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JP3152313B2 - Projection exposure apparatus and pattern transfer method - Google Patents

Projection exposure apparatus and pattern transfer method

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JP3152313B2
JP3152313B2 JP02732392A JP2732392A JP3152313B2 JP 3152313 B2 JP3152313 B2 JP 3152313B2 JP 02732392 A JP02732392 A JP 02732392A JP 2732392 A JP2732392 A JP 2732392A JP 3152313 B2 JP3152313 B2 JP 3152313B2
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alignment
mask
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optical system
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマスクと基板と
の相対的な位置合わせを行うアライメント系を有し、そ
のマスク上に形成されたパターンを基板上に投影露光す
る投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus having, for example, an alignment system for performing relative positioning between a mask and a substrate and projecting and exposing a pattern formed on the mask onto the substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の製造等において、マス
ク又はレチクル(以下、「マスク」と総称する)上に形
成された回路パターン等を感光基板上に転写する投影露
光装置が使用されている。この種の装置の内で半導体集
積回路を対象とするステッパーは、マスク上に形成され
た回路パターンの像を投影光学系を介してウェハ上の複
数の被転写領域(ショット領域)に次々に露光していく
ものであり、ウェハは2次元的にステッピアンドリピー
トによる移動ができるウェハステージ上に載置される。
この場合、ウェハ上の1つのショット領域と回路パター
ンの投影像とは、2次元的に例えば±0.2μm以下程
度の精度で正確に重ね合わせる必要がある。そのため、
マスク上の回路パターン領域とウェハ上の各ショット領
域とは、直接に又は間接的にアライメント系により位置
合わせされる。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor integrated circuits and the like, a projection exposure apparatus for transferring a circuit pattern or the like formed on a mask or a reticle (hereinafter collectively referred to as a "mask") onto a photosensitive substrate is used. In this type of apparatus, a stepper for a semiconductor integrated circuit exposes an image of a circuit pattern formed on a mask to a plurality of transfer areas (shot areas) on a wafer one after another through a projection optical system. The wafer is placed on a wafer stage which can be moved two-dimensionally by step and repeat.
In this case, one shot area on the wafer and the projected image of the circuit pattern need to be two-dimensionally and accurately overlapped with, for example, an accuracy of about ± 0.2 μm or less. for that reason,
The circuit pattern area on the mask and each shot area on the wafer are directly or indirectly aligned by an alignment system.

【0003】この位置合わせ、即ちアライメントの方式
としては、ほとんどのステッパーの場合様々の自動化さ
れた方式が採用されている。それらの内で、高い精度が
得られるものとしては、TTL(スルーザレンズ)方式
及びTTR(スルーザレチクル又はスルーザマスク)方
式がある。TTL方式とは、実質的に投影対物レンズの
みを介してウェハ上のアライメントマークを検出する光
学系(アライメント系)を用いる方式であり、TTR方
式とはマスク及び投影対物レンズの両方を介してウェハ
上のアライメントマークとマスク上のアライメントマー
クとを検出する光学系(アライメント系)を用いる方式
である。
As an alignment method, that is, an alignment method, various automated methods are adopted in most steppers. Among them, the TTL (through-the-lens) method and the TTR (through-the-reticle or through-the-mask) method are those that can obtain high accuracy. The TTL method is a method using an optical system (alignment system) for detecting an alignment mark on a wafer substantially only through a projection objective lens, and the TTL method is a method using a wafer through both a mask and a projection objective lens. This method uses an optical system (alignment system) for detecting the upper alignment mark and the alignment mark on the mask.

【0004】TTL方式は実質的にウェハ上のアライメ
ントマークのみを検出するため、そのアライメント系の
検出中心とマスクとの位置関係を予め正確に計測し、そ
の計測値を基準としてウェハマークの検出位置を測定す
る必要がある。これに対してTTR方式は、ウェハ及び
マスクの各アライメントマークを同時又は直接に検出す
るため、マスクとウェハ(厳密にはウェハ上の各ショッ
ト領域)との位置合わせは直接実行される。
In the TTL method, since only the alignment mark on the wafer is substantially detected, the positional relationship between the detection center of the alignment system and the mask is accurately measured in advance, and the detected position of the wafer mark is determined based on the measured value. Need to be measured. On the other hand, in the TTR method, since the alignment marks on the wafer and the mask are simultaneously or directly detected, the alignment between the mask and the wafer (strictly, each shot area on the wafer) is directly performed.

【0005】ところで、半導体集積回路はますます微細
化しそのパターンを焼き付ける露光装置は、より解像度
の高いものが要求されている。この要求を満たすために
は光源の波長を短波長化しつつ投影対物レンズの開口数
(NA)を大きくしなければならない。しかしながら、
露光波長が短くなると光の吸収のために実用に耐える硝
材が限られて来る。露光波長が300nm以下になると
実用上使えるのは合成石英と蛍石(弗化カルシウム)だ
けとなる。また蛍石は温度特性が悪く多量に使うことは
できない。そのため屈折系だけで投影対物レンズを作る
ことは困難である。また、反射系だけで開口数の大きい
投影対物レンズを作ることも、収差補正の困難性のため
不可能に近い。
[0005] Incidentally, semiconductor integrated circuits are becoming finer and finer, and an exposure apparatus for printing the pattern is required to have a higher resolution. To meet this requirement, the numerical aperture (NA) of the projection objective must be increased while shortening the wavelength of the light source. However,
As the exposure wavelength becomes shorter, the practically usable glass material for absorbing light is limited. When the exposure wavelength is shorter than 300 nm, only synthetic quartz and fluorite (calcium fluoride) can be practically used. Fluorite has a poor temperature characteristic and cannot be used in large quantities. Therefore, it is difficult to make a projection objective only with a refraction system. In addition, it is almost impossible to produce a projection objective having a large numerical aperture only by using a reflection system because of the difficulty in correcting aberrations.

【0006】このため、特開平2−66510号公報で
は、反射屈折光学系からなる投影対物レンズが提案され
ている。そして、投影対物レンズが反射屈折光学系から
構成されている場合においても、高いアライメント精度
を維持するには、上記の如きTTL方式又はTTR方式
によって反射屈折型の投影対物レンズを介してアライメ
ントを行うことが望まれる。
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-66510 proposes a projection objective comprising a catadioptric optical system. Then, even when the projection objective is composed of a catadioptric system, in order to maintain high alignment accuracy, alignment is performed via a catadioptric projection objective by the TTL system or the TTR system as described above. It is desired.

【0007】現段階では、反射屈折光学系からなる投影
対物レンズを用いた投影露光装置については、そのよう
なTTL方式又はTTR方式でアライメントを行うアラ
イメント系は実用化されていない。そこで、図7を参照
して、反射屈折光学系を用いた投影露光装置に従来の屈
折光学系のみを用いた投影露光装置用のアライメント系
をそのまま適用した場合を考察して見る。本願ではこれ
を従来例とする。
At the present stage, such an alignment system that performs alignment by the TTL system or the TTR system has not been put into practical use for a projection exposure apparatus using a projection objective lens composed of a catadioptric optical system. Therefore, with reference to FIG. 7, a case will be considered in which a conventional alignment system for a projection exposure apparatus using only a refraction optical system is directly applied to a projection exposure apparatus using a catadioptric optical system. In the present application, this is a conventional example.

