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JP2023176185A - Alignment apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing article - Google Patents

Alignment apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing article Download PDF

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JP2023176185A
JP2023176185A JP2022088343A JP2022088343A JP2023176185A JP 2023176185 A JP2023176185 A JP 2023176185A JP 2022088343 A JP2022088343 A JP 2022088343A JP 2022088343 A JP2022088343 A JP 2022088343A JP 2023176185 A JP2023176185 A JP 2023176185A
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Japan
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alignment
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gravity
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JP2022088343A
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賢 土井
Ken Doi
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

To provide an alignment apparatus that can improve aligning accuracy between an original plate and a substrate.SOLUTION: An alignment apparatus according to the present invention comprises: a first measurement part which detects first measuring light passing through a first mark of a first object, an optical system, and a second mark of a second object, and measures positions of the first mark and the second mark in a first plane perpendicular to an optical axis of the optical system; a second measurement part which measures a height of the first object in a direction parallel to the optical axis of the optical system; a drive part which moves at least one of the first object and the second object in the first plane; and a control part which calculates relative positions between the first mark and the second mark in the first plane from measured positions of the first mark and the second mark, corrects relative positions calculated on the basis of a relation between a deviation amount of relative positions to be calculated and a height to be measured, and the measured height, and controls the drive part on the basis of corrected relative positions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、位置合わせ装置、露光装置、及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an alignment device, an exposure device, and a method of manufacturing an article.

従来、原版に形成されているパターンを基板に転写するように当該基板を露光する露光装置では、当該基板上における当該パターンの重ね合わせ精度を向上させるために、当該原版と当該基板との間の位置合わせ精度の向上が求められている。
露光装置では当該位置合わせを行う際に、基板上に形成されているマークに計測光を投射し当該マークによって反射された当該計測光を受光することで形成される当該マークの像から投影光学系の光軸に垂直な平面内における当該基板の位置が計測される。
Conventionally, in an exposure apparatus that exposes a substrate so as to transfer the pattern formed on the original onto the substrate, in order to improve the overlay accuracy of the pattern on the substrate, the distance between the original and the substrate is increased. There is a need to improve alignment accuracy.
When performing the alignment, the exposure device projects measurement light onto a mark formed on the substrate and receives the measurement light reflected by the mark.The projection optical system uses the image of the mark formed by projecting the measurement light onto the mark formed on the substrate. The position of the substrate in a plane perpendicular to the optical axis of the substrate is measured.

このとき当該計測光を投射及び受光する光学系がコマ収差や光軸ずれ等を有していると、投影光学系の光軸に平行な方向の当該基板の高さに応じて当該マークの像の検出波形が変化するため、当該平面内における当該基板の計測位置に誤差が含まれてしまう。
特許文献1は、基板の当該高さを変化させながら計測光が形成する当該基板上のマークの像を検出することで、当該計測光を投射及び受光する光学系のコマ収差や光軸ずれを低減するように当該光学系内の光学部材の位置を調整する位置合わせ装置を開示している。
At this time, if the optical system that projects and receives the measurement light has comatic aberration or optical axis misalignment, the image of the mark will vary depending on the height of the substrate in the direction parallel to the optical axis of the projection optical system. Since the detected waveform changes, an error will be included in the measured position of the substrate within the plane.
Patent Document 1 detects the image of the mark on the substrate formed by the measurement light while changing the height of the substrate, thereby reducing coma aberration and optical axis deviation of the optical system that projects and receives the measurement light. An alignment device is disclosed that adjusts the position of an optical member within the optical system so as to reduce the number of optical elements.

特開2009-16762号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-16762

特許文献1に開示されている位置合わせ装置では、原版上のマーク及び基板ステージ上の基準マークを計測する計測系と、基板上のマーク及び当該基板ステージ上の基準マークを計測する計測系との二つの計測系が用いられている。
すなわち特許文献1に開示されている位置合わせ装置では、原版上のマークと基板上のマークとの間の相対位置を二つの計測系によって間接的に計測している。
そして特許文献1に開示されている位置合わせ装置では、基板上のマーク及び基板ステージ上の基準マークの像から双方のマークを計測する一方の計測系に含まれる光学系におけるコマ収差や光軸ずれを調整している。
The alignment device disclosed in Patent Document 1 includes a measurement system that measures marks on the original and reference marks on the substrate stage, and a measurement system that measures the marks on the substrate and the reference marks on the substrate stage. Two measurement systems are used.
That is, in the alignment device disclosed in Patent Document 1, the relative position between the mark on the original and the mark on the substrate is indirectly measured by two measurement systems.
In the alignment device disclosed in Patent Document 1, coma aberration and optical axis deviation occur in an optical system included in one measurement system that measures marks on a substrate and a reference mark on a substrate stage from images of both marks. are being adjusted.

一方、基板上のマークによって反射された後、原版上のマークを通過するように計測光を導光することによって双方のマークを計測する単一の計測系を用いることで、原版と基板との間の位置合わせを行う位置合わせ装置も知られている。
すなわちそのような位置合わせ装置では、原版上のマークと基板上のマークとの間の相対位置を単一の計測系によって直接的に計測しているため、特許文献1に開示されている位置合わせ装置に比べて位置合わせ精度がより向上する。
On the other hand, by using a single measurement system that measures both marks by guiding the measurement light so that it is reflected by the mark on the substrate and then passes through the mark on the original, it is possible to A positioning device that performs positioning between the two is also known.
In other words, in such an alignment device, the relative position between the mark on the original and the mark on the substrate is directly measured by a single measurement system, so that the alignment disclosed in Patent Document 1 is not possible. The alignment accuracy is improved compared to other devices.

一方そのような位置合わせ装置では、計測系に含まれる光学系がコマ収差や光軸ずれ等を有していると、投影光学系の光軸に平行な方向の基板の高さに応じて基板上のマーク及び原版上のマーク双方の像の検出波形が変化してしまう。
そのため、基板だけで無く原版においても投影光学系の光軸に垂直な平面内における計測位置に誤差が含まれてしまう。
On the other hand, in such alignment devices, if the optical system included in the measurement system has comatic aberration or optical axis misalignment, the height of the substrate in the direction parallel to the optical axis of the projection optical system may be adjusted. The detection waveforms of the images of both the upper mark and the mark on the original will change.
Therefore, not only the substrate but also the original plate includes an error in the measured position in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system.

そこで本発明は、原版上のマーク及び基板上のマーク双方を計測する計測系を用いた原版と基板との間の位置合わせにおける精度を向上させることができる位置合わせ装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an alignment device that can improve the accuracy of alignment between an original and a substrate using a measurement system that measures both marks on the original and marks on the substrate. do.

本発明に係る位置合わせ装置は、第1の物体に形成されている第1のマークと、光学系と、光学系の光軸に平行な第1の方向において光学系に対して第1の物体の反対側に配置されている第2の物体に形成されている第2のマークとを通過する第1の計測光を検出し、第1のマーク及び第2のマークそれぞれの第1の方向に垂直な第1の平面内における位置を計測する第1の計測部と、第1の物体の第1の方向における高さを計測する第2の計測部と、第1の物体及び第2の物体の少なくとも一方を第1の平面内において移動させる駆動部と、第1の計測部を制御することによって計測された第1のマーク及び第2のマークそれぞれの位置から第1のマークと第2のマークとの間の第1の平面内における相対位置を算出し、算出される相対位置のずれ量と計測される高さとの間の関係と、第2の計測部を制御することによって計測された高さとに基づいて算出された相対位置を補正し、且つ補正された相対位置に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。 The alignment device according to the present invention includes: a first mark formed on a first object; an optical system; a second mark formed on a second object disposed on the opposite side of the object, and detects the first measurement light passing through the second mark formed on the second object, and a first measurement unit that measures the position in a first vertical plane; a second measurement unit that measures the height of the first object in the first direction; the first object and the second object. a drive unit that moves at least one of the first mark and the second mark within a first plane; The relative position between the mark and the mark in the first plane is calculated, and the relationship between the calculated deviation amount of the relative position and the measured height is determined by controlling the second measurement unit. The present invention is characterized by comprising a control section that corrects the relative position calculated based on the height and controls the drive section based on the corrected relative position.

本発明によれば、原版上のマーク及び基板上のマーク双方を計測する計測系を用いた原版と基板との間の位置合わせにおける精度を向上させることができる位置合わせ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an alignment device that can improve the accuracy of alignment between an original and a substrate using a measurement system that measures both marks on the original and marks on the substrate. .

第一実施形態に係る位置合わせ装置を備える露光装置の模式的断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an exposure apparatus including an alignment device according to a first embodiment. 第一実施形態に係る位置合わせ装置におけるアライメントマーク及びCCDカメラの撮像面の上面図。FIG. 3 is a top view of an alignment mark and an imaging surface of a CCD camera in the positioning device according to the first embodiment. 第一実施形態に係る位置合わせ装置におけるデフォーカス特性を模式的に示した図。FIG. 3 is a diagram schematically showing defocus characteristics in the alignment device according to the first embodiment. 第一実施形態に係る位置合わせ装置において位置合わせを行う際の処理を示すフローチャート。5 is a flowchart showing processing when performing alignment in the alignment device according to the first embodiment. 第二実施形態に係る位置合わせ装置におけるデフォーカス特性を模式的に示した図。FIG. 7 is a diagram schematically showing defocus characteristics in the alignment device according to the second embodiment. 第三実施形態に係る位置合わせ装置におけるデフォーカス特性を模式的に示した図。FIG. 7 is a diagram schematically showing defocus characteristics in a positioning device according to a third embodiment.

以下に、本実施形態に係る位置合わせ装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている。
また以下では、投影光学系3の光軸に平行な方向をZ方向(第1の方向)、投影光学系3の光軸に垂直な平面(第1の平面)内において互いに直交する二方向をX方向(第2の方向)及びY方向(第3の方向)とする。
Below, the positioning device according to this embodiment will be described in detail based on the accompanying drawings. Note that the drawings shown below are drawn on a different scale from the actual scale so that the present embodiment can be easily understood.
In the following, a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 3 is referred to as the Z direction (first direction), and two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 3 (first plane) are referred to as the Z direction (first direction). The X direction (second direction) and the Y direction (third direction).

[第一実施形態]
従来、フォトリソグラフィー技術を用いてデバイスを製造する装置として、原版(レチクル、マスク)に描画されている回路パターンを投影光学系を介して基板(プレート)上に投影することで当該回路パターンを転写する投影型露光装置が使用されている。
そのような投影型露光装置では、基板上において複数のパターンを重ね合わせる際の精度である重ね合わせ精度(オーバーレイ精度)の向上が求められている。
[First embodiment]
Traditionally, equipment for manufacturing devices using photolithography technology transfers a circuit pattern drawn on an original (reticle, mask) by projecting it onto a substrate (plate) via a projection optical system. Projection type exposure equipment is used.
Such projection exposure apparatuses are required to improve overlay accuracy, which is the accuracy when overlaying a plurality of patterns on a substrate.

そして、当該重ね合わせ精度を向上させるためには、原版と基板とを互いに高精度に位置合わせ(アライメント)する必要があり、そのために、投影型露光装置にはアライメント計測系が設けられる。
そのようなアライメント計測系の一つとして、非露光光を用いて投影光学系を介さずに基板上のアライメントマークを照明することで当該アライメントマークを計測するオフアクシス(Off-Axis)アライメント計測系が知られている。
In order to improve the overlay accuracy, it is necessary to align the original and the substrate with each other with high precision, and for this purpose, the projection exposure apparatus is provided with an alignment measurement system.
One such alignment measurement system is an off-axis alignment measurement system that measures alignment marks on a substrate by illuminating them with non-exposure light without going through a projection optical system. It has been known.

また、そのようなアライメント計測系の一つとして、非露光光を用いて投影光学系を介して基板上のアライメントマークを照明することで当該アライメントマークを計測するTTL(Through The Lens)アライメント計測系が知られている。
なお、投影光学系が少なくとも一つのミラーで構成されている場合には、TTM(Through The Mirror)アライメント計測系とも呼ばれる。
Furthermore, as one such alignment measurement system, there is a TTL (Through The Lens) alignment measurement system that measures the alignment mark on the substrate by illuminating the alignment mark on the substrate via a projection optical system using non-exposure light. It has been known.
Note that when the projection optical system is composed of at least one mirror, it is also called a TTM (Through The Mirror) alignment measurement system.

また、TTLアライメント計測系を用いて基板の位置合わせを行う際には、投影光学系の光軸に平行な方向における当該基板の高さに応じて当該光軸に垂直な平面内における当該基板上のアライメントマークの計測位置が変化することが知られている。
そのような基板の高さ、より具体的には当該基板の基板面の投影光学系によるベストフォーカスの位置からのずれ(デフォーカス)に応じた当該基板上のアライメントマークの計測位置の変化は、デフォーカス特性と呼ばれている。
In addition, when aligning the substrate using the TTL alignment measurement system, the height of the substrate in the direction parallel to the optical axis of the projection optical system is determined based on the height of the substrate in the plane perpendicular to the optical axis. It is known that the measurement position of the alignment mark changes.
Changes in the measured position of the alignment mark on the substrate according to the height of the substrate, more specifically, the deviation (defocus) of the substrate surface of the substrate from the position of best focus by the projection optical system, are as follows: This is called the defocus characteristic.

