JPS63229305A - Pattern detector - Google Patents

Pattern detector

Info

Publication number
JPS63229305A
JPS63229305A JP62063160A JP6316087A JPS63229305A JP S63229305 A JPS63229305 A JP S63229305A JP 62063160 A JP62063160 A JP 62063160A JP 6316087 A JP6316087 A JP 6316087A JP S63229305 A JPS63229305 A JP S63229305A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reflected
wafer
splitter
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62063160A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Imai
裕二 今井
Shigeo Murakami
成郎 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP62063160A priority Critical patent/JPS63229305A/en
Publication of JPS63229305A publication Critical patent/JPS63229305A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enhance the utilization efficiency or S/N ratio of illumination beam by markedly reducing the reflected light returning to a light source, by providing a plane-of-polarization rotary member between a polarizing beam splitter and a detection optical system to limit incident illumination beam to a specific polarized beam component. CONSTITUTION:The laser beam incident on a polarizing beam splitter 9 from a laser beam source 4 is limited to P-polarized beam, and the splitter 9 permits the transmission of the almost whole quantity of said incident beam. When the laser beam passes through the next lambda/4 plate 10, a plane-of-polarization rotates by pi/4 to become circular polarized beam. Therefore, the spot beam LAy formed on a wafer W is also circular polarized beam and, at the same time, the reflected beam from the wafer W is preserved as circular polarized beam. When this reflected beam again reversely advances through the plate 10 with respect to illumination beam, linear polarized beam (S polarized beam) wherein the plane of polarization is further rotated by pi/4 is obtained. Therefore, the reflected beam from the water W is almost entirely reflected by the splitter 9 to reach a space filter 14. As a result, the reflected beam from the wafer W returning to the beam source is reduced to an almost negligible value and the generation of back talk is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は基板上に形成されたパターンを自己照明により
光学的に検出、又は観察するパターン検出装置に関し、
特に半導体素子の製造工程で使われるマスクパターン(
マーク)あるいはウェハパターン(マーク)を検出して
、マスク又はウェハのアライメントを行なう装置(例え
ば露光装置)に好適なパターン検出装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a pattern detection device that optically detects or observes a pattern formed on a substrate by self-illumination.
In particular, mask patterns used in the manufacturing process of semiconductor devices (
The present invention relates to a pattern detection device suitable for an apparatus (for example, an exposure apparatus) that detects marks) or wafer patterns (marks) and performs mask or wafer alignment (for example, an exposure apparatus).

(従来の技術) 従来、この種のパターン検出装置が適用されるアライメ
ント光学系、ないしは装置として、例えば特開昭60−
262423号公報に開示されたものが知られている。
(Prior Art) Conventionally, as an alignment optical system or device to which this type of pattern detection device is applied, for example,
One disclosed in Japanese Patent No. 262423 is known.

このアライメント光学系においては、パターン、特にア
ライメントマークの検出のS/N比、及び精度を向上さ
せる点で、マークへの照明光としてレーザ光が使われて
いる。
In this alignment optical system, laser light is used as illumination light for the marks in order to improve the S/N ratio and accuracy of detecting patterns, especially alignment marks.

また一般にアライメント光学系は、マーク位置検出及び
計測の有意性の点から、テレセントリックな光学系が用
いられている。特に投影型露光装置では、マスク(レチ
クル)の回路パターンをウェハに焼き付けるために、少
なくともウェハ(射出瞳)側がテレセントリックな投影
光学系が採用されており、ウェハ上のマークを投影光学
系を介して検出する場合においても、系としてのテレセ
ン性が保証されている。さて、このような投影光学系を
介してウェハ上のマークを検出する場合、投影光学系を
介してウェハに達するアライメント用の照明光は、ウェ
ハ表面で反射して正反射光、回折光、散乱光となって投
影光学系に逆進する。この場合、系がテレセンドリンク
であることから、軸外であっても正反射光と一部の回折
、散乱光は照明光路と同じ光路をそのまま逆進する。こ
のため、マークからの光情報を抽出するために、照明光
路中にハーフミラ−1又はハーフプリズム等の振幅分割
器を設け、照明光とマークからの光情報とを分離する方
法が採られている。
Further, in general, a telecentric optical system is used as an alignment optical system in view of the significance of mark position detection and measurement. In particular, projection exposure equipment uses a projection optical system that is telecentric at least on the wafer (exit pupil) side in order to print the circuit pattern of the mask (reticle) onto the wafer. Even in the case of detection, telecentricity as a system is guaranteed. Now, when detecting marks on a wafer through such a projection optical system, the illumination light for alignment that reaches the wafer through the projection optical system is reflected on the wafer surface and becomes specularly reflected light, diffracted light, and scattered light. It becomes light and travels back to the projection optical system. In this case, since the system is a telescopic link, even if it is off-axis, the regularly reflected light and some of the diffracted and scattered light travel backwards along the same optical path as the illumination optical path. Therefore, in order to extract the optical information from the mark, a method is adopted in which an amplitude divider such as a half mirror 1 or a half prism is installed in the illumination optical path to separate the illumination light and the optical information from the mark. .