【0008】図7は、反射屈折光学系を投影対物レンズ
として用い、仮想的にTTR方式のアライメント系を備
えた投影露光装置を示し、この図7において、1は露光
用の照明系である。この照明系1から射出された露光光
ILは、主コンデンサレンズ2で略々平行光束に変換さ
れてダイクロイックミラー3に入射する。露光光ILと
しては、例えば波長が250nmの紫外光等が使用され
る。ダイクロイックミラー3は、露光光ILを反射して
後述のアライメント光を透過させる波長選択性を有し、
ダイクロイックミラー3で反射された露光光ILはマス
ク4を照明する。マスク4には、振幅型又は位相型の回
折格子よりなるアライメントマークMAが形成されてい
る。また、マスク4は、投影対物レンズの光軸に垂直な
面内で平行移動及び微小回転ができるマスクステージ5
上に載置されている。
FIG. 7 shows a projection exposure apparatus using a catadioptric optical system as a projection objective lens and virtually including a TTR type alignment system. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes an illumination system for exposure. The exposure light IL emitted from the illumination system 1 is converted into a substantially parallel light beam by the main condenser lens 2 and enters the dichroic mirror 3. As the exposure light IL, for example, ultraviolet light having a wavelength of 250 nm is used. The dichroic mirror 3 has wavelength selectivity for reflecting the exposure light IL and transmitting the alignment light described below,
The exposure light IL reflected by the dichroic mirror 3 illuminates the mask 4. An alignment mark MA made of an amplitude or phase diffraction grating is formed on the mask 4. Further, the mask 4 has a mask stage 5 capable of parallel movement and minute rotation in a plane perpendicular to the optical axis of the projection objective lens.
Is placed on top.

【0009】そのマスク4を透過した露光光ILは、第
1レンズ群6で集束されて半透過鏡7に向かい、この半
透過鏡7を透過した露光光ILは負の屈折力を持つ補正
レンズ群8を介して凹面反射鏡9に入射する。そして、
この凹面反射鏡9で反射された露光光ILは再び補正レ
ンズ群8を介して半透過鏡7に入射し、この半透過鏡7
で反射された露光光ILは第2レンズ群10によりウェ
ハステージ12上のウェハ11のショット領域に集束さ
れる。これによりウェハ11上にマスク4上の回路パタ
ーンが転写される。レジスト等の感光材が塗布されたウ
ェハ11上の各ショット領域の間の領域には、振幅型又
は位相型の回折格子よりなるウェハ側のアライメントマ
ークWAが形成されている。ウェハステージ11は、投
影対物レンズの光軸に垂直な面内で平行移動できるXY
ステージ、その面内で微小回転ができるθステージ、そ
の光軸の方向に移動できるZステージ、その光軸に垂直
な面に対して傾斜できるレベリングステージ等より構成
され、ウェハ11はマスク4に対して自在に位置決めが
できるようになっている。
The exposure light IL transmitted through the mask 4 is converged by the first lens group 6 and travels to the semi-transmission mirror 7, and the exposure light IL transmitted through the semi-transmission mirror 7 is a correction lens having a negative refractive power. The light enters the concave reflecting mirror 9 via the group 8. And
The exposure light IL reflected by the concave reflecting mirror 9 again enters the semi-transmissive mirror 7 via the correction lens group 8, and the semi-transmissive mirror 7
The exposure light IL reflected by the second lens group 10 is focused on the shot area of the wafer 11 on the wafer stage 12. Thereby, the circuit pattern on the mask 4 is transferred onto the wafer 11. In a region between the respective shot regions on the wafer 11 on which a photosensitive material such as a resist is applied, a wafer-side alignment mark WA made of an amplitude or phase diffraction grating is formed. The wafer stage 11 can move in parallel in a plane perpendicular to the optical axis of the projection objective lens.
A wafer, a θ stage capable of minute rotation in the plane, a Z stage movable in the direction of the optical axis, a leveling stage capable of tilting with respect to a plane perpendicular to the optical axis, and the like. And can be positioned freely.

【0010】13は全体としてアライメント系を示し、
このアライメント系13において、14は回折格子であ
り、この回折格子14に図示省略したレーザ光源より平
行なレーザビームLB0が照射されている。レーザビー
ムLB0としては、ウェハ11上の感光材に対する感光
性が弱い波長帯の光、例えば波長633nm程度の近赤
外のレーザビームが使用される。そのレーザビームLB
0は、回折格子14により+1次の回折光LB1と−1
次の回折光LB2とに分かれ、一方の回折光LB1は更
に音響光学変調素子AOMを通過することにより周波数
がΔfだけ偏移する。その際、回折格子14は位相型と
し、0次光の発生を抑えたものにするか、あるいは不図
示の空間フィルターにより±1次光のみを通過させるも
のとする。互いに周波数がΔfだけ異なる回折光LB1
及びLB2は集束レンズ15及びビームスプリッター1
6を経てそれぞれ1度集束する。その後、これら回折光
LB1及びLB2は、集束レンズ17により集束されて
それぞれ第1の照明光LM1及び第2の照明光LM2に
なる。これら照明光LM1とLM2とはダイクロイック
ミラー3を透過して所定の交差角でマスク4上のアライ
メントマークMAに照射される。
Reference numeral 13 denotes an alignment system as a whole,
In the alignment system 13, a diffraction grating 14 is irradiated with a parallel laser beam LB0 from a laser light source (not shown). As the laser beam LB0, light in a wavelength band where photosensitivity to the photosensitive material on the wafer 11 is weak, for example, a near-infrared laser beam with a wavelength of about 633 nm is used. The laser beam LB
0 is + 1st-order diffracted light LB1 and -1 by the diffraction grating 14.
The light is divided into the next diffracted light LB2, and one of the diffracted lights LB1 further passes through the acousto-optic modulator AOM, so that the frequency is shifted by Δf. At this time, the diffraction grating 14 is of a phase type and the generation of zero-order light is suppressed, or only the ± first-order light is passed by a spatial filter (not shown). Diffracted lights LB1 whose frequencies are different from each other by Δf
And LB2 are a focusing lens 15 and a beam splitter 1
The light is converged once after each through 6. Thereafter, these diffracted lights LB1 and LB2 are converged by the converging lens 17 to become first illumination light LM1 and second illumination light LM2, respectively. These illumination lights LM1 and LM2 pass through the dichroic mirror 3 and irradiate the alignment mark MA on the mask 4 at a predetermined intersection angle.

【0011】この場合、集束レンズ15の後側焦点と集
束レンズ17の前側焦点とは同一の点にあり、アライメ
ントマークMAに入射する照明光LM1及びLM2はそ
れぞれ平行なレーザビームとなっている。更に、その照
明光LM1のアライメントマークMAによる1次回折光
(これを+1次とする)の反射光と、回折光LM2のア
ライメントマークMAによる−1次回折光の反射光とが
平行になるようにそのアライメントマークMAの格子ピ
ッチ及び両ビームの交差角を定める。これにより、その
アライメントマークMAからは、照明光LM1の1次回
折光と照明光LM2の−1次回折光とが混合された反射
光LM0がダイクロイックミラー3側に戻される。それ
ら1次回折光と−1次回折光との干渉により、その反射
光LM0の強度はビート周波数Δfで正弦波状に変化す
る。
In this case, the rear focal point of the focusing lens 15 and the front focal point of the focusing lens 17 are at the same point, and the illumination lights LM1 and LM2 incident on the alignment mark MA are parallel laser beams. Further, the reflected light of the first-order diffracted light (this is + 1st order) of the illumination light LM1 by the alignment mark MA and the reflected light of the -1st-order diffracted light by the alignment mark MA of the diffracted light LM2 are parallel to each other. The grating pitch of the alignment mark MA and the intersection angle of both beams are determined. As a result, from the alignment mark MA, reflected light LM0 in which the first-order diffracted light of the illumination light LM1 and the -1st-order diffracted light of the illumination light LM2 are mixed is returned to the dichroic mirror 3 side. Due to the interference between the first-order diffracted light and the -1st-order diffracted light, the intensity of the reflected light LM0 changes sinusoidally at the beat frequency Δf.