また近年においては、基板における様々なプロセス(材質、厚さ、膜厚、線幅等)に対して当該基板上のアライメントマークの検出誤差を低減することができるアライメント計測系が求められている。
例えば、アライメント計測系がTIS(Tool Induced Shift)を含んでいると、アライメントマークが対称な段差構造を有していても当該アライメントマークを検出する際に検出誤差が発生してしまう。
Furthermore, in recent years, there has been a demand for an alignment measurement system that can reduce detection errors of alignment marks on a substrate for various processes (material, thickness, film thickness, line width, etc.) on the substrate.
For example, if the alignment measurement system includes a TIS (Tool Induced Shift), a detection error will occur when detecting the alignment mark even if the alignment mark has a symmetrical step structure.

なおここでいうTISとは、計測系自身が有するシステムエラーによって発生する測定値ずれについての指標であり、例えばコマ収差等によって発生する計測誤差である。
そこで従来、アライメントマークの対称性及び位置ずれを総合的に評価することで、アライメント計測系のコマ収差及び光軸ずれを小さくするように当該アライメント計測系を構成する光学部材を調整することで、当該検出誤差を低減させる技術が提案されている。
Note that TIS here is an index of measurement value deviation caused by a system error of the measurement system itself, and is a measurement error caused by, for example, coma aberration.
Conventionally, by comprehensively evaluating the symmetry and positional deviation of alignment marks, the optical members constituting the alignment measurement system can be adjusted to reduce the comatic aberration and optical axis deviation of the alignment measurement system. Techniques have been proposed to reduce the detection error.

しかしながら、上記の従来の技術は基板上のアライメントマークの検出誤差を低減することを目的としているため、原版上のアライメントマークの検出誤差を低減することは考慮していない。
一方、TTMアライメント計測系を用いる場合には、非露光光として可視光を用いることができるため、基板上のアライメントマーク及び原版上のアライメントマークそれぞれを介した光を検出することができる。
そして、そのような光を検出する際には、基板の高さの変化が当該基板上のアライメントマークだけでなく原版上のアライメントマークの計測位置においてもずれを生じさせてしまう。
However, since the above-mentioned conventional technique aims to reduce the detection error of the alignment mark on the substrate, it does not consider reducing the detection error of the alignment mark on the original.
On the other hand, when using a TTM alignment measurement system, visible light can be used as the non-exposure light, so it is possible to detect the light that passes through each of the alignment marks on the substrate and the alignment mark on the original.
When such light is detected, a change in the height of the substrate causes a shift not only in the alignment mark on the substrate but also in the measured position of the alignment mark on the original.

上記のように、投影光学系を介して原版のパターンを基板に転写する露光装置において原版及び基板の位置を計測する位置合わせ装置において、基板の高さに応じてデフォーカス特性の影響を受けて位置合わせ精度が低下する問題が知られている。
すなわち、基板面における局所的な変化またはデフォーカス特性の影響を受けて原版上のアライメントマーク及び基板上のアライメントマーク双方の位置情報が騙されてしまう。
そこで本実施形態は、デフォーカス特性の影響を考慮することによって、原版と基板との間の相対的な位置を高精度に補正することで、当該原版と当該基板との間の位置合わせの精度を向上させることができる位置合わせ装置を提供することを目的としている。
As mentioned above, in the alignment device that measures the position of the original and the substrate in the exposure device that transfers the pattern of the original onto the substrate via the projection optical system, the defocus characteristic is affected depending on the height of the substrate. There is a known problem in which alignment accuracy decreases.
That is, the positional information of both the alignment mark on the original and the alignment mark on the substrate is falsified due to the influence of local changes or defocus characteristics on the substrate surface.
Therefore, in this embodiment, the relative position between the original and the substrate is corrected with high precision by taking into account the influence of the defocus characteristics, thereby improving the accuracy of alignment between the original and the substrate. The purpose of the present invention is to provide an alignment device that can improve the performance.

図1は、第一実施形態に係る位置合わせ装置を備える露光装置30の模式的断面図を示している。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an exposure apparatus 30 including an alignment apparatus according to the first embodiment.

露光装置30は、マスク1(第2の物体)を通過した露光光をプレート4(第1の物体)上に塗布されたレジスト(感光剤)に投影光学系3を介して導光(露光)することで、当該マスク1に形成されているパターンを当該レジストに転写する投影型露光装置である。
そして本実施形態に係る位置合わせ装置では、プレート4上のアライメントマーク4a(第1のマーク)によって反射されたレジストを感光させない光、すなわち非露光光が投影光学系3を介してマスク1上のアライメントマーク1a(第2のマーク)に導光される。
すなわち本実施形態に係る位置合わせ装置では、マスク1及びプレート4は、投影光学系3の光軸に平行なZ方向において投影光学系3に対して互いに反対側に配置されている。
The exposure device 30 guides (exposes) the exposure light that has passed through the mask 1 (second object) onto the resist (photosensitive agent) coated on the plate 4 (first object) via the projection optical system 3. This is a projection type exposure apparatus that transfers the pattern formed on the mask 1 onto the resist.
In the alignment apparatus according to the present embodiment, the light that does not expose the resist, that is, the non-exposure light that is reflected by the alignment mark 4a (first mark) on the plate 4 is transmitted onto the mask 1 via the projection optical system 3. The light is guided to the alignment mark 1a (second mark).
That is, in the alignment apparatus according to this embodiment, the mask 1 and the plate 4 are arranged on opposite sides of the projection optical system 3 in the Z direction parallel to the optical axis of the projection optical system 3.

本実施形態に係る位置合わせ装置は、上記導光によってマスク1上のアライメントマーク1a及びプレート4上のアライメントマーク4aを検出する、すなわちTTM方式を採用している。
そして、マスク1上のアライメントマーク1a及びプレート4上のアライメントマーク4aそれぞれの検出位置に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5がXY平面内において駆動される。これにより、マスク1とプレート4との間の位置合わせ(アライメント)が行われる。
The alignment apparatus according to this embodiment detects the alignment mark 1a on the mask 1 and the alignment mark 4a on the plate 4 by the light guide, that is, employs the TTM method.
Then, the mask stage 2 and the plate stage 5 are driven within the XY plane based on the detected positions of the alignment mark 1a on the mask 1 and the alignment mark 4a on the plate 4, respectively. Thereby, alignment between the mask 1 and the plate 4 is performed.

図1に示されているように、露光装置30は、マスクステージ2(駆動部)、投影光学系3(光学系)、プレートステージ5(駆動部)及び照明系6を備えている。
また露光装置30は、アライメント計測系7(第1の計測部)、フォーカス計測系8(第2の計測部)及びコンピュータ16(制御部、演算部)を備えている。
なお以下に示すように、本実施形態に係る位置合わせ装置は、マスクステージ2、投影光学系3、プレートステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8及びコンピュータ16から構成される。
As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 30 includes a mask stage 2 (driver), a projection optical system 3 (optical system), a plate stage 5 (driver), and an illumination system 6.
The exposure apparatus 30 also includes an alignment measurement system 7 (first measurement section), a focus measurement system 8 (second measurement section), and a computer 16 (control section, calculation section).
Note that, as shown below, the alignment apparatus according to this embodiment includes a mask stage 2, a projection optical system 3, a plate stage 5, an alignment measurement system 7, a focus measurement system 8, and a computer 16.

照明系6は、マスク1上に形成されている回路パターンを照明するための露光光を照射する。
マスクステージ2(原版ステージ)は、マスク1を保持しながら、少なくともX方向及びY方向に移動可能に構成されている。
The illumination system 6 irradiates exposure light for illuminating the circuit pattern formed on the mask 1.
The mask stage 2 (original stage) is configured to be movable at least in the X direction and the Y direction while holding the mask 1.

投影光学系3は、マスク1を通過した露光光をプレート4に導光するように当該露光光を反射する複数のミラー(反射部材)から構成されており、これによりマスク1上に形成されている回路パターンをプレート4のプレート面上に投影する。
プレートステージ5(基板ステージ)は、プレート4を保持しながら、少なくともX方向、Y方向及びZ方向に移動可能に構成されている。
The projection optical system 3 is composed of a plurality of mirrors (reflecting members) that reflect the exposure light that has passed through the mask 1 so as to guide it to the plate 4. A circuit pattern is projected onto the plate surface of the plate 4.
The plate stage 5 (substrate stage) is configured to be movable at least in the X direction, Y direction, and Z direction while holding the plate 4.

アライメント計測系7は、位置合わせ顕微鏡であり、マスク1のマスク面上に形成されているアライメントマーク1aとプレート4のプレート面上に形成されているアライメントマーク4aとを検出する。これにより、アライメントマーク1aとアライメントマーク4aとの間のXY平面内における相対位置(以下、アライメント計測値と称する。)を計測する。
アライメント計測系7の具体的な構成については、詳細に後述する。
The alignment measurement system 7 is a positioning microscope and detects an alignment mark 1a formed on the mask surface of the mask 1 and an alignment mark 4a formed on the plate surface of the plate 4. Thereby, the relative position (hereinafter referred to as an alignment measurement value) in the XY plane between the alignment mark 1a and the alignment mark 4a is measured.
The specific configuration of the alignment measurement system 7 will be described in detail later.

フォーカス計測系8は、プレート4のプレート面上に光束(第2の計測光)を射出する投光部と、当該プレート面によって反射された当該光束を受光する受光部とから構成されている。そしてフォーカス計測系8は、当該反射光束の位置情報を検出することで、投影光学系3に対するプレート4のプレート面のZ方向における位置、すなわち投影光学系3に対するアライメントフォーカスを計測することができる。
コンピュータ16は、マスクステージ2、プレートステージ5、アライメント計測系7及びフォーカス計測系8の動作を制御するように構成されている。
The focus measurement system 8 includes a light projector that emits a light beam (second measurement light) onto the plate surface of the plate 4, and a light receiver that receives the light beam reflected by the plate surface. The focus measurement system 8 can measure the position of the plate surface of the plate 4 with respect to the projection optical system 3 in the Z direction, that is, the alignment focus with respect to the projection optical system 3, by detecting the position information of the reflected light beam.
The computer 16 is configured to control the operations of the mask stage 2, plate stage 5, alignment measurement system 7, and focus measurement system 8.

次に、本実施形態に係る位置合わせ装置において行われる処理について説明する。
具体的には、本実施形態に係る位置合わせ装置においてアライメントマーク1a及び4aそれぞれの位置情報を検出することで、マスク1とプレート4との間の位置合わせ(アライメント)を行う方法について説明する。
Next, processing performed in the alignment apparatus according to this embodiment will be described.
Specifically, a method of performing alignment between the mask 1 and the plate 4 by detecting position information of each of the alignment marks 1a and 4a in the alignment apparatus according to this embodiment will be described.

図1に示されているように、アライメント計測系7は、ミラー9、補正光学系10、ビームスプリッター11、照明光学系12、ミラー13、リレー光学系14及びCCDカメラ15(受光素子、撮像素子)から構成される。 As shown in FIG. 1, the alignment measurement system 7 includes a mirror 9, a correction optical system 10, a beam splitter 11, an illumination optical system 12, a mirror 13, a relay optical system 14, and a CCD camera 15 (a light receiving element, an image sensor). ).

具体的にアライメント計測系7では、図1に示されているように、光源を含む照明光学系12から光束(第1の計測光)が出射する。
次に、照明光学系12から射出された光束は、ビームスプリッター11において反射され、補正光学系10を通過した後、ミラー9によって反射されることで、マスク1のマスク面上のアライメントマーク1aに導光される。
そして、アライメントマーク1aに導光された光束の一部は、アライメントマーク1aを形成する遮光部によって遮光される。
Specifically, in the alignment measurement system 7, as shown in FIG. 1, a light beam (first measurement light) is emitted from an illumination optical system 12 including a light source.
Next, the light beam emitted from the illumination optical system 12 is reflected by the beam splitter 11, passes through the correction optical system 10, and is then reflected by the mirror 9, thereby reaching the alignment mark 1a on the mask surface of the mask 1. light is guided.
A part of the light beam guided to the alignment mark 1a is blocked by a light blocking portion forming the alignment mark 1a.

次に、アライメントマーク1aを通過した光束は、投影光学系3を通過することで、プレート4のプレート面上のアライメントマーク4aに導光されることで、当該アライメントマーク4aが照明される。
そして、アライメントマーク4aに導光された光束の一部は、アライメントマーク4aを形成する反射部によって反射される。
Next, the light beam that has passed through the alignment mark 1a passes through the projection optical system 3 and is guided to the alignment mark 4a on the plate surface of the plate 4, thereby illuminating the alignment mark 4a.
Then, a part of the light beam guided to the alignment mark 4a is reflected by the reflecting portion forming the alignment mark 4a.

次に、アライメントマーク4aによって反射された光束は、再び投影光学系3、アライメントマーク1a、ミラー9、補正光学系10を介してビームスプリッター11に入射する。
そして、ビームスプリッター11に入射した光束は、ビームスプリッター11を透過し、ミラー13によって反射され、リレー光学系14を通過した後、CCDカメラ15の撮像面上に入射することで受光される。
Next, the light beam reflected by the alignment mark 4a enters the beam splitter 11 again via the projection optical system 3, the alignment mark 1a, the mirror 9, and the correction optical system 10.
The light flux incident on the beam splitter 11 passes through the beam splitter 11, is reflected by the mirror 13, passes through the relay optical system 14, and then enters the imaging surface of the CCD camera 15, where it is received.

