JP2888233B2 - Position detecting apparatus, exposure apparatus and method - Google Patents
Position detecting apparatus, exposure apparatus and methodInfo
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- JP2888233B2 JP2888233B2 JP9243250A JP24325097A JP2888233B2 JP 2888233 B2 JP2888233 B2 JP 2888233B2 JP 9243250 A JP9243250 A JP 9243250A JP 24325097 A JP24325097 A JP 24325097A JP 2888233 B2 JP2888233 B2 JP 2888233B2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロダイン干渉
型の位置検出装置に関するものであり、特に半導体製造
装置のウエハ、マスク等の高精度な位置合わせ装置に好
適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heterodyne interference type position detecting device, and is particularly suitable for a high-precision positioning device for a wafer, a mask or the like in a semiconductor manufacturing apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体素子等の微細パターンを高
分解能で半導体のウエハ上に転写する装置として、投影
型露光装置、所謂ステッパーが多用されるようになって
きている。特に、最近はこれにより製造されるLSIの
高密度化が要求されてきており、より微細なパターンを
ウエハ上に転写する必要がある。これに対応するには、
より高精度な位置合わせ(アライメント)が不可欠であ
る。2. Description of the Related Art In recent years, as an apparatus for transferring a fine pattern such as a semiconductor element onto a semiconductor wafer at a high resolution, a projection type exposure apparatus, a so-called stepper, has been frequently used. In particular, recently, it has been required to increase the density of LSIs manufactured thereby, and it is necessary to transfer a finer pattern onto a wafer. To address this,
Higher precision positioning (alignment) is essential.
【0003】そこで、ヘテロダイン干渉法を利用して、
より高精度な位置検出行う装置として、例えば特開昭6
2−261003号公報にて開示されている。この装置
は、僅かに異なる周波数のP偏光とS偏光とを含む光束
を射出するゼーマン効果を利用したゼーマンレーザーを
位置合わせ(アライメント)用の光源としており、この
ゼーマンレーザーからの光束を偏光ビームスプリッター
により、周波数f1 のP偏光と周波数f2 のS偏光との
光束に2分割し、この分割された各光束が各々の反射ミ
ラーを介して、レチクル(マスク)上に形成された回折
格子マークを所定の2方向で照射するように設けられて
いる。Therefore, using heterodyne interferometry,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-261003. This apparatus uses a Zeeman laser that emits a light beam containing P-polarized light and S-polarized light of slightly different frequencies as a light source for alignment (alignment). The light beam is split into two light beams of P-polarized light of frequency f1 and S-polarized light of frequency f2, and each of the split light beams passes through a respective reflecting mirror to form a diffraction grating mark formed on a reticle (mask) in a predetermined manner. Irradiation is performed in two directions.
【0004】このマスクには、回折格子マークに隣接し
た位置に窓が設けられており、この回折格子マークを照
射する1部の光束が窓を通してウエハ上に形成された回
折格子マークを所定の2方向で照射する。各回折格子マ
ークを互いに異なる周波数を持つ光束が2方向で照射す
ることにより発生する回折光を、検出系の偏光板を通し
て互いに干渉させて、各々の干渉による2つの光ビート
信号を検出器にて光電検出している。A window is provided in the mask at a position adjacent to the diffraction grating mark, and a part of the light beam for irradiating the diffraction grating mark passes through the window to a predetermined two diffraction grating marks formed on the wafer. Irradiate in the direction. Diffracted light generated by irradiating each diffraction grating mark with light beams having different frequencies in two directions is caused to interfere with each other through a polarizing plate of a detection system, and two optical beat signals due to each interference are detected by a detector. Photoelectric detection.
【0005】そして、各信号の相対的な位相差が、回折
格子マーク上で交差する2光束と基板とのズレ量に対応
するため、検出されたいずれか一方の光ビート信号を基
準信号として、この位相差が零となるように、レチクル
とウエハとを相対的に移動させることにより高精度な位
置検出を行っている。Since the relative phase difference between the signals corresponds to the amount of displacement between the two light beams intersecting on the diffraction grating mark and the substrate, one of the detected optical beat signals is used as a reference signal. Highly accurate position detection is performed by relatively moving the reticle and the wafer so that the phase difference becomes zero.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記で述べたゼーマン
レーザー光源から供給される互いに周波数の異なる直交
した2方向の偏光光をそれぞれ分離するための偏光分離
素子の1つである偏光ビームスプリッター等が、今製造
誤差等の要因により、これに入射する偏光光において、
互いに直交する偏光面の方向と偏光ビームスプリッター
の分離できる偏光面の方向とが僅かにズレているとす
る。すると、分離された各光束中には、主偏光成分に対
して垂直な方向に偏光する異なる周波数のノイズ成分を
含んでしまうことになる。A polarization beam splitter or the like, which is one of the polarization splitting elements for splitting two orthogonally polarized lights having different frequencies supplied from the Zeeman laser light source described above, is used. Due to factors such as manufacturing errors now, polarized light incident on this
It is assumed that the directions of the polarization planes orthogonal to each other and the directions of the polarization planes that can be separated by the polarization beam splitter are slightly shifted. Then, the separated light fluxes include noise components of different frequencies polarized in a direction perpendicular to the main polarization component.
【0007】また、製造誤差なしに上記の装置の光学系
を組み込めたとしても、偏光ビームスプリッター等の偏
光分離素子は、厳密に言ってP偏光とS偏光とに完全に
分離できないために、図8に示す如く、分離された周波
数の異なる各々の偏光光は、上記と同様にして各々の主
偏光成分(Pf1’、Sf2’)に対して垂直方向に偏光し
た異なる周波数のノイズ成分(sf1、pf2)を僅かに含
むことになる。Further, even if the optical system of the above apparatus can be incorporated without a manufacturing error, the polarization splitting element such as a polarization beam splitter cannot strictly separate completely into P-polarized light and S-polarized light. As shown in FIG. 8, the separated polarized lights having different frequencies are noise components (sf1, sf1, sf1, sf1, s2) vertically polarized with respect to the respective main polarized components (Pf1 ′, Sf2 ′) in the same manner as described above. pf2).
【0008】このため、先に述べた特開昭62−261
003号公報に開示された装置では、上記の理由によっ
て偏光ビームスプリッターでゼーマンレーザー光源から
の光束を互いに異なる周波数の偏光光に分割した時に、
分割された各々の偏光光(Pf1’、Sf2’)が、これに
対して垂直方向に偏光する異なる周波数のノイズ成分
(sf2、pf1)を僅かに含むことになる。For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-261 mentioned above has been disclosed.
In the device disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 003, when the light beam from the Zeeman laser light source is split into polarized light beams having different frequencies from each other by the polarizing beam splitter for the above-described reason,
Each of the divided polarized lights (Pf1 ', Sf2') slightly contains noise components (sf2, pf1) of different frequencies which are polarized in a direction perpendicular thereto.
【0009】このような状況のもとで、基板上に形成さ
れた回折格子マークに2光束を2方向で照射して、この
回折格子マークからの回折光を偏光板等で、2つの回折
光の主偏光方向を揃えて干渉させると、検出器にて光電
検出される光ビート信号には大きな誤差を含んでしま
う。すなわち、偏光ビームスプリッタで分割された各光
路中に異なる周波数のノイズ成分が混在した状態で偏光
板等を介すると、主偏光成分と同方向に偏光する異なる
周波数のノイズ成分が混在して、その時点で光束自体が
ビートしてしまい大きな誤差を含んでしまう恐れがあ
る。Under these circumstances, the diffraction grating mark formed on the substrate is irradiated with two light beams in two directions, and the diffraction light from this diffraction grating mark is converted into two diffraction light beams by a polarizing plate or the like. If the main polarization directions are aligned and caused to interfere, the optical beat signal photoelectrically detected by the detector will contain a large error. In other words, when a noise component of a different frequency is mixed in each optical path split by the polarizing beam splitter and the light passes through a polarizing plate or the like, noise components of different frequencies polarized in the same direction as the main polarized component are mixed. At this point, there is a possibility that the light beam itself beats and a large error is included.
【0010】さらに、直線偏光している光束は、偏光分
離素子(偏光ビームスプリッター等)、反射ミラー等の
光学部材を介すると、厳密に言って楕円偏光に変形する
という問題がある。このため、先に述べた従来の装置で
は、基板上に形成された回折格子マークを2方向で照射
するまでに、各光学部材で引き回しているが、この過程
で、図9に示す如く、例えば周波数f1 の主偏光成分P
ry(f1)に対して垂直なx方向に周波数f1 のノイズ成分
Prx(f1)と、周波数f2 のノイズ成分Nx(f2)に対して
も垂直なy方向に周波数f2 のノイズ成分Ny (f2)とが
発生する。Further, there is a problem that a linearly polarized light beam is strictly deformed into elliptically polarized light when it passes through an optical member such as a polarization splitting element (a polarization beam splitter or the like) or a reflection mirror. For this reason, in the above-described conventional apparatus, the diffraction grating mark formed on the substrate is routed by each optical member until the diffraction grating mark is irradiated in two directions. In this process, for example, as shown in FIG. Main polarization component P at frequency f1
Noise component Prx (f1) of frequency f1 in the x direction perpendicular to ry (f1) and noise component Ny (f2) of frequency f2 in the y direction perpendicular to noise component Nx (f2) of frequency f2 Occurs.
【0011】これにより、主偏光方向に対して垂直方向
のノイズ成分(Prx(f1)、Nx(f2))を除去することが
可能ではあるものの、主偏光成分Pry(f1)と同方向のノ
イズ成分Ny(f2) を除去することは不可能であるため、
回折格子マークを2方向で照射するまでに、周波数f1
の主偏光成分Pry(f1)と、これと同方向の周波数f2の
ノイズ成分Ny(f2)とがビートしてしまい、位置検出さ
れる光ビート信号には大きな誤差が含まれるという致命
的な問題がある。This makes it possible to remove noise components (Prx (f1) and Nx (f2)) in the direction perpendicular to the main polarization direction, but to reduce noise in the same direction as the main polarization component Pry (f1). Since it is impossible to remove the component Ny (f2),
Until the diffraction grating mark is irradiated in two directions, the frequency f1
And the noise component Ny (f2) of the frequency f2 in the same direction as the main polarization component Pry (f1) beats, and the optical beat signal whose position is detected contains a fatal problem. There is.