【0012】一方、マスク4のアライメントマークMA
の近傍の透過窓をそのまま透過した照明光LM1及びL
M2は、第1レンズ群6、半透過鏡7及び補正レンズ群
8を経て凹面反射鏡9に入射する。この凹面反射鏡9で
反射された照明光LM1及びLM2は、再び補正レンズ
群8を介して半透過鏡7に向かい、この半透過鏡7で反
射された後、第2レンズ群10により所定の交差角でウ
ェハ11上のアライメントマークWAに照射される。マ
スク4のパターン領域とウェハ11の露光面とはアライ
メント光に対しても略々共役であるとみなすことができ
るので、それらウェハ11上の照明光LM1及びLM2
もそれぞれ平行なレーザビームである。この場合、図8
に示すように、マスク4側のアライメントマークMAと
ウェハ11側のアライメントマークWAの像とは格子ピ
ッチの方向が同じで、且つ上下に位置ずれして配置され
ており、マスク4の窓部4aを透過した照明光LM1及
びLM2がウェハ11側のアライメントマークWAを照
射するようになされている。
On the other hand, the alignment mark MA of the mask 4
Illumination lights LM1 and L1 that have passed through the transmission window near
M2 enters the concave reflecting mirror 9 via the first lens group 6, the semi-transmissive mirror 7, and the correcting lens group 8. The illumination light beams LM1 and LM2 reflected by the concave reflecting mirror 9 travel again to the semi-transmissive mirror 7 via the correction lens group 8, and are reflected by the semi-transmissive mirror 7, and are then given by the second lens group 10. The alignment mark WA on the wafer 11 is irradiated at the intersection angle. Since the pattern region of the mask 4 and the exposure surface of the wafer 11 can be considered to be substantially conjugate to the alignment light, the illumination light LM1 and LM2 on the wafer 11
Are also parallel laser beams. In this case, FIG.
As shown in the figure, the alignment mark MA on the mask 4 and the image of the alignment mark WA on the wafer 11 have the same lattice pitch direction and are vertically displaced from each other. The illumination light beams LM1 and LM2 that have passed through the laser beam irradiate the alignment mark WA on the wafer 11 side.

【0013】そして、その照明光LM1のアライメント
マークWAによる1次回折光(これを+1次とする)の
反射光と、照明光LM2のアライメントマークWAによ
る−1次回折光の反射光とが平行になるようにそのアラ
イメントマークWAの格子ピッチ及び両ビームの交差角
を定める。これにより、そのウェハ11のアライメント
マークWAからは、照明光LM1の1次回折光と照明光
LM2の−1次回折光とが混合された反射光LW0が、
第2レンズ群10を介して半透過鏡7側に戻される。そ
れら1次回折光と−1次回折光との干渉により、その反
射光LW0の強度はビート周波数Δfで正弦波状に変化
する。この反射光LW0は、半透過鏡7で反射されて補
正レンズ群8を経て凹面反射鏡9に入射し、この凹面反
射鏡9で反射された反射光LW0は、補正レンズ群8、
半透過鏡7及び第1レンズ群6を経てマスク4に入射す
る。
Then, the reflected light of the first-order diffracted light (let it be + 1st-order) of the illumination light LM1 by the alignment mark WA and the reflected light of the -1st-order diffracted light by the alignment mark WA of the illumination light LM2 become parallel. Thus, the grating pitch of the alignment mark WA and the intersection angle of both beams are determined. Thereby, from the alignment mark WA of the wafer 11, reflected light LW0 in which the first-order diffracted light of the illumination light LM1 and the -1st-order diffracted light of the illumination light LM2 are mixed,
The light is returned to the semi-transmissive mirror 7 via the second lens group 10. Due to the interference between the first-order diffracted light and the -1st-order diffracted light, the intensity of the reflected light LW0 changes sinusoidally at the beat frequency Δf. The reflected light LW0 is reflected by the semi-transmissive mirror 7 and enters the concave reflecting mirror 9 via the correcting lens group 8, and the reflected light LW0 reflected by the concave reflecting mirror 9 is
The light enters the mask 4 via the semi-transmissive mirror 7 and the first lens group 6.

【0014】マスク4を透過したウェハ11からの反射
光LW0は、マスク4からの反射光LM0と共にダイク
ロイックミラー3及び集束レンズ17を経て半透過鏡1
6に向かい、この半透過鏡16で反射された反射光LW
0及びLM0は集光レンズ18によりアパーチャ板19
に照射される。マスク4からは反射光LM0の外に正反
射光及び高次回折光等が反射され、ウェハ11からも反
射光LW0以外の正反射光等が反射されるが、反射光L
M0及びLW0以外の反射光はそのアパーチャ板19で
遮断される。反射光LW0及びLM0はこのアパーチャ
板19の中央部の開口を通過した後に、リレーレンズ2
0により光電センサ21に照射される。その際マスク4
と光電センサ21は共役関係にしておく。
The reflected light LW0 from the wafer 11 transmitted through the mask 4 passes through the dichroic mirror 3 and the converging lens 17 together with the reflected light LM0 from the mask 4 and is transmitted through the semi-transmissive mirror 1
6, the reflected light LW reflected by the semi-transmissive mirror 16
0 and LM0 are aperture plates 19
Is irradiated. The mask 4 reflects specularly reflected light and higher-order diffracted light out of the reflected light LM0, and the wafer 11 also reflects specularly reflected light other than the reflected light LW0.
Reflected light other than M0 and LW0 is blocked by the aperture plate 19. The reflected lights LW0 and LM0 pass through the central opening of the aperture plate 19,
0 irradiates the photoelectric sensor 21. At that time mask 4
And the photoelectric sensor 21 are in a conjugate relationship.

【0015】光電センサ21には互いに独立な2個の受
光素子21a及び21bがマスク4上でのアライメント
マークMAと窓部4aに対応するように並列に配置され
ており、受光素子21a及び21bは図7において紙面
に垂直な方向に並ぶが、わかりやすくするために図7で
は紙面方向に描いてある。そして、反射光LW0及びL
M0はそれぞれ例えば受光素子21a及び21bに独立
に入射する。受光素子21a及び21bからはそれぞれ
周波数がビート周波数Δfの検出信号が出力される。こ
の場合、マスク4側のアライメントマークMAとウェハ
11側のアライメントマークWAとの格子のピッチ方向
の位置関係により、受光素子21a及び21bから得ら
れる信号の位相が異なっているので、その位相差を所定
の値に設定するようにウェハステージ12の位置決めを
行うことにより、高精度な位置決めを行うことができ
る。
In the photoelectric sensor 21, two light receiving elements 21a and 21b independent of each other are arranged in parallel so as to correspond to the alignment mark MA on the mask 4 and the window 4a, and the light receiving elements 21a and 21b are In FIG. 7, they are arranged in a direction perpendicular to the paper surface, but are drawn in the paper surface direction in FIG. 7 for easy understanding. Then, the reflected lights LW0 and LW0
M0 is independently incident on, for example, the light receiving elements 21a and 21b. The light receiving elements 21a and 21b output detection signals each having a beat frequency Δf. In this case, the phases of the signals obtained from the light receiving elements 21a and 21b are different depending on the positional relationship in the pitch direction of the lattice between the alignment mark MA on the mask 4 side and the alignment mark WA on the wafer 11 side. By positioning the wafer stage 12 so as to set it to a predetermined value, highly accurate positioning can be performed.