このとき、プレート4のプレート面上のアライメントマーク4aによって反射された光束は、マスク1のマスク面上のアライメントマーク1aによって一部が遮光されている。
そのため、CCDカメラ15の撮像面上には、アライメントマーク1a及びアライメントマーク4a双方の像が形成される。
このように本実施形態に係る位置合わせ装置では、複数のミラーから構成される投影光学系3において可視光を通過させることができるため、アライメントマーク1a及びアライメントマーク4a双方の像をCCDカメラ15の撮像面上に形成することができる。
At this time, the light beam reflected by the alignment mark 4a on the plate surface of the plate 4 is partially blocked by the alignment mark 1a on the mask surface of the mask 1.
Therefore, images of both the alignment mark 1a and the alignment mark 4a are formed on the imaging surface of the CCD camera 15.
In this way, in the alignment device according to this embodiment, visible light can pass through the projection optical system 3 composed of a plurality of mirrors, so that images of both the alignment mark 1a and the alignment mark 4a can be captured by the CCD camera 15. It can be formed on the imaging surface.

図2(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、アライメントマーク1a、アライメントマーク4a、及びCCDカメラ15の撮像面上に形成される画像信号20の上面図を示している。 FIGS. 2A, 2B, and 2C show top views of the alignment mark 1a, the alignment mark 4a, and the image signal 20 formed on the imaging surface of the CCD camera 15, respectively.

アライメントマーク1aでは、二つの矩形群(第2の図形群、第3の図形群)が互いにX方向に離間して設けられている。そして各矩形群は、それぞれY方向に延在すると共にX方向において互いに離間する三個の矩形(第4の図形)と、それぞれX方向に延在すると共にY方向において互いに離間する三個の矩形(第3の図形)とから構成されている。
またアライメントマーク4aでは、一つの矩形群(第1の図形群)が設けられている。そして当該矩形群は、それぞれY方向に延在すると共にX方向において互いに離間する三個の矩形(第2の図形)と、それぞれX方向に延在すると共にY方向において互いに離間する三個の矩形(第1の図形)とから構成されている。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置においてアライメントマーク1a及び4aそれぞれを構成する図形は、矩形に限らず、当該図形の数や構成も上記に限られない。
In the alignment mark 1a, two rectangular groups (a second graphic group and a third graphic group) are provided spaced apart from each other in the X direction. Each rectangular group consists of three rectangles (fourth figures) each extending in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction, and three rectangles each extending in the X direction and spaced from each other in the Y direction. (third figure).
Further, in the alignment mark 4a, one rectangular group (first figure group) is provided. The group of rectangles includes three rectangles (second figures) each extending in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction, and three rectangles each extending in the X direction and spaced apart from each other in the Y direction. (first figure).
In addition, in the positioning apparatus according to the present embodiment, the shapes forming each of the alignment marks 1a and 4a are not limited to rectangles, and the number and configuration of the shapes are not limited to the above.

そしてCCDカメラ15の撮像面上では、アライメントマーク4aを構成する一つの矩形群がX方向においてアライメントマーク1aを構成する二つの矩形群の間に挟まれるように、アライメントマーク1a及びアライメントマーク4aの像が形成される。
換言すると、CCDカメラ15の撮像面上では、アライメントマーク1a及びアライメントマーク4aを構成する三つの矩形群がX方向に整列している画像信号20が撮像される。
On the imaging surface of the CCD camera 15, the alignment mark 1a and the alignment mark 4a are arranged so that one rectangular group constituting the alignment mark 4a is sandwiched between two rectangular groups constituting the alignment mark 1a in the X direction. An image is formed.
In other words, on the imaging surface of the CCD camera 15, an image signal 20 is captured in which three rectangular groups forming the alignment mark 1a and the alignment mark 4a are aligned in the X direction.

次に、CCDカメラ15によって撮像されたアライメントマーク1a及びアライメントマーク4aそれぞれの像に基づく画像信号20が回線を介してコンピュータ16に入力される。
そしてコンピュータ16は、受信した画像信号20からアライメントマーク1a及びアライメントマーク4aそれぞれの像の間の位置情報、すなわち相対位置(アライメント計測値)を取得する。
Next, an image signal 20 based on the images of the alignment mark 1a and alignment mark 4a captured by the CCD camera 15 is input to the computer 16 via a line.
Then, the computer 16 acquires positional information between the respective images of the alignment mark 1a and the alignment mark 4a, that is, the relative position (alignment measurement value) from the received image signal 20.

また本実施形態に係る位置合わせ装置では、アライメント計測系7によるアライメントマーク1a及びアライメントマーク4aの間のXY面内における相対位置の計測に加えて、フォーカス計測系8によるプレート4のZ方向における位置(高さ)も計測される。
そしてコンピュータ16は、以下に示すように、フォーカス計測系8から回線を介して取得されるプレート4のZ方向における計測位置に基づいて、アライメント計測値を補正する。
In addition, in the alignment device according to this embodiment, in addition to the measurement of the relative position in the XY plane between the alignment mark 1a and the alignment mark 4a by the alignment measurement system 7, the focus measurement system 8 measures the position of the plate 4 in the Z direction. (Height) is also measured.
Then, the computer 16 corrects the alignment measurement value based on the measured position of the plate 4 in the Z direction obtained from the focus measurement system 8 via a line, as described below.

図3(a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態に係る位置合わせ装置でのX方向及びY方向におけるアライメント計測値のずれ量とプレート4のZ方向における高さとの間の関係を模式的に示している。
換言すると図3(a)及び(b)は、本実施形態に係る位置合わせ装置におけるデフォーカス特性を模式的に示している。
すなわちここでいうデフォーカス特性とは、プレート4をZ方向において所定の量だけシフトさせた際に発生するアライメント計測値のずれ量を意味している。
3(a) and 3(b) schematically show the relationship between the amount of deviation of alignment measurement values in the X direction and Y direction and the height of the plate 4 in the Z direction, respectively, in the alignment device according to the present embodiment. It is shown in
In other words, FIGS. 3A and 3B schematically show the defocus characteristics of the alignment device according to this embodiment.
That is, the defocus characteristic here means the amount of deviation in the alignment measurement value that occurs when the plate 4 is shifted by a predetermined amount in the Z direction.

図3(a)及び(b)に示されるように、アライメント計測系7によるアライメントマーク1a及び4aのベストフォーカス位置Δh=0では、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値のずれ量Δx及びΔyはゼロであるとする(ゼロに設定する)。
なおここでいうベストフォーカス位置は、例えばCCDカメラ15の撮像面上に形成されるアライメントマーク1a及び4aの像のコントラストが最も高くなる際のプレート4のZ方向における高さとして定義することができる。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), at the best focus position Δh=0 of the alignment marks 1a and 4a by the alignment measurement system 7, the deviation amounts Δx and Δy of the alignment measurement values in the X direction and the Y direction, respectively. is zero (set to zero).
The best focus position here can be defined, for example, as the height of the plate 4 in the Z direction at which the contrast of the images of the alignment marks 1a and 4a formed on the imaging surface of the CCD camera 15 is the highest. .

また本実施形態に係る位置合わせ装置では、プレート4の高さを変化させた際のアライメント計測系7によって計測されるアライメントマーク1a及び4aの像のコントラストとフォーカス計測系8によって計測されるプレート4の高さとの間の関係を予め取得する。
これにより、ベストフォーカス位置及び当該ベストフォーカス位置からのZ方向におけるシフト量を当該関係に基づいてフォーカス計測系8によるプレート4の高さの計測値に変換することができる。
In addition, in the alignment apparatus according to the present embodiment, the contrast between the images of the alignment marks 1a and 4a measured by the alignment measurement system 7 and the plate 4 measured by the focus measurement system 8 when the height of the plate 4 is changed. Obtain the relationship between the height of the
Thereby, the best focus position and the amount of shift in the Z direction from the best focus position can be converted into a value measured by the focus measurement system 8 of the height of the plate 4 based on the relationship.

次に、プレート4がベストフォーカス位置からZ方向にシフトする、すなわちデフォーカスが発生すると、図3(a)及び(b)に示されているように、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値においてずれが発生する。
このようなデフォーカス特性は、例えばアライメント計測系7におけるコマ収差や光軸ずれ等によって生じ、例えばプレート4のプレート面上に塗布されているレジストの膜厚の大きさ及び分布や、当該レジストの材料に応じて異なることが知られている。
Next, when the plate 4 shifts from the best focus position in the Z direction, that is, defocus occurs, the alignment measurement values in the X and Y directions, respectively, as shown in FIGS. 3(a) and (b). A deviation occurs in the
Such defocus characteristics are caused by, for example, comatic aberration or optical axis deviation in the alignment measurement system 7, and are caused by, for example, the size and distribution of the film thickness of the resist coated on the plate surface of the plate 4, or the thickness of the resist. It is known that it varies depending on the material.

またデフォーカス特性は、例えばプレート4のプレート面上に既に形成されているパターンの膜厚の大きさ及び分布、当該パターンの材料や当該パターンの線幅に応じて異なることが知られている。
すなわちデフォーカス特性は、当該レジストの膜厚の大きさ及び分布、当該レジストの材料、当該パターンの膜厚の大きさ及び分布、当該パターンの材料、及び当該パターンの線幅の少なくとも一つに基づいて分類することができる。そしてデフォーカス特性は、例えばプレート4のロット単位においては同一とみなしてもよい。
Furthermore, it is known that the defocus characteristics vary depending on, for example, the size and distribution of the film thickness of a pattern already formed on the plate surface of the plate 4, the material of the pattern, and the line width of the pattern.
That is, the defocus characteristic is based on at least one of the size and distribution of the film thickness of the resist, the material of the resist, the size and distribution of the film thickness of the pattern, the material of the pattern, and the line width of the pattern. It can be classified according to The defocus characteristics may be considered to be the same for each lot of plates 4, for example.

ここで、上記のようにアライメントマーク4aによって反射されたアライメント計測系7からの光束は、アライメントマーク1aを通過するため、アライメントマーク1a及び4a双方の計測位置が上記デフォーカスに応じて変化することに注意されたい。
そこで本実施形態に係る位置合わせ装置は、図3(a)及び(b)に示されているようなデフォーカス特性を予め取得しておき、当該取得されたデフォーカス特性に基づいて、アライメント計測系7によって取得されたアライメント計測値を補正する。
そして、当該補正された計測値に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5の少なくとも一方がXY平面内において駆動されることで、マスク1とプレート4との間の位置合わせ(アライメント)が行われる。
Here, since the light beam from the alignment measurement system 7 reflected by the alignment mark 4a as described above passes through the alignment mark 1a, the measurement positions of both the alignment marks 1a and 4a change according to the defocus described above. Please be careful.
Therefore, the alignment device according to the present embodiment acquires defocus characteristics as shown in FIGS. 3(a) and 3(b) in advance, and performs alignment measurement based on the acquired defocus characteristics. The alignment measurements obtained by system 7 are corrected.
Then, at least one of the mask stage 2 and the plate stage 5 is driven within the XY plane based on the corrected measurement value, thereby performing alignment between the mask 1 and the plate 4.

具体的には図3(a)及び(b)に示されているように、プレート4のZ方向におけるベストフォーカス位置からのシフト量(以下、デフォーカス量と称する。)をΔh、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値のずれ量をΔx及びΔyと表す。
このときデフォーカス特性は、近似関数fx(Δh)(第2の関係)及びfy(Δh)(第1の関係)を用いて、以下の式(1)及び(2)のように表される。
Δx=fx(Δh) ・・・(1)
Δy=fy(Δh) ・・・(2)
Specifically, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the shift amount of the plate 4 from the best focus position in the Z direction (hereinafter referred to as defocus amount) is expressed as Δh, the X direction and The amount of deviation of the alignment measurement values in each Y direction is expressed as Δx and Δy.
At this time, the defocus characteristics are expressed as the following equations (1) and (2) using the approximation functions fx (Δh) (second relationship) and fy (Δh) (first relationship). .
Δx=fx(Δh)...(1)
Δy=fy(Δh)...(2)

ここで図3(a)に示されている例では、近似関数fx(Δh)は(Δx,Δh)=(0,0)を通る一次関数であり、図3(b)に示されている例では、近似関数fy(Δh)は(Δy,Δh)=(0,0)を通る一次関数である。
なお、ここではデフォーカス特性を近似関数を用いて表しているが、これに限らず離散的な数値で構成されるテーブルを用いて表してもよい。
Here, in the example shown in Figure 3(a), the approximation function fx(Δh) is a linear function passing through (Δx, Δh) = (0, 0), which is shown in Figure 3(b). In the example, the approximation function fy(Δh) is a linear function that passes through (Δy, Δh)=(0,0).
Note that although the defocus characteristics are expressed using an approximation function here, the defocus characteristics are not limited to this, and may be expressed using a table composed of discrete numerical values.

そして、デフォーカス量がΔd、この際のX方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値がx及びyである場合を考える。
なおここで、X方向におけるアライメント計測値x及びY方向におけるアライメント計測値yについては、アライメントマーク4aとアライメントマーク1aとの間の相対位置として求める。
Then, consider a case where the defocus amount is Δd, and the alignment measurement values in the X direction and Y direction at this time are x and y, respectively.
Here, the alignment measurement value x in the X direction and the alignment measurement value y in the Y direction are determined as relative positions between the alignment mark 4a and the alignment mark 1a.

