Next, the alignment system of this example will be described. The alignment system of this example is
This is an LIA type and heterodyne type alignment system with a plurality of wavelengths. In FIG. 1, since the detection principle of the alignment system is the same in the X direction and the Y direction, only the Y direction detection system is shown. . Then, in each shot area of the wafer W of the present example, the X-axis and Y-axis are formed, respectively.
A diffraction grating wafer mark for the axis is attached. Here, the wafer mark 3Y on the Y axis is the detection target. As shown in FIG. 2, the wafer mark 3Y is an uneven diffraction grating mark formed along the Y axis at a predetermined pitch.

【0020】図1において、アライメント光束を供給す
る2つのレーザ光源9,10は互いに異なる発振波長λ
1,λ2を有し、露光本体部が納められたチャンバ41
の外に設けられた別のチャンバ42の内部に設置されて
いる。チャンバ41及び42はそれぞれ独立に内部の空
調が行われている。チャンバ42において、レーザ光源
9,10からそれぞれ射出された波長λ1のレーザビー
ムLB1、及び波長λ2のレーザビームは、それぞれ別
の結合光学系11,12を介してシングルモードの光フ
ァイバ31,32の端部31a,32aに入射する。光
ファイバ31,32は、それぞれレーザビームLB1,
LB2の波長λ1,λ2に対して最適化した伝達効率を
有し、且つ減衰が少ないものを用いている。光ファイバ
31,32のそれぞれのもう一方の端部31b,32b
はチャンバ41の内部にあり、レーザビームLB1,L
B2はそれぞれ光ファイバ31,32を介して、チャン
バ42の内部からチャンバ41の内部へとクリーンルー
ム内の空気に曝されることなく伝達される。
In FIG. 1, two laser light sources 9 and 10 for supplying an alignment light beam have different oscillation wavelengths λ.
A chamber 41 having an exposure main body part 1 and λ2.
Is installed inside another chamber 42 provided outside. The chambers 41 and 42 are independently air-conditioned. In the chamber 42, the laser beam LB1 having the wavelength λ1 and the laser beam having the wavelength λ2 emitted from the laser light sources 9 and 10 of the single mode optical fibers 31 and 32 pass through the coupling optical systems 11 and 12, respectively. The light enters the end portions 31a and 32a. The optical fibers 31 and 32 have laser beams LB1 and LB1, respectively.
The one having the transmission efficiency optimized for the wavelengths λ1 and λ2 of LB2 and having a small attenuation is used. The other ends 31b and 32b of the optical fibers 31 and 32, respectively.
Is inside the chamber 41, and the laser beams LB1, L
B2 is transmitted from the inside of the chamber 42 to the inside of the chamber 41 via the optical fibers 31 and 32, respectively, without being exposed to the air in the clean room.

【0021】次にチャンバ41において、光ファイバ3
1,32の端部31a,32bを出たレーザビームLB
1,LB2はそれぞれレンズ13,14によって平行光
に変更され、光束合成器としてのダイクロイックミラー
15を介して、1本のレーザビームLB3に合成され
て、ヘテロダインビーム生成系としての音響光学素子
(以下「AOM」という)16に入射する。なお、現状
ではAOMの駆動周波数は極めて高いため、例えば2つ
のAOMを所定の周波数差を有する高周波信号で駆動し
て、所定の周波数差を有するレーザビーム(ヘテロダイ
ンビーム)を生成している。しかしながら、この手法は
周知であるため、以下では簡単のため1つのAOM16
を用いてヘテロダインビームを生成するものとして説明
する。即ち、AOM16は周波数fdの駆動信号で駆動
され、この内部で回折された各次数の回折光の周波数を
fdだけ変化させる作用を有している。ダイクロイック
ミラー15から射出されたレーザビームLB3はAOM
16を介することで、それぞれの波長λ1,λ2につい
て複数の回折ビームとなる。ここでは簡略化のため±1
次回折光のみについて考えることにする。
Next, in the chamber 41, the optical fiber 3
Laser beam LB emitted from end portions 31a and 32b of 1, 32
1, LB2 are converted into parallel light by lenses 13 and 14, respectively, and are combined into one laser beam LB3 through a dichroic mirror 15 as a light beam combiner, and an acousto-optical element as a heterodyne beam generating system (hereinafter It is incident on “AOM”) 16. Since the driving frequency of the AOM is extremely high at present, for example, two AOMs are driven by a high frequency signal having a predetermined frequency difference to generate a laser beam (heterodyne beam) having a predetermined frequency difference. However, since this technique is well known, one AOM16 is shown below for simplicity.
Will be used to generate a heterodyne beam. That is, the AOM 16 is driven by the drive signal of the frequency fd, and has the function of changing the frequency of the diffracted light of each order diffracted inside by fd. The laser beam LB3 emitted from the dichroic mirror 15 is AOM
By passing through 16, a plurality of diffracted beams are obtained for the respective wavelengths λ1 and λ2. Here, ± 1 for simplification
Let us consider only the diffracted light.