【0012】そこで、上記で述べた問題により検出器で
光電検出される2つの回折光について解析してみる。ま
ず、周波数f1 の主偏光成分と、これに対し僅かに含ま
れる周波数f2 のノイズ成分とを有する回折光の振幅D
1 は、Therefore, two diffracted lights photoelectrically detected by the detector due to the above-described problem will be analyzed. First, the amplitude D of the diffracted light having the main polarization component at the frequency f1 and the noise component at the frequency f2 slightly contained therein.
1 is
【0013】[0013]
【数1】 (Equation 1)
【0014】と表現でき、一方、周波数f2 の主偏光成
分と、これに対し僅かに含まれるノイズと共に周波数f
1 のノイズ成分を有する回折光の振幅D2 は、On the other hand, the frequency f 2 together with the main polarization component of the frequency f 2 and the noise slightly contained therein,
The amplitude D2 of the diffracted light having the noise component of 1 is
【0015】[0015]
【数2】 (Equation 2)
【0016】と表現できる。但し、振幅D1 の回折光に
おいて多く含まれる周波数f1 の主偏光成分の振幅をU
1 とし、振幅D1 の回折光において僅かに含まれる周波
数f2 のノイズ成分の振幅をV2 、振幅D2 の回折光に
おいて多く含まれる周波数f2 の主偏光成分の振幅をU
2 とし、振幅D2 の回折光において僅かに含まれる周波
数f1 のノイズ成分の振幅をV1 、波数をk1(=2πf1)
、k2(=2πf1) 、周波数f1 の偏光光が回折格子によ
り回折を受けたときに生ずる位相の変化をφ1 、周波数
f2 の偏光光が回折格子により回折を受けたときに生ず
る位相の変化をφ2 としている。Can be expressed as However, the amplitude of the main polarization component of the frequency f1 which is often included in the diffracted light having the amplitude D1 is represented by U
1, the amplitude of the noise component of the frequency f2 slightly contained in the diffracted light of the amplitude D1 is V2, and the amplitude of the main polarization component of the frequency f2 frequently contained in the diffracted light of the amplitude D2 is U
2, the amplitude of the noise component of the frequency f1 slightly contained in the diffracted light of the amplitude D2 is V1, and the wave number is k1 (= 2πf1).
, K2 (= 2πf1), the phase change that occurs when polarized light of frequency f1 is diffracted by the diffraction grating is φ1, and the phase change that occurs when polarized light of frequency f2 is diffracted by the diffraction grating is φ2. And
【0017】上記で得られた(1)式及び(2)式によ
り検出器にて光電検出される光ビート信号の強度Iは以
下の如くなる。According to the equations (1) and (2) obtained above, the intensity I of the optical beat signal photoelectrically detected by the detector is as follows.
【0018】[0018]
【数3】 (Equation 3)
【0019】この(3)式を展開すると、Expanding equation (3),
【0020】[0020]
【数4】 (Equation 4)
【0021】となる。この(4)式により求められた光
ビート信号は、本来、回折格子の位置の情報を示す位相
成分φ1 +φ2 のみを有する訳であるが、この他にも別
の位相成分、すなわち(φ1 −φ2 )と(−φ1 +φ
2)とを含んでいることが分かる。そこで、U1 、U2
に比して、V1 、V2 が十分小さいとすれば、位相成分
による誤差eは次式にて表現することができる。## EQU1 ## Although the optical beat signal obtained by the equation (4) originally has only the phase component φ1 + φ2 indicating the information on the position of the diffraction grating, it also has another phase component, that is, (φ1−φ2). ) And (-φ1 + φ
2) is included. Therefore, U1, U2
Assuming that V1 and V2 are sufficiently small as compared with, the error e due to the phase component can be expressed by the following equation.
【0022】[0022]
【数5】 (Equation 5)
【0023】一例として、前述の偏光ビームスプリッタ
ーにより2分割された各光束に含まれる互いに直交した
方向の偏光成分の光強度比を1:1000( |V2 |
の二乗:|U1|の二乗、|U2 |の二乗:|V1|の二
乗)とし、U1 =U2 、V1=V2 とすると、上式
(5)にによる位相誤差eは、As an example, the light intensity ratio of the polarization components in the directions orthogonal to each other included in each of the light beams divided into two by the above-described polarization beam splitter is 1: 1000 (| V2 |
Square of | U1 |, square of | U2 |: square of | V1 |), and U1 = U2, V1 = V2, the phase error e according to the above equation (5) becomes
【0024】[0024]
【数6】 (Equation 6)
【0025】となり、光電検出される光ビート信号は、
無視できない程の誤差を含むことになる。基板上に形成
された回折格子マークに2方向で互いに異なる周波数を
有する2光束を照明し、これにより発生する干渉縞のピ
ッチを1/2となるように、上記の従来技術で述べた装
置は設定されているため、2つの光束と基板との相対的
なズレ量が1/2ピッチとなる毎に、回折格子マークの
位置情報含んだ光ビート信号と参照用の光ビート信号と
による位相差は、2πだけ変化する。すなわち、2つの
光束と基板との相対的なズレ量が位相差に対応し、位相
差として検出できる範囲は、2πとなる。Thus, the optical beat signal photoelectrically detected is
It will include errors that cannot be ignored. The apparatus described in the above-mentioned prior art is designed to illuminate a diffraction grating mark formed on a substrate with two light beams having different frequencies in two directions and thereby reduce the pitch of interference fringes generated by the light beam to half. Each time the relative displacement between the two light fluxes and the substrate becomes 1 / pitch, the phase difference between the optical beat signal including the position information of the diffraction grating mark and the optical beat signal for reference is set. Changes by 2π. That is, the relative displacement between the two light beams and the substrate corresponds to the phase difference, and the range that can be detected as the phase difference is 2π.
【0026】そこで、基板上に形成された回折格子マー
クのピッチをPとし、上述の位相誤差eを2つの光束と
基板との相対的なズレ量δに換算すると、次式にて表現
できる。Therefore, when the pitch of the diffraction grating marks formed on the substrate is P and the above-described phase error e is converted into the relative deviation δ between the two light beams and the substrate, the following expression can be obtained.
【0027】[0027]
【数7】 (Equation 7)
【0028】今、回折格子マーク上に形成されているピ
ッチPを10μm として、上述の位相誤差3.6゜をズレ
量δに換算すると、Now, assuming that the pitch P formed on the diffraction grating mark is 10 μm, the above-mentioned phase error of 3.6 ° is converted into a shift amount δ.
【0029】[0029]
【数8】 (Equation 8)
【0030】となり、この値は、無視できない大きな誤
差となる。例えば、4メガビットの超LSIを露光する
にあたっては、0.6 〜0.7 μm 程度の線幅の焼付が必要
され、これに対応するための検出器の精度は、総合アラ
イメント誤差を考慮して、0.6 〜0.7 μm 程度の線幅の
少なくとも十分の1(0.06〜0.07μm )が要求される
が、(8)式で求められた誤差では、明らかに4メガビ
ットの超LSIを露光する上での安定したアライメント
が難しくなる。This value is a large error which cannot be ignored. For example, when exposing a 4-megabit super LSI, it is necessary to print a line width of about 0.6 to 0.7 μm. A line width of about μm is required to be at least enough 1 (0.06 to 0.07 μm), but the error obtained by the equation (8) clearly shows that a stable alignment for exposing a 4-megabit VLSI is apparent. It becomes difficult.
【0031】以上の如く、今まで無視できたレベルの物
理的現象がアライメント精度に大きな悪影響を及ぼすた
め、位置検出するためのアライメント光学系の構成を十
分に配慮して、高精度なアライメントに対し悪影響を及
ぼす要因を全て除去することが必要である。ところで、
製造上の誤差等が起因して、基板上に形成された回折格
子マークを所定の交差角を持った2方向で照射するはず
の2光束の入射角が各々変化するという問題がある。As described above, since physical phenomena at a level which can be ignored so far have a great adverse effect on the alignment accuracy, the structure of the alignment optical system for detecting the position should be sufficiently taken into consideration to achieve high-precision alignment. It is necessary to eliminate all adverse factors. by the way,
There is a problem in that the incidence angles of two light beams, which should irradiate the diffraction grating mark formed on the substrate in two directions with a predetermined crossing angle, change due to manufacturing errors and the like.
【0032】また、基板上に形成された回折格子マーク
を照射する2光束の交差角が所定の値に設定されていた
としても、この回折格子マーク上で干渉して発生する明
暗の干渉縞の発生(配列)方向と回折格子の格子の配列
(ピッチ)方向とが回転方向において相対的にズレてい
るという問題もある。この両者の結果、コントラスト、
信頼性及び安定性の高い光ビート信号を得ることが困難
となり高精度なアライメントが困難となる。Further, even if the crossing angle of the two light beams illuminating the diffraction grating mark formed on the substrate is set to a predetermined value, bright and dark interference fringes generated by interference on the diffraction grating mark are generated. There is also a problem that the generation (arrangement) direction and the grating arrangement (pitch) direction of the diffraction grating are relatively displaced in the rotation direction. The result of both, contrast,
It is difficult to obtain an optical beat signal with high reliability and stability, and it is difficult to perform highly accurate alignment.
【0033】そこで、本発明は上記の問題点を全て解決
し、信頼性の高い安定した光ビート信号が得られ、高精
度な位置検出ができる高性能な位置検出装置を提供する
ことを目的としている。Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-performance position detecting device which can solve all the above problems, can obtain a stable optical beat signal with high reliability, and can detect a position with high accuracy. I have.