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の方法では、ウェハのマ
ーク、又はウェハ表面そのものからの光情報の一部が振
幅分割器を介してレーザ光源まで戻ってしまい、レーザ
光の発振を不安定にする現象、所謂バックトークが発生
ずるという欠点があった。この欠点は振幅分割器の反射
率と透過率の比を変えれば、多少改善されるものの、そ
の比がl:1以外の場合はウェハからの光情報の検出ロ
ス、又はウェハへの照明光の強度低下といった新たな問
題が生じてしまい、通常その比はl:1に定められてし
まう。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in such conventional methods, part of the optical information from the wafer mark or the wafer surface itself returns to the laser light source via the amplitude splitter, and the laser This method has the disadvantage of causing so-called backtalk, a phenomenon that makes the oscillation of light unstable. This drawback can be somewhat improved by changing the ratio of reflectance and transmittance of the amplitude splitter, but if the ratio is other than l:1, there will be a loss in detection of optical information from the wafer, or a loss of illumination light to the wafer. A new problem arises, such as strength reduction, and the ratio is usually set at 1:1.

(問題点を解決する為の手段) 本発明では、照明光(特にレーザ光)の送光路と基板上
のパターンからの光情報の検出路とを偏光ビームスプリ
ッタ(波面分割器)により分離するとともに、この偏光
ビームスプリッタと検出光学系(例えば露光装置の投影
光学系、又は観察用の対物レンズ)との間に偏光状態を
変える波面回転板(例えばλ/4板)を設け、偏光ビー
ムスプリッタに入射する照明光の偏光状態を特定の成分
(直線偏光)に制限するようにした。
(Means for solving the problem) In the present invention, the light transmission path of illumination light (especially laser light) and the detection path of optical information from the pattern on the substrate are separated by a polarizing beam splitter (wavefront splitter). A wavefront rotating plate (for example, a λ/4 plate) that changes the polarization state is provided between this polarizing beam splitter and a detection optical system (for example, a projection optical system of an exposure device or an objective lens for observation), and The polarization state of the incident illumination light is limited to a specific component (linearly polarized light).

(作用) このため、基板に達する照明光の偏光状態、及び基板か
らの反射光(正反射光、回折光、散乱光)の偏光状態は
、光源から偏光ビームスプリッタに入射した照明光の偏
光状態とは異なってくるため、偏光ビームスプリッタに
よってほぼ全ての反射光が検出路に分離され、光源まで
戻る反射光は著しく低減されることになる。また光量的
なロスも少な〈従来と同等、あるいはそれ以上のSZN
比を得ることができる。
(Function) Therefore, the polarization state of the illumination light that reaches the substrate and the polarization state of the reflected light (regular reflection light, diffracted light, scattered light) from the substrate are the same as the polarization state of the illumination light that enters the polarizing beam splitter from the light source. Therefore, almost all of the reflected light is separated into the detection path by the polarizing beam splitter, and the reflected light that returns to the light source is significantly reduced. There is also less light loss (equivalent to or greater than conventional SZN)
You can get the ratio.

(実施例) 第1図は本発明の実施例に好適の縮小投影型露光装置の
概略的な構成を示す図である。本発明の検出光学系とし
ても作用する縮小投影光学系(以下、単に投影レンズと
する)1はレチクルRに形成された回路パターン等の像
をウェハWに115、又は1/10に縮小して露光する
。レチクルRは不図示のレチクルステージに載置され、
このレチクルステージは不図示の駆動部によってX、Y
方向、及びθ(回転)方向に微動する。そしてレチクル
Rは不図示の位置合せ顕微鏡を使って、例えば投影レン
ズ1の光軸AXに対して所定位置にアライメント(位置
合せ、あるいは位置決め)される。またレチクルRはウ
ェハWに塗布されたレジストを感光させるのに有効な波
長(例えばg線やi線)を含む露光光によって照明され
る。この露光光の照明により、レチクルRのパターン像
を形成する光束ELは、ウェハWの表面に結像する。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for an embodiment of the present invention. A reduction projection optical system (hereinafter simply referred to as a projection lens) 1 which also functions as a detection optical system of the present invention reduces an image of a circuit pattern etc. formed on a reticle R onto a wafer W by 115 or 1/10. Expose. The reticle R is placed on a reticle stage (not shown),
This reticle stage is moved in the X and Y directions by a drive unit (not shown).
direction, and the θ (rotation) direction. Then, the reticle R is aligned (positioned or positioned) at a predetermined position, for example, with respect to the optical axis AX of the projection lens 1 using an alignment microscope (not shown). Further, the reticle R is illuminated with exposure light containing a wavelength effective for exposing the resist applied to the wafer W (eg, g-line or i-line). Due to the illumination of this exposure light, a light beam EL forming a pattern image of the reticle R is imaged on the surface of the wafer W.