【0022】AOM16で回折されたレーザビームLB
3の±1次回折光D+1,D-1は、0次回折光に対しそれ
ぞれ+fd,−fdの周波数変調を受けている。これら
の回折光D+1,D-1はビームスプリッタ19を経た後、
レンズ17によって互いに平行な光束とされ、投影光学
系PLとレチクルRとの間に配置されたミラー18で投
影光学系PLに入射するように光路を曲げられて、投影
光学系PLを介した後、ウエハW上に形成された格子状
のウエハマーク3Y上に集光される。
Laser beam LB diffracted by AOM16
The ± first-order diffracted lights D +1 and D −1 of 3 are frequency-modulated by + fd and −fd with respect to the 0th-order diffracted lights, respectively. These diffracted lights D +1 and D -1 pass through the beam splitter 19 and then
The light beams are made parallel to each other by the lens 17, and the optical path is bent by the mirror 18 arranged between the projection optical system PL and the reticle R so as to be incident on the projection optical system PL, and after passing through the projection optical system PL. , Is focused on the lattice-shaped wafer mark 3Y formed on the wafer W.

【0023】図2は、ウエハマーク3Yに±1次回折光
+1,D-1が入射する様子を示し、この図2において、
+1次回折光D+1は波長λ1の回折光D1+1、及び波長
λ2の回折光D2+1よりなり、−1次回折光D-1も波長
λ1の回折光D1-1、及び波長λ2の回折光D2-1より
なる。ここで、ウエハマーク3Yのピッチは±1次回折
光D+1,D-1の照射によってウエハマーク3Yから発生
する±1次回折光よりなる干渉光DSが垂直上方に発生
するように選ばれている。従って、ウエハマーク3Yか
らは、波長λ1の回折光D1+1,D1-1のそれぞれの+
1次回折光DS1+1、及び−1次回折光DS1-1よりな
る干渉光DS1と、波長λ2の回折光D2+1,D2-1
それぞれの+1次回折光DS2+1、及び−1次回折光D
S2-1よりなる干渉光DS2とが垂直上方に発生する。
干渉光DS1及びDS2の合成光束を2波長の干渉光D
Sと呼ぶ。波長λ1,λ2のレーザビームは共に、+1
次回折光D+1と−1次回折光D-1とは2fdの周波数差
を持っているため、±1次回折光D+1,D-1の照射によ
ってウエハマーク3から発生した2波長の干渉光DSに
は周波数2fdの光ビート成分が含まれている。この光
ビート成分がヘテロダイン検出のための光信号となる。
FIG. 2 shows how the ± 1st-order diffracted lights D +1 and D -1 are incident on the wafer mark 3Y. In FIG.
Order diffracted light D + 1 is made of the diffracted light D2 +1 diffracted light D1 +1, and wavelength λ2 of the wavelength .lambda.1, -1 diffracted beam D1 -1 order diffracted light D -1 is also wavelength .lambda.1, and diffraction wavelength λ2 consisting of optical D2 -1. Here, the pitch of the wafer marks 3Y is selected so that the interference light DS composed of the ± first-order diffracted lights generated from the wafer mark 3Y by the irradiation of the ± first-order diffracted lights D +1 and D −1 is generated vertically upward. . Therefore, from the wafer mark 3Y, + of the diffracted lights D1 +1 and D1 -1 of the wavelength λ1 is obtained.
1-order diffracted light DS1 +1, and -1 interference light DS1 consisting order diffraction light DS1 -1, diffracted light D2 + 1 wavelength .lambda.2, D2 -1 of the respective order diffracted light DS2 +1, and -1-order diffracted light D
The interference light DS2 of S2 −1 is generated vertically upward.
The combined light flux of the interference lights DS1 and DS2 is an interference light D of two wavelengths.
Called S. Both laser beams of wavelengths λ1 and λ2 are +1
Since the second-order diffracted light D +1 and the -1st-order diffracted light D -1 have a frequency difference of 2fd, the interference light of two wavelengths generated from the wafer mark 3 by irradiation of the ± first-order diffracted lights D +1 and D -1. The optical beat component of frequency 2fd is included in DS. This optical beat component becomes an optical signal for heterodyne detection.