【0016】なお、図7のような反射屈折光学系は色収
差が少ないため、この様な投影対物レンズを有する露光
装置では、露光光ILとアライメント光としての照明光
LM1,LM2とに関する軸上色収差はあまり問題とは
ならない。しかしながら、色収差が存在する場合には、
例えば半透過鏡16と集束レンズ17との間に2焦点光
学系を配置し、マスク4を照明する照明光LM1及びL
M2の交差位置とウェハ11を照明する照明光LM1及
びLM2の交差位置との間に位置ずれを生じさせるよう
にしてもよい。
Since the catadioptric optical system as shown in FIG. 7 has little chromatic aberration, in an exposure apparatus having such a projection objective lens, axial chromatic aberration with respect to the exposure light IL and the illumination lights LM1 and LM2 as alignment light. Does not matter much. However, if there is chromatic aberration,
For example, a bifocal optical system is arranged between the semi-transmissive mirror 16 and the converging lens 17 to illuminate the mask 4 with illumination lights LM1 and LM1.
A positional shift may occur between the intersection of M2 and the intersection of the illumination lights LM1 and LM2 that illuminate the wafer 11.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如
く、反射屈折光学系からなる投影対物レンズについて
も、単純にTTR方式のアライメントを採用した場合に
は、アライメント光(即ち、照明光LM1及びLM2)
がウェハ4のアライメントマークWAを照射する際の往
路において、アライメント光が半透過鏡7にて1回ずつ
透過と反射をする。そして、ウェハ11上のアライメン
トマークWAからのアライメント光がマスク4側に戻っ
て来る復路において、アライメント光が半透過鏡7にて
更に1回ずつ反射と透過をする。このため、アライメン
ト光がマスク4に入射するときの強度をI0 とし、半透
過鏡7のアライメント光に対する透過率をTA とすれ
ば、アライメント光が検出される迄に、半透過鏡7にお
いて2回ずつ透過と反射が行われるので、光電センサ2
1における検出光量I1 は、次式の如くなる。ただし、
ウェハ11及び半透過鏡16等における減衰は無視して
考える。 I1 =TA 2 (1−TA20 …… (1)
However, as described above, even if the projection objective lens including the catadioptric optical system is simply adapted to the TTR type alignment, the alignment light (that is, the illumination light LM1 and LM2) is used. )
Illuminates the alignment mark WA of the wafer 4, the alignment light is transmitted and reflected once by the semi-transmissive mirror 7 once. Then, on the return path where the alignment light from the alignment mark WA on the wafer 11 returns to the mask 4 side, the alignment light is reflected and transmitted once more by the semi-transmissive mirror 7. Therefore, if the intensity when the alignment light is incident on the mask 4 is I 0 , and the transmissivity of the semi-transmissive mirror 7 to the alignment light is T A , the semi-transmissive mirror 7 will not move until the alignment light is detected. Since transmission and reflection are performed twice each, the photoelectric sensor 2
The detected light amount I 1 at 1 is as follows. However,
Attenuation in the wafer 11, the semi-transmissive mirror 16, and the like will be ignored. I 1 = T A 2 (1 -T A) 2 I 0 ...... (1)

【0018】この式(1)より、半透過鏡7の透過率T
A が50%の時に検出光量I1 が最大となり、この時の
検出光量はI0 /16(=0.0625I0 )となるこ
とが分かる。ところが、アライメント光は、ウェハ上に
塗布されているレジスト等を感光させないために、露光
光とは別波長となっている。また、各波長に対する透過
率特性を一定に保てる半透過鏡7を製造することは難し
い。更に、ウェハ11に対する露光光の光量を最大にす
るには、半透過鏡7の露光光ILに対する透過率を50
%にするのが好ましい。従って、露光光に対する半透過
鏡7の透過率を50%に設定すると、アライメント光に
対する半透過鏡7の透過率TA は50%から大きく外れ
る虞がある。
From the equation (1), the transmittance T of the semi-transmissive mirror 7 is obtained.
A is a detected light intensity I 1 is a maximum at 50%, the quantity of light detected at this time is found to be a I 0 /16(=0.0625I 0). However, the alignment light has a different wavelength from the exposure light in order not to expose the resist or the like applied on the wafer. In addition, it is difficult to manufacture a semi-transmissive mirror 7 that can maintain a constant transmittance characteristic for each wavelength. Further, in order to maximize the amount of exposure light to the wafer 11, the transmittance of the semi-transmission mirror 7 to the exposure light IL is set to 50.
% Is preferable. Therefore, by setting the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the exposure light of 50%, the transmittance T A of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the alignment light is likely to deviate significantly from the 50%.

【0019】例えば、アライメント光に対する半透過鏡
7の透過率TA が90%であるとすると検出光量Iは、
式(1)より、 I1 =(0.9)2 (1−0.9)20 =0.0081I0 となり、最大時の検出光量の12.96%程度となって
しまう。この結果、検出光量Iが極端に低下し、SN比
が悪化して高い検出精度を実現することが困難となる。
なお、以上では、反射屈折光学系の対物レンズを用いた
TTR方式について説明したが、この問題はTTL方式
でも同様である。
For example, if the transmissivity T A of the semi-transmissive mirror 7 to the alignment light is 90%, the detected light amount I is
From equation (1), I 1 = (0.9) 2 (1-0.9) 2 I 0 = 0.0081I 0 , which is about 12.96% of the maximum detected light amount. As a result, the detected light amount I is extremely reduced, and the SN ratio is deteriorated, making it difficult to realize high detection accuracy.
In the above, the TTR system using the objective lens of the catadioptric system has been described, but the same problem applies to the TTL system.

【0020】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、反射屈折光学系よりなる投影光学系と、TTR
方式又はTTL方式のアライメントを行っても検出光量
を増加することができる高性能なアライメント系とを有
する投影露光装置を提供することを第1の目的としてい
る。また、本発明は、反射屈折光学系よりなる投影光学
系中の半透過鏡の透過率が露光光とアライメント光とで
異なった場合にも、ある程度の検出光量の確保が達成で
きる投影露光装置を提供することを第2の目的としてい
る。更に本発明は、そのような投影露光装置を使用し
て、高精度なアライメントを行うことができるパターン
転写方法を提供することを第3の目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of a projection optical system including a catadioptric optical system, and a TTR.
It is a first object of the present invention to provide a projection exposure apparatus having a high-performance alignment system capable of increasing the amount of detected light even when performing alignment using a TTL system or a TTL system. Further, the present invention provides a projection exposure apparatus which can achieve a certain amount of detected light even when the transmittance of a semi-transmissive mirror in a projection optical system composed of a catadioptric optical system differs between exposure light and alignment light. The second purpose is to provide. Further, the present invention uses such a projection exposure apparatus.
Pattern that can perform high-precision alignment
A third object is to provide a transfer method.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図1に示す如く、露光光ILで照明された
マスク(4)上パターンの像を基板(11)上に投影
する投影光学系と、そのマスク(4)とその基板(1
1)との相対的な位置合わせを行うアライメント系とを
有する投影露光装置において、その投影光学系に、その
マスク(4)を介した露光光ILを第1の方向D1及び
この第1の方向と異なる第2の方向D2に分割する光路
分割部材(7)と、その第2の方向D2へ分割された露
光光を反射して、再びその光路分割部材(7)を介して
その基板(11)上に導く凹面反射鏡(9)と、そのマ
スク(4)とその光路分割部材(7)との間の光路、そ
の光路分割部材(7)とその凹面反射鏡(9)との間の
光路又はその光路分割部材(7)とその基板(11)と
の間の光路の内の少なくとも1つの光路上に設けられた
屈折光学系(6,8,10)とをそれぞれ配置し、その
アライメント系、その投影光学系を介してその基板
(11)上に形成されたアライメントマークWAからの
アライメント光をその光路分割部材(7)を介してその
第1の方向D1で検出する検出光学系(26)とを有す
ものである。また、本発明によるパターン転写方法
は、マスクのパターンを感光基板上に転写するパターン
転写方法であって、本発明の投影露光装置を用いて、そ
のマスクを照明し、そのマスクのパターンの像をその投
影光学系を介してその感光基板に投影するものである。
A projection exposure apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, projects a pattern image on a mask (4) illuminated with exposure light IL onto a substrate (11). The optical system, its mask (4) and its substrate (1)
In a projection exposure apparatus having an alignment system for performing relative alignment of the 1), in the projection optical system, the exposure light IL through the mask (4) the first direction D1 and the first direction An optical path dividing member (7) for dividing the substrate (11) in the second direction D2 different from that of the substrate (11) by reflecting the exposure light divided in the second direction D2 and again passing through the optical path dividing member (7). ) An optical path between the concave reflecting mirror (9) leading above, the mask (4) and the optical path dividing member (7), and an optical path between the optical path dividing member (7) and the concave reflecting mirror (9). An optical path or a refractive optical system (6, 8, 10) provided on at least one optical path among optical paths between the optical path dividing member (7) and the substrate (11) is arranged , and alignment thereof is performed. The system is connected to its substrate via its projection optics
(11) From the alignment mark WA formed on
Yusuke detection optical system for detecting in a first direction D1 alignment light through the optical path splitting member (7) and (26)
It is those that. Also, the pattern transfer method according to the present invention
Is a pattern that transfers the mask pattern onto the photosensitive substrate
A transfer method using the projection exposure apparatus of the present invention.
Illuminate a mask and project an image of that mask pattern.
The light is projected onto the photosensitive substrate via the shadow optical system.