【0034】本発明は、上記目的を達成するために、位
置検出されるための基板上に形成された回折マークに、
アライメント光学系からの互いに周波数が異なる2光束
を2方向から照射し、該2光束により発生する回折光を
干渉させて、該干渉による光ビート信号を光電検出する
位置検出装置において、回折マークを照射するための照
明光束を供給する照明光束供給手段と;照明光束を2分
割するとともに、該2分割された各光束の周波数を所定
の値だけ変調させる光変調手段と;変調した2光束をア
ライメント光学系の光軸を挟んで進行させるとともに基
板上に形成された回折マークを2方向から照射する2光
束の交差角を調整する光路調整手段とを有することとし
た。In order to achieve the above object, the present invention provides a diffraction mark formed on a substrate for position detection,
A position detecting device that irradiates two light beams having different frequencies from the alignment optical system from two directions, causes diffracted light generated by the two light beams to interfere with each other, and photoelectrically detects an optical beat signal due to the interference, irradiates a diffraction mark. Illumination light beam supply means for supplying an illumination light beam for performing the operation; light modulation means for dividing the illumination light beam into two and modulating the frequency of each of the two divided light beams by a predetermined value; alignment optics for the two modulated light beams And an optical path adjusting means for adjusting the intersection angle of two light beams that irradiate the diffraction mark formed on the substrate from two directions while moving the optical axis of the system therebetween.
【0035】また、位置検出される基板上に形成された
回折マークに異なる2方向から2つの照明光束を照射す
るアライメント光学系と、回折マークからの回折光を受
光する受光手段とを有し、受光手段からの信号に基づい
て基板の位置を検出する位置検出装置において、2光束
の周波数を所定量だけ変調させる光変調手段と;2光束
の交差角を調整する調整手段とを有することとした。ま
た、マスクのパターンを基板上に露光する露光装置にお
いて、アライメント光を供給する光源システムと;アラ
イメント光を2つに分割するとともに、該2つのアライ
メント光の周波数を互いに異ならせる周波数変調部材
と;2つのアライメント光を異なる2方向から基板上に
形成された回折マークに照射する照射光学系と;2つの
アライメントの照射により回折マークから発生する回折
光を干渉させて、該干渉による光ビート信号を光電検出
する位置検出装置と;回折マークを照射する2つのアラ
イメント光の交差角を調整する光路調整部材とを有する
こととした。また、マスクのパターンを基板上に露光す
る露光方法において、互いに周波数の異なる2つのアラ
イメント光を異なる2方向から基板上に形成されたアラ
イメントマークに照射し、前記アライメントマークから
発生する回折光を干渉させて、該干渉による光ビート信
号を光電検出することと;回折マークを照射する2つの
アライメント光の交差角を調整することとした。また、
位置検出されるための基板上に形成された回折マークか
らの回折光を干渉させて、該回折マークを検出するマー
ク検出方法において、アライメント光学系からの2光束
を前記回折マークに2方向から照射することと;互いに
周波数の異なる2光束を得るために、2光束の各光束の
周波数を所定量だけ変調させることと;2光束を前記ア
ライメント光学系の光軸を挟んで進行させることとを有
することとした。Further, the apparatus has an alignment optical system for irradiating two illumination light beams from two different directions to the diffraction mark formed on the substrate whose position is to be detected, and a light receiving means for receiving the diffracted light from the diffraction mark. A position detecting device for detecting a position of a substrate based on a signal from a light receiving unit includes: a light modulating unit that modulates a frequency of two light beams by a predetermined amount; and an adjusting unit that adjusts an intersection angle of the two light beams. . A light source system that supplies alignment light in an exposure apparatus that exposes a pattern of a mask onto a substrate; a frequency modulation member that divides the alignment light into two and makes the frequencies of the two alignment lights different from each other; An irradiation optical system for irradiating the diffraction mark formed on the substrate with the two alignment lights from two different directions; and causing the diffraction light generated from the diffraction mark by the irradiation of the two alignments to interfere with each other to generate an optical beat signal due to the interference. A position detecting device for performing photoelectric detection; and an optical path adjusting member for adjusting an intersection angle of two alignment lights for irradiating the diffraction mark are provided. Further, in an exposure method for exposing a pattern of a mask onto a substrate, two alignment lights having different frequencies are irradiated onto alignment marks formed on the substrate from two different directions to interfere with diffracted light generated from the alignment marks. Then, the optical beat signal due to the interference is photoelectrically detected; and the intersection angle between the two alignment lights for irradiating the diffraction mark is adjusted. Also,
In a mark detection method for detecting a diffraction mark by causing diffraction light from a diffraction mark formed on a substrate for position detection to interfere with the diffraction mark, the diffraction mark is irradiated with two light beams from an alignment optical system from two directions. Modulating the frequency of each of the two light beams by a predetermined amount so as to obtain two light beams having different frequencies from each other; and causing the two light beams to travel across the optical axis of the alignment optical system. I decided that.
【0036】好ましき構成は、前記光路調整手段が、各
光路の少なくともいずれか一方に傾角可変な平行平面板
を有するようにすることが良い。 〔作 用〕本発明においては、アライメント光を分離し
て各光束を互いに異なる周波数に独立に変調させた後、
光路調整手段を設けることにより、互いに異なる周波数
に変調した2光束は常に分離された状態が維持されて、
アライメント光学系において分離した光路上を各光束が
進行できるように各々光路を調整できるため、検出信号
に悪影響を及ぼすノイズ成分が混在しないようにするこ
とができる。In a preferred configuration, the optical path adjusting means has a parallel flat plate with a variable inclination angle in at least one of the optical paths. [Operation] In the present invention, after separating the alignment light and independently modulating each light flux to a mutually different frequency,
By providing the optical path adjusting means, the two luminous fluxes modulated at mutually different frequencies are always maintained in a separated state,
Since the optical paths can be adjusted so that each light beam can travel on the optical paths separated in the alignment optical system, noise components that adversely affect the detection signal can be prevented from being mixed.
【0037】したがって、コントラスト及び信頼性の高
い安定した光ビート信号を得ることが保証され、より高
精度なアライメントが実現できる。しかも、この構成に
より2光束の光路が調整できるため、基板上の回折格子
マークを2方向で照明する光束の交差角を調整できるの
みならず、干渉縞の発生(配列)方向と回折格子マーク
の配列(ピッチ)方向との回転方向における相対的なズ
レ量とを調整することができるため、極めて有効であ
る。Therefore, it is guaranteed that a stable optical beat signal with high contrast and reliability is obtained, and more accurate alignment can be realized. In addition, since the optical path of the two light beams can be adjusted by this configuration, not only the intersection angle of the light beams that illuminates the diffraction grating mark on the substrate in two directions can be adjusted, but also the generation (arrangement) direction of interference fringes and the diffraction grating mark. This is extremely effective because it is possible to adjust a relative displacement amount in the rotation direction from the arrangement (pitch) direction.
【0038】[0038]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施例による
位置検出装置の概略的な構成を示す図であり、以下この
図を参照しながら詳述する。所定の回路パターンとアラ
イメント用の回折格子マークRMとを有するレチクル
(マスク)1は2次元的に移動可能なレチクルステージ
2に保持されている。レチクル上の各パターンは照明光
学系40から供給される露光光のもとで投影対物レンズ
3によりウエハ(基板)上に結像される。また、ウエハ
上にも上記のレチクル上に形成された回折格子マークR
Mと同様の回折格子マークWMが形成されている。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a position detecting device according to a first embodiment of the present invention, which will be described below in detail with reference to FIG. A reticle (mask) 1 having a predetermined circuit pattern and a diffraction grating mark RM for alignment is held on a reticle stage 2 that can move two-dimensionally. Each pattern on the reticle is imaged on a wafer (substrate) by the projection objective lens 3 under exposure light supplied from the illumination optical system 40. The diffraction grating mark R formed on the reticle also on the wafer
A diffraction grating mark WM similar to M is formed.
【0039】さて、ウエハはステップアンドリピート方
式で2次元移動するステージ上に吸着されて、ウエハ上
の1つのショット領域でのレチクル上のパターンの転写
が完了すると、次のショット位置までステッピングされ
る。レチクルステージ2及びウエハステージ5における
x方向、y方向及び回転(θ)方向の位置を独立に検出
するための不図示の干渉計が各ステージについて設けら
れており、各方向における各ステージの駆動は不図示の
駆動モータにより行われる。The wafer is attracted onto a stage which moves two-dimensionally in a step-and-repeat manner, and when the transfer of the pattern on the reticle in one shot area on the wafer is completed, the wafer is stepped to the next shot position. . Each stage is provided with an interferometer (not shown) for independently detecting the positions of the reticle stage 2 and the wafer stage 5 in the x direction, the y direction, and the rotation (θ) direction. This is performed by a drive motor (not shown).
【0040】ところで、露光用光学系からの露光光は、
レチクル上方に45゜に斜設されたダイクロイックミラ
ー37等により下方へ反射され、レチクル1を均一に照
明する。そして、均一に照明されたレチクル上のパター
ンは投影レンズ3によりウエハ上にパターンの像を形成
し、転写される。一方、位置検出するためのアライメン
ト光学系(10〜31)については、上記のダイクロイ
ックミラーの上方に設けられており、以下アライメント
光学系について詳述する。The exposure light from the exposure optical system is
The light is reflected downward by the dichroic mirror 37 inclined at 45 ° above the reticle and illuminates the reticle 1 uniformly. Then, the pattern on the reticle uniformly illuminated forms an image of the pattern on the wafer by the projection lens 3 and is transferred. On the other hand, the alignment optical systems (10 to 31) for position detection are provided above the dichroic mirror, and the alignment optical systems will be described in detail below.