【0024】図1に戻り、干渉光DSは投影光学系P
L、ミラー18、レンズ17の順に、レーザビームLB
3がウエハマーク3Yに到達した光路を逆に戻り、ビー
ムスプリッタ19によってフォトダイオード等よりなる
光電検出器20に入射する。光電検出器20で2波長の
干渉光DSを光電変換して得られた周波数2fdのウエ
ハビート信号SWがアライメント処理系103に供給さ
れる。アライメント処理系103では、AOM16用の
駆動信号を用いて内部で周波数2fdの基準ビート信号
を生成し、この基準ビート信号とウエハビート信号SW
との位相差を求め、この位相差よりウエハマーク3Yの
Y方向への位置ずれ量を求めて主制御系100に供給
し、主制御系100では、例えばその位置ずれ量(位相
差)が0になるようにウエハステージ4を駆動したとき
の、ウエハステージ4のY座標をウエハマーク3YのY
座標とする。同様にX軸のウエハマークの座標も検出さ
れる。その後、検出された座標に基づいて、当該ショッ
ト領域の位置合わせ及びレチクルRのパターン像の露光
が行われる。
Returning to FIG. 1, the interference light DS is generated by the projection optical system P.
Laser beam LB in the order of L, mirror 18, lens 17
3 returns to the reverse of the optical path which has reached the wafer mark 3Y, and enters the photoelectric detector 20 formed of a photodiode or the like by the beam splitter 19. The wafer beat signal SW of frequency 2fd obtained by photoelectrically converting the interference light DS of two wavelengths by the photoelectric detector 20 is supplied to the alignment processing system 103. The alignment processing system 103 internally generates a reference beat signal having a frequency of 2fd using the drive signal for the AOM 16, and the reference beat signal and the wafer beat signal SW.
Of the wafer mark 3Y in the Y direction based on this phase difference and supplies it to the main control system 100. In the main control system 100, for example, the position shift amount (phase difference) is 0. When the wafer stage 4 is driven so that
Coordinates. Similarly, the coordinates of the wafer mark on the X axis are also detected. Then, the shot area is aligned and the pattern image of the reticle R is exposed based on the detected coordinates.

【0025】この際に本例では、熱源となりうるアライ
メント光学系の2つのレーザ光源9,10を露光本体部
が設置してあるチャンバ41とは別のチャンバ42に設
置したことで、露光本体部、及び被露光体であるウエハ
Wの熱膨張等による悪影響を受けることがない。また、
チャンバ41とチャンバ42との間でのレーザビームL
B1,LB2の転送を光ファイバ31,32によって行
ったため、チャンバ41,42の外気(クリーンルーム
内の空気)の揺らぎ等によりもたらされるレーザビーム
LB1,LB2の波面の乱れが防止され、常に高精度に
アライメントが行われる。
At this time, in this example, the two laser light sources 9 and 10 of the alignment optical system, which can be heat sources, are installed in the chamber 42 different from the chamber 41 in which the exposure main body is installed. , And the wafer W, which is the exposed object, is not adversely affected by thermal expansion or the like. Also,
Laser beam L between chamber 41 and chamber 42
Since the transfer of B1 and LB2 is performed by the optical fibers 31 and 32, the disturbance of the wavefronts of the laser beams LB1 and LB2 caused by the fluctuation of the outside air (air in the clean room) of the chambers 41 and 42 is prevented, and the accuracy is always high. The alignment is done.