【0022】[0022]

【作用】斯かる本発明によれば、反射屈折光学系よりな
る投影光学系を介したアライメント光が基板(11)上
のアライメントマークWAに照明され、このアライメン
トマークWAからの光が投影光学系中の光路分割部材
(7)を1度だけ介して第1の方向D1で検出される。
従って、例えば図1の構成では、アライメント光は最終
的に検出されるまでに、その光路分割部材(7)を2回
透過して、その光路分割部材(7)で1回反射される。
一方、例えば図4の構成では、アライメント光は最終的
に検出されるまでに、その光路分割部材(7)を1回透
過して、その光路分割部材(7)で2回反射される。
According to the present invention, the alignment light passing through the projection optical system composed of the catadioptric system is illuminated on the alignment mark WA on the substrate (11), and the light from the alignment mark WA is emitted from the projection optical system. It is detected in the first direction D1 only once through the middle optical path dividing member (7).
Therefore, in the configuration of FIG. 1, for example, the alignment light is transmitted twice through the optical path dividing member (7) and is reflected once by the optical path dividing member (7) until the alignment light is finally detected.
On the other hand, in the configuration of FIG. 4, for example, the alignment light is transmitted once through the optical path dividing member (7) and is reflected twice by the optical path dividing member (7) until it is finally detected.

【0023】従って、従来例ではアライメント光は光路
分割部材(7)で2回の反射及び2回の透過を行うのに
対して、本発明ではアライメント光の光路分割部材
(7)における反射又は透過の回数が1回減少する。従
って、実質的にTTL方式又はTTR方式を採用しなが
らもアライメント光の検出光量が従来例よりも増加す
る。更に、投影光学系中の光路分割部材(7)の透過率
が露光光ILとアライメント光とで異なった場合にもあ
る程度の検出光量の確保が達成できる。これにより、S
N比の向上が達成できるため、高精度なアライメントが
保証される。
Accordingly, in the prior art, the alignment light is reflected twice and transmitted twice by the optical path dividing member (7), whereas in the present invention, the alignment light is reflected or transmitted by the optical path dividing member (7). Is reduced by one. Therefore, the detected light amount of the alignment light is larger than that of the conventional example while the TTL method or the TTR method is substantially adopted. Further, even when the transmittance of the optical path dividing member (7) in the projection optical system differs between the exposure light IL and the alignment light, it is possible to secure a certain amount of detected light. Thereby, S
Since an improvement in the N ratio can be achieved, highly accurate alignment is guaranteed.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図1〜図4を参照して説明する。本例は図7の仮
想的な従来例を改良したものであり、図1において図7
に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省
略する。図1は本例の投影露光装置の全体の構成を示
し、この図1において、屈折光学系の第1レンズ群6、
半透過鏡7、補正レンズ群8、凹面反射鏡9及び第2レ
ン群10より投影対物レンズが構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This example is an improvement of the virtual conventional example of FIG.
The same reference numerals are given to the portions corresponding to and the detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the entire configuration of the projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG.
The transflective mirror 7, the correction lens group 8, the concave reflecting mirror 9, and the second lens group 10 constitute a projection objective.

【0025】22は露光用照明光学系、23はアライメ
ント用照明光学系、24はアライメント用対物レンズを
示し、露光用照明光学系22からは例えば波長が250
nmの紫外光よりなる露光光ILが射出され、アライメ
ント用照明光学系23からは例えば波長が633nmの
レーザビームがアライメント光ALとして射出されてい
る。マスク4の右側には、ダイクロイックミラー3Aが
斜めに設けられており、このダイクロイックミラー3A
における透過方向には露光用照明光学系22が、反射方
向にはアライメント用対物レンズ24及びアライメント
用照明光学系23が設けられている。ダイクロイックミ
ラー3Aは露光光ILを透過させ、アライメント光AL
を反射する波長選択性を有する。
Reference numeral 22 denotes an illumination optical system for exposure, 23 denotes an illumination optical system for alignment, and 24 denotes an objective lens for alignment.
Exposure light IL composed of ultraviolet light of nm is emitted, and a laser beam having a wavelength of, for example, 633 nm is emitted from alignment illumination optical system 23 as alignment light AL. A dichroic mirror 3A is provided diagonally on the right side of the mask 4, and the dichroic mirror 3A
Are provided with an exposure illumination optical system 22 in the transmission direction, and an alignment objective lens 24 and an alignment illumination optical system 23 in the reflection direction. The dichroic mirror 3A transmits the exposure light IL and outputs the alignment light AL.
Has wavelength selectivity to reflect light.

【0026】露光用照明光学系22からの露光光IL
は、ダイクロイックミラー3Aを透過してマスク4のパ
ターン領域を均一に照明する。そして、マスク4を透過
した露光光ILは、第1レンズ群6、半透過鏡7、補正
レンズ群8を経て凹面反射鏡9に入射する。この凹面反
射鏡9で反射された露光光は、再び補正レンズ群8を介
して半透過鏡7に向かい、この半透過鏡7で反射された
露光光は、最終的に第2レンズ群10によりウェハ11
上に集光される。従って、マスク4上の回路パターンの
像が反射屈折光学系よりなる投影対物レンズによりウェ
ハ11上に転写される。
Exposure light IL from the exposure illumination optical system 22
Illuminates the pattern area of the mask 4 uniformly through the dichroic mirror 3A. Then, the exposure light IL transmitted through the mask 4 enters the concave reflecting mirror 9 via the first lens group 6, the semi-transmissive mirror 7, and the correction lens group 8. The exposure light reflected by the concave reflecting mirror 9 is directed again to the semi-transmissive mirror 7 via the correction lens group 8, and the exposure light reflected by the semi-transparent mirror 7 is finally transmitted by the second lens group 10. Wafer 11
Focused on top. Therefore, the image of the circuit pattern on the mask 4 is transferred onto the wafer 11 by the projection objective composed of the catadioptric optical system.

【0027】一方、アライメント用照明光学系23より
射出されたアライメント光ALは、アライメント用対物
レンズ11により集束され、このアライメント光ALは
ダイクロイックミラー3Aで反射されてマスク4上に集
束される。このマスク4のアライメント光ALの集束点
の近傍には、図2(a)に示すように、アライメント光
ALを透過させる透過窓4bを形成しておく。この透過
窓4bは、マスク4のパターン領域PAの外に設けられ
ている。
On the other hand, the alignment light AL emitted from the alignment illumination optical system 23 is focused by the alignment objective lens 11, and the alignment light AL is reflected by the dichroic mirror 3A and focused on the mask 4. As shown in FIG. 2A, a transmission window 4b for transmitting the alignment light AL is formed near the convergence point of the alignment light AL on the mask 4. The transmission window 4b is provided outside the pattern area PA of the mask 4.