【0041】上記の露光光とは異なる長波長を有するア
ライメント用の照明光は、レーザー光源10から射出し
た後、1/4波長板11により円偏光となる。レンズ1
2を介した光束は、偏光ビームスプリッター13により
互いに同一の光量となるようにP偏光とS偏光との光束
にそれぞれ分割される。偏光ビームスプリッター13を
反射したS偏光の光束は第1音響光変調器15a(以下
単にAOM15aと呼ぶ。)に入射する一方、偏光ビー
ムスプリッター13を透過したP偏光した光束は反射ミ
ラー14を介して第2音響光変調器15b(以下単にA
OM15bと呼ぶ。)に入射する。各AOMはP偏光と
S偏光との光束の相対的な周波数差がΔfとなるよう
に、P偏光の光束の周波数をf1 、S偏光の光束の周波
数をf2 に周波数変調する。The illumination light for alignment having a long wavelength different from that of the exposure light is emitted from the laser light source 10 and then converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 11. Lens 1
The light beam passing through 2 is split by the polarizing beam splitter 13 into light beams of P-polarized light and S-polarized light so as to have the same light amount. The S-polarized light flux reflected by the polarization beam splitter 13 is incident on a first acoustic light modulator 15a (hereinafter simply referred to as AOM 15a), while the P-polarized light flux transmitted through the polarization beam splitter 13 passes through a reflection mirror 14. The second acousto-optic modulator 15b (hereinafter simply referred to as A
Called OM15b. ). Each AOM frequency-modulates the frequency of the P-polarized light beam to f1 and the frequency of the S-polarized light beam to f2 so that the relative frequency difference between the P-polarized light beam and the S-polarized light beam becomes Δf.
【0042】AOM15aにより周波数f1 に変調した
S偏光の光束は、平行平面板16a、反射ミラー17を
介して偏光ビームスプリッター18へ到達する一方で、
AOM15bにより周波数f2 に変調したP偏光の光束
も平行平面板16bを介してビームスプリッター18へ
到達する。ここで、各平行平面板(16a、16b)は
光路調整手段として機能し、互いに異なる周波数に変調
された2光束が再びビームスプリッター18で合成され
ないように、各々の光束の進行方向に対して傾けられて
配置され、この傾き量を調整できるように設定されてい
る。The s-polarized light flux modulated to the frequency f 1 by the AOM 15 a reaches the polarization beam splitter 18 via the parallel plane plate 16 a and the reflection mirror 17.
The P-polarized light flux modulated to the frequency f2 by the AOM 15b also reaches the beam splitter 18 via the plane parallel plate 16b. Here, each parallel plane plate (16a, 16b) functions as an optical path adjusting means, and is inclined with respect to the traveling direction of each light flux so that the two light fluxes modulated at mutually different frequencies are not combined again by the beam splitter 18. The inclination is set so that the amount of inclination can be adjusted.
【0043】これにより、各AOMにより周波数変調を
受けた2光束の各光路が所定量だけシフトし、分離され
た状態で偏光ビームスプリッター18を通過する。この
偏光ビームスプリッター18はアライメント光学系の瞳
位置近傍に配置されている。尚、各平行平面板(16
a、16b)の機能については後述する。分離された状
態で並列に進行する2光束は、1/2波長板19により
偏光方向が45°回転し、偏光ビームスプリッター20
を介すると、通過方向には各光束中のP偏光成分が、反
射方向には各光束中のS偏光成分がそれぞれ進行する。As a result, each optical path of the two light beams that have been frequency-modulated by each AOM is shifted by a predetermined amount and passes through the polarization beam splitter 18 in a separated state. This polarization beam splitter 18 is arranged near the pupil position of the alignment optical system. In addition, each parallel plane plate (16
The functions a) and 16b) will be described later. The two light beams traveling in parallel in the separated state are rotated by 45 ° in the polarization direction by the half-wave plate 19, and the polarization beam splitter 20.
, The P-polarized light component in each light beam advances in the passing direction, and the S-polarized light component in each light beam advances in the reflection direction.
【0044】この偏光ビームスプリッター20を透過し
た2光束は、レンズ21により参照用の回折格子22上
にピッチ方向に沿って流れる干渉縞が形成され、この回
折格子22を介した回折光が検出器23にて参照用の光
ビート信号として光電検出される。一方、偏光ビームス
プリッター20を反射した2光束は、リレー系(24
a、24b、25)を介し、アライメント光学系の瞳位
置近傍に設けられたビームスプリッター26に達する。The two light beams transmitted through the polarizing beam splitter 20 form interference fringes flowing along the pitch direction on a reference diffraction grating 22 by a lens 21. The diffraction light passing through the diffraction grating 22 is used as a detector. At 23, it is photoelectrically detected as an optical beat signal for reference. On the other hand, the two light beams reflected by the polarization beam splitter 20 are transmitted to a relay system (24
a, 24b, 25) to reach a beam splitter 26 provided near the pupil position of the alignment optical system.
【0045】そして、ビームスプリッター26を通過し
て並列に進行する2光束は、テレセントリックを維持す
るためにアライメント光学系の光軸に対して傾角可変に
設けられた平行平面板35を通過し、対物レンズ36、
ダイクロイックミラー37を介して、所定の交差角を持
つ2方向でレチクル上の回折格子マークRMを照明す
る。このとき、テレセントリックを維持用の平行平面板
35は、アライメント光学系の瞳空間に配置されてお
り、特にこの瞳位置近傍に配置されることがより好まし
い。The two light beams that travel in parallel after passing through the beam splitter 26 pass through a parallel plane plate 35 provided at a variable tilt angle with respect to the optical axis of the alignment optical system in order to maintain telecentricity. Lens 36,
The diffraction grating mark RM on the reticle is illuminated via the dichroic mirror 37 in two directions having a predetermined crossing angle. At this time, the plane-parallel plate 35 for maintaining telecentricity is arranged in the pupil space of the alignment optical system, and it is more preferable that the plane-parallel plate is particularly arranged near this pupil position.
【0046】この平行平面板35は、厚さの厚い粗調整
用の平行平面板と、厚さの薄い微調整用の平行平面板と
を組み合わせた構成を適用しても良い。尚、投影レンズ
3がアライメント光に対して色収差補正されていない際
には、対物レンズ36は、本発明と同一出願人による特
開昭63−283129号公報にて提案した2焦点光学
系で構成されることが望ましい。The parallel flat plate 35 may have a configuration in which a thick parallel flat plate for coarse adjustment and a thin parallel flat plate for fine adjustment are combined. When the chromatic aberration of the projection lens 3 is not corrected with respect to the alignment light, the objective lens 36 is constituted by a bifocal optical system proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-283129 by the same applicant as the present invention. It is desirable to be done.
【0047】この場合、2焦点光学系に入射する偏光し
た2光束をそれぞれ2成分に分割するために、2焦点光
学系の光学軸に対して、入射光束の偏光方向が傾くよう
に配置する。すると、第1焦点に向けて進行する一方の
光束同士がレチクル上で結像し、第2焦点へ向けて進行
する他方の光束同士がレチクルから外れた位置で結像し
た後、投影レンズ3を介してウエハ上で結像する。In this case, in order to split each of the two polarized light beams incident on the bifocal optical system into two components, the polarization direction of the incident light beam is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the bifocal optical system. Then, one of the light beams traveling toward the first focal point forms an image on the reticle, and the other light beam traveling toward the second focal point forms an image at a position off the reticle. Image on the wafer through the
【0048】さて、レチクル1には、図2(A)に示す
如く、回折格子マークRMと並列的にアライメント光透
過用窓PO (以下、透過窓部と呼ぶ。)が設けられてお
り、図2(B)に示す如くこの透過窓部POに対応し
て、レチクル上に形成されている回折格子マークと同ピ
ッチの回折格子マークWMがウエハ上に形成されてい
る。As shown in FIG. 2A, the reticle 1 is provided with an alignment light transmission window PO (hereinafter, referred to as a transmission window) in parallel with the diffraction grating mark RM. As shown in FIG. 2B, a diffraction grating mark WM having the same pitch as the diffraction grating mark formed on the reticle is formed on the wafer corresponding to the transmission window portion PO.
【0049】このため、アライメント光の一部が、レチ
クル上を所定の交差角を持った2方向でレチクル上の回
折格子マークRMを照明するために、回折格子のピッチ
方向に沿って流れる干渉縞が発生する。この回折格子マ
ークRMにより発生する±1次回折反射光が光軸方向へ
進行するように、2光束の交差角が予め設定されてい
る。For this reason, a part of the alignment light illuminates the diffraction grating mark RM on the reticle in two directions having a predetermined crossing angle on the reticle, so that interference fringes flowing along the pitch direction of the diffraction grating. Occurs. The intersection angle of the two light beams is set in advance so that the ± first-order diffracted reflected light generated by the diffraction grating mark RM travels in the optical axis direction.
【0050】これにより、回折格子マークRMから発生
する±1次回折光は、再びダイクロイックミラー37、
対物レンズ36を通過した後、平行平面板36、ビーム
スプリッター26、レンズ27、ビームスプリッター2
8を介して、視野絞り32へ達する。この視野絞り32
は、レチクル1と共役な位置に設けられており、具体的
には、図2(C)の斜線に示す如く、レチクル1の回折
格子マークRMからの回折光のみを透過させるように、
回折格子マークRMの位置に対応して開口部SRMが設け
られている。Accordingly, the ± 1st-order diffracted light generated from the diffraction grating mark RM is again transmitted to the dichroic mirror 37,
After passing through the objective lens 36, the parallel plane plate 36, the beam splitter 26, the lens 27, the beam splitter 2
Through 8, a field stop 32 is reached. This field stop 32
Is provided at a position conjugate with the reticle 1. Specifically, as shown by the oblique lines in FIG. 2C, only the diffracted light from the diffraction grating mark RM of the reticle 1 is transmitted.
An opening SRM is provided corresponding to the position of the diffraction grating mark RM.