【0026】また、本例ではチャンバ42内で発生させ
た波長λ1のレーザビームLB1と、波長λ2のレーザ
ビームLB2とをそれぞれ対応する波長において伝送効
率が最適化されたシングルモードの光ファイバ31,3
2で伝送し、チャンバ41内において露光本体部の近傍
でダイクロイックミラー15を用いて合成することによ
り、各波長のレーザビームでそれぞれ高いSN比で位置
検出が行われる。且つ複数波長を同一光ファイバで伝送
しているために、伝送時に生じる振動等の光ファイバの
攪乱によって発生するノイズを各波長で平均化して除去
することが可能となり、アライメントの精度が向上す
る。
Further, in this example, the laser beam LB1 having the wavelength λ1 and the laser beam LB2 having the wavelength λ2 generated in the chamber 42 have the single-mode optical fibers 31 having optimized transmission efficiencies at the corresponding wavelengths, Three
2, and the laser beam of each wavelength is used to perform position detection with a high SN ratio by combining the two laser beams in the chamber 41 in the vicinity of the exposure main body using the dichroic mirror 15. In addition, since a plurality of wavelengths are transmitted by the same optical fiber, it is possible to average and remove noise generated by disturbance of the optical fiber such as vibration occurring at the time of transmission at each wavelength, thereby improving alignment accuracy.

【0027】次に、本発明の第2の実施の形態につき図
3を参照して説明する。本例では、露光本体部が収納さ
れるチャンバ内に設けた小型のチャンバ内にアライメン
ト用の複数波長のレーザ光源を収納したものであり、こ
の図3において、図1に対応する部分は、同一符号を付
してその詳細説明を省略する。また、露光本体部とアラ
イメント系との構成、及び位置検出方法は第1の実施の
形態と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, a laser light source having a plurality of wavelengths for alignment is housed in a small chamber provided in the chamber housing the exposure main body. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are the same. Reference numerals are given and detailed description thereof is omitted. The configuration of the exposure main body and the alignment system and the position detection method are the same as those in the first embodiment.

【0028】図3は本例の投影露光装置を示し、この図
3において、チャンバ41Aは図1のチャンバ41をチ
ャンバ42を収納できるように変形したものであり、チ
ャンバ41A内に図1の例と同様の露光本体部、及び小
型のチャンバ43が収納されている。チャンバ43の内
部構成は図1のチャンバ42の内部と同一である。そし
て、チャンバ43の内部で発生した2波長のレーザビー
ムLB1,LB2がそれぞれ光ファイバ31,32を介
してチャンバ43の外部のアライメント光学系に伝送さ
れている。
FIG. 3 shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 3, the chamber 41A is a modification of the chamber 41 of FIG. 1 so that the chamber 42 can be housed therein. The same exposure main body and a small chamber 43 are housed. The internal structure of the chamber 43 is the same as that of the chamber 42 of FIG. Then, the two-wavelength laser beams LB1 and LB2 generated inside the chamber 43 are transmitted to the alignment optical system outside the chamber 43 via the optical fibers 31 and 32, respectively.

【0029】図3において、本例が第1の実施の形態と
異なる点は、チャンバ41Aの内部にチャンバ43を設
けているため、光ファイバ31,32は外部のクリーン
ルーム内の空気中を通ることはない。また、チャンバ4
1Aの外部には空調機51があり、通気管51a及び5
1bを通じてチャンバ43と接続されている。この空調
機51によりチャンバ43の内部の空冷を行っており、
レーザ光源9,10から発生した熱をチャンバ41A及
び43の外部に排出し、チャンバ43の隔壁を通じてそ
の熱がチャンバ41Aの内部に流入することを防いでい
る。従って、高精度にアライメントが行われる。
In FIG. 3, the present embodiment is different from the first embodiment in that the chamber 43 is provided inside the chamber 41A, so that the optical fibers 31 and 32 can pass through the air in the external clean room. There is no. Also, chamber 4
There is an air conditioner 51 outside 1A, and ventilation pipes 51a and 5a are provided.
It is connected to the chamber 43 through 1b. The inside of the chamber 43 is air-cooled by the air conditioner 51,
The heat generated from the laser light sources 9 and 10 is discharged to the outside of the chambers 41A and 43, and the heat is prevented from flowing into the chamber 41A through the partition wall of the chamber 43. Therefore, the alignment is performed with high accuracy.

【0030】ここで、チャンバ43は十分な断熱構造が
施されており、チャンバ43を空冷していることによる
チャンバ41A内への熱伝導は無視できる。また、空調
機51はチャンバ41Aの外部に設置され、断熱効果の
高いダクト等で吸排気しているため、空調機51の発熱
の影響もまた無視できる。更に、本例では、光ファイバ
31,32が一瞬たりとも外気(クリーンルーム内の空
気)に触れないため、空気の揺らぎ等に起因する光ファ
イバの振動等によるノイズも一層小さくなっている。
Here, the chamber 43 has a sufficient heat insulating structure, and the heat conduction into the chamber 41A due to the air cooling of the chamber 43 can be ignored. Further, since the air conditioner 51 is installed outside the chamber 41A and sucks and exhausts air through a duct or the like having a high heat insulation effect, the influence of heat generation of the air conditioner 51 can also be ignored. Furthermore, in this example, the optical fibers 31 and 32 do not touch the outside air (air in the clean room) even for a moment, so that noise due to vibration of the optical fibers caused by fluctuations of air and the like is further reduced.