具体的には、まずアライメントマーク1aに含まれるY方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値をアライメントマーク1aのX方向における計測位置mxとする。
また、アライメントマーク4aに含まれるY方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値をアライメントマーク4aのX方向における計測位置pxとする。
そしてX方向におけるアライメント計測値xを、X方向におけるアライメントマーク4aの計測位置pxとアライメントマーク1aの計測位置mxとの間の差px-mxとして求める。
Specifically, first, the average value of the X coordinates of the centers of gravity of six rectangles extending in the Y direction included in the alignment mark 1a is set as the measured position mx of the alignment mark 1a in the X direction.
Further, the average value of the X coordinate of the center of gravity of each of the three rectangles extending in the Y direction included in the alignment mark 4a is defined as the measured position px of the alignment mark 4a in the X direction.
Then, the alignment measurement value x in the X direction is determined as the difference px−mx between the measurement position px of the alignment mark 4a and the measurement position mx of the alignment mark 1a in the X direction.

同様に、アライメントマーク1aに含まれるX方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値をアライメントマーク1aのY方向における計測位置myとする。
また、アライメントマーク4aに含まれるX方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値をアライメントマーク4aのY方向における計測位置pyとする。
そしてY方向におけるアライメント計測値yを、Y方向におけるアライメントマーク4aの計測位置pyとアライメントマーク1aの計測位置myとの間の差py-myとして求める。
Similarly, the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the six rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 1a is set as the measured position my of the alignment mark 1a in the Y direction.
Further, the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the three rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 4a is set as the measured position py of the alignment mark 4a in the Y direction.
Then, the alignment measurement value y in the Y direction is determined as the difference py−my between the measurement position py of the alignment mark 4a and the measurement position my of the alignment mark 1a in the Y direction.

なお各矩形の重心の座標に対する基準座標は、例えばCCDカメラ15の撮像面の中心の座標とすることができる。
そして、X方向及びY方向それぞれにおける補正されたアライメント計測値をx’及びy’と表したとき、補正されたアライメント計測値x’及びy’は、式(1)及び(2)を用いて、以下の式(3)及び(4)のように表すことができる。
x’=x-Δx=x-fx(Δd) ・・・(3)
y’=y-Δy=y-fy(Δd) ・・・(4)
そして、補正されたアライメント計測値x’及びy’に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5の少なくとも一方を移動させることで、マスク1とプレート4との間の位置合わせを行うことができる。
Note that the reference coordinates for the coordinates of the center of gravity of each rectangle can be, for example, the coordinates of the center of the imaging surface of the CCD camera 15.
Then, when the corrected alignment measurement values in the X direction and Y direction are expressed as x' and y', the corrected alignment measurement values x' and y' can be calculated using equations (1) and (2). , can be expressed as in the following equations (3) and (4).
x'=x-Δx=x-fx(Δd)...(3)
y'=y-Δy=y-fy(Δd)...(4)
Then, by moving at least one of the mask stage 2 and the plate stage 5 based on the corrected alignment measurement values x' and y', the mask 1 and the plate 4 can be aligned.

図4は、本実施形態に係る位置合わせ装置においてマスク1とプレート4との間の位置合わせを行う際の処理を示すフローチャートである。
なお当該フローチャートにおける各ステップの処理は、コンピュータ16が本実施形態に係る位置合わせ装置の各構成要素を制御することで行われる。
FIG. 4 is a flowchart showing a process for aligning the mask 1 and the plate 4 in the alignment apparatus according to this embodiment.
Note that the processing of each step in the flowchart is performed by the computer 16 controlling each component of the alignment apparatus according to this embodiment.

まず、アライメント計測系7によってアライメントマーク1a及び4aを計測することが可能な位置にマスクステージ2及びプレートステージ5を移動させる(ステップS1)。
次に、フォーカス計測系8によってプレート4のZ方向における高さ、すなわちデフォーカス量が計測される(ステップS2)。
First, the mask stage 2 and plate stage 5 are moved to positions where the alignment marks 1a and 4a can be measured by the alignment measurement system 7 (step S1).
Next, the height of the plate 4 in the Z direction, that is, the amount of defocus, is measured by the focus measurement system 8 (step S2).

次に、本実施形態に係る位置合わせ装置において当該プレート4に対するデフォーカス特性が既に取得(作成)されており、例えばコンピュータ16内の記憶部に記憶されているか判断する(ステップS3)。
もし、当該デフォーカス特性が取得されている場合には(ステップS3のYes)、アライメント計測系7によってアライメント計測値を取得する(ステップS5)。
一方、当該デフォーカス特性が取得されていない場合には(ステップS3のNo)、当該プレート4のZ方向における高さを変化させながらアライメント計測値を取得することで、当該デフォーカス特性を取得する(ステップS4)。その後、ステップS5に移行する。
Next, it is determined whether the defocus characteristic for the plate 4 has already been acquired (created) in the positioning apparatus according to the present embodiment and is stored, for example, in a storage section in the computer 16 (step S3).
If the defocus characteristic has been acquired (Yes in step S3), an alignment measurement value is acquired by the alignment measurement system 7 (step S5).
On the other hand, if the defocus characteristic has not been acquired (No in step S3), the defocus characteristic is acquired by acquiring alignment measurement values while changing the height of the plate 4 in the Z direction. (Step S4). After that, the process moves to step S5.

次に、取得されているデフォーカス特性にステップS2で取得されたデフォーカス量を入力することで、アライメント計測値のずれ量を算出する。
そして、式(3)及び(4)に当該算出されたアライメント計測値のずれ量とステップS5で取得されたアライメント計測値とを代入することで、ステップS5で取得されたアライメント計測値を補正する(ステップS6)。
Next, the amount of deviation of the alignment measurement value is calculated by inputting the defocus amount acquired in step S2 to the acquired defocus characteristic.
Then, by substituting the calculated deviation amount of the alignment measurement value and the alignment measurement value obtained in step S5 into equations (3) and (4), the alignment measurement value obtained in step S5 is corrected. (Step S6).

そして、ステップS6で補正されたアライメント計測値に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5の少なくとも一方をXY面内において移動させることで、マスク1とプレート4との間の位置合わせを行う(ステップS7)。 Then, by moving at least one of the mask stage 2 and the plate stage 5 in the XY plane based on the alignment measurement value corrected in step S6, the positioning between the mask 1 and the plate 4 is performed (step S7 ).

以上のように本実施形態に係る位置合わせ装置は、マスク1上のアライメントマーク1a及びプレート4上のアライメントマーク4a双方の像の間の相対位置の計測結果とプレート4の高さとの間の関係を示すデフォーカス特性を取得する。
そして、当該計測された相対位置を当該取得されたデフォーカス特性に基づいて補正し、当該補正された相対位置に基づいてマスク1とプレート4とを互いに位置合わせすることで、当該位置合わせにおける精度を向上させることができる。
As described above, the alignment device according to the present embodiment can determine the relationship between the measurement result of the relative position between the images of both the alignment mark 1a on the mask 1 and the alignment mark 4a on the plate 4 and the height of the plate 4. Obtain the defocus characteristics that indicate.
Then, by correcting the measured relative position based on the acquired defocus characteristic and aligning the mask 1 and plate 4 with each other based on the corrected relative position, the accuracy in the alignment is improved. can be improved.

そして本実施形態に係る位置合わせ装置を備える露光装置30では、露光を行う際にデフォーカス特性に応じてプレート4の高さを変更することは行わないため、当該変更によるスループットの低下を抑制することができる。
また本実施形態に係る位置合わせ装置では、デフォーカス特性を低減するようにアライメント計測系7におけるコマ収差や光軸ずれを調整するためにアライメント計測系7を構成する光学部材のシフト等も行わないため、構成の複雑化を抑制することができる。
In the exposure apparatus 30 equipped with the alignment device according to the present embodiment, the height of the plate 4 is not changed according to the defocus characteristics when performing exposure, so that reduction in throughput due to the change is suppressed. be able to.
Furthermore, in the alignment device according to this embodiment, in order to adjust comatic aberration and optical axis deviation in the alignment measurement system 7 so as to reduce defocus characteristics, the optical members constituting the alignment measurement system 7 are not shifted. Therefore, the complexity of the configuration can be suppressed.

なお、上記では図3(a)及び(b)に示されているようにX方向及びY方向それぞれにおけるデフォーカス特性を一次関数として表しているが、これに限らず二次関数以上の多項式関数で表してもよい。
また本実施形態に係る位置合わせ装置では、プレート4上のアライメントマーク4aによって反射された後、投影光学系3とマスク1上のアライメントマーク1aとを通過した計測光を受光する構成を採っているが、これに限られない。
すなわち、例えばマスク1上のアライメントマーク1aを通過した後、投影光学系3とプレート4上のアライメントマーク4aとを通過した計測光を受光してもよい。
In addition, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the defocus characteristics in the X direction and the Y direction are expressed as a linear function in the above, but the defocus characteristics are not limited to this and may be expressed as a polynomial function of a quadratic function or higher. It may also be expressed as
Furthermore, the alignment device according to the present embodiment is configured to receive measurement light that has been reflected by the alignment mark 4a on the plate 4 and then passed through the projection optical system 3 and the alignment mark 1a on the mask 1. However, it is not limited to this.
That is, for example, measurement light that has passed through the alignment mark 1a on the mask 1 and then through the projection optical system 3 and the alignment mark 4a on the plate 4 may be received.

また例えば、プレート4上のアライメントマーク4aを通過した後、投影光学系3とマスク1上のアライメントマーク1aとを通過した計測光を受光してもよい。
すなわち本実施形態に係る位置合わせ装置では、マスク1上のアライメントマーク1a、投影光学系3及びプレート4上のアライメントマーク4aそれぞれによって光学的作用が及ぼされた計測光を受光する構成を採ればよい。
換言すると本実施形態に係る位置合わせ装置では、計測光の光路上にマスク1上のアライメントマーク1a、投影光学系3及びプレート4上のアライメントマーク4aそれぞれが配置されていればよい。
更に換言すると本実施形態に係る位置合わせ装置では、マスク1上のアライメントマーク1a、投影光学系3及びプレート4上のアライメントマーク4aそれぞれを通過する計測光を受光する構成を採ればよい。なおここでいうマークを通過する計測光とは、マークを透過する計測光だけでなく、マークによって反射される計測光も含まれる。
Furthermore, for example, measurement light that has passed through the alignment mark 4a on the plate 4 and then through the projection optical system 3 and the alignment mark 1a on the mask 1 may be received.
In other words, the alignment device according to the present embodiment may be configured to receive measurement light that has been optically acted upon by each of the alignment mark 1a on the mask 1, the projection optical system 3, and the alignment mark 4a on the plate 4. .
In other words, in the alignment device according to this embodiment, the alignment mark 1a on the mask 1, the alignment mark 4a on the projection optical system 3, and the plate 4 only need to be placed on the optical path of the measurement light.
In other words, the alignment apparatus according to the present embodiment may be configured to receive measurement light that passes through each of the alignment mark 1a on the mask 1, the projection optical system 3, and the alignment mark 4a on the plate 4. Note that the measurement light that passes through the mark here includes not only the measurement light that passes through the mark but also the measurement light that is reflected by the mark.

[第二実施形態]
図5(a)及び(b)はそれぞれ、第二実施形態に係る位置合わせ装置でのX方向及びY方向におけるアライメント計測値のずれ量とプレート4のZ方向における高さとの間の関係を模式的に示している。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置は第一実施形態に係る位置合わせ装置と同一の構成を有しているため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
FIGS. 5(a) and 5(b) schematically show the relationship between the deviation amount of the alignment measurement value in the X direction and the Y direction and the height of the plate 4 in the Z direction, respectively, in the alignment device according to the second embodiment. It shows.
Note that since the positioning device according to this embodiment has the same configuration as the positioning device according to the first embodiment, the same reference numerals are given to the same members and the description thereof will be omitted.

第一実施形態に係る位置合わせ装置では、アライメント計測系7によってアライメントマーク1a及び4aの間の相対位置を計測した後、当該相対位置をデフォーカス特性に基づいて補正している。
一方、実際にはアライメントマーク1aの計測位置とデフォーカス量との間のデフォーカス特性と、アライメントマーク4aに対する当該デフォーカス特性とは、互いに異なっている。
In the alignment device according to the first embodiment, after the alignment measurement system 7 measures the relative position between the alignment marks 1a and 4a, the relative position is corrected based on the defocus characteristic.
On the other hand, in reality, the defocus characteristic between the measured position of the alignment mark 1a and the defocus amount and the defocus characteristic for the alignment mark 4a are different from each other.

そこで本実施形態に係る位置合わせ装置では、以下に示すように、アライメント計測系7によってアライメントマーク1a及び4aそれぞれの位置を計測した後、当該位置をデフォーカス特性に基づいて補正する。
これにより、第一実施形態に係る位置合わせ装置に比べてマスク1及びプレート4それぞれの位置をより厳密に管理することができる。
Therefore, in the alignment apparatus according to the present embodiment, as described below, after the positions of the alignment marks 1a and 4a are measured by the alignment measurement system 7, the positions are corrected based on the defocus characteristics.
Thereby, the positions of the mask 1 and the plate 4 can be managed more strictly than the positioning device according to the first embodiment.