一方、このウェハWはX、Y方向に2次元移動するステ
ージ2に載置される。ステージ2は不図示であるが、ウ
ェハWを上下動させるためのZステージ部と、このZス
テージ部上に設けられてウェハWを微小回転させるeテ
ーブルとを有する。ステージ2の2次元的な移動は駆動
部(モータ等)20によって行なわれ、またステージ2
のXY座標系における位置(座標値)はレーザ干渉計等
の測長器3によって、例えば0.02μmの分解能で常
時検出されている。
On the other hand, this wafer W is placed on a stage 2 that moves two-dimensionally in the X and Y directions. Although the stage 2 is not shown, it has a Z stage section for vertically moving the wafer W, and an e-table provided on the Z stage section for slightly rotating the wafer W. The two-dimensional movement of the stage 2 is performed by a drive unit (motor etc.) 20, and the stage 2
The position (coordinate values) in the XY coordinate system is constantly detected by a length measuring device 3 such as a laser interferometer with a resolution of, for example, 0.02 μm.

次にウェハWの位置合せ検出光学系(アライメント光学
系)について説明する。レーザ光源4からの直線偏光の
レーザ光はビーム拡大器5で所定のビーム径に拡大され
、シリンドリカルレンズ6によって断面が細長い楕円ビ
ームに整形される。
Next, the alignment detection optical system (alignment optical system) for the wafer W will be explained. A linearly polarized laser beam from a laser light source 4 is expanded to a predetermined beam diameter by a beam expander 5, and shaped by a cylindrical lens 6 into an elliptical beam with an elongated cross section.

そして、この整形されたレーザビームはミラー7で反射
され、レンズ8、偏光ビームスプリッタ9、位相回転部
材としてのλ/4板1板金0び検出光学系の一部を成す
対物レンズ11を通り、ミラー12によってレチクルR
の下面から上方に向けて反射される。ミラー12からの
レーザビームは一部スリット状に収束した後、レチクル
Rの下方にレチクルRと平行な反射平面を有するミラー
13に至り、ここでレーザビームは投影レンズ1の入射
瞳1aに向けて反射される。この投影レンズlのレチク
ル側は非テレセントリックであるが、ウェハ側(すなわ
ち射出瞳側)はテレセントリックな系になっている。も
ちろん両側テレセントリック系でも同様である。さらに
対物レンズ11も本実施例ではテレセントリック系とし
て設計されているものとする。
This shaped laser beam is reflected by a mirror 7, passes through a lens 8, a polarizing beam splitter 9, a λ/4 plate 1 serving as a phase rotation member, and an objective lens 11 forming a part of the detection optical system. Reticle R by mirror 12
is reflected upward from the bottom surface of the After the laser beam from the mirror 12 is partially converged into a slit shape, it reaches the mirror 13 which has a reflection plane parallel to the reticle R below the reticle R, where the laser beam is directed toward the entrance pupil 1a of the projection lens 1. reflected. The reticle side of this projection lens l is non-telecentric, but the wafer side (ie exit pupil side) is a telecentric system. Of course, the same applies to a double-sided telecentric system. Furthermore, the objective lens 11 is also designed as a telecentric system in this embodiment.

さて、投影レンズ1を通ったレーザビームをシリンドリ
カルレンズ6の働きでウェハW上で細長い帯状のスポッ
ト光LAyに結像される。このスポット光はウェハWの
レジストを感光させないような波長に定められている。
Now, the laser beam that has passed through the projection lens 1 is imaged onto the wafer W by the action of the cylindrical lens 6 into an elongated strip-shaped spot light LAy. The wavelength of this spot light is determined so as not to expose the resist on the wafer W.

ウェハW上には予め位置合せ用のマーク(アライメント
マーク)が微小な凹凸で形成されているので、スポット
光LAyがこのマークを照射すると、マークからは正反
射光以外に散乱光や回折光が生じる。これらマークから
の光情報は投影レンズ1に逆入射し、入射瞳1aを通っ
てミラー13.12で反射され、対物レンズ11、λ/
4板lOを通って偏光ビームスプリッタ9で反射され、
空間フィルター14に達する。空間フィルター14は対
物レンズ11の絞り位置(瞳面)、すなわち投影レンズ
1の入射瞳1a又は射出瞳と共役であり、ウェハWの表
面からの正反射光(0次回折光)のみを遮断する。
On the wafer W, marks for positioning (alignment marks) are formed in advance with minute irregularities, so when the spot light LAy irradiates this mark, scattered light and diffracted light are emitted from the mark in addition to specularly reflected light. arise. The optical information from these marks enters the projection lens 1 back, passes through the entrance pupil 1a, is reflected by the mirror 13.12, and is reflected by the objective lens 11, λ/
It passes through the four plates lO and is reflected by the polarizing beam splitter 9,
A spatial filter 14 is reached. The spatial filter 14 is conjugate with the aperture position (pupil plane) of the objective lens 11, that is, the entrance pupil 1a or the exit pupil of the projection lens 1, and blocks only specularly reflected light (0th order diffracted light) from the surface of the wafer W.