【0031】次に、本発明の第3の実施の形態につき図
4及び図5を参照して説明する。本例は、LSA方式の
アライメント系を有する投影露光装置に本発明を適用し
たものであり、図4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。図4は本例
の投影露光装置を示し、この図4において、X方向及び
Y方向でアライメントの原理は同一であるため、Y方向
のアライメント系のみを示してある。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In this example, the present invention is applied to a projection exposure apparatus having an LSA type alignment system, and in FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. FIG. 4 shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 4, since the principle of alignment is the same in the X direction and the Y direction, only the alignment system in the Y direction is shown.

【0032】図4において、図1の例と同様に、チャン
バ42内のレーザ光源9,10からそれぞれ波長λ1,
λ2のレーザビームLB1,LB2が射出されている。
そして、光ファイバ31,32によってそれぞれチャン
バ42からチャンバ41内に導入されたレーザビームL
B1,LB2は、それぞれレンズ13,14を介して平
行光束に変換された後、ダイクロイックミラー15に入
射して、1本のレーザビームLB3に合成される。レー
ザビームLB3はビームスプリッタ19を経て、投影光
学系PLとレチクルRとの間に設けられたミラー18を
介して投影光学系PLに入射し、投影光学系PLからウ
エハW上のウエハマークの近傍に照射される。
In FIG. 4, as in the example of FIG. 1, the wavelengths λ1 and λ1 are emitted from the laser light sources 9 and 10 in the chamber 42, respectively.
Laser beams LB1 and LB2 of λ2 are emitted.
The laser beam L introduced from the chamber 42 into the chamber 41 by the optical fibers 31 and 32, respectively.
B1 and LB2 are converted into parallel light fluxes through lenses 13 and 14, respectively, and then enter a dichroic mirror 15 to be combined into one laser beam LB3. The laser beam LB3 passes through the beam splitter 19 and enters the projection optical system PL via the mirror 18 provided between the projection optical system PL and the reticle R, and the vicinity of the wafer mark on the wafer W from the projection optical system PL. Is irradiated.

【0033】図5は、ウエハW上の1つのショット領域
SAに付設されたLSA方式用のX軸のドット列状のウ
エハマーク3XAと、Y軸用のX方向に所定ピッチで形
成されたドット列状のウエハマーク3YAと、Y軸用の
アライメント光束であるX方向にスリット状に集束され
たレーザビームLB3とを示し、この図5において、第
1、第2の実施の形態で使用したウエハマーク3Yが所
定のピッチを有した回折格子状であるのに対し、本例の
ウエハマーク3YAは所定のピッチで形成されたドット
列(点列形状)からなる。ここで、図4のウエハステー
ジ4をY方向に走査しウエハマーク3YAがレーザビー
ムLB3の集光領域を横切る位置にくれば、ウエハマー
ク3YAからは複数の次数の回折光が発生する。
FIG. 5 shows a wafer mark 3XA in the form of an X-axis dot row for the LSA system, which is attached to one shot area SA on the wafer W, and dots formed at a predetermined pitch in the X-direction for the Y-axis. A row-shaped wafer mark 3YA and a laser beam LB3 that is a Y-axis alignment light beam focused into a slit in the X direction are shown. In FIG. 5, the wafers used in the first and second embodiments are shown. The mark 3Y is in the shape of a diffraction grating having a predetermined pitch, whereas the wafer mark 3YA of this example is composed of dot rows (point array shape) formed at a predetermined pitch. Here, when the wafer stage 4 of FIG. 4 is scanned in the Y direction and the wafer mark 3YA reaches a position where the wafer mark 3YA crosses the converging region of the laser beam LB3, a plurality of orders of diffracted light are generated from the wafer mark 3YA.