【0051】このため、視野絞り32を通過した回折格
子マークWMからの回折光は、0次光(正反射光)をカ
ットする空間フィルター33によりフィルタリングされ
て検出器34にてレチクル1の位置情報を含んだ光ビー
ト信号が光電検出される。一方、上記のレチクル上の透
過窓部PO を通過した1部のアライメント光束は、投影
レンズ3を介して、回折格子で形成されたウエハ上の回
折格子マークWMを所定の交差角を持った2方向で照明
し、このマークWMにより発生して光軸上に沿って進行
する±1次回折光が、投影レンズ3、ダイクロイックミ
ラー37、対物レンズ36、平行平面板35、ビームス
プリッター26、レンズ27、ビームスプリッター28
を介して、視野絞り29に達する。For this reason, the diffracted light from the diffraction grating mark WM that has passed through the field stop 32 is filtered by the spatial filter 33 that cuts the zero-order light (specular reflection light), and the detector 34 detects the position information of the reticle 1. Is photoelectrically detected. On the other hand, a part of the alignment light beam that has passed through the transmission window PO on the reticle passes through the projection lens 3 to the diffraction grating mark WM on the wafer formed by the diffraction grating and has a predetermined intersection angle. ± 1st-order diffracted light generated by the mark WM and traveling along the optical axis is projected by the projection lens 3, the dichroic mirror 37, the objective lens 36, the parallel plane plate 35, the beam splitter 26, the lens 27, Beam splitter 28
, Reaches the field stop 29.
【0052】この視野絞り29は、ウエハ4と共役な位
置に設けられており、具体的には、図2(D)の斜線に
示す如く、ウエハ4の回折格子マークWMからの回折光
のみを透過させるように、回折格子マークWMの位置に
対応して開口部SWMが設けられている。このため、この
視野絞り29を通過した回折格子マークWMからの回折
光は、0次光(正反射光)をカットする空間フィルター
30によりフィルタリングされて検出器31にてウエハ
4の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出される。The field stop 29 is provided at a position conjugate with the wafer 4. More specifically, as shown by oblique lines in FIG. 2D, only the diffracted light from the diffraction grating mark WM of the wafer 4 is emitted. An opening SWM is provided corresponding to the position of the diffraction grating mark WM so as to allow transmission. Therefore, the diffracted light from the diffraction grating mark WM that has passed through the field stop 29 is filtered by the spatial filter 30 that cuts the zero-order light (specular reflection light), and the detector 31 includes the position information of the wafer 4. An optical beat signal is photoelectrically detected.
【0053】各空間フィルター(30、33)は、アラ
イメント光学系の瞳面と略共役な位置、すなわち投影レ
ンズ3の瞳(射出瞳)と実質的に略共役な位置に配置さ
れ、レチクル、ウエハ上に形成された回折格子マークか
らの0次光(正反射光)を遮断し、±1次回折光(レチ
クル1、ウエハ4の回折格子に対して垂直方向に発生す
る回折光)のみを通すように設定されている。Each spatial filter (30, 33) is arranged at a position substantially conjugate with the pupil plane of the alignment optical system, that is, at a position substantially conjugate with the pupil (exit pupil) of the projection lens 3, and the reticle and the wafer The 0th-order light (specular reflection light) from the diffraction grating mark formed above is cut off, and only the ± 1st-order diffraction light (diffraction light generated in the direction perpendicular to the diffraction grating of the reticle 1 and the wafer 4) is passed. Is set to
【0054】また、検出器(31、34)は、対物レン
ズ36、レンズ27を介して、それぞれレチクル1、ウ
エハ4と略共役となるように配置されている。さて、位
置合わせされていない状態でレチクル1、ウエハ4が任
意の位置で停止していると、以上の如き本実施例により
各検出器(23、31、34)から得られる3つの光電
信号は、ともに同周波数Δfの正弦波状の光ビート信号
となり、互いに一定の位相差だけズレている。ここで、
レチクル1及びウエハ4からの各光ビート信号の位相差
(±180゜)は、レチクル1及びウエハ4上のそれぞ
れに形成された回折格子マークの格子ピッチの1/2内
の相対位置ズレ量に一義的に対応している。The detectors (31, 34) are arranged via the objective lens 36 and the lens 27 so as to be substantially conjugate with the reticle 1 and the wafer 4, respectively. When the reticle 1 and the wafer 4 are stopped at arbitrary positions in a state where they are not aligned, the three photoelectric signals obtained from the detectors (23, 31, 34) according to the present embodiment as described above are , Are both sinusoidal optical beat signals having the same frequency Δf, and are shifted from each other by a fixed phase difference. here,
The phase difference (± 180 °) between the respective optical beat signals from the reticle 1 and the wafer 4 is determined by the relative positional deviation within 1 / of the grating pitch of the diffraction grating marks formed on the reticle 1 and the wafer 4. It corresponds uniquely.
【0055】レチクル1とウエハ4とが格子配列方向に
対して相対移動すると、相対位置ズレ量が各回折格子マ
ーク(RM、WM)の格子ピッチ1/2となる毎に同位
相の信号となる。このため、各回折格子マーク(RM、
WM)の格子ピッチ1/2以下の精度でプリアライメン
トし、主制御系51は、サーボ系52により位相差検出
系50で得られた位相差が零となるようにレチクルステ
ージ2もしくはウエハステージ5を2次元移動させて位
置合わせを行うことにより高分解能な位置検出が達成で
きる。When the reticle 1 and the wafer 4 move relative to each other in the grating arrangement direction, a signal of the same phase is obtained each time the relative positional shift amount becomes half the grating pitch of each diffraction grating mark (RM, WM). . For this reason, each diffraction grating mark (RM,
The main control system 51 performs pre-alignment with an accuracy equal to or less than the grating pitch of WM) 1 / and the reticle stage 2 or the wafer stage 5 so that the phase difference obtained by the phase difference detection system 50 by the servo system 52 becomes zero. Is moved two-dimensionally to perform positioning, thereby achieving high-resolution position detection.
【0056】また、検出器23より得られる参照用の光
ビート信号を基準信号として、この基準信号と各回折格
子マーク(RM、WM)からの各光ビート信号との各々
位相差が零となるように位置合わせを行なっても良い。
また、各AOM(15a、15b)をドライブさせるド
ライブ信号を基準信号として利用することも勿論可能で
ある。The reference optical beat signal obtained from the detector 23 is used as a reference signal, and the phase difference between this reference signal and each optical beat signal from each diffraction grating mark (RM, WM) becomes zero. Positioning may be performed as follows.
Further, it is of course possible to use a drive signal for driving each AOM (15a, 15b) as a reference signal.
【0057】次に、光電検出される光ビート信号が誤差
を含まないよう構成した本実施例について説明する。図
3に示す如く、アライメント光源10から供給される光
束は、1/4波長板11を介して円偏光となり、偏光ビ
ームスプリッター13を介すると、S偏光とP偏光とに
分離される訳であるが、上記の問題点でも述べたように
分離された各光束(S、P)の偏光方向に対して垂直方
向に偏光するノイズ成分(Δp、Δs)が僅かに含まれ
ているとすると、各AOM(15a、15b)を通過し
た各光束における偏光成分は、互いに同じ周波数変調を
受ける。その後、各光束(Sf1+Δpf1、Pf2+Δsf
2)は、光路調整用の平行平面板(16a、16b)、
反射ミラー17を介して、偏光ビームスプリッター18
に達する。このとき、偏光ビームスプリッター18は、
各主偏光成分を所定方向へ導き、各ノイズ成分(Δpf
1、Δsf2)の殆どが別の方向へ導くため、これを介し
た各光束は実質的に純粋な主偏光成分のみが存在する状
態になる。Next, a description will be given of an embodiment in which the optical beat signal detected by photoelectric detection does not include an error. As shown in FIG. 3, the light beam supplied from the alignment light source 10 becomes circularly polarized light via the 11 wavelength plate 11, and is separated into S-polarized light and P-polarized light via the polarizing beam splitter 13. However, if the noise components (Δp, Δs) polarized in the direction perpendicular to the polarization direction of each of the separated light beams (S, P) are slightly included as described in the above problem, The polarization components of each light beam that has passed through the AOM (15a, 15b) are subjected to the same frequency modulation. After that, each light flux (Sf1 + Δpf1, Pf2 + Δsf)
2) parallel plane plates (16a, 16b) for adjusting the optical path,
A polarizing beam splitter 18 is provided via a reflection mirror 17.
Reach At this time, the polarization beam splitter 18
Each main polarization component is guided in a predetermined direction, and each noise component (Δpf
1, Δsf2) is guided in a different direction, so that each light beam passing through the same has a state in which only a substantially pure main polarization component exists.
【0058】偏光ビームスプリッター18を介した各光
束(Sf1’、Pf2’)は、1/2波長板19を通過する
と、各光束の偏光方向が光軸中心に45°回転し、各主
偏光方向が互いに直交するように偏光ビームスプリッタ
ー20に達する。この偏光ビームスプリッター20によ
り、厳密に言って、周波数f1 の主偏光成分Sf1’は
x、y方向にそれぞれPf1”とSf1”とに分割されるだ
けでなく、分割された各光束中の垂直方向にそれぞれに
周波数f1 のノイズ成分としてΔsf1”とΔpf1”とが
混在することになる。When the light beams (Sf1 ', Pf2') passing through the polarizing beam splitter 18 pass through the half-wave plate 19, the polarization direction of each light beam is rotated by 45.degree. Reach the polarizing beam splitter 20 so as to be orthogonal to each other. Strictly speaking, the polarization beam splitter 20 splits the main polarization component Sf1 'having the frequency f1 not only into Pf1 "and Sf1" in the x and y directions, but also into the vertical direction in each split light beam. .DELTA.sf1 "and .DELTA.pf1" are mixed as noise components of the frequency f1.
【0059】一方、周波数f2 の主偏光成分Pf2’も同
様にしてx、y方向にそれぞれPf2”とSf2”とに分割
されるだけでなく、分割された各光束中の垂直方向にそ
れぞれに周波数f2 のノイズ成分としてΔsf2”とΔp
f2”とが混在することになる。このように、偏光ビーム
スプリッター20を透過した2つの光束(Pf1”、Pf
2”)中に、それぞれノイズ成分(Δsf1”、Δsf
2”)が混在することにはなるが、各ノイズ成分(Δsf
1”、Δsf2”)はこれに対応する主偏光成分(Pf
1”、Pf2”)と同周波数であるため、各光束中では光
ビートが起こることがなく、レンズ21、参照用の回折
格子22、検出器23を介し参照信号として光電検出さ
れる。On the other hand, the main polarization component Pf2 'of the frequency f2 is similarly divided not only into Pf2 "and Sf2" in the x and y directions, but also into the vertical direction in each of the divided light beams. Δsf2 ″ and Δp as noise components of f2
f2 ". The two light beams (Pf1", Pf1) transmitted through the polarizing beam splitter 20 are thus mixed.