ウェハWの表面(マーク)からの回折光(散乱光)は空
間周波数によって瞳面上では正反射光の光路に対して変
位する。そこで、空間フィルター14は、回折光や散乱
光のみを通し、集光レンズ15はそれら回折光や散乱光
を光電検出器としての受光素子16に集光する。受光素
子16は回折光や散乱光の強度に応じた光電信号SAを
出力し、この光電信号SAはアライメント信号処理回路
(以下、単に処理回路とする)17に人力する。
The diffracted light (scattered light) from the surface (mark) of the wafer W is displaced with respect to the optical path of the specularly reflected light on the pupil plane depending on the spatial frequency. Therefore, the spatial filter 14 passes only the diffracted light and scattered light, and the condenser lens 15 focuses the diffracted light and scattered light onto a light receiving element 16 serving as a photoelectric detector. The light receiving element 16 outputs a photoelectric signal SA corresponding to the intensity of the diffracted light or scattered light, and this photoelectric signal SA is input to an alignment signal processing circuit (hereinafter simply referred to as a processing circuit) 17 .

処理回路17は測長器3からの位置情報(時系列的なア
ップ・ダウンパルス信号、又はパラレルなデジタル信号
)PDも入力して、マークからの回折光や散乱光に応じ
た光電信号SAの発生位置(走査位置)を検出する。具
体的には、ステージ4の単位移動量(0,02μm)毎
に発生するアップ・ダウンパルス信号によって光電信号
SAをサンプリングし、各サンプリング値をデジタル値
に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算
処理によって、マークの走査位置を検出するものである
。制御装置1Bは、検出されたマークの位置情報に基づ
いて駆動部20を制御する。ウェハW上のマークが、ウ
ェハ上の複数のチップの各々に付随して設けられたもの
であれば、各マークの位置を検出することによって、各
チップの中心と光軸AX(レチクルRのパターン中心)
とを正確に位置合わせすることができる。
The processing circuit 17 also inputs the position information (time-series up/down pulse signals or parallel digital signals) PD from the length measuring device 3, and generates a photoelectric signal SA according to the diffracted light and scattered light from the mark. Detect the occurrence position (scanning position). Specifically, the photoelectric signal SA was sampled using up and down pulse signals generated every unit movement distance (0.02 μm) of stage 4, and each sampling value was converted into a digital value and stored in memory in address order. After that, the scanning position of the mark is detected by predetermined calculation processing. The control device 1B controls the drive unit 20 based on the position information of the detected mark. If marks on the wafer W are provided to accompany each of a plurality of chips on the wafer, by detecting the position of each mark, the center of each chip and the optical axis AX (pattern of the reticle R) can be determined. center)
and can be aligned accurately.

尚、上記構成でレーザ光源4を常時点灯させて、投影レ
ンズ1にレーザビームを送光しているものとすると、ス
ポット光LAyはウェハWがその位置にあれば常に反射
されることになる。このことは露光動作中においても、
アライメント光学系にウェハWの表面からの反射光(レ
ーザ光の反射光、露光光の反射光)が戻ってくることを
意味する。
Note that if the laser light source 4 is always turned on in the above configuration and the laser beam is sent to the projection lens 1, the spot light LAy will always be reflected if the wafer W is at that position. This also applies during exposure operation.
This means that reflected light from the surface of the wafer W (reflected light of laser light, reflected light of exposure light) returns to the alignment optical system.