【0034】図4に戻り、ここでは簡略化のためレーザ
ビームLB3の成分である波長λ1,λ2のレーザビー
ムLB1,LB2についてのウエハマーク3YAからの
0次回折光及び+1次回折光のみについて考える。波長
λ1のレーザビームLB1についての0次回折光及び+
1次回折光をそれぞれDY10,DY11とし、波長λ2の
レーザビームLB2についての0次回折光及び+1次回
折光をそれぞれDY20,DY21とする。これら各次数の
回折光は、投影光学系PL、ミラー18を介してビーム
スプリッタ19まで導かれ、ビームスプリッタ19によ
って入射光であるレーザビームLB3と光路をずらされ
て光電検出器20の方向に向かう。ビームスプリッタ1
9と光電検出器20との間の0次回折光DY10,DY20
の光路には空間フィルタ21が設けられており、空間フ
ィルタ21はウエハW上での反射によってウエハマーク
3YAとレーザビームLB3との一致の有無にかかわら
ず発生している0次回折光D10,D20を遮光している。
Returning to FIG. 4, for simplification, only the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light from the wafer mark 3YA for the laser beams LB1 and LB2 having the wavelengths λ1 and λ2, which are the components of the laser beam LB3, will be considered. 0th-order diffracted light of laser beam LB1 having wavelength λ1 and +
The first-order diffracted lights are DY 10 and DY 11 , respectively, and the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light of the laser beam LB2 having the wavelength λ2 are DY 20 and DY 21 , respectively. The diffracted light of each of these orders is guided to the beam splitter 19 via the projection optical system PL and the mirror 18, and the optical path of the diffracted light is deviated from the laser beam LB3 as the incident light toward the photoelectric detector 20. . Beam splitter 1
9 and the photoelectric detector 20 between the zero-order diffracted light DY 10 , DY 20
Of the optical path is provided with the spatial filter 21, spatial filter 21 is 0 is generated regardless of the presence or absence of coincidence between the wafer mark 3YA the laser beam LB3-order diffracted light D 10 by the reflection on the wafer W, D 20 is shaded.

【0035】従って、ウエハマーク3YAとレーザビー
ムLB3が一致したときに生じる光束である+1次回折
光DY11,DY21のみを光電検出器20で検出し、検出
された+1次回折光DY11,DY21の強度に基づいてウ
エハマーク3YAの位置検出を行う。即ち、光電検出器
20からの光電変換信号である検出信号SWAはアライ
メント処理系103Aに供給される。また、本例の装置
全体の動作を統轄制御する主制御系100Aは、レーザ
干渉計101によるウエハステージ4の座標に基づいて
ステージ駆動系102を介してウエハステージ4をY方
向に移動する際に、そのレーザ干渉計101の計測値を
アライメント処理系103Aにも供給する。そして、ア
ライメント処理系103Aでは、例えば検出信号SWA
の値がピークを取るときのウエハステージ4のY座標を
ウエハマーク3YAのY座標として保持して、この保持
した座標を主制御系100Aに供給する。同様にX軸の
LSA方式のウエハマークのX座標も検出される。
[0035] Therefore, to detect a light beam that occurs when the wafer mark 3YA the laser beam LB3 are matched order diffracted light DY 11, DY 21 only by the photoelectric detector 20, the detected order diffracted light DY 11, DY 21 The position of the wafer mark 3YA is detected based on the intensity of the. That is, the detection signal SWA which is a photoelectric conversion signal from the photoelectric detector 20 is supplied to the alignment processing system 103A. Further, the main control system 100A, which controls the operation of the entire apparatus of this example, moves the wafer stage 4 in the Y direction via the stage drive system 102 based on the coordinates of the wafer stage 4 by the laser interferometer 101. The measurement value of the laser interferometer 101 is also supplied to the alignment processing system 103A. Then, in the alignment processing system 103A, for example, the detection signal SWA
The Y-coordinate of the wafer stage 4 when the value of is peaked is held as the Y-coordinate of the wafer mark 3YA, and the held coordinates are supplied to the main control system 100A. Similarly, the X coordinate of the LSA type wafer mark on the X axis is also detected.