具体的には、プレート4のZ方向におけるベストフォーカス位置からのシフト量(以下、デフォーカス量と称する。)をΔh、X方向におけるマスク1及びプレート4それぞれの位置のずれ量をΔmx及びΔpxと表すこととする。
また、Y方向におけるマスク1及びプレート4それぞれの位置のずれ量をΔmy及びΔpyと表すこととする。
Specifically, the amount of shift of the plate 4 from the best focus position in the Z direction (hereinafter referred to as the defocus amount) is Δh, and the amount of displacement of the mask 1 and plate 4 in the X direction is Δmx and Δpx. I will express it.
Furthermore, the amount of positional deviation of the mask 1 and the plate 4 in the Y direction will be expressed as Δmy and Δpy.

このときマスク1におけるデフォーカス特性は、近似関数fmx(Δh)(第6の関係)及びfmy(Δh)(第5の関係)を用いて、以下の式(5)及び(6)のように表される。
Δmx=fmx(Δh) ・・・(5)
Δmy=fmy(Δh) ・・・(6)
At this time, the defocus characteristic of mask 1 is calculated as shown in the following equations (5) and (6) using the approximation functions fmx (Δh) (sixth relationship) and fmy (Δh) (fifth relationship). expressed.
Δmx=fmx(Δh)...(5)
Δmy=fmy(Δh)...(6)

またプレート4におけるデフォーカス特性は、近似関数fpx(Δh)(第4の関係)及びfpy(Δh)(第3の関係)を用いて、以下の式(7)及び(8)のように表される。
Δpx=fpx(Δh) ・・・(7)
Δpy=fpy(Δh) ・・・(8)
In addition, the defocus characteristics of the plate 4 can be expressed using the approximation functions fpx (Δh) (fourth relationship) and fpy (Δh) (third relationship) as shown in equations (7) and (8) below. be done.
Δpx=fpx(Δh)...(7)
Δpy=fpy(Δh)...(8)

ここで図5(a)に示されている例では、近似関数fmx(Δh)は(Δmx,Δh)=(0,0)を通る一次関数であり、近似関数fpx(Δh)は(Δpx,Δh)=(0,0)を通る一次関数である。
また、近似関数fmy(Δh)は(Δmy,Δh)=(0,0)を通る一次関数であり、近似関数fpy(Δh)は(Δpy,Δh)=(0,0)を通る一次関数である。
In the example shown in FIG. 5(a), the approximation function fmx (Δh) is a linear function passing through (Δmx, Δh) = (0, 0), and the approximation function fpx (Δh) is (Δpx, It is a linear function passing through Δh)=(0,0).
Also, the approximate function fmy(Δh) is a linear function that passes through (Δmy, Δh) = (0, 0), and the approximate function fpy (Δh) is a linear function that passes through (Δpy, Δh) = (0, 0). be.

また、X方向及びY方向それぞれにおけるマスク1の位置をmx及びpx、X方向及びY方向それぞれにおけるプレート4の位置をmy及びpyとする。 Furthermore, the positions of the mask 1 in the X and Y directions are mx and px, and the positions of the plate 4 in the X and Y directions are my and py, respectively.

具体的には、アライメントマーク1aに含まれるY方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値をマスク1のX方向における位置mxとする。
また、アライメントマーク1aに含まれるX方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値をマスク1のY方向における位置myとする。
同様に、アライメントマーク4aに含まれるY方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値をプレート4のX方向における位置pxとする。
また、アライメントマーク4aに含まれるX方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値をプレート4のY方向における位置pyとする。
Specifically, the average value of the X coordinates of the centers of gravity of six rectangles extending in the Y direction included in the alignment mark 1a is set as the position mx of the mask 1 in the X direction.
Further, the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the six rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 1a is defined as the position my of the mask 1 in the Y direction.
Similarly, the average value of the X coordinates of the centers of gravity of the three rectangles extending in the Y direction included in the alignment mark 4a is defined as the position px of the plate 4 in the X direction.
Further, the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the three rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 4a is defined as the position py of the plate 4 in the Y direction.

このとき、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値をx及びyと表したとき、アライメント計測値x及びyは、以下の式(9)及び(10)のように表される。
x=px-mx ・・・(9)
y=py-my ・・・(10)
なお各矩形の重心の座標に対する基準座標は、例えばCCDカメラ15の撮像面の中心の座標とすることができる。
At this time, when the alignment measurement values in the X direction and the Y direction are expressed as x and y, the alignment measurement values x and y are expressed as in the following equations (9) and (10).
x=px-mx...(9)
y=py-my...(10)
Note that the reference coordinates for the coordinates of the center of gravity of each rectangle can be, for example, the coordinates of the center of the imaging surface of the CCD camera 15.

そして、デフォーカス量がΔdであり、X方向及びY方向それぞれにおける補正されたアライメント計測値をx’及びy’と表す。
このとき、補正されたアライメント計測値x’及びy’は、式(5)乃至(10)を用いて、以下の式(11)及び(12)のように表すことができる。
x’=x-Δx
=(px-mx)-(Δpx-Δmx)
=(px-Δpx)-(mx-Δmx)
=(px-fpx(Δd))-(mx-fmx(Δd)) ・・・(11)
y’=y-Δy
=(py-my)-(Δpy-Δmy)
=(py-Δpy)-(my-Δmy)
=(py-fpy(Δd))-(my-fmy(Δd)) ・・・(12)
The defocus amount is Δd, and the corrected alignment measurement values in the X direction and the Y direction are expressed as x' and y'.
At this time, the corrected alignment measurement values x' and y' can be expressed as in the following equations (11) and (12) using equations (5) to (10).
x'=x-Δx
=(px-mx)-(Δpx-Δmx)
=(px-Δpx)-(mx-Δmx)
=(px-fpx(Δd))-(mx-fmx(Δd))...(11)
y'=y-Δy
=(py-my)-(Δpy-Δmy)
=(py-Δpy)-(my-Δmy)
=(py-fpy(Δd))-(my-fmy(Δd))...(12)

そして、第一実施形態に係る位置合わせ装置において図4に示したフローチャートと同様の処理が行われる、すなわち補正されたアライメント計測値x’及びy’に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5の少なくとも一方を移動させる。
これにより、マスク1とプレート4との間の位置合わせを行うことができる。
Then, in the alignment apparatus according to the first embodiment, a process similar to the flowchart shown in FIG. 4 is performed, that is, based on the corrected alignment measurement values x' and y', at least Move one side.
Thereby, the mask 1 and the plate 4 can be aligned.

以上のように本実施形態に係る位置合わせ装置は、マスク1上のアライメントマーク1a及びプレート4上のアライメントマーク4aそれぞれの像の位置の計測結果とプレート4の高さとの間の関係を示すデフォーカス特性を取得する。
そして、当該計測された位置を当該取得されたデフォーカス特性に基づいてそれぞれ補正し、当該補正された位置に基づいてマスク1とプレート4とを互いに位置合わせすることで、当該位置合わせにおける精度をより向上させることができる。
As described above, the alignment device according to the present embodiment has a display that shows the relationship between the measurement results of the positions of the images of the alignment mark 1a on the mask 1 and the alignment mark 4a on the plate 4 and the height of the plate 4. Get focus characteristics.
Then, the measured positions are each corrected based on the acquired defocus characteristics, and the mask 1 and plate 4 are aligned with each other based on the corrected positions, thereby improving the accuracy of the alignment. It can be further improved.

[第三実施形態]
図6(a)及び(b)はそれぞれ、第三実施形態に係る位置合わせ装置でのX方向及びY方向におけるマスク1の計測位置のずれ量とプレート4のZ方向における高さとの間の関係を模式的に示している。
また図6(c)及び(d)はそれぞれ、第三実施形態に係る位置合わせ装置でのX方向及びY方向におけるプレート4の計測位置のずれ量とプレート4のZ方向における高さとの間の関係を模式的に示している。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置は第一実施形態に係る位置合わせ装置及び第二実施形態に係る位置合わせ装置と同一の構成を有しているため、同一の部材には同一の符番を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
FIGS. 6A and 6B show the relationship between the amount of deviation of the measured position of the mask 1 in the X direction and the Y direction and the height of the plate 4 in the Z direction, respectively, in the alignment device according to the third embodiment. is schematically shown.
Further, FIGS. 6(c) and 6(d) respectively show the difference between the amount of deviation of the measured position of the plate 4 in the X direction and the Y direction and the height of the plate 4 in the Z direction in the alignment device according to the third embodiment. The relationship is schematically shown.
In addition, since the alignment device according to this embodiment has the same configuration as the alignment device according to the first embodiment and the alignment device according to the second embodiment, the same members have the same reference numbers. will be added and the explanation will be omitted.

第二実施形態に係る位置合わせ装置では、マスク1のX方向における計測位置、すなわちアライメントマーク1aに含まれるY方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値におけるデフォーカス特性を考慮していた。
同様に、マスク1のY方向における計測位置、すなわちアライメントマーク1aに含まれるX方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値におけるデフォーカス特性を考慮していた。
The alignment device according to the second embodiment has a defocus characteristic at the measured position of the mask 1 in the X direction, that is, at the average value of the X coordinate of the center of gravity of each of the six rectangles extending in the Y direction included in the alignment mark 1a. was considered.
Similarly, the defocus characteristic was taken into consideration at the measured position of the mask 1 in the Y direction, that is, at the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the six rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 1a.

また、プレート4のX方向における計測位置、すなわちアライメントマーク4aに含まれるY方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のX座標の平均値におけるデフォーカス特性を考慮していた。
同様に、プレート4のY方向における計測位置、すなわちアライメントマーク4aに含まれるX方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のY座標の平均値におけるデフォーカス特性を考慮していた。
Furthermore, consideration was given to the defocus characteristic at the measurement position of the plate 4 in the X direction, that is, at the average value of the X coordinate of the center of gravity of each of the three rectangles included in the alignment mark 4a and extending in the Y direction.
Similarly, the defocus characteristic was taken into consideration at the measurement position of the plate 4 in the Y direction, that is, at the average value of the Y coordinate of the center of gravity of each of the three rectangles included in the alignment mark 4a and extending in the X direction.

一方、本実施形態に係る位置合わせ装置では、アライメントマークを構成する各矩形それぞれにおけるデフォーカス特性を考慮する。
すなわち本実施形態に係る位置合わせ装置では、マスク1のX方向における計測位置のずれ量を、アライメントマーク1aに含まれるY方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のX座標のずれ量の平均値として表す。
同様に、マスク1のY方向における計測位置のずれ量を、アライメントマーク1aに含まれるX方向に延在する六個の矩形それぞれの重心のY座標のずれ量の平均値として表す。
On the other hand, in the alignment apparatus according to this embodiment, the defocus characteristics of each rectangle forming the alignment mark are taken into consideration.
That is, in the alignment device according to the present embodiment, the amount of deviation of the measured position of the mask 1 in the Expressed as average value.
Similarly, the amount of deviation of the measured position of the mask 1 in the Y direction is expressed as the average value of the amount of deviation of the Y coordinate of the center of gravity of each of six rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 1a.

また本実施形態に係る位置合わせ装置では、プレート4のX方向における計測位置のずれ量を、アライメントマーク4aに含まれるY方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のX座標のずれ量の平均値として表す。
同様に、プレート4のY方向における計測位置のずれ量を、アライメントマーク4aに含まれるX方向に延在する三個の矩形それぞれの重心のY座標のずれ量の平均値として表す。
In addition, in the alignment device according to the present embodiment, the amount of deviation of the measurement position of the plate 4 in the Expressed as average value.
Similarly, the amount of deviation of the measurement position of the plate 4 in the Y direction is expressed as the average value of the amount of deviation of the Y coordinate of the center of gravity of each of three rectangles extending in the X direction included in the alignment mark 4a.

具体的に例えば、マスク1のアライメントマーク1aが、それぞれY方向に延在すると共にX方向において互いに離間するM個の矩形と、それぞれX方向に延在すると共にY方向において互いに離間するN個の矩形とから構成されているとする。
また、プレート4のアライメントマーク4aが、それぞれY方向に延在すると共にX方向において互いに離間するP個の矩形と、それぞれX方向に延在すると共にY方向において互いに離間するQ個の矩形とから構成されているとする。
なおここで、M、N、P及びQはそれぞれ、自然数であり、図2(a)及び(b)に示されている例では、M=6、N=6、P=3及びQ=3である。
Specifically, for example, the alignment mark 1a of the mask 1 has M rectangles each extending in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction, and N rectangles each extending in the X direction and spaced apart from each other in the Y direction. Suppose that it is composed of a rectangle.
Further, the alignment mark 4a of the plate 4 is formed from P rectangles each extending in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction, and Q rectangles each extending in the X direction and spaced apart from each other in the Y direction. Suppose that it is configured.
Note that here, M, N, P, and Q are each natural numbers, and in the example shown in FIGS. 2(a) and (b), M=6, N=6, P=3, and Q=3. It is.

このとき、マスク1のX方向及びY方向それぞれにおける計測位置mx及びmyは、以下の式(13)及び(14)のように表すことができる。

Figure 2023176185000002
Figure 2023176185000003
ここで、mxはマスク1のアライメントマーク1aに含まれる上記M個の矩形のうちi番目の矩形の重心のX座標であり、myはマスク1のアライメントマーク1aに含まれる上記N個の矩形のうちj番目の矩形の重心のY座標である。 At this time, the measurement positions mx and my of the mask 1 in the X direction and the Y direction, respectively, can be expressed as in the following equations (13) and (14).
Figure 2023176185000002
Figure 2023176185000003
Here, mx i is the X coordinate of the center of gravity of the i-th rectangle among the M rectangles included in the alignment mark 1a of the mask 1, and my j is the This is the Y coordinate of the center of gravity of the jth rectangle among the rectangles.