以上の構成において、偏光ビームスプリッタ9にレーザ
光源4から入射してくる照明光(レーザ光)は、例えば
直線偏光のうちの一方向の成分であるP偏光に制限され
ている。このため偏光ビームスプリッタ9はその入射レ
ーザ光のほぼ全ての光量を透過させる。このP偏光のレ
ーザ光が次のλ/4板1板金0ると、偏波面がπ/4だ
け回転して円偏光になる。従ってウェハW上にできるス
ポット光LAyも円偏光であり、同時にウェハWからの
反射光も円偏光が保存されていることになる。この反射
光が再びλ/4板1板金0明光に対して逆進すると、偏
波面がさらにπ/4だけ回転した直線偏光、ここではS
偏光になる。従ってウェハWからの反射光のほぼ全てが
偏光ビームスプリッタ9で反射され、空間フィルター1
4に達することになる。このため、レーザ光源4に戻る
ウェハWからの反射光はほぼ無視できる程度に低減され
、バックトークの発生が防止される。このように偏光ビ
ームスプリッタ9に入射する照明光を一方向の直線偏光
成分とするためには、何らかの偏光手段が必要であるが
、ウェハWに達した照明光の利用効率はウェハWの反射
率等にもよるが、かなり大きなものになる。
In the above configuration, the illumination light (laser light) that enters the polarization beam splitter 9 from the laser light source 4 is limited to, for example, P-polarized light, which is a component in one direction of linearly polarized light. Therefore, the polarizing beam splitter 9 transmits almost all of the incident laser light. When this P-polarized laser beam hits the next λ/4 plate 1 sheet metal 0, the plane of polarization rotates by π/4 and becomes circularly polarized light. Therefore, the spot light LAy formed on the wafer W is also circularly polarized light, and at the same time, the reflected light from the wafer W is also preserved as circularly polarized light. When this reflected light travels backwards again with respect to the λ/4 plate 1 sheet metal 0 bright light, it becomes linearly polarized light whose polarization plane has been further rotated by π/4, here S
Becomes polarized light. Therefore, almost all of the reflected light from the wafer W is reflected by the polarizing beam splitter 9, and the spatial filter 1
It will reach 4. Therefore, the reflected light from the wafer W that returns to the laser light source 4 is reduced to an almost negligible level, and backtalk is prevented from occurring. In order to make the illumination light incident on the polarizing beam splitter 9 into a linearly polarized light component in one direction, some kind of polarization means is required, but the utilization efficiency of the illumination light that has reached the wafer W is determined by the reflectance of the wafer W. Depending on the circumstances, it can be quite large.

さらに偏光ビームスプリッタ9に入射する照明光がP、
S両方の成分を含む直線偏光の場合であっても、偏光ビ
ームスプリッタ9によってS偏光成分は第1図中の矢印
Jの方向にほぼ全て反射されP偏光成分のみがλ/4板
10に達するので同様に実施できる。この場合もウェハ
Wに達する照明光と空間フィルター14に達する反射光
の比、すなわち利用効率は先の場合と同程度に大きなも
のとなる。
Furthermore, the illumination light incident on the polarization beam splitter 9 is P,
Even in the case of linearly polarized light that includes both S and S polarization components, almost all of the S polarization component is reflected by the polarization beam splitter 9 in the direction of arrow J in FIG. 1, and only the P polarization component reaches the λ/4 plate 10. Therefore, it can be implemented in the same way. In this case as well, the ratio of the illumination light reaching the wafer W to the reflected light reaching the spatial filter 14, that is, the utilization efficiency, is as large as in the previous case.

次に本発明の第2の実施例を第2図に基づいて説明する
。本実施例も投影露光装置のアライメント光学系で例示
するが、ここでは投影レンズ1を両側テレセンドリンク
系としである。その他第1図に示した実施例と同じ機能
を奏する部材には同一の部番及び記号を付しである。本
実施例のアライメント光学系はレチクルRの上方に設け
られ、レチクルRのマークとウェハWのマークとをレー
ザビームのスポット光で走査して光電検出するものであ
る。レーザ光源4からの直線偏光のレーザビームはレン
ズ系8を介して偏光ビームスプリッタ9にS偏光として
入射する。このレーザビームは偏光ビームスプリッタ9
でほぼ全て反射され、λ/4板10aに入射して円偏光
に変換される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 2. This embodiment is also exemplified by an alignment optical system of a projection exposure apparatus, but here the projection lens 1 is a double-sided telesend link system. Other members having the same functions as those in the embodiment shown in FIG. 1 are given the same part numbers and symbols. The alignment optical system of this embodiment is provided above the reticle R, and performs photoelectric detection by scanning marks on the reticle R and marks on the wafer W with a spot light of a laser beam. A linearly polarized laser beam from the laser light source 4 enters the polarization beam splitter 9 via the lens system 8 as S-polarized light. This laser beam is polarized by a polarizing beam splitter 9.
Almost all of the light is reflected, enters the λ/4 plate 10a, and is converted into circularly polarized light.