【0036】この際に本例では、発熱源であるレーザ光
源の9,10が露光本体部のチャンバ41とは独立のチ
ャンバ42内に収納されているため、その露光本体部に
は熱の影響がなく高精度に位置検出が行われる。更に、
本例ではLSA方式でありながら、アライメント光とし
て複数波長のレーザビームLB1,LB2が使用されて
いるため、フォトレジストによる薄膜干渉やウエハマー
クの形状等の影響によって或る波長での検出信号が小さ
くなっても、別の波長の検出信号が有効となるため、常
に高精度にアライメントが行われる。また、波長別に異
なる光ファイバ31,32でレーザビームLB1,LB
2を伝送しているため、各波長のレーザビームをそれぞ
れ最大効率で利用できる利点がある。
At this time, in this example, since the laser light sources 9 and 10 as heat sources are housed in the chamber 42 independent of the chamber 41 of the exposure main body, the exposure main body is affected by heat. Position detection is performed with high accuracy. Furthermore,
In this example, since the laser beams LB1 and LB2 having a plurality of wavelengths are used as the alignment light in spite of the LSA method, the detection signal at a certain wavelength is small due to the influence of the thin film interference of the photoresist and the shape of the wafer mark. However, since the detection signal of another wavelength is effective, the alignment is always performed with high accuracy. In addition, the laser beams LB1 and LB are transmitted by the optical fibers 31 and 32 which are different for each wavelength.
Since 2 is transmitted, there is an advantage that the laser beams of each wavelength can be used with maximum efficiency.

【0037】なお、上述した3つの実施の形態において
は、何れもTTL方式のアライメント系を示したが、T
TR(スルー・ザ・レチクル)方式や、オフ・アクシス
方式のアライメント系にも本発明を適用できることは明
らかである。また、アライメント光の波長については、
2波長のみならず、3波長以上であってもよい。
In each of the above-mentioned three embodiments, the TTL alignment system is shown.
It is obvious that the present invention can be applied to a TR (through the reticle) system and an off-axis system alignment system. Also, regarding the wavelength of the alignment light,
Not only two wavelengths but also three or more wavelengths may be used.

【0038】このように、本発明は上述実施の形態に限
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。
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.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、マスクパターンと感光
基板との位置合わせを行う位置検出系は、複数波長のレ
ーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源からのレー
ザ光を感光基板上の位置合わせ用マークに照射する照射
光学系と、位置合わせ用マークからのレーザ光を受光す
る受光光学系とを有し、レーザ光源が露光本体部から隔
離されて配置されたことにより、熱放出源となる複数波
長のレーザ光源の発熱による露光本体部、及び感光基板
への悪影響を排除し、複数波長の光束を用いた高精度な
位置検出ができる利点がある。
According to the present invention, a position detecting system for aligning a mask pattern and a photosensitive substrate is provided with a laser light source for generating laser light of a plurality of wavelengths and a laser light from the laser light source on the photosensitive substrate. A heat emission source having an irradiation optical system for irradiating the alignment mark and a light receiving optical system for receiving the laser light from the alignment mark, and the laser light source being arranged separately from the exposure main body. There is an advantage that the adverse effect on the exposure main body portion and the photosensitive substrate due to the heat generation of the laser light source of a plurality of wavelengths, which becomes the above, can be eliminated and highly accurate position detection can be performed using the light fluxes of a plurality of wavelengths.

【0040】また、レーザ光源からの複数波長のレーザ
光を波長別に異なる光ガイドを介して照射光学系に導く
場合には、各波長のレーザ光の伝達効率を高くできると
共に、振動等の光ガイドの攪乱によりノイズが生じた場
合においても波長全体で平均化してノイズの除去が行え
るため、高精度の位置検出が可能となる。また、受光光
学系が、レーザ光によって位置合わせ用マークから所定
の方向に発生する回折光を受光する場合には、例えばL
IA方式の位置検出が可能となる。
Further, when the laser light of a plurality of wavelengths from the laser light source is guided to the irradiation optical system through the optical guides which are different for each wavelength, the transmission efficiency of the laser light of each wavelength can be increased and the optical guide for vibrations and the like can be obtained. Even if noise is generated due to the disturbance of, the noise can be removed by averaging over the entire wavelength, and therefore highly accurate position detection can be performed. Further, when the light receiving optical system receives the diffracted light generated in the predetermined direction from the alignment mark by the laser light, for example, L
The position can be detected by the IA method.

【0041】また、照射光学系が、位置合わせ用マーク
としての点列状のマークに複数波長のレーザ光を照射
し、受光光学系で受光される回折光の光量に基づいて点
列状のマークの位置検出が行われる場合には、複数波長
のLSA方式の位置検出が可能となる。従って、LSA
方式でも感光材料の薄膜干渉の影響が軽減できる。
Further, the irradiation optical system irradiates the dot-shaped mark as the alignment mark with laser light of a plurality of wavelengths, and the dot-shaped mark is generated based on the light amount of the diffracted light received by the light receiving optical system. When the position detection is performed, the position detection of the LSA method of a plurality of wavelengths becomes possible. Therefore, LSA
The method can also reduce the influence of thin film interference of the photosensitive material.