【0028】さて、図1に戻り、マスク4の透過窓4b
上を透過したアライメント光は、第1レンズ群6、半透
過鏡7、補正レンズ群8を経て凹面反射鏡9に入射す
る。この凹面反射鏡9で反射されたアライメント光は補
正レンズ群8を介して半透過鏡7に向かい、この半透過
鏡7で反射された後に、第2レンズ群10によりウェハ
11上の位相型の回折格子よりなるアライメントマーク
WA上に集束される。このアライメントマークWAは、
図2(b)に示す如く、図2(a)のマスク4の透過窓
4bに対応したウェハ11上の位置に形成されている。
このアライメントマークWAは、或るショット領域27
Aの近傍に形成されているものであり、このアライメン
トマークWAを囲む矩形の領域28Aの内部に、マスク
4の透過窓4bを透過したアライメント光が照射され
る。
Returning to FIG. 1, the transmission window 4b of the mask 4 will be described.
The alignment light transmitted through the upper part enters the concave reflecting mirror 9 via the first lens group 6, the semi-transmissive mirror 7, and the correcting lens group 8. The alignment light reflected by the concave reflecting mirror 9 is directed to the semi-transmissive mirror 7 via the correcting lens group 8, and after being reflected by the semi-transmissive mirror 7, is phase-shifted on the wafer 11 by the second lens group 10. It is focused on an alignment mark WA made of a diffraction grating. This alignment mark WA
As shown in FIG. 2B, the mask 4 is formed at a position on the wafer 11 corresponding to the transmission window 4b of the mask 4 in FIG.
This alignment mark WA has a certain shot area 27.
The alignment light transmitted through the transmission window 4b of the mask 4 is applied to the inside of the rectangular area 28A surrounding the alignment mark WA.

【0029】ウェハ11側のアライメントマークWAか
ら反射されたアライメント光は、再び第2レンズ群10
を経て半透過鏡7に向かう。この半透過鏡7に対して第
1レンズ群からの光を反射する方向を第1の方向D1、
第1レンズ群6からの光をそのまま透過させる方向を第
2の方向D2とすると、この第2の方向D2には凹面反
射鏡9が配置されている。本例ではその半透過鏡7の第
1の方向D1に順次、集光レンズ25と2次元の電荷結
合型撮像デバイス(CCD)よりなる光電検出器26と
を配置する。そして、ウェハ11から反射されて半透過
鏡7を透過したアライメント光を集光レンズ25で光電
検出器26上に集束する。これにより、その光電検出器
26の受光面にアライメントマークWAの像が形成され
る。
The alignment light reflected from the alignment mark WA on the side of the wafer 11 returns to the second lens group 10
And goes to the semi-transmissive mirror 7. The direction in which light from the first lens group is reflected with respect to the semi-transmissive mirror 7 is referred to as a first direction D1,
Assuming that the direction in which the light from the first lens group 6 is transmitted as it is is the second direction D2, the concave reflecting mirror 9 is disposed in the second direction D2. In this example, a condensing lens 25 and a photoelectric detector 26 composed of a two-dimensional charge-coupled imaging device (CCD) are sequentially arranged in the first direction D1 of the semi-transmissive mirror 7. Then, the alignment light reflected from the wafer 11 and transmitted through the semi-transmissive mirror 7 is focused on the photoelectric detector 26 by the condenser lens 25. Thus, an image of the alignment mark WA is formed on the light receiving surface of the photoelectric detector 26.

【0030】この場合、光電検出器26の受光面には、
図3(a)に示すように、アライメントマークWAの像
WAIとマスク4の透過窓4bの像4bIとが形成され
る。そこで、このマスク4の透過窓4bの像4bIの両
端のエッジE1 とE2 間との中心がアライメントマーク
の像WAIの中心に一致するようにマスク4とウェハ1
1とを相対的に移動させることによって、マスク4とウ
ェハ11との相対的な位置合わせが達成される。具体的
には、光電検出器26の或る走査ラインからは図3
(b)に示すように、正弦波状の信号とエッジ信号とよ
りなる撮像信号Sが得られるので、この信号Sを処理す
ることにより透過窓4bの像4bIとアライメントマー
クの像WAIとの相対的な位置関係を求めることができ
る。
In this case, on the light receiving surface of the photoelectric detector 26,
As shown in FIG. 3A, an image WAI of the alignment mark WA and an image 4bI of the transmission window 4b of the mask 4 are formed. Therefore, the mask 4 and the wafer 1 as the center and between edge E 1 and E 2 at both ends of the image 4bI transmission window 4b of the mask 4 coincides with the center of the image WAI of alignment marks
The relative positioning of the mask 4 and the wafer 11 is achieved by relatively moving 1. Specifically, from a certain scanning line of the photoelectric detector 26, FIG.
As shown in (b), an imaging signal S composed of a sine wave signal and an edge signal is obtained. By processing this signal S, the relative position between the image 4bI of the transmission window 4b and the image WAI of the alignment mark is obtained. It is possible to obtain a simple positional relationship.

【0031】また、光電検出器26はアライメントマー
クWA及び透過窓4bのエッジからの散乱光を検出する
ようにして、これにより検出された相対位置関係より上
記の如くアライメントを行っても良い。また、マスク4
には透過窓4bの外に複数の透過窓が形成され、ウェハ
11にもそれに対応して複数のアライメントマークが形
成され、それぞれについてアライメントを行うことによ
り、最終的に2次元平面内でのアライメントが完了す
る。
The photoelectric detector 26 may detect the alignment mark WA and the scattered light from the edge of the transmission window 4b, and may perform the alignment based on the detected relative positional relationship. Also, mask 4
A plurality of transmission windows are formed outside the transmission window 4b, and a plurality of alignment marks are also formed on the wafer 11 corresponding to the transmission windows 4b. By performing alignment for each of them, finally alignment in a two-dimensional plane is performed. Is completed.

【0032】なお、投影対物レンズ(6〜10)にアラ
イメント光に関して若干の色収差(例えば軸上色収差)
が残存している場合には、集光レンズ25と光電検出器
26との間にビームスプリッターを設けて検出光路を2
分割し、分割光路の露光光の集光位置及びアライメント
光の集光位置にそれぞれ別の光電検出器を配置してもよ
い。そして、一方の光電検出器ではアライメントマーク
WAの像を他方の光電検出器では透過窓4bの像を検出
すれば、双方のシャープな像を検出することができる。
Note that the projection objective lens (6 to 10) has a slight chromatic aberration (for example, axial chromatic aberration) with respect to the alignment light.
Is left, a beam splitter is provided between the condenser lens 25 and the photoelectric detector 26 so that the detection optical path is
The light may be divided, and separate photoelectric detectors may be arranged at the light-collecting position of the exposure light and the light-collecting position of the alignment light in the divided light path. Then, if one photoelectric detector detects the image of the alignment mark WA and the other photoelectric detector detects the image of the transmission window 4b, both sharp images can be detected.

【0033】次に、本例の光電検出器26におけるアラ
イメント光の受光量と図7のTTR方式の従来例の光電
センサ21における受光量との比較を行う。先ず、図1
に示した反射屈折光学系よりなる投影対物レンズ(6〜
10)を介してウェハ11上に到達する露光光ILの強
度IEWは、マスク4を照明したときの露光光の強度をI
E 、露光光に対する半透過鏡7の透過率をTE とする
と、以下の関係が成立する。 IEW=TE (1−TE )IE …… (2) 但し、0<TE <1である。ここで、ウェハ11上での
露光光の強度は、式(2)より、半透過鏡7の透過率T
E が0.5(50%)の時に最大となり、この時の露光
光の強度IEWはIE/4(=0.25IE )となる。
Next, the received light amount of the alignment light in the photoelectric detector 26 of this embodiment is compared with the received light amount of the conventional photoelectric sensor 21 of the TTR system shown in FIG. First, FIG.
Projection objective lenses (6 to
10), the intensity I EW of the exposure light IL reaching the wafer 11 via the mask 11 is the intensity of the exposure light when the mask 4 is illuminated.
E, the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the exposure light when a T E, the following relation is established. I EW = T E (1- T E) I E ...... (2) , however, it is 0 <T E <1. Here, the intensity of the exposure light on the wafer 11 is expressed by the transmittance T
The maximum value is obtained when E is 0.5 (50%), and the intensity I EW of the exposure light at this time is I E / 4 ( = 0.25I E ).