同様に、プレート4のX方向及びY方向それぞれにおける計測位置px及びpyは、以下の式(15)及び(16)のように表すことができる。

Figure 2023176185000004
Figure 2023176185000005
ここで、pxはプレート4のアライメントマーク4aに含まれる上記P個の矩形のうちk番目の矩形の重心のX座標であり、pyはプレート4のアライメントマーク4aに含まれる上記Q個の矩形のうちl番目の矩形の重心のY座標である。
なお各矩形の重心の座標に対する基準座標は、例えばCCDカメラ15の撮像面の中心の座標とすることができる。 Similarly, the measurement positions px and py of the plate 4 in the X direction and the Y direction, respectively, can be expressed as in the following equations (15) and (16).
Figure 2023176185000004
Figure 2023176185000005
Here, px k is the X coordinate of the center of gravity of the kth rectangle among the P rectangles included in the alignment mark 4a of the plate 4, and py l is the X coordinate of the center of gravity of the kth rectangle among the P rectangles included in the alignment mark 4a of the plate 4. This is the Y coordinate of the center of gravity of the l-th rectangle among the rectangles.
Note that the reference coordinates for the coordinates of the center of gravity of each rectangle can be, for example, the coordinates of the center of the imaging surface of the CCD camera 15.

そして本実施形態に係る位置合わせ装置では、各矩形に対して計測位置のずれ量、すなわちデフォーカス特性を取得する。上記の例でいえば、M+N+P+Q個のデフォーカス特性を求めることになる。
このとき、マスク1のアライメントマーク1aに含まれる、上記M個の矩形のうちi番目の矩形の重心のX座標のずれ量Δmx及び上記N個の矩形のうちj番目の矩形の重心のY座標のずれ量Δmyは、以下の式(17)及び(18)のように表される。
Δmx=fmx(Δh) ・・・(17)
Δmy=fmy(Δh) ・・・(18)
In the alignment apparatus according to this embodiment, the amount of deviation of the measurement position, that is, the defocus characteristic, is acquired for each rectangle. In the above example, M+N+P+Q defocus characteristics are determined.
At this time, the deviation amount Δmx i of the X coordinate of the center of gravity of the i-th rectangle among the M rectangles included in the alignment mark 1a of the mask 1, and the Y-coordinate of the center of gravity of the j-th rectangle among the N rectangles. The coordinate shift amount Δmy j is expressed as in the following equations (17) and (18).
Δmx i =fmx i (Δh) (17)
Δmy j =fmy j (Δh) (18)

ここで、プレート4のプレート面のZ方向におけるベストフォーカス位置からのシフト量、すなわちデフォーカス量をΔhとしている。
また、上記M個の矩形のうちi番目の矩形のデフォーカス特性を示す近似関数をfmx(Δh)(M個の関係)、上記N個の矩形のうちj番目の矩形のデフォーカス特性を示す近似関数をfmy(Δh)(N個の関係)としている。
なお図6(a)では、i=1、2及びMについてのデフォーカス特性のみが示されており、図6(b)では、j=1、2及びNについてのデフォーカス特性のみが示されている。
Here, the shift amount of the plate surface of the plate 4 from the best focus position in the Z direction, that is, the defocus amount is set as Δh.
In addition, the approximation function representing the defocus characteristic of the i-th rectangle among the above M rectangles is fmx i (Δh) (M relationships), and the defocus characteristic of the j-th rectangle among the above N rectangles is The approximate function shown is fmy j (Δh) (N relationships).
Note that in FIG. 6(a), only the defocus characteristics for i=1, 2, and M are shown, and in FIG. 6(b), only the defocus characteristics for j=1, 2, and N are shown. ing.

同様に、プレート4のアライメントマーク4aに含まれる、上記P個の矩形のうちk番目の矩形の重心のX座標のずれ量Δpx及び上記Q個の矩形のうちl番目の矩形の重心のY座標のずれ量Δpyは、以下の式(19)及び(20)のように表される。
Δpx=fpx(Δh) ・・・(19)
Δpy=fpy(Δh) ・・・(20)
Similarly, the deviation amount Δpx k of the X coordinate of the center of gravity of the k-th rectangle among the P rectangles included in the alignment mark 4a of the plate 4, and the Y coordinate of the center of gravity of the l-th rectangle among the Q rectangles. The coordinate shift amount Δpy l is expressed as in the following equations (19) and (20).
Δpx k = fpx k (Δh) (19)
Δpy l = fpy l (Δh) (20)

ここで、上記P個の矩形のうちk番目の矩形のデフォーカス特性を示す近似関数をfpx(Δh)(P個の関係)、上記Q個の矩形のうちl番目の矩形のデフォーカス特性を示す近似関数をfpy(Δh)(Q個の関係)としている。
なお図6(c)では、k=1、2及びPについてのデフォーカス特性のみが示されており、図6(d)では、l=1、2及びQについてのデフォーカス特性のみが示されている。
Here, the approximation function indicating the defocus characteristic of the k-th rectangle among the above P rectangles is fpx k (Δh) (P relationships), and the defocus characteristic of the l-th rectangle among the above Q rectangles is The approximation function representing the relationship is fpy l (Δh) (Q relationships).
Note that in FIG. 6(c), only the defocus characteristics for k=1, 2, and P are shown, and in FIG. 6(d), only the defocus characteristics for l=1, 2, and Q are shown. ing.

そしてマスク1のX方向における計測位置のずれ量Δmxを、マスク1に形成されているアライメントマーク1aに含まれる上記M個の矩形それぞれの重心のX座標のずれ量の平均値として以下の式(21)のように表す。

Figure 2023176185000006
またマスク1のY方向における計測位置のずれ量Δmyを、マスク1に形成されているアライメントマーク1aに含まれる上記N個の矩形それぞれの重心のY座標のずれ量の平均値として以下の式(22)のように表す。
Figure 2023176185000007
Then, the deviation amount Δmx of the measurement position of the mask 1 in the X direction is determined by the following formula ( 21).
Figure 2023176185000006
Furthermore, the deviation amount Δmy of the measurement position of the mask 1 in the Y direction is calculated using the following formula ( 22).
Figure 2023176185000007

同様にプレート4のX方向における計測位置のずれ量Δpxを、プレート4に形成されているアライメントマーク4aに含まれる上記P個の矩形それぞれの重心のX座標のずれ量の平均値として以下の式(23)のように表す。

Figure 2023176185000008
またプレート4のY方向における計測位置のずれ量Δpyを、プレート4に形成されているアライメントマーク4aに含まれる上記Q個の矩形それぞれの重心のY座標のずれ量の平均値として以下の式(24)のように表す。
Figure 2023176185000009
Similarly, the amount of deviation Δpx of the measurement position of the plate 4 in the X direction is calculated using the following formula as the average value of the amount of deviation of the X coordinate of the center of gravity of each of the above P rectangles included in the alignment mark 4a formed on the plate 4. It is expressed as (23).
Figure 2023176185000008
In addition, the deviation amount Δpy of the measurement position of the plate 4 in the Y direction is determined by the following formula ( 24).
Figure 2023176185000009

以上より本実施形態に係る位置合わせ装置では、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値をx及びyと表したとき、x及びyは、以下の式(25)及び(26)のように表すことができる。

Figure 2023176185000010
Figure 2023176185000011
As described above, in the alignment device according to this embodiment, when the alignment measurement values in the X direction and the Y direction are expressed as x and y, x and y are expressed as in the following equations (25) and (26). be able to.
Figure 2023176185000010
Figure 2023176185000011

また本実施形態に係る位置合わせ装置では、X方向及びY方向それぞれにおけるアライメント計測値のずれ量をΔx及びΔyと表したとき、Δx及びΔyは、以下の式(27)及び(28)のように表すことができる。

Figure 2023176185000012
Figure 2023176185000013
In addition, in the alignment device according to this embodiment, when the deviation amounts of alignment measurement values in the X direction and the Y direction are expressed as Δx and Δy, Δx and Δy are expressed as in the following equations (27) and (28). It can be expressed as
Figure 2023176185000012
Figure 2023176185000013

以上より、デフォーカス量がΔdであり、X方向及びY方向それぞれにおける補正されたアライメント計測値をx’及びy’と表したとき、x’及びy’は、式(25)乃至(28)を用いて、以下の式(29)及び(30)のように表すことができる。

Figure 2023176185000014

Figure 2023176185000015

Figure 2023176185000016

Figure 2023176185000017
Figure 2023176185000018

Figure 2023176185000019

Figure 2023176185000020

Figure 2023176185000021
From the above, when the defocus amount is Δd and the corrected alignment measurement values in the X direction and the Y direction are expressed as x' and y', x' and y' can be calculated using equations (25) to (28). can be expressed as in the following equations (29) and (30).
Figure 2023176185000014

Figure 2023176185000015

Figure 2023176185000016

Figure 2023176185000017
Figure 2023176185000018

Figure 2023176185000019

Figure 2023176185000020

Figure 2023176185000021

そして、第一実施形態に係る位置合わせ装置において図4に示したフローチャートと同様の処理が行われる、すなわち補正されたアライメント計測値x’及びy’に基づいてマスクステージ2及びプレートステージ5の少なくとも一方を移動させる。
これにより、マスク1とプレート4との間の位置合わせを行うことができる。
Then, in the alignment apparatus according to the first embodiment, a process similar to the flowchart shown in FIG. 4 is performed, that is, based on the corrected alignment measurement values x' and y', at least Move one side.
Thereby, the mask 1 and the plate 4 can be aligned.

以上のように本実施形態に係る位置合わせ装置は、マスク1上のアライメントマーク1a及びプレート4上のアライメントマーク4aを構成する複数の矩形それぞれの像の位置の計測結果とプレート4の高さとの間の関係を示すデフォーカス特性を取得する。
そして、当該計測された位置を当該取得されたデフォーカス特性に基づいてそれぞれ補正し、当該補正された位置に基づいてマスク1とプレート4とを互いに位置合わせすることで、当該位置合わせにおける精度を更により向上させることができる。
As described above, the alignment device according to the present embodiment is capable of comparing the measurement results of the positions of the images of each of the plurality of rectangles constituting the alignment mark 1a on the mask 1 and the alignment mark 4a on the plate 4 with the height of the plate 4. Obtain defocus characteristics that indicate the relationship between
Then, the measured positions are each corrected based on the acquired defocus characteristics, and the mask 1 and plate 4 are aligned with each other based on the corrected positions, thereby improving the accuracy of the alignment. It can be further improved.

なお上記では、アライメントマークを構成する全ての矩形の計測値から平均値を求めているが、これに限らずアライメントマークを構成する全ての矩形のうち一部の矩形の計測値から平均値を求めてもよい。
具体的に例えば、アライメントマークを構成する全ての矩形を予め分析することで、デフォーカス特性の影響が強い矩形のみを抽出し、当該抽出された矩形の計測値から平均値を求めてもよい。
Note that in the above, the average value is calculated from the measured values of all the rectangles that make up the alignment mark, but the average value is not limited to this. It's okay.
Specifically, for example, all rectangles forming the alignment mark may be analyzed in advance to extract only those rectangles that are strongly affected by the defocus characteristic, and an average value may be calculated from the measured values of the extracted rectangles.

[物品の製造方法]
本実施形態に係る物品の製造方法は、基板上に塗布された感光剤に上記の本実施形態に係る位置合わせ装置を備える露光装置30を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、当該潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。
[Method for manufacturing articles]
The method for manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent coated on a substrate using an exposure device 30 equipped with the above-described positioning device according to the present embodiment (exposing the substrate to light). step) and developing the substrate on which the latent image pattern is formed.

さらに本実施形態に係る物品の製造方法は、他の周知の加工工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、感光剤剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。
本実施形態に係る物品の製造方法は、従来の物品の製造方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも一つにおいて有利である。
Furthermore, the method for manufacturing an article according to this embodiment includes other well-known processing steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, photoresist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.).
The article manufacturing method according to the present embodiment is advantageous in at least one of article performance, quality, productivity, and production cost compared to conventional article manufacturing methods.

以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されることは無く、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.