その後レーザビームは平面ミラーMで垂直に反射されて
再びλ/4板10aに入射して、P偏光(直線偏光)に
変換されて、偏光ビームスプリッタ9に入射する。この
ときレーザビームはP偏光であるため、はぼ全て透過し
、λ/4板10bを介してテレセントリックな対物レン
ズ11に入射し、レチクルR上に円偏光のレーザスポッ
ト光として結像され、さらに投影レンズ1の入射瞳1a
の中心部を通って、ウェハW上に再びスポット光LAy
として結像される。本実施例では対物レンズ11を介し
てレチクルRのマークとウェハWのマークとを同時検出
するため、レーザビームの波長は投影レンズ1の色消し
された波長、例えば露光光の波長と一致するように定め
られる。もちろん投影レンズlが異なる2波長に対して
色消しされている場合は、露光波長とレーザビームの波
長とをその色消しの波長の夫々に合わせることもできる
。また色消しされていない波長のレーザビームを使うこ
とも可能であり、そのためにはレーザビームのレチクル
Rまでの送光路中に色収差補正光学系を設ければよい。
Thereafter, the laser beam is vertically reflected by the plane mirror M, enters the λ/4 plate 10a again, is converted into P-polarized light (linearly polarized light), and enters the polarizing beam splitter 9. At this time, since the laser beam is P-polarized light, almost all of the laser beam passes through, enters the telecentric objective lens 11 via the λ/4 plate 10b, and is imaged on the reticle R as a circularly polarized laser spot light. Entrance pupil 1a of projection lens 1
The spotlight LAy passes through the center of the wafer W and reappears on the wafer W.
imaged as. In this embodiment, since marks on the reticle R and marks on the wafer W are simultaneously detected through the objective lens 11, the wavelength of the laser beam is set to match the achromatic wavelength of the projection lens 1, for example, the wavelength of the exposure light. stipulated by. Of course, if the projection lens l is achromatic for two different wavelengths, the exposure wavelength and the wavelength of the laser beam can be matched to each of the achromatic wavelengths. It is also possible to use a laser beam with a wavelength that is not achromatized, and for that purpose, a chromatic aberration correction optical system may be provided in the light transmission path of the laser beam to the reticle R.

さて、ウェハWからの反射光(正反射光、回折光、散乱
光)は投影レンズ1を逆進し、レチクルRの透明部を介
して対物レンズ11に入射する。
Now, the reflected light (regularly reflected light, diffracted light, scattered light) from the wafer W travels backward through the projection lens 1 and enters the objective lens 11 via the transparent portion of the reticle R.

同時にレチクルRのマークからの反射光(正反射、回折
、散乱光)も対物レンズ11に入射する。対物レンズ1
1を通ったウェハWからの反射光とレチクルRのマーク
からの反射光とはともにλ/4板10bを介して再び直
線偏光のS偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ9で
ほぼ全てが反射され、瞳共役な空間フィルター14、集
光レンズ15を介して受光素子16にて回折光や散乱光
のみが検出される。
At the same time, reflected light (regular reflection, diffraction, scattered light) from the marks on the reticle R also enters the objective lens 11. Objective lens 1
1, the reflected light from the wafer W and the reflected light from the mark on the reticle R are both converted into linearly polarized S-polarized light via the λ/4 plate 10b, and almost all of them are reflected by the polarizing beam splitter 9. Only the diffracted light and scattered light are detected by the light receiving element 16 via the pupil-conjugate spatial filter 14 and the condensing lens 15.

以上、本実施例でも同様にレーザ光源に対するバックト
ークの防止が成され、照明光の利用効率が高いといった
効果が得られる。
As described above, in this embodiment, backtalk to the laser light source is similarly prevented, and the effect of high utilization efficiency of illumination light can be obtained.

また本実施例では、偏光ビームスプリッタ9に入射する
レーザビームの瞳面上での寸法を、瞳径よりも小さくし
て、レーザ光源4とレンズ系8の間に設けられた振動ミ
ラーやポリゴンミラーでスポット光を走査するようにし
てもよい。この場合、レーザビームの振れ原点を対物レ
ンズ11の瞳面、すなわち投影レンズ1の射出面(入射
面1a)と共役にすることによって、レチクルR上、ウ
ェハW上でスポット光はテレセンドリンクを保って走査
される。
Furthermore, in this embodiment, the size of the laser beam incident on the polarizing beam splitter 9 on the pupil plane is made smaller than the pupil diameter, and a vibrating mirror or a polygon mirror provided between the laser light source 4 and the lens system 8 is used. Alternatively, the spot light may be scanned. In this case, by making the origin of deflection of the laser beam conjugate with the pupil plane of the objective lens 11, that is, the exit surface (incidence surface 1a) of the projection lens 1, the spot light maintains a telescopic link on the reticle R and the wafer W. scanned.