【0034】そして、本実施例でのアライメント系で
は、アライメント光はアライメントマークWAに照明さ
れて検出されるまでに、投影対物レンズ中の半透過鏡7
を2回透過して半透過鏡7で1回反射される。このた
め、アライメント光の強度をI0とし、アライメント光
に対する半透過鏡7の透過率をTA 、検出光量をI1
すれば、本実施例での検出光量I1 には、次式の関係が
成立する。 I1 =TA 2 (1−TA )I0 …… (3)
In the alignment system according to the present embodiment, the alignment light is illuminated on the alignment mark WA and is detected by the semi-transmissive mirror 7 in the projection objective until it is detected.
Is transmitted twice and reflected once by the semi-transmissive mirror 7. Therefore, assuming that the intensity of the alignment light is I 0 , the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the alignment light is T A , and the detected light amount is I 1 , the detected light amount I 1 in this embodiment is represented by the following equation. The relationship is established. I 1 = T A 2 (1−T A ) I 0 (3)

【0035】ここで、露光光の最大照明効率を考える
と、半透過鏡7の露光光ILに関する透過率はほぼ1/
2(50%)であることが望ましいことが理解できる。
そこで、仮に半透過鏡7の透過率が露光光とアライメン
ト光とで共に等しいとし、このときのアライメント光に
対する半透過鏡7の透過率を1/2(50%)であると
する。すると、図1に示した実施例のアライメント系の
アライメント光の検出光量は、式(3)より、I0 /8
(0.1255I0 )となる一方、図7に示した如きT
TR方式のアライメント系のアライメント光の検出光量
は、式(1)より、I0 /16(=0.0625I0
となる。従って、図7の装置と比べて本例では、実質的
にTTR方式を採用しながらも、検出光量が2倍となっ
ており、これによりSN比の向上が達成できるため、高
精度なアライメントが実行されることが理解できる。
Here, considering the maximum illumination efficiency of the exposure light, the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the exposure light IL is almost 1 /.
2 (50%) is desirable.
Therefore, it is assumed that the transmissivity of the semi-transmissive mirror 7 is the same for the exposure light and the alignment light, and the transmissivity of the semi-transmissive mirror 7 to the alignment light at this time is 1/2 (50%). Then, the quantity of light detected alignment system alignment light of the embodiment shown in FIG. 1, the equation (3), I 0/8
(0.1255I 0 ), while T as shown in FIG.
From equation (1), the detected light amount of the alignment light of the TR type alignment system is I 0/16 ( = 0.0625I 0 ).
Becomes Accordingly, in the present example, the detected light amount is doubled while the TTR method is substantially adopted, as compared with the apparatus of FIG. 7, so that the SN ratio can be improved. It can be understood that it is performed.

【0036】また、図7に示したTTR方式のアライメ
ント系における検出光量は、前述の如く、式(1)よ
り、T=1/2(50%)のときに最大となり、このと
きの検出光量は、I0 /16(=0.0625I0 )と
なる。一方、図1の実施例のアライメント系における検
出光量は、TA =2/3のときに最大となり、このとき
の検出光量は4I0 /27(≒0.1485I0 )とな
る。従って、理論的な最大検出光量に関しても、本例は
従来例に比べて2倍以上である。
As described above, the detected light amount in the TTR type alignment system shown in FIG. 7 is maximum when T = 1/2 (50%) according to the equation (1). Is I 0/16 ( = 0.0625I 0 ). On the other hand, the detection light amount in the alignment system of the embodiment of FIG. 1 is maximized when T A = 2/3, the detection light amount at this time is 4I 0 /27(≒0.1485I 0). Therefore, the theoretical maximum detected light quantity in this example is twice or more as compared with the conventional example.

【0037】ところで、前述の如く、アライメント時に
ウェハ11上でのレジストを感光させないために、アラ
イメント光は露光光に対して別波長としているため、半
透過鏡7の透過率は、露光光とアライメント光とでは異
なる場合が多い。具体的に、半透過鏡7のアライメント
光ALに対する透過率TA を0.9(90%)とする
と、図1の例では式(3)よりアライメント光の検出光
量I1 は次のようになる。 I1 =0.081I0 一方、透過率TA が0.9の場合には、図7の従来例で
はアライメント光の検出光量I1 は次のようになる。 I1 =0.0081I0 従って、本例の検出光量は従来例に比べて10倍とな
り、アライメントの大幅な高性能化が達成される。
As described above, since the alignment light has a different wavelength from the exposure light in order not to expose the resist on the wafer 11 during the alignment, the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 is different from that of the exposure light. It is often different from light. Specifically, when the transmittance T A with respect to the alignment light AL of semitransparent mirror 7 and 0.9 (90%), detected light intensity I 1 of the alignment light from the equation (3) in the example of FIG. 1 is as follows Become. Meanwhile I 1 = 0.081I 0, when the transmittance T A is 0.9, the detection light quantity I 1 of the alignment light in the conventional example of FIG. 7 is as follows. I1 = 0.0081I 0 Therefore, the detected light amount in this example is ten times as large as that in the conventional example, and a great improvement in alignment is achieved.

【0038】現段階では半透過鏡7の波長帯毎の透過率
を任意の値に設定することは困難である。しかしなが
ら、将来的に半透過鏡7の透過率が波長帯毎に任意に設
定できるようになった場合を考えて、半透過鏡7のアラ
イメント光ALに対する透過率TA の設定範囲について
考察する。この場合、検出に必要なアライメント光量を
確保して、従来例より高いアライメント精度を得るに
は、図1に示した実施例のアライメント系は、図7の装
置の最大検出光量I0 /16(=0.0625I0)よ
りも多い光量を確保すればよい。即ち、式(3)より以
下に示す条件を満足すればよい。 TA 2 (1−TA )I0 >I0 /16 …… (4) この式(4)より、図7の装置の最大検出光量I0 /1
6(=0.0625I0 )よりも多い光量を確保できる
半透過鏡7の透過率TA の好ましい範囲は、以下の如く
なる。 0.30<TA <0.93 ……(5)
At this stage, it is difficult to set the transmittance of the semi-transmission mirror 7 for each wavelength band to an arbitrary value. However, the transmittance of the future semitransparent mirror 7 consider the case where it can be set arbitrarily for each wavelength band, consider the set range of the transmittance T A with respect to the alignment light AL of semitransparent mirror 7. In this case, to ensure alignment light amount necessary for detection, to obtain a higher alignment accuracy than the conventional example, the alignment system of the embodiment shown in FIG. 1, the maximum detected light intensity I 0/16 of the device of FIG. 7 ( = 0.0625I 0 ). That is, it is sufficient that the following condition is satisfied from Expression (3). T A 2 (1-T A ) I 0> I 0/16 ...... (4) maximum detected light intensity I 0/1 than the equation (4), the apparatus of FIG. 7
The preferred range of the transmittance T A of the semi-transmissive mirror 7 that can secure a light amount larger than 6 (= 0.0625I 0 ) is as follows. 0.30 <T A <0.93 ...... ( 5)

【0039】以上より、例えアライメント光に対する半
透過鏡7の透過率TA が露光光の透過率TE と異なって
も、式(5)の範囲を満足するような半透過鏡7であれ
ば、検出に十分なアライメント光量を確保することがで
きる。本実施例では、露光光の照明効率が最大となると
きの露光光に対する半透過鏡7の透過率TE は0.5で
あるが、式(5)よりアライメント光に対するビームス
プリッターの透過率TA の方が露光光に対する透過率T
E よりも高くなった場合に特にアライメント光の検出光
量が大きくなることが理解できる。上述のように、本例
によれば、従来例に比べてアライメント光ALが半透過
鏡7を透過する回数が1回少ないので、半透過鏡7にお
けるアライメント光の減衰が少なく、アライメント光の
検出光量が多くなる利点がある。
As described above, even if the transmissivity T A of the transflective mirror 7 for the alignment light is different from the transmissivity T E of the exposure light, a transflective mirror 7 satisfying the range of the expression (5) is used. In addition, it is possible to secure a sufficient amount of alignment light for detection. In this embodiment, the transmittance T E of the semi-transmissive mirror 7 for the exposure light when the illumination efficiency of the exposure light is maximized is 0.5, but the transmittance T E of the beam splitter for the alignment light is obtained from Expression (5). A is the transmittance T for the exposure light
It can be understood that the detected light amount of the alignment light becomes particularly large when the value becomes higher than E. As described above, according to this example, the number of times that the alignment light AL passes through the semi-transmissive mirror 7 is smaller than that of the conventional example by one time, so that the attenuation of the alignment light in the semi-transmissive mirror 7 is small and the alignment light is detected. There is an advantage that the amount of light increases.