本実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
(構成1)第1の物体に形成されている第1のマークと、光学系と、光学系の光軸に平行な第1の方向において光学系に対して第1の物体の反対側に配置されている第2の物体に形成されている第2のマークとを通過する第1の計測光を検出し、第1のマーク及び第2のマークそれぞれの第1の方向に垂直な第1の平面内における位置を計測する第1の計測部と、第1の物体の第1の方向における高さを計測する第2の計測部と、第1の物体及び第2の物体の少なくとも一方を第1の平面内において移動させる駆動部と、第1の計測部を制御することによって計測された第1のマーク及び第2のマークそれぞれの位置から第1のマークと第2のマークとの間の第1の平面内における相対位置を算出し、算出される相対位置のずれ量と計測される高さとの間の関係と、第2の計測部を制御することによって計測された高さとに基づいて算出された相対位置を補正し、且つ補正された相対位置に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする位置合わせ装置。
(構成2)第1の計測部は、第1のマークによって反射された後、光学系及び第2のマークを通過した第1の計測光を受光することを特徴とする構成1に記載の位置合わせ装置。
(構成3)第1の計測部は、第2のマークを通過した後に第1のマークに入射するように第1の計測光を射出することを特徴とする構成1または2に記載の位置合わせ装置。
(構成4)第1のマークは、第1の平面内の第2の方向に延在する少なくとも一つの第1の図形と、第1の平面内において第2の方向に垂直な第3の方向に延在する少なくとも一つの第2の図形とを有する第1の図形群を含み、第2のマークは、第2の方向に延在する少なくとも一つの第3の図形と、第3の方向に延在する少なくとも一つの第4の図形とを有する第2の図形群を含み、制御部は、少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値と、少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値との間の差を第3の方向における相対位置として算出し、少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値と、少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値との間の差を第2の方向における相対位置として算出することを特徴とする構成1乃至3のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
(構成5)関係は、少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値と、少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値との間の差のずれ量と、計測される高さとの間の第1の関係と、少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値と、少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値との間の差のずれ量と、計測される高さとの間の第2の関係とを含み、制御部は、第1の関係と計測された高さとに基づいて算出された第3の方向における相対位置を補正し、第2の関係と計測された高さとに基づいて算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする構成4に記載の位置合わせ装置。
(構成6)関係は、少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値のずれ量と、計測される高さとの間の第3の関係と、少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値のずれ量と、計測される高さとの間の第4の関係と、少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の第3の方向における位置の平均値のずれ量と、計測される高さとの間の第5の関係と、少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の第2の方向における位置の平均値のずれ量と、計測される高さとの間の第6の関係とを含み、制御部は、第3の関係及び第5の関係と計測された高さとに基づいて算出された第3の方向における相対位置を補正し、第4の関係及び第6の関係と計測された高さとに基づいて算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする構成4に記載の位置合わせ装置。
(構成7)第1の図形群は、第2の方向に延在するQ個(Qは自然数)の第1の図形と、第3の方向に延在するP個(Pは自然数)の第2の図形とから構成され、第2の図形群は、第2の方向に延在するN個(Nは自然数)の第3の図形と、第3の方向に延在するM個(Mは自然数)の第4の図形とから構成され、関係は、第1の図形それぞれの重心の第3の方向における位置のずれ量と、計測される高さとの間のQ個の関係と、第2の図形それぞれの重心の第2の方向における位置のずれ量と、計測される高さとの間のP個の関係と、第3の図形それぞれの重心の第3の方向における位置のずれ量と、計測される高さとの間のN個の関係と、第4の図形それぞれの重心の第2の方向における位置のずれ量と、計測される高さとの間のM個の関係とを含み、制御部は、Q個の関係及びN個の関係と計測された高さとに基づいて算出された第3の方向における相対位置を補正し、P個の関係及びM個の関係と計測された高さとに基づいて算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする構成4に記載の位置合わせ装置。
(構成8)第2のマークは、少なくとも一つの第3の図形と、少なくとも一つの第4の図形とを有し、第2の方向において第2の図形群から離間する第3の図形群を含み、第1の図形群の像は、第2の方向において第2の図形群及び第3の図形群それぞれの像の間に形成されることを特徴とする構成4乃至7のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
(構成9)駆動部は、高さを変化させるように第1の物体を第1の方向に移動させ、制御部は、高さを変化させながら、第2の計測部によって高さを計測させると共に、第1の計測部によって第1のマーク及び第2のマークそれぞれの位置を計測させることで関係を作成することを特徴とする構成1乃至8のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
(構成10)制御部は、関係を作成する際に、第1のマーク及び第2のマークそれぞれの像のコントラストが最も高くなる高さにおける第1のマーク及び第2のマークそれぞれの位置のずれ量をゼロに設定することを特徴とする構成9に記載の位置合わせ装置。
(構成11)第2の計測部は、第2の物体に向けて第2の計測光を投光すると共に、第2の物体によって反射された第2の計測光を受光するように構成されていることを特徴とする構成1乃至10のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
(構成12)原版に描画されているパターンを基板に転写するように基板を露光する露光装置であって、構成1乃至11のいずれか一項に記載の位置合わせ装置と、第2の物体としての原版を保持しながら移動可能な原版ステージと、第1の物体としての基板を保持しながら移動可能な基板ステージと、原版を通過した露光光を基板に導光する、光学系としての投影光学系とを備え、制御部は、補正された相対位置に基づいて原版ステージ及び基板ステージの少なくとも一方を第1の平面内において移動させることを特徴とする露光装置。
(構成13)投影光学系は、露光光及び第1の計測光を反射する少なくとも一つの反射部材から構成されていることを特徴とする構成12に記載の露光装置。
(構成14)関係は、基板に塗布されている感光剤の膜厚の大きさ及び分布と、感光剤の材料と、基板に形成されているパターンの膜厚の大きさ及び分布と、パターンの材料と、パターンの線幅との少なくとも一つに基づいて分類される複数の関係を含むことを特徴とする構成12または13に記載の露光装置。
(方法1)構成12乃至14のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、現像された基板から物品を製造する工程とを含むことを特徴とする物品の製造方法。
(方法2)第1の物体に形成されている第1のマークと、光学系と、光学系の光軸に平行な第1の方向において光学系に対して第1の物体の反対側に配置されている第2の物体に形成されている第2のマークとを通過する第1の計測光を検出するステップと、検出するステップにおいて検出された第1の計測光から第1のマーク及び第2のマークそれぞれの第1の方向に垂直な第1の平面内における位置を計測するステップと、第1の物体の第1の方向における高さを計測するステップと、位置を計測するステップにおいて計測された第1のマーク及び第2のマークそれぞれの位置から第1のマークと第2のマークとの間の第1の平面内における相対位置を算出するステップと、算出するステップにおいて算出される相対位置のずれ量と高さを計測するステップにおいて計測される高さとの間の関係と、高さを計測するステップにおいて計測された高さとに基づいて、算出するステップにおいて算出された相対位置を補正するステップと、補正するステップにおいて補正された相対位置に基づいて、第1の物体及び第2の物体の少なくとも一方を第1の平面内において移動させるステップとを含むことを特徴とする位置合わせ方法。
The disclosure of this embodiment includes the following configuration and method.
(Configuration 1) A first mark formed on a first object, an optical system, and arranged on the opposite side of the first object with respect to the optical system in a first direction parallel to the optical axis of the optical system. detect the first measurement light passing through the second mark formed on the second object that is being A first measurement section that measures the position in a plane, a second measurement section that measures the height of the first object in the first direction, and a second measurement section that measures the height of the first object in the first direction. A drive unit that moves within one plane and a position between the first mark and the second mark measured by controlling the first measurement unit and the position of each of the first mark and the second mark. Calculate the relative position within the first plane, and based on the relationship between the calculated deviation amount of the relative position and the measured height, and the height measured by controlling the second measurement unit. A positioning device comprising: a controller that corrects the calculated relative position and controls a drive unit based on the corrected relative position.
(Configuration 2) The position according to Configuration 1, wherein the first measurement unit receives the first measurement light that has been reflected by the first mark and has passed through the optical system and the second mark. Aligning device.
(Structure 3) The alignment according to Structure 1 or 2, wherein the first measurement section emits the first measurement light so that it is incident on the first mark after passing through the second mark. Device.
(Configuration 4) The first mark includes at least one first figure extending in a second direction within the first plane and a third direction perpendicular to the second direction within the first plane. a first figure group having at least one second figure extending in the second direction; the second mark includes at least one third figure extending in the second direction; a second figure group having at least one extending fourth figure; The difference between the average position of the center of gravity of each of the third figures in the third direction is calculated as a relative position in the third direction, and the difference between the center of gravity of each of the at least one second figure in the second direction Configurations 1 to 1, characterized in that the difference between the average value of the position and the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one fourth figure in the second direction is calculated as the relative position in the second direction. 3. The positioning device according to any one of 3.
(Configuration 5) The relationship is an average value of the position of the center of gravity of each of the at least one first figure in the third direction, and an average value of the position of the center of gravity of each of the at least one third figure in the third direction. a first relationship between the amount of deviation of the difference between a second relationship between the measured height and the average value of the position of the center of gravity of each figure in the second direction; Correcting the relative position in the third direction calculated based on the measured height, and correcting the relative position in the second direction calculated based on the second relationship and the measured height. The positioning device according to feature 4.
(Configuration 6) The relationship is a third relationship between an average deviation amount of the position of the center of gravity of each of the at least one first figure in the third direction and the measured height, and at least one third relationship. a fourth relationship between the average deviation of the position of the center of gravity of each of the two figures in the second direction and the measured height; and the third direction of the center of gravity of each of the at least one third figure. a fifth relationship between the average deviation of the position in the second direction of the center of gravity of each of the at least one fourth figure and the measured height; and a sixth relationship between the measured height and the measured height, and the control unit corrects the relative position in the third direction calculated based on the third relationship, the fifth relationship, and the measured height. , the fourth relationship, the sixth relationship, and the measured height, the relative position in the second direction is corrected.
(Configuration 7) The first figure group includes Q (Q is a natural number) first figures extending in the second direction and P (P is a natural number) first figures extending in the third direction. The second figure group consists of N third figures (N is a natural number) extending in the second direction and M third figures (M is a natural number) extending in the third direction. a fourth figure (a natural number), and the relationship is Q relationships between the amount of displacement of the center of gravity of each of the first figures in the third direction and the measured height; P relationships between the amount of displacement of the center of gravity of each of the figures in the second direction and the measured height, the amount of displacement of the center of gravity of each of the third figures in the third direction, N relationships between the measured heights, M relationships between the positional deviation amount of the center of gravity of each fourth figure in the second direction, and the measured height; The part corrects the relative position in the third direction calculated based on the Q relationships, the N relationships, and the measured height, and corrects the relative position in the third direction calculated based on the Q relationships, the N relationships, and the measured height. The alignment device according to configuration 4, wherein the relative position in the second direction calculated based on is corrected.
(Configuration 8) The second mark has at least one third figure and at least one fourth figure, and the third figure group is spaced apart from the second figure group in the second direction. Any one of configurations 4 to 7, wherein the image of the first figure group is formed between the images of the second figure group and the third figure group in the second direction. The alignment device described in .
(Configuration 9) The drive unit moves the first object in the first direction so as to change the height, and the control unit causes the second measurement unit to measure the height while changing the height. 9. The positioning device according to any one of configurations 1 to 8, wherein the relationship is created by having the first measurement unit measure the positions of each of the first mark and the second mark.
(Configuration 10) When creating a relationship, the control unit determines the positional shift of the first mark and the second mark at a height where the contrast of the images of the first mark and the second mark is the highest. 10. The alignment device according to configuration 9, wherein the amount is set to zero.
(Configuration 11) The second measurement unit is configured to project a second measurement light toward a second object and receive the second measurement light reflected by the second object. 11. The alignment device according to any one of Configurations 1 to 10, characterized in that:
(Structure 12) An exposure device that exposes a substrate so as to transfer a pattern drawn on an original onto the substrate, the alignment device according to any one of Structures 1 to 11, and a second object. an original stage that is movable while holding an original; a substrate stage that is movable while holding a substrate as a first object; and a projection optical system that guides exposure light that has passed through the original to the substrate. An exposure apparatus comprising: a control unit that moves at least one of an original stage and a substrate stage within a first plane based on the corrected relative position.
(Structure 13) The exposure apparatus according to Structure 12, wherein the projection optical system includes at least one reflecting member that reflects the exposure light and the first measurement light.
(Configuration 14) The relationship is between the size and distribution of the film thickness of the photosensitive agent applied to the substrate, the material of the photosensitive agent, the size and distribution of the film thickness of the pattern formed on the substrate, and the size and distribution of the film thickness of the photosensitive agent applied to the substrate. 14. The exposure apparatus according to configuration 12 or 13, including a plurality of relationships that are classified based on at least one of a material and a line width of a pattern.
(Method 1) A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to any one of configurations 12 to 14, a step of developing the exposed substrate, and a step of manufacturing an article from the developed substrate. A method for producing an article comprising:
(Method 2) A first mark formed on a first object, an optical system, and disposed on the opposite side of the first object with respect to the optical system in a first direction parallel to the optical axis of the optical system. detecting the first measurement light passing through the second mark formed on the second object, and detecting the first mark and the second measurement light from the first measurement light detected in the detecting step. a step of measuring the position of each of the two marks in a first plane perpendicular to the first direction; a step of measuring the height of the first object in the first direction; and a step of measuring the position. calculating the relative position in the first plane between the first mark and the second mark from the respective positions of the first mark and the second mark, and the relative position calculated in the calculating step. Correct the relative position calculated in the calculation step based on the relationship between the amount of positional deviation and the height measured in the height measurement step, and the height measured in the height measurement step. and moving at least one of the first object and the second object within the first plane based on the relative position corrected in the correcting step. .