一方、本実施例の場合、レーザビームが偏光ビームスプ
リッタ9に入射する方向の延長線上に受光素子I6が配
置されているため、S、Pの両方の偏光成分が偏光ビー
ムスプリッタ9に入射すると、P偏光成分に関してはそ
のまま受光素子16に達する可能性がある。しかしなが
ら、そのような場合であっても、本実施例ではレーザ光
源4から直接受光素子16に向う一方の偏光成分は、全
て空間フィルター14の遮光部14aで遮光されること
になり、受光素子16に達することはない。
On the other hand, in the case of this embodiment, since the light receiving element I6 is arranged on the extension line of the direction in which the laser beam enters the polarizing beam splitter 9, when both the S and P polarization components enter the polarizing beam splitter 9, There is a possibility that the P-polarized light component will reach the light receiving element 16 as is. However, even in such a case, in this embodiment, one polarized light component directly directed from the laser light source 4 to the light receiving element 16 is blocked by the light shielding part 14a of the spatial filter 14, so that the light receiving element 16 will never reach.

空間フィルター14の遮光部14aは瞳像面の中心部に
設けられ、正反射光を遮光するものである。
The light blocking portion 14a of the spatial filter 14 is provided at the center of the pupil image plane, and serves to block specularly reflected light.

そして正反射光の瞳面上での形状、寸法は、テレセント
リック系の場合、レチクルR1又はウェハWを照明する
レーザビームの瞳面上での形状、寸法と同一になること
から、空間フィルター14の遮光部14aは必然的に偏
光ビームスプリッタ9を介してレーザ光R4から直接達
する一方向の偏光成分(S偏光)の光束の全てを遮光す
ることになる。このことは前述のようにレーザビームを
瞳共役な位置で振る場合でも同様である。
In the case of a telecentric system, the shape and dimensions of the specularly reflected light on the pupil plane are the same as the shape and dimensions on the pupil plane of the laser beam that illuminates the reticle R1 or the wafer W. The light blocking portion 14a necessarily blocks all the light flux of the unidirectional polarized light component (S-polarized light) directly reaching the laser beam R4 via the polarizing beam splitter 9. This is the same even when the laser beam is swung at a pupil conjugate position as described above.

従って本実施例においても、偏光ビームスプリッタ9に
入射する照明光はP偏光とS偏光を含む直線偏光でかま
わない。尚、空間フィルター14の遮光部14aをレー
ザビームの波長に対して吸収性の高い物質で形成すれば
、遮光部14aでの反射光がレーザ光源4に戻ることも
防止される。
Therefore, in this embodiment as well, the illumination light incident on the polarization beam splitter 9 may be linearly polarized light including P polarized light and S polarized light. Note that if the light shielding part 14a of the spatial filter 14 is made of a material that is highly absorbent to the wavelength of the laser beam, the reflected light from the light shielding part 14a can be prevented from returning to the laser light source 4.

さらに本実施例の平面ミラーMとλ/4板10aとは一
体に貼り付けてもよい。
Furthermore, the plane mirror M and the λ/4 plate 10a of this embodiment may be attached together.

また本実施例において、空間フィルター14の位置に、
瞳面内で正反射光に対して分離された回折光、散乱光の
みを受光するように受光面を配置した光電素子を直接設
けるようにしてもよい。この場合、レーザ光源4から偏
光ビームスプリッタ9を透過してくる一方の偏光成分(
P偏光)は、その光電素子の受光面以外の領域に達する
から、その領域のみを開口部又は透明部として後方に逃
すようにすれば、先の反射防止された遮光部14aと同
等の機能が達成でき、バックトークの発生が押さえられ
る。尚、本実施例のアライメント光学系の対物レンズ1
1のもとにパターンを有する基板を配置すれば、ビーム
走査のパターン検出装置−になり得ることは言うまでも
ない。
Further, in this embodiment, at the position of the spatial filter 14,
A photoelectric element having a light-receiving surface arranged so as to receive only the diffracted light and scattered light separated from the specularly reflected light within the pupil plane may be directly provided. In this case, one polarized light component (
P-polarized light) reaches a region other than the light-receiving surface of the photoelectric element, so if only that region is made an opening or a transparent part to escape to the rear, it can have the same function as the anti-reflection light shielding part 14a described above. This can be achieved and the occurrence of backtalk can be suppressed. Note that the objective lens 1 of the alignment optical system of this embodiment
It goes without saying that if a substrate having a pattern is placed under the device 1, it can be used as a beam scanning pattern detection device.

(発明の効果) 以上、本発明によれば、レンズ光源等に戻る光が著しく
低減され、レーザ光源の発振を安定に維持することがで
きるとともに、照明光の利用効率が向上し、パターン(
マーク)検出時のS/N(信号光対迷光)比が向上し、
パターン認識、パターンの位置検出の精度が向上すると
いった効果が得られる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the light returning to the lens light source etc. is significantly reduced, the oscillation of the laser light source can be stably maintained, and the utilization efficiency of illumination light is improved, and the pattern (
The S/N (signal light to stray light) ratio during mark) detection is improved,
Effects such as improved accuracy in pattern recognition and pattern position detection can be obtained.