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

【図1】本発明の露光装置の第1の実施の形態としての
LIA方式のアライメント系を備えた投影露光装置を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus having an LIA type alignment system as a first embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図2】図1中のウエハマーク3Yに対して照射される
レーザビーム及びウエハマーク3Yからの回折光を示す
拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a laser beam with which the wafer mark 3Y in FIG. 1 is irradiated and diffracted light from the wafer mark 3Y.

【図3】本発明の露光装置の第2の実施の形態を示す構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図4】本発明の露光装置の第3の実施の形態を示す構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図5】図4のウエハW上のウエハマーク3XA,3Y
AとレーザビームLB3を示す平面図である。
FIG. 5 is a wafer mark 3XA, 3Y on the wafer W of FIG.
It is a top view which shows A and the laser beam LB3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 露光用光源系 2 照明光学系 3Y LIA方式のウエハマーク 3YA LSA方式のウエハマーク 4 ウエハステージ 9,10 レーザ光源 11,12 結像光学系 13,14,17 レンズ 15 ダイクロイックミラー 16 AOM(音響光学素子) 18 ミラー 19 ビームスプリッタ 20 光電検出器 31,32 光ファイバ 41,41A チャンバ 42,43 チャンバ R レチクル W ウエハ PL 投影光学系 1 exposure light source system 2 illumination optical system 3Y LIA type wafer mark 3YA LSA type wafer mark 4 wafer stage 9, 10 laser light source 11, 12 imaging optical system 13, 14, 17 lens 15 dichroic mirror 16 AOM (acoustic optics) Element) 18 mirror 19 beam splitter 20 photoelectric detector 31,32 optical fiber 41,41A chamber 42,43 chamber R reticle W wafer PL projection optical system

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクパターンを感光基板上に転写する
露光本体部と、前記感光基板上の位置合わせ用マークの
位置を検出する位置検出系とを備え、該位置検出系の検
出結果に基づいて前記マスクパターンと前記感光基板と
の位置合わせを行って露光を行う露光装置において、 前記位置検出系は、複数波長のレーザ光を発生するレー
ザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を前記感光基板
上の位置合わせ用マークに照射する照射光学系と、前記
位置合わせ用マークからの戻り光を受光する受光光学系
とを有し、 前記レーザ光源が前記露光本体部から隔離されて配置さ
れたことを特徴とする露光装置。
1. An exposure main body for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate, and a position detection system for detecting the position of an alignment mark on the photosensitive substrate, and based on a detection result of the position detection system. In an exposure apparatus that performs exposure by aligning the mask pattern with the photosensitive substrate, the position detection system includes a laser light source that generates laser light of a plurality of wavelengths, and the laser light from the laser light source is applied to the photosensitive substrate. An irradiation optical system that irradiates the upper alignment mark and a light receiving optical system that receives the return light from the alignment mark, and the laser light source is arranged separately from the exposure main body. An exposure apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の露光装置であって、 前記レーザ光源からの複数波長のレーザ光を波長別に異
なる光ガイドを介して前記照射光学系に導くことを特徴
とする露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein laser light of a plurality of wavelengths from the laser light source is guided to the irradiation optical system via light guides that are different for each wavelength.
【請求項3】 請求項1、又は2記載の露光装置であっ
て、 前記受光光学系は、前記レーザ光によって前記位置合わ
せ用マークから所定の方向に発生する回折光を受光する
ことを特徴とする露光装置。
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light receiving optical system receives diffracted light generated in a predetermined direction from the alignment mark by the laser light. Exposure equipment.
【請求項4】 請求項3記載の露光装置であって、 前記照射光学系は、前記位置合わせ用マークとしての点
列状のマークに前記複数波長のレーザ光を照射し、前記
受光光学系で受光される回折光の光量に基づいて前記点
列状のマークの位置検出が行われることを特徴とする露
光装置。
4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the irradiation optical system irradiates the dot-shaped marks as the alignment marks with the laser beams of the plurality of wavelengths, and The exposure apparatus is characterized in that the position of the dot array mark is detected based on the amount of diffracted light received.
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