1 マスク(第2の物体)
1a アライメントマーク(第2のマーク)
2 マスクステージ(駆動部)
3 投影光学系(光学系)
4 プレート(第1の物体)
4a アライメントマーク(第1のマーク)
5 プレートステージ(駆動部)
7 アライメント計測系(第1の計測部)
8 フォーカス計測系(第2の計測部)
16 コンピュータ(制御部)
1 Mask (second object)
1a Alignment mark (second mark)
2 Mask stage (drive part)
3 Projection optical system (optical system)
4 Plate (first object)
4a Alignment mark (first mark)
5 Plate stage (drive part)
7 Alignment measurement system (first measurement section)
8 Focus measurement system (second measurement section)
16 Computer (control unit)

Claims (16)

第1の物体に形成されている第1のマークと、光学系と、該光学系の光軸に平行な第1の方向において該光学系に対して該第1の物体の反対側に配置されている第2の物体に形成されている第2のマークとを通過する第1の計測光を検出し、前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記第1の方向に垂直な第1の平面内における位置を計測する第1の計測部と、
前記第1の物体の前記第1の方向における高さを計測する第2の計測部と、
前記第1の物体及び前記第2の物体の少なくとも一方を前記第1の平面内において移動させる駆動部と、
前記第1の計測部を制御することによって計測された前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記位置から前記第1のマークと前記第2のマークとの間の前記第1の平面内における相対位置を算出し、該算出される相対位置のずれ量と前記計測される高さとの間の関係と、前記第2の計測部を制御することによって計測された前記高さとに基づいて前記算出された相対位置を補正し、且つ該補正された相対位置に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする位置合わせ装置。
a first mark formed on a first object; an optical system; and a first mark disposed on the opposite side of the first object with respect to the optical system in a first direction parallel to the optical axis of the optical system. detecting a first measurement light passing through a second mark formed on a second object that is a first measurement unit that measures a position within a plane;
a second measurement unit that measures the height of the first object in the first direction;
a drive unit that moves at least one of the first object and the second object within the first plane;
the first plane between the first mark and the second mark from the respective positions of the first mark and the second mark measured by controlling the first measurement unit; based on the relationship between the calculated deviation amount of the relative position and the measured height, and the height measured by controlling the second measurement unit. a control unit that corrects the calculated relative position and controls the drive unit based on the corrected relative position;
An alignment device comprising:
前記第1の計測部は、前記第1のマークによって反射された後、前記光学系及び前記第2のマークを通過した前記第1の計測光を受光することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。 2. The first measurement section receives the first measurement light that has been reflected by the first mark and then passed through the optical system and the second mark. alignment device. 前記第1の計測部は、前記第2のマークを通過した後に前記第1のマークに入射するように前記第1の計測光を射出することを特徴とする請求項2に記載の位置合わせ装置。 The alignment device according to claim 2, wherein the first measurement section emits the first measurement light so that it is incident on the first mark after passing through the second mark. . 前記第1のマークは、前記第1の平面内の第2の方向に延在する少なくとも一つの第1の図形と、前記第1の平面内において該第2の方向に垂直な第3の方向に延在する少なくとも一つの第2の図形とを有する第1の図形群を含み、
前記第2のマークは、該第2の方向に延在する少なくとも一つの第3の図形と、該第3の方向に延在する少なくとも一つの第4の図形とを有する第2の図形群を含み、
前記制御部は、
前記少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値と、前記少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値との間の差を前記第3の方向における前記相対位置として算出し、
前記少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値と、前記少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値との間の差を前記第2の方向における前記相対位置として算出することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。
The first mark includes at least one first figure extending in a second direction within the first plane, and a third direction perpendicular to the second direction within the first plane. a first figure group having at least one second figure extending into the first figure group;
The second mark includes a second figure group including at least one third figure extending in the second direction and at least one fourth figure extending in the third direction. including,
The control unit includes:
between the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one first figure in the third direction and the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one third figure in the third direction; calculating a difference as the relative position in the third direction;
between the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one second figure in the second direction and the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one fourth figure in the second direction; The positioning apparatus according to claim 1, wherein a difference is calculated as the relative position in the second direction.
前記関係は、
前記少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値と、前記少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値との間の差のずれ量と、前記計測される高さとの間の第1の関係と、
前記少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値と、前記少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値との間の差のずれ量と、前記計測される高さとの間の第2の関係と、
を含み、
前記制御部は、
前記第1の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第3の方向における相対位置を補正し、
前記第2の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする請求項4に記載の位置合わせ装置。
The above relationship is
between the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one first figure in the third direction and the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one third figure in the third direction; a first relationship between a differential shift amount and the measured height;
between the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one second figure in the second direction and the average value of the position of the center of gravity of each of the at least one fourth figure in the second direction; a second relationship between the difference deviation amount and the measured height;
including;
The control unit includes:
correcting the calculated relative position in the third direction based on the first relationship and the measured height;
5. The positioning apparatus according to claim 4, wherein the calculated relative position in the second direction is corrected based on the second relationship and the measured height.
前記関係は、
前記少なくとも一つの第1の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値のずれ量と、前記計測される高さとの間の第3の関係と、
前記少なくとも一つの第2の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値のずれ量と、前記計測される高さとの間の第4の関係と、
前記少なくとも一つの第3の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置の平均値のずれ量と、前記計測される高さとの間の第5の関係と、
前記少なくとも一つの第4の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置の平均値のずれ量と、前記計測される高さとの間の第6の関係と、
を含み、
前記制御部は、
前記第3の関係及び前記第5の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第3の方向における相対位置を補正し、
前記第4の関係及び前記第6の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする請求項4に記載の位置合わせ装置。
The above relationship is
a third relationship between the average deviation of the position of the center of gravity of each of the at least one first figure in the third direction and the measured height;
a fourth relationship between the average deviation of the position of the center of gravity of each of the at least one second figure in the second direction and the measured height;
a fifth relationship between the average deviation of the position of the center of gravity of each of the at least one third figure in the third direction and the measured height;
a sixth relationship between the average deviation of the position of the center of gravity of each of the at least one fourth figure in the second direction and the measured height;
including;
The control unit includes:
correcting the calculated relative position in the third direction based on the third relationship, the fifth relationship, and the measured height;
5. The alignment device according to claim 4, wherein the calculated relative position in the second direction is corrected based on the fourth relationship, the sixth relationship, and the measured height.
前記第1の図形群は、前記第2の方向に延在するQ個(Qは自然数)の前記第1の図形と、前記第3の方向に延在するP個(Pは自然数)の前記第2の図形とから構成され、
前記第2の図形群は、前記第2の方向に延在するN個(Nは自然数)の前記第3の図形と、前記第3の方向に延在するM個(Mは自然数)の前記第4の図形とから構成され、
前記関係は、
前記第1の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置のずれ量と、前記計測される高さとの間のQ個の関係と、
前記第2の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置のずれ量と、前記計測される高さとの間のP個の関係と、
前記第3の図形それぞれの重心の前記第3の方向における位置のずれ量と、前記計測される高さとの間のN個の関係と、
前記第4の図形それぞれの重心の前記第2の方向における位置のずれ量と、前記計測される高さとの間のM個の関係と、
を含み、
前記制御部は、
前記Q個の関係及び前記N個の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第3の方向における相対位置を補正し、
前記P個の関係及び前記M個の関係と前記計測された高さとに基づいて前記算出された第2の方向における相対位置を補正することを特徴とする請求項4に記載の位置合わせ装置。
The first figure group includes Q (Q is a natural number) first figures extending in the second direction and P (P is a natural number) extending in the third direction. It is composed of a second figure,
The second figure group includes N third figures (N is a natural number) extending in the second direction and M pieces (M is a natural number) extending in the third direction. Consisting of a fourth figure,
The above relationship is
Q relationships between the amount of displacement of the center of gravity of each of the first figures in the third direction and the measured height;
P relationships between the positional deviation amount of the center of gravity of each of the second figures in the second direction and the measured height;
N relationships between the amount of displacement of the center of gravity of each of the third figures in the third direction and the measured height;
M relationships between the amount of displacement of the center of gravity of each of the fourth figures in the second direction and the measured height;
including;
The control unit includes:
correcting the calculated relative position in the third direction based on the Q relationships and the N relationships and the measured height;
5. The alignment device according to claim 4, wherein the calculated relative position in the second direction is corrected based on the P relationships, the M relationships, and the measured height.
前記駆動部は、前記高さを変化させるように前記第1の物体を前記第1の方向に移動させ、
前記制御部は、前記高さを変化させながら、前記第2の計測部によって前記高さを計測させると共に、前記第1の計測部によって前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記位置を計測させることで前記関係を作成することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。
The drive unit moves the first object in the first direction so as to change the height,
The control unit causes the second measurement unit to measure the height while changing the height, and causes the first measurement unit to measure the positions of each of the first mark and the second mark. The positioning apparatus according to claim 1, wherein the relationship is created by measuring.
前記制御部は、前記関係を作成する際に、前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの像のコントラストが最も高くなる前記高さにおける前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記位置のずれ量をゼロに設定することを特徴とする請求項8に記載の位置合わせ装置。 When creating the relationship, the control unit determines the height of each of the first mark and the second mark at the height where the contrast of the images of the first mark and the second mark is highest. 9. The positioning apparatus according to claim 8, wherein the positional deviation amount is set to zero. 前記第2のマークは、少なくとも一つの前記第3の図形と、少なくとも一つの前記第4の図形とを有し、前記第2の方向において前記第2の図形群から離間する第3の図形群を含み、
前記第1の図形群の像は、前記第2の方向において前記第2の図形群及び前記第3の図形群それぞれの像の間に形成されることを特徴とする請求項4に記載の位置合わせ装置。
The second mark includes at least one third figure and at least one fourth figure, and a third figure group spaced apart from the second figure group in the second direction. including;
5. The position according to claim 4, wherein the image of the first figure group is formed between the images of the second figure group and the third figure group in the second direction. Aligning device.
前記第2の計測部は、前記第2の物体に向けて第2の計測光を投光すると共に、前記第2の物体によって反射された前記第2の計測光を受光するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。 The second measurement unit is configured to project a second measurement light toward the second object and receive the second measurement light reflected by the second object. The alignment device according to claim 1, characterized in that: 原版に描画されているパターンを基板に転写するように前記基板を露光する露光装置であって、
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の位置合わせ装置と、
前記第2の物体としての前記原版を保持しながら移動可能な原版ステージと、
前記第1の物体としての前記基板を保持しながら移動可能な基板ステージと、
前記原版を通過した露光光を前記基板に導光する、前記光学系としての投影光学系と、
を備え、
前記制御部は、前記補正された相対位置に基づいて前記原版ステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方を前記第1の平面内において移動させることを特徴とする露光装置。
An exposure device that exposes the substrate so as to transfer a pattern drawn on the original onto the substrate,
The alignment device according to any one of claims 1 to 11;
an original stage that is movable while holding the original as the second object;
a substrate stage that is movable while holding the substrate as the first object;
a projection optical system as the optical system that guides the exposure light that has passed through the original to the substrate;
Equipped with
The exposure apparatus is characterized in that the control unit moves at least one of the original stage and the substrate stage within the first plane based on the corrected relative position.
前記投影光学系は、前記露光光及び前記第1の計測光を反射する少なくとも一つの反射部材から構成されていることを特徴とする請求項12に記載の露光装置。 13. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the projection optical system includes at least one reflecting member that reflects the exposure light and the first measurement light. 前記関係は、前記基板に塗布されている感光剤の膜厚の大きさ及び分布と、該感光剤の材料と、前記基板に形成されているパターンの膜厚の大きさ及び分布と、該パターンの材料と、該パターンの線幅との少なくとも一つに基づいて分類される複数の関係を含むことを特徴とする請求項12に記載の露光装置。 The relationship includes the size and distribution of the thickness of the photosensitive agent applied to the substrate, the material of the photosensitive agent, the size and distribution of the thickness of the pattern formed on the substrate, and the pattern. 13. The exposure apparatus according to claim 12, further comprising a plurality of relationships classified based on at least one of the material of the pattern and the line width of the pattern. 請求項12に記載の露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 12;
Developing the exposed substrate;
manufacturing an article from the developed substrate;
A method for manufacturing an article characterized by comprising:
第1の物体に形成されている第1のマークと、光学系と、該光学系の光軸に平行な第1の方向において該光学系に対して該第1の物体の反対側に配置されている第2の物体に形成されている第2のマークとを通過する第1の計測光を検出するステップと、
該検出するステップにおいて検出された前記第1の計測光から前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記第1の方向に垂直な第1の平面内における位置を計測するステップと、
前記第1の物体の前記第1の方向における高さを計測するステップと、
前記位置を計測するステップにおいて計測された前記第1のマーク及び前記第2のマークそれぞれの前記位置から前記第1のマークと前記第2のマークとの間の前記第1の平面内における相対位置を算出するステップと、
該算出するステップにおいて算出される前記相対位置のずれ量と前記高さを計測するステップにおいて計測される前記高さとの間の関係と、前記高さを計測するステップにおいて計測された前記高さとに基づいて、前記算出するステップにおいて算出された前記相対位置を補正するステップと、
該補正するステップにおいて補正された前記相対位置に基づいて、前記第1の物体及び前記第2の物体の少なくとも一方を前記第1の平面内において移動させるステップと、
を含むことを特徴とする位置合わせ方法。
a first mark formed on a first object; an optical system; and a first mark disposed on the opposite side of the first object with respect to the optical system in a first direction parallel to the optical axis of the optical system. detecting the first measurement light passing through the second mark formed on the second object;
measuring the position of each of the first mark and the second mark in a first plane perpendicular to the first direction from the first measurement light detected in the detecting step;
Measuring the height of the first object in the first direction;
a relative position in the first plane between the first mark and the second mark from the respective positions of the first mark and the second mark measured in the step of measuring the position; a step of calculating
The relationship between the deviation amount of the relative position calculated in the calculating step and the height measured in the height measuring step, and the height measured in the height measuring step. correcting the relative position calculated in the calculating step based on the calculation step;
moving at least one of the first object and the second object within the first plane based on the relative position corrected in the correcting step;
An alignment method characterized by comprising:
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