2 "), the noise components (Δsf1", Δsf
2 ") are mixed, but each noise component (Δsf
1 ″, Δsf2 ″) is the corresponding main polarization component (Pf
1 ", Pf2"), there is no light beat in each light beam, and the light is photoelectrically detected as a reference signal via the lens 21, the reference diffraction grating 22, and the detector 23.
【0060】この参照用の検出器23により得られる参
照用の光ビート信号は精度的には殆ど悪影響を及ぼす誤
差信号が含まれることなく、信頼性の高い安定した光電
信号である。一方、偏光ビームスプリッター20を反射
した2つの光束(Sf1”、Sf2”)中においても、ノイ
ズ成分(Δpf1”、Δpf2”)が混在した状態で、リレ
ー系(24、25)、ビームスプリッター26、平行平
面板35、対物レンズ36を介して、レチクル上の回折
格子マークRM、及び投影レンズを介してウエハ上の回
折格子マークWMを2方向で照射することになる。The reference optical beat signal obtained by the reference detector 23 is a highly reliable and stable photoelectric signal without including an error signal which has almost no adverse effect on accuracy. On the other hand, in the two light beams (Sf1 ", Sf2") reflected by the polarization beam splitter 20, the relay system (24, 25), the beam splitter 26, and the noise component (Δpf1 ”, Δpf2 ″) are mixed. The diffraction grating mark RM on the reticle via the plane parallel plate 35 and the objective lens 36 and the diffraction grating mark WM on the wafer via the projection lens are irradiated in two directions.
【0061】しかしながら、参照信号と同様に、各光束
のノイズ成分(Δsf1”、Δsf2”)はこれに対応する
主偏光成分(Pf1”、Pf2”)と同周波数であるため、
各光束中ではビートが発生しないため、光電検出される
各信号はレチクル及びウエハの位置情報のみ含む信頼性
の高い安定した信号が得られる。以上の如く、AOM等
により独立に周波数変調した各光束は、再び交わること
なくアライメント光学系の光軸を挟んで対称となるよう
に導かれて、各回折格子マーク(RM、WM)を2方向
で照射しているめ、検出誤差となる異なる周波数の光を
含むことが全くないため非常に有効である。However, like the reference signal, the noise components (.DELTA.sf1 ", .DELTA.sf2") of each light beam have the same frequency as the corresponding main polarization components (Pf1 ", Pf2").
Since no beat occurs in each light beam, a highly reliable and stable signal containing only the reticle and wafer position information can be obtained for each signal that is photoelectrically detected. As described above, the light beams independently frequency-modulated by the AOM or the like are guided so as to be symmetrical with respect to the optical axis of the alignment optical system without intersecting again, and the diffraction grating marks (RM, WM) are moved in two directions. Is very effective because it does not include any light of a different frequency that causes a detection error.
【0062】また、上記の問題点でも述べたように、本
実施例のアライメント光学系中に配置された各光学部材
により、主偏光成分のみならずノイズ成分が変形して楕
円偏光となることが考えられるが、図3にて示した本実
施例の各光束中において僅かに存在するノイズ成分は、
主偏光成分に対して同周波数であるため、例えば、図4
に示す如く、周波数f1 の主偏光成分Pry(f1)に対して
同方向の同周波数f1のノイズ成分Ny(f1) が存在して
いても、レチクル及びウエハ上に形成された各回折格子
マーク(RM、WM)を照射する前に2光束がビートす
ることなく、各検出器(23、31、34)では信頼性
の高く安定した光ビート信号が得られる。Further, as described in the above problem, each optical member arranged in the alignment optical system of this embodiment may cause not only the main polarized light component but also the noise component to be transformed into elliptically polarized light. It is conceivable that the noise component slightly present in each light beam of the present embodiment shown in FIG.
Since the main polarization component has the same frequency, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, even if there is a noise component Ny (f1) of the same frequency f1 in the same direction with respect to the main polarization component Pry (f1) of the frequency f1, each diffraction grating mark ( The two light fluxes do not beat before irradiating RM, WM), and a reliable and stable optical beat signal can be obtained in each detector (23, 31, 34).
【0063】次に、光路調整用手段としての各平行平面
板(16a、16b)の機能について説明する。平行平
面板(16a、16b)は先に述べたように、送光系に
おいて誤差信号を含まないように、光束を分離した状態
を確保しているだけでなく、各平行平面板(16a、1
6b)の傾き量に応じて各偏光光の光路が各々シフトさ
せることができるため、この平行平面板(16a、16
b)より後方に設けられたアライメント光学系の光軸を
挟んで並列的に分離された光路に調整することができ
る。Next, the function of each parallel plane plate (16a, 16b) as an optical path adjusting means will be described. As described above, the parallel plane plates (16a, 16b) not only ensure a state where the light beam is separated so as not to include an error signal in the light transmission system, and also each parallel plane plate (16a, 16b).
Since the optical path of each polarized light can be shifted in accordance with the amount of inclination of 6b), the plane-parallel plates (16a, 16a) can be shifted.
b) It is possible to adjust the optical paths so as to be separated in parallel with the optical axis of the alignment optical system provided rearward.
【0064】そこで、本実施例の平行平面板(16a、
16b)による光路調整について詳述する。図5に示す
如きアライメント光学系の瞳面Puは、偏光ビームスプ
リッター18、20が配置されている位置に存在し、こ
の瞳面Puには送光系からの2光束のスポット(BS1
、BS1 )が光軸を挟んで形成される。この瞳の上方
に設けられている一対の平行平面板(16a、16b)
は、図示の如くx、y軸を中心に回転するように設けら
れている。Therefore, the plane parallel plate (16a, 16a,
The optical path adjustment according to 16b) will be described in detail. The pupil plane Pu of the alignment optical system as shown in FIG. 5 exists at a position where the polarization beam splitters 18 and 20 are arranged. The pupil plane Pu has a spot (BS1) of two light beams from the light transmitting system.
, BS1) are formed across the optical axis. A pair of parallel plane plates (16a, 16b) provided above the pupil
Is provided so as to rotate about x and y axes as shown in the figure.
【0065】瞳面Pu上に形成されるビームスポット
(BS1 、BS1 )は、各平行平面板(16a、16
b)がx軸を中心に傾くとy方向へ移動し、これがy軸
を中心に傾くとx方向に移動する。このため、ウエハあ
るいはレチクル上に形成された回折格子マーク(WM、
RM)上を2方向で照射する2光束の交差角を調整する
ことができる。The beam spots (BS 1, BS 1) formed on the pupil plane Pu are reflected by the respective parallel plane plates (16 a, 16 a).
When b) is tilted about the x axis, it moves in the y direction, and when b) is tilted about the y axis, it moves in the x direction. For this reason, diffraction grating marks (WM, WM,
RM) can adjust the crossing angle of the two light beams irradiated on the two directions.
【0066】各回折格子マーク(WM、RM)を2方向
で照射する2光束の交差角θは、この回折格子マーク
(WM、RM)上を2方向で照射する2光束の入射角
(α、β)の和であるため、レーザー光源の波長をλ、
回折格子のピッチをP、入射角αで回折格子を照射する
光束により発生する回折光の次数n1 (n1 >0)、入
射角βで回折格子を照射する光束により発生する回折光
の次数n2 (n2<0)とすると、次式の如く、一義的
に決定される。The crossing angle θ of the two light beams that irradiate each diffraction grating mark (WM, RM) in two directions is the incident angle (α, 2) of the two light beams that irradiate the diffraction grating mark (WM, RM) in two directions. β), the wavelength of the laser light source is λ,
The pitch of the diffraction grating is P, the order n1 of the diffracted light generated by the light beam irradiating the diffraction grating at the incident angle α (n1> 0), and the order n2 of the diffracted light generated by the light beam irradiating the diffraction grating at the incident angle β. If n2 <0), it is uniquely determined as in the following equation.
【0067】[0067]
【数9】 (Equation 9)
【0068】このため、所定の交差角θに応じて、各平
行平面板(16a、16b)を、y軸を中心に傾けて、
瞳面Pu上の各ビームスポット(BS1 、BS1)をx
方向に調整してやれば良い。したがって、単に各平行平
面板(16a、16b)の傾きを変化させるだけで、異
なるピッチPの回折格子マーク(WM、RM)に応じて
適切な交差角に調整することが可能であるため極めて有
効である。For this reason, according to a predetermined intersection angle θ, each parallel flat plate (16a, 16b) is tilted about the y-axis,
Each beam spot (BS1, BS1) on the pupil plane Pu is represented by x
Adjust in the direction. Therefore, by simply changing the inclination of each parallel plane plate (16a, 16b), it is possible to adjust the crossing angle to an appropriate crossing angle according to the diffraction grating marks (WM, RM) having different pitches P, which is extremely effective. It is.
【0069】しかしながら、この交差角θが調整されて
いても、図6(A)に示す如く、実線で示す干渉縞IF
の発生(配列)方向と、破線で示す回折格子マーク(W
M、RM)の配列(ピッチ)方向とが回転方向において
大きくズレていると、正確な位置情報を含む高いコント
ラストの光ビート信号を得ることができない。このた
め、各方向が平行となるように、瞳面Puで形成される
ビームスポット(BS1、BS2 )の位置を移動させ
て、干渉縞IFの発生(配列)方向をさらに調整する必
要がある。However, even if the intersection angle θ is adjusted, as shown in FIG.
(Array) direction and the diffraction grating mark (W
If the arrangement (pitch) direction of (M, RM) is largely deviated in the rotation direction, a high-contrast optical beat signal including accurate position information cannot be obtained. Therefore, it is necessary to further adjust the direction in which the interference fringes IF are generated (arranged) by moving the positions of the beam spots (BS1, BS2) formed on the pupil plane Pu so that the directions are parallel.