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

第1図は本発明の第1の実施例によるパターン検出装置
が適用される露光装置の構成を示す図、第2図は本発明
の第2の実施例によるパターン検出装置が適用される露
光装置の構成を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ■・・・投影レンズ 4・・・レーザ光源 9・・・偏光ビームスプリッタ 10 、  ]、  Oa  、  1 0  b −
・・ λ/41反11・・・対物レンズ W・・・ウェハ R・・・レチクル
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an exposure apparatus to which a pattern detection apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an exposure apparatus to which a pattern detection apparatus according to a second embodiment of the invention is applied. FIG. [Explanation of symbols of main parts] ■... Projection lens 4... Laser light source 9... Polarizing beam splitter 10, ], Oa, 10b -
... λ/41 anti-11... Objective lens W... Wafer R... Reticle

Claims (1)

【特許請求の範囲】  所定のパターンを有する基板に照明光を照射するため
の光源と;該光源と前記基板との間に配置された検出光
学系と;該検出光学系と前記光源との間に配置された光
分割器とを有し、該光分割器によって前記パターンへの
照明光の光路と前記パターンからの反射光の光路とを分
離し、該反射光を検出する装置において、 前記光分割器を偏光ビームスプリッタとし、該偏光ビー
ムスプリッタと前記検出光学系との間に偏光状態を変化
させる偏波面回転部材を設け、前記偏光ビームスプリッ
タに入射する照明光を特定の偏光成分に制限したことを
特徴とするパターン検出装置。
[Scope of Claims] A light source for irradiating illumination light onto a substrate having a predetermined pattern; a detection optical system disposed between the light source and the substrate; and between the detection optical system and the light source. a light splitter disposed in the pattern, the light splitter separates the optical path of the illumination light to the pattern and the optical path of the reflected light from the pattern, and detects the reflected light. The splitter is a polarizing beam splitter, a polarization plane rotating member for changing the polarization state is provided between the polarizing beam splitter and the detection optical system, and illumination light incident on the polarizing beam splitter is limited to a specific polarization component. A pattern detection device characterized by:
JP62063160A 1987-03-18 1987-03-18 Pattern detector Pending JPS63229305A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62063160A JPS63229305A (en) 1987-03-18 1987-03-18 Pattern detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62063160A JPS63229305A (en) 1987-03-18 1987-03-18 Pattern detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63229305A true JPS63229305A (en) 1988-09-26

Family

ID=13221208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62063160A Pending JPS63229305A (en) 1987-03-18 1987-03-18 Pattern detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63229305A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51122464A (en) * 1975-04-07 1976-10-26 Canon Kk Measuring apparatus
JPS5624504A (en) * 1979-08-06 1981-03-09 Canon Inc Photoelectric detector
JPS62224026A (en) * 1986-03-12 1987-10-02 ア−エスエム・リングラフイ−・ビ−・ヴエ− Method and apparatus for alignment arranging mask and substrate mutually

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51122464A (en) * 1975-04-07 1976-10-26 Canon Kk Measuring apparatus
JPS5624504A (en) * 1979-08-06 1981-03-09 Canon Inc Photoelectric detector
JPS62224026A (en) * 1986-03-12 1987-10-02 ア−エスエム・リングラフイ−・ビ−・ヴエ− Method and apparatus for alignment arranging mask and substrate mutually

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2514037B2 (en) Detection optical system
JP2658051B2 (en) Positioning apparatus, projection exposure apparatus and projection exposure method using the apparatus
JP2933736B2 (en) Surface condition inspection device
US5652657A (en) Inspection system for original with pellicle
JPH0685387B2 (en) Alignment method
JPH0810124B2 (en) Exposure equipment
CN101114134A (en) Alignment method and micro-device manufacturing method used for shadow cast scan photo-etching machine
JPH04225212A (en) Projection aligner
KR20100125476A (en) Device for microlithographic projection illumination and device for the inspection of a surface of a substrate
JPH07209202A (en) Surface state inspection equipment, exposure apparatus employing it, and production of device using the exposure apparatus
US4614432A (en) Pattern detector
JPH0477653A (en) Surface state inspection apparatus and exposure apparatus equipped therewith
US6294296B1 (en) Method and device for mutually aligning a mask pattern formed in a mask and a substrate
JP3282790B2 (en) Defect inspection system for phase shift mask
JPH07135168A (en) Alignment method and position detector using the same
JPH0616480B2 (en) Reduction projection type alignment method and apparatus
JPS63229305A (en) Pattern detector
JPS63180801A (en) Alignment apparatus
JP2002022410A (en) Method and apparatus for detecting position
JP2808595B2 (en) Position detecting apparatus and projection exposure apparatus using the same
JPH0453220A (en) Projection optical device
JPH0715366B2 (en) Object position detection optical device
JPH04339245A (en) Inspecting device for surface condition
JPH07311009A (en) Position detection device
JPS6232612A (en) Alignment mark