【0070】回折格子マーク(WM、RM)上で形成さ
れる流れる干渉縞IFは、瞳面Puでの2つのビームス
ポット(BS1 、BS2 )を結ぶ直線に対して垂直方向
に形成される。このため、例えば図6(B)に示す如
く、所定の交差角を維持しながら、2つのビームスポッ
ト(BS1 、BS2 )を結ぶ直線に対して垂直方向が回
折格子マーク(WM、RM)の格子方向となるように、
平行平面板16aを、x、y軸を中心としてそれぞれ傾
けて、ビームスポットBS1 をx方向へΔXだけ移動さ
せるとともに、y方向へΔYだけ移動させてBS1 ’の
位置に補正してやれば良い。The flowing interference fringes IF formed on the diffraction grating marks (WM, RM) are formed in a direction perpendicular to a straight line connecting the two beam spots (BS1, BS2) on the pupil plane Pu. For this reason, as shown in FIG. 6B, for example, while maintaining a predetermined crossing angle, the grating perpendicular to the straight line connecting the two beam spots (BS1, BS2) is the grating of the grating marks (WM, RM). So that the direction
By tilting the parallel plane plate 16a around the x and y axes, the beam spot BS1 may be moved by .DELTA.X in the x direction and may be moved by .DELTA.Y in the y direction to correct the position of BS1 '.
【0071】また、干渉縞IFの発生(配列)方向と、
回折格子マーク(WM、RM)の配列(ピッチ)方向と
が回転方向において僅かにズレていれば、例えば図6
(C)に示す如く、1次元的に平行平面板16aを、x
軸を中心として傾けて、ビームスポットBS1 をy方向
へΔYだけ移動させてBS1 ”の位置に補正しても良
い。Further, the generation (arrangement) direction of the interference fringes IF,
If the arrangement (pitch) direction of the diffraction grating marks (WM, RM) is slightly deviated in the rotation direction, for example, FIG.
As shown in (C), the one-dimensional parallel flat plate 16a is
The beam spot BS1 may be tilted about the axis and moved by .DELTA.Y in the y-direction to correct the position of BS1 ".
【0072】このように、少なくとも一方の平行平面板
(16a、16b)を2次元的に傾けてやれば、所定の
交差角を維持しながら、干渉縞IFの発生(配列)方向
と回折格子マーク(WM、RM)の配列(ピッチ)方向
とを一致させることができるため有効である。これを自
動的に行うためは、交差角を合わせるための平行平面板
(16a、16b)の傾きと、干渉縞の発生方向と回折
格子マークの配列方向とを合わせるための平行平面板
(16a、16b)の傾きとをフィートバック制御する
ことが好ましい。As described above, if at least one of the parallel plane plates (16a, 16b) is two-dimensionally inclined, the direction of generation (arrangement) of the interference fringes IF and the diffraction grating mark can be maintained while maintaining a predetermined intersection angle. This is effective because the arrangement (pitch) direction of (WM, RM) can be matched. In order to perform this automatically, the inclination of the parallel plane plates (16a, 16b) for adjusting the intersection angle, and the parallel plane plates (16a, 16a, It is preferable to perform the feedback control of the inclination of 16b).
【0073】具体的には、例えば、交差角を調整する際
には、光電検出される光ビート信号のコントラストが最
大となるように、上記の如く平行平面板(16a、16
b)を傾きを制御し、干渉縞の発生方向と回折格子マー
クの配列方向を調整する際にも、光電検出される光ビー
ト信号のコントラストが最大となるように、上記の如く
平行平面板(16a、16b)の傾きを制御すれば、両
者のズレを補正することができる。More specifically, for example, when adjusting the crossing angle, the parallel plane plates (16a, 16a) as described above are used so that the contrast of the optically detected optical beat signal is maximized.
Also, when controlling the inclination of b) and adjusting the direction in which the interference fringes are generated and the arrangement direction of the diffraction grating marks, the parallel plane plate ( By controlling the inclinations of 16a and 16b), the deviation between them can be corrected.
【0074】このように、本実施例では、光路調整とし
て2次元的に傾角可変な平行平面板をアライメント光学
系中に配置したが、この平行平面板を少なくともいずれ
か一方の光路中に設けても良い。また、この平行平面板
の数には制限なく、各光路中に1次元方向に対して傾角
可変な平行平面板をアライメント光学系中に複数枚設け
ても良い。As described above, in the present embodiment, the parallel plane plate whose inclination can be two-dimensionally varied is arranged in the alignment optical system for adjusting the optical path, but this parallel plane plate is provided in at least one of the optical paths. Is also good. Further, the number of the parallel plane plates is not limited, and a plurality of parallel plane plates which can be tilted in one-dimensional direction in each optical path may be provided in the alignment optical system.
【0075】尚、図6(B)及び図6(C)では2つの
ビームスポットが僅かに光軸から離れているが、検出さ
れる光ビート信号には全く影響はない。また、干渉縞I
Fの発生(配列)方向と回折格子マーク(WM、RM)
の配列(ピッチ)方向との回転方向におけるズレ量を補
正するために、アライメント光学系中にイメージローテ
ータを配置した構成を適用しても良い。In FIGS. 6B and 6C, the two beam spots are slightly separated from the optical axis, but have no effect on the detected optical beat signal. Also, interference fringes I
Generation (arrangement) direction of F and diffraction grating marks (WM, RM)
A configuration in which an image rotator is arranged in an alignment optical system may be applied to correct a shift amount in the rotation direction from the arrangement (pitch) direction.
【0076】次に、本実施例の変形例について図7を参
照しながら説明する。本実施例において先に図1と同様
な部材には同じ符合を付してある。レーザー光源10か
ら射出した光束は、1/4波長板11、レンズ12を介
して偏光ビームスプリッター13ににより各々2分割さ
れ、各AOM(15a、15b)により互いに異なる周
波数に変調される。Next, a modification of this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the same members as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. A light beam emitted from the laser light source 10 is split into two by a polarizing beam splitter 13 via a quarter-wave plate 11 and a lens 12, and is modulated to different frequencies by each AOM (15a, 15b).
【0077】AOM15aを介し周波数f1 に変調した
S偏光光は、反射ミラー17を介して、プリズム61に
達する。一方、AOM15bを介し周波数f2 に変調し
たP偏光光、1/2波長板60によりS偏光光となり、
プリズム61に達する。このプリズム61は瞳位置近傍
に配置され、AOM15aを介し周波数f1 の光束を透
過させる部分透過面61bと、AOM15bを介し周波
数f2のS偏光光を反射させるような蒸着等で構成され
る部分反射面61aとを有するように構成されている。The S-polarized light modulated to the frequency f 1 via the AOM 15 a reaches the prism 61 via the reflection mirror 17. On the other hand, the P-polarized light modulated to the frequency f2 via the AOM 15b becomes the S-polarized light by the half-wave plate 60,
The light reaches the prism 61 . The prism 61 is disposed in the vicinity of the pupil position, and has a partially transmitting surface 61b for transmitting a light beam having a frequency f1 through the AOM 15a, and a partially reflecting surface formed by vapor deposition or the like for reflecting S-polarized light having a frequency f2 through the AOM 15b. 61a.
【0078】そして、このプリズム61を介した互いに
異なる周波数の各々のS偏光光は、1/2波長板19を
通過する。このとき、各光束の偏光方向は揃っているた
め、この1/2波長板19を回転させれば、偏光ビーム
スプリッター20により、参照信号検出系とレチクル1
とウエハ4を照射する送光系とに供給される各々の光束
の光量を調節することができる。Then, the respective S-polarized lights having different frequencies through the prism 61 pass through the half-wave plate 19. At this time, since the polarization directions of the light beams are uniform, if the half-wave plate 19 is rotated, the polarization beam splitter 20 and the reticle 1
The light amount of each light beam supplied to the light transmitting system for irradiating the wafer 4 can be adjusted.
【0079】このとき、検出器23で光電検出するため
の参照光として必要とされる光量はそれぼど多くなくて
も十分であるため、1/2波長板19の回転量を調整し
て、多くの光量を有する光束を各回折格子マーク(R
M、WM)に供給することができる。また、偏光ビーム
スプリッター13の代わりにビームスプリッターを配置
し、プリズム61の部分反射面61aを金属膜で構成す
れば、このプリズム61に入射する光束の偏光面は揃っ
ているため、1/2波長板60を不要とすることができ
る。At this time, since the amount of light required as reference light for photoelectric detection by the detector 23 is not required to be very large, it is sufficient. A light beam having a large amount of light is transmitted to each diffraction grating mark (R
M, WM). If a beam splitter is disposed instead of the polarization beam splitter 13 and the partially reflecting surface 61a of the prism 61 is formed of a metal film, the polarization plane of the light beam incident on the prism 61 is uniform, so that the half wavelength The plate 60 can be dispensed with.
【0080】このとき、このビームスプリッターはレー
ザー光源10からの光束を2分割して、これにより分割
された各光束を各AOM(15a、15b)により独立
に周波数変調しているため、互いに異なる周波数の各光
束中に同周波数の偏光成分が混在していても光電検出さ
れる光ビート信号に悪影響を及ぼすことはない。つま
り、各光束は、異なる周波数を有する光束成分を含まず
分離された状態を維持されているため、ビートすること
なく各回折格子マーク(RM、WM)を2方向で照射す
ることができる。At this time, the beam splitter divides the light beam from the laser light source 10 into two, and independently modulates the divided light beams by the AOMs (15a, 15b). Even if polarized light components of the same frequency are mixed in each light beam, there is no adverse effect on the optical beat signal that is photoelectrically detected. That is, since each light beam does not include a light beam component having a different frequency and is kept in a separated state, each diffraction grating mark (RM, WM) can be irradiated in two directions without beating.
【0081】尚、本発明は上記で述べた実施例に限るも
のではなく、本発明と同一出願人による特開昭60−1
30742号公報にて提案した如く、レチクルを介さず
に投影レンズを通してアライメント光をウエハ上の回折
格子マークに2方向で照射できるような構成を適用して
も良く、またプロミキシティ方式にも適用することがで
きる。The present invention is not limited to the embodiment described above, but is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1 by the same applicant as the present invention.
As proposed in Japanese Patent No. 30742, a configuration in which alignment light can be irradiated on a diffraction grating mark on a wafer in two directions through a projection lens without using a reticle may be applied, or a promixity method may be applied. can do.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、互いに異
なる周波数に変調された各々の光束中に別の周波数の光
束成分を含まないような構成としているので、各光束を
レチクル及びウエハ上に形成された回折格子マークに送
光する過程で、光がビートする要因を除去することが達
成できる。これにより、光電検出される光ビート信号
は、純粋にレチクル及びウエハの位置の情報のみを有し
ているため、常に高精度なアライメントが保証される。As described above, according to the present invention, since each light beam modulated to a different frequency does not include a light beam component of another frequency, each light beam can be placed on the reticle and the wafer. In the process of transmitting light to the diffraction grating mark formed in the above, it is possible to eliminate the cause of light beat. Thus, since the optical beat signal photoelectrically detected has purely information on the position of the reticle and the position of the wafer, highly accurate alignment is always guaranteed.
【0083】しかも、回折格子マークを2方向で照射す
る2光束の交差角を調整できるのみならず、この2光束
により発生する干渉縞の縞方向と回折格子の格子方向と
の回転方向におけるズレを補正できるため、コントラス
ト、安定性、信頼性の高い光ビート信号を検出できるた
め、高精度な位置検出が実現できる。また、AOM等を
利用して各回折格子マークを2方向で照明する2光束に
大きな周波数差を与えることができるため、スループッ
トの向上が図れるとともに、高分解能な位置検出が実現
できる。In addition, not only can the crossing angle of the two light beams irradiating the diffraction grating mark in two directions be adjusted, but also the deviation in the rotational direction between the fringe direction of the interference fringes generated by the two light beams and the grating direction of the diffraction grating can be adjusted. Since the correction can be performed, an optical beat signal with high contrast, stability, and reliability can be detected, so that highly accurate position detection can be realized. In addition, since a large frequency difference can be given to two light beams that illuminate each diffraction grating mark in two directions using an AOM or the like, throughput can be improved and high-resolution position detection can be realized.
【図1】本発明の実施例による投影露光装置の概略的な
構成を示す図、FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;
【図2】(A)はレチクル上の回折格子マークRMの形
状を示す平面図、(B)はウエハ上の回折格子マークW
Mの形状を示す平面図、(C)はレチクル上の回折格子
マークRMからの回折光を得るための視野絞りの平面
図、(D)はウエハ上の回折格子マークWMからの回折
光を得るための視野絞りの平面図、2A is a plan view showing a shape of a diffraction grating mark RM on a reticle, and FIG. 2B is a plan view showing a diffraction grating mark W on a wafer.
A plan view showing the shape of M, (C) a plan view of a field stop for obtaining diffracted light from the diffraction grating mark RM on the reticle, and (D) a diffracted light from the diffraction grating mark WM on the wafer Plan view of a field stop for
【図3】はアライメント光学系のみを示す図、FIG. 3 is a diagram showing only an alignment optical system;
【図4】は主偏光成分とこれと同周波数のノイズ成分と
が楕円偏光している様子を示す図、FIG. 4 is a diagram showing a state in which a main polarization component and a noise component having the same frequency are elliptically polarized;
【図5】は光路調整手段の機能を模式的に示す図、FIG. 5 is a diagram schematically showing the function of an optical path adjusting unit;
【図6】(A)は干渉縞と各回折格子マークとが大きく
ズレている様子を示す図、(B)は干渉縞と各回折格子
マークとの方向が補正されて一致している様子を示す
図、(C)は僅かにズレていた干渉縞と各回折格子マー
クとの方向を補正した様子を示す図、FIG. 6A is a diagram showing a state in which interference fringes and each diffraction grating mark are largely displaced, and FIG. 6B is a diagram showing a state in which the directions of the interference fringes and each diffraction grating mark are corrected and coincide with each other. (C) is a diagram showing a state in which the direction of the interference fringes slightly shifted and the direction of each diffraction grating mark has been corrected.
【図7】は本実施例の変形例による投影露光装置の概略
的な構成を示す図、FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a modification of the present embodiment;
【図8】は偏光ビームスプリッタの機能を示す図、FIG. 8 is a diagram showing a function of a polarizing beam splitter;
【図9】は主偏光成分とこれと異なる周波数のノイズ成
分とが楕円偏光している様子を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a main polarization component and a noise component having a different frequency are elliptically polarized.
10…光源 13…偏光ビームスプリッタ 15a…第1音響光変調器 15b…第2音響光変調器 16a、16b…平行平面板 18…偏光ビームスプリッタ(ビームスプリッタ) Reference Signs List 10 light source 13 polarization beam splitter 15a first acoustic light modulator 15b second acoustic light modulator 16a, 16b parallel plane plate 18 polarization beam splitter (beam splitter)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−56818(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-56818 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30
Claims (7)
回折マークに、アライメント光学系からの互いに周波数
が異なる2光束を2方向から照射し、該2光束により発
生する回折光を干渉させて、該干渉による光ビート信号
を光電検出する位置検出装置において、 前記回折マークを照射するための照明光束を供給する照
明光束供給手段と; 前記照明光束を2分割するとともに、該2分割された各
光束の周波数を所定の値だけ変調させる光変調手段と
; 前記変調した2光束を前記アライメント光学系の光軸を
挟んで進行させるとともに前記基板上に形成された回折
マークを2方向から照射する2光束の交差角を調整する
光路調整手段とを有することを特徴とする位置検出装
置。1. A diffraction mark formed on a substrate for detecting a position is irradiated with two light beams having different frequencies from two directions from an alignment optical system to interfere with the diffracted light generated by the two light beams. A position detection device that photoelectrically detects an optical beat signal due to the interference; and an illumination light beam supply unit that supplies an illumination light beam for irradiating the diffraction mark; Light modulation means for modulating the frequency of each light beam by a predetermined value;
An optical path adjusting means for advancing the modulated two light beams across the optical axis of the alignment optical system and adjusting an intersection angle of the two light beams for irradiating the diffraction mark formed on the substrate from two directions; A position detecting device characterized by the above-mentioned.
いずれか一方に傾角可変な平行平面板を有することを特
徴とする請求項1に記載の位置検出装置。2. The position detecting device according to claim 1, wherein said optical path adjusting means has a parallel flat plate with a variable tilt angle on at least one of the optical paths.
ークに異なる2方向から2つの照明光束を照射するアラ
イメント光学系と、前記回折マークからの回折光を受光
する受光手段とを有し、前記受光手段からの信号に基づ
いて前記基板の位置を検出する位置検出装置において、 前記2光束の周波数を所定量だけ変調させる光変調手段
と; 前記2光束の交差角を調整する調整手段とを有すること
を特徴とする位置検出装置3. An alignment optical system for irradiating a diffraction mark formed on a substrate whose position is to be detected with two illuminating light beams from two different directions, and light receiving means for receiving diffracted light from the diffraction mark. A position detecting device that detects a position of the substrate based on a signal from the light receiving unit; a light modulating unit that modulates a frequency of the two light beams by a predetermined amount; and an adjusting unit that adjusts an intersection angle of the two light beams. Position detecting device characterized by having
装置において、 アライメント光を供給する光源システムと; 前記アライメント光を2つに分割するとともに、該2つ
のアライメント光の周波数を互いに異ならせる周波数変
調部材と; 前記2つのアライメント光を異なる2方向から前記基板
上に形成された回折マークに照射する照射光学系と; 前記2つのアライメントの照射により前記回折マークか
ら発生する回折光を干渉させて、該干渉による光ビート
信号を光電検出する位置検出装置と; 前記回折マークを照射する前記2つのアライメント光の
交差角を調整する光路調整部材とを有することを特徴と
する露光装置。4. An exposure apparatus for exposing a pattern on a mask onto a substrate, comprising: a light source system for supplying alignment light; and a frequency for dividing the alignment light into two and making the frequencies of the two alignment lights different from each other. A modulating member; an irradiating optical system for irradiating the two alignment lights to the diffraction marks formed on the substrate from two different directions; and a diffracted light generated from the diffraction marks by the two alignment irradiations. An exposure apparatus comprising: a position detection device that photoelectrically detects an optical beat signal due to the interference; and an optical path adjustment member that adjusts an intersection angle of the two alignment lights that irradiate the diffraction mark.
いずれか一方に傾角可変な平行平面板を有することを特
徴とする請求項4に記載の露光装置。5. An exposure apparatus according to claim 4, wherein said optical path adjusting member has a parallel flat plate having a variable tilt angle on at least one of the optical paths.
方法において、 互いに周波数の異なる2つのアライメント光を異なる2
方向から前記基板上に形成されたアライメントマークに
照射し、前記アライメントマークから発生する回折光を
干渉させて、該干渉による光ビート信号を光電検出する
ことと; 前記回折マークを照射する前記2つのアライメント光の
交差角を調整することとを有することを特徴とする露光
方法。6. An exposure method for exposing a pattern on a mask onto a substrate, comprising:
Irradiating the alignment mark formed on the substrate from the direction, causing the diffracted light generated from the alignment mark to interfere with each other, and photoelectrically detecting a light beat signal due to the interference; Adjusting an intersection angle of the alignment light.
回折マークからの回折光を干渉させて、該回折マークを
検出するマーク検出方法において、 アライメント光学系からの2光束を前記回折マークに2
方向から照射することと; 互いに周波数の異なる2光束を得るために、前記2光束
の各光束の周波数を所定量だけ変調させることと; 前記2光束を前記アライメント光学系の光軸を挟んで進
行させることとを有することを特徴とするマーク検出方
法。7. A mark detection method for detecting a diffraction mark by interfering a diffraction light from a diffraction mark formed on a substrate for position detection, wherein two light beams from an alignment optical system are detected by the diffraction mark. To 2
Irradiating from a direction; modulating the frequency of each light beam of the two light beams by a predetermined amount in order to obtain two light beams having different frequencies from each other; and proceeding the two light beams across the optical axis of the alignment optical system. And a mark detection method.
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