【0040】次に、図1の実施例の変形例を図4を参照
して説明する。この図4において図1に対応する部分に
は同一符号を付してある。この図4の変形例では、図1
の凹面反射鏡9と光電検出器26との位置を交換してい
る。即ち、図4において、第1レンズ群6からの光が半
透過鏡7を透過する方向を第1の方向D1、半透過鏡7
に反射される方向を第2の方向D2として、その第1の
方向D1に集光レンズ25及び光電検出器26を配置
し、その第2の方向D2に補正レンズ群8及び凹面反射
鏡9を配置する。他の構成は図1と同様であるため、そ
の詳細な説明は省略する。
Next, a modification of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the modification of FIG. 4, FIG.
The positions of the concave reflecting mirror 9 and the photoelectric detector 26 are exchanged. That is, in FIG. 4, the direction in which the light from the first lens group 6 passes through the semi-transmissive mirror 7 is referred to as a first direction D1,
The direction in which the light is reflected to the second direction D2, the condenser lens 25 and the photoelectric detector 26 are arranged in the first direction D1, and the correction lens group 8 and the concave reflecting mirror 9 are arranged in the second direction D2. Deploy. The other configuration is the same as that of FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

【0041】ところで、図4に示した反射屈折光学系よ
りなる投影対物レンズ(6〜10)を介してウェハ11
上に達する露光光の強度IEWは、式(2)と同一であ
り、凹面反射鏡7の透過率TE が1/2(50%)の時
に最大となる。このときの露光光のウェハ11上での強
度IEWはIE /4(=0.25IE )となる。
By the way, the wafer 11 is passed through the projection objective (6 to 10) composed of the catadioptric optical system shown in FIG.
Intensity I EW of exposure light reaches the top is the same as equation (2), the transmittance T E of the concave reflecting mirror 7 becomes maximum when 1/2 (50%). At this time, the intensity I EW of the exposure light on the wafer 11 is I E / 4 ( = 0.25I E ).

【0042】次に図4に示した変形例のアライメント系
と、図7に示した如きTTR方式のアライメント系とに
関してアライメント光ALの検出光量と半透過鏡7の透
過率との関係について考察する。本変形例のアライメン
ト系では、アライメント光をウェハ11側のアライメン
トマークWAに照明して検出するまでに、アライメント
光は投影対物レンズ中の半透過鏡7で2回反射され、半
透過鏡7を1回透過する。このため、アライメント光の
強度をI0 とし、アライメント光に対する半透過鏡7の
透過率をTA 、検出光量をI1 とすれば、本変形例での
検出光量I1 には、次式の関係が成立している。 I1 =(1−TA2A0 …… (6)
Next, the relationship between the amount of detected alignment light AL and the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 will be considered for the alignment system of the modification shown in FIG. 4 and the alignment system of the TTR system as shown in FIG. . In the alignment system of this modification, the alignment light is reflected twice by the semi-transmissive mirror 7 in the projection objective lens until the alignment light is illuminated on the alignment mark WA on the wafer 11 side and detected. Transmit once. Therefore, assuming that the intensity of the alignment light is I 0 , the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 for the alignment light is T A , and the detected light amount is I 1 , the detected light amount I 1 in the present modified example is represented by the following equation. Relationship is established. I 1 = (1−T A ) 2 T A I 0 (6)

【0043】この式(6)より、図4の変形例のアライ
メント系における検出光量は、T=1/3(≒0.33
3)の時に最大となり、この時の検出光量は4I0 /2
7(≒0.1485I0 )であることが分かる。この検
出光量は図7の従来例における最大の検出光量の2倍以
上である。また、半透過鏡7のアライメント光に対する
透過率TA が0.1であるとすると、本変形例での検出
光量I1 は0.081I0 となるのに対して、図7の従
来例でのアライメント光の検出光量I1 は0.0081
0 となる。従って、本変形例では特に半透過鏡7のア
ライメント光に対する透過率が小さい場合に、アライメ
ント光の検出光量が従来例よりも10倍程度になる。
From this equation (6), the detected light amount in the alignment system of the modification of FIG. 4 is T = 1/3 (≒ 0.33
3) becomes maximum when the detection light intensity at this time 4I 0/2
7 (≒ 0.1485I 0 ). This detected light amount is more than twice the maximum detected light amount in the conventional example of FIG. If the transmissivity T A of the transflective mirror 7 with respect to the alignment light is 0.1, the detected light amount I 1 in the present modified example is 0.081I 0 , whereas in the conventional example of FIG. The detected light amount I 1 of the alignment light is 0.0081.
It becomes I 0 . Therefore, in the present modified example, especially when the transmittance of the semi-transmissive mirror 7 to the alignment light is small, the detected light amount of the alignment light is about 10 times that of the conventional example.

【0044】この変形例でも、半透過鏡7の波長帯毎の
透過率が任意に制御できる場合のアライメント光に対す
る最適な透過率の範囲を求める。この変形例で検出に必
要なアライメント光量を確保して、高いアライメント精
度を得るには、図7の装置の最大検出光量I0 /16
(=0.0625I0 )よりも多い光量を確保すればよ
い。即ち、式(6)より以下の示す条件を満足すればよ
い。 (1−TA2 A 0 >I0 /16 …… (7) この式より、図7の装置の最大検出光量I0 /16(=
0.0625I0 )よりも多い光量を確保できる半透過
鏡7の透過率TA の好ましい範囲は、以下の如くなる。 0.07<TA <0.70 …… (8)
Also in this modification, an optimum transmittance range for alignment light when the transmittance of each wavelength band of the semi-transmissive mirror 7 can be arbitrarily controlled is determined. To ensure alignment light amount necessary for detection in this modification, in order to obtain a high alignment accuracy, the maximum detected light intensity I 0/16 of the device of FIG. 7
(= 0.0625I 0 ). That is, it is sufficient that the following condition is satisfied from the equation (6). (1-T A) 2 T A I 0> I 0/16 ...... (7) Maximum detected light intensity I 0/16 than this equation, the apparatus of FIG. 7 (=
A preferred range of the transmittance T A of the semi-transmissive mirror 7 that can secure a light amount larger than 0.0625I 0 ) is as follows. 0.07 <T A <0.70 ...... ( 8)

【0045】以上より、例えアライメント光に対する半
透過鏡7の透過率TA が露光光の透過率TE と異なって
も、式(8)の範囲を満足するような半透過鏡7であれ
ば検出に十分なアライメント光量を確保することができ
る。特に、本変形例では、式(8)より、露光光の照明
が最大となるときの露光光に対する半透過鏡7の透過率
E (=0.5)よりもアライメント光に対する半透過
鏡7の透過率TA の方が低くなった場合に有利である。
上述のように、本変形例では、アライメント光の半透過
鏡7における透過回数が従来例よりも1回少ないので、
半透過鏡7での透過による減衰が少ないため、アライメ
ント光の検出光量を最終的に多くできる利点がある。
As described above, even if the transmissivity T A of the transflective mirror 7 for the alignment light is different from the transmissivity T E of the exposure light, the transflective mirror 7 which satisfies the range of the expression (8) is used. An alignment light amount sufficient for detection can be secured. In particular, in the present modified example, from equation (8), the transmissivity T E (= 0.5) of the semi-transmissive mirror 7 with respect to the exposure light when the illumination of the exposure light is maximized is smaller than the transmissivity TE with respect to the alignment light. This is advantageous when the transmittance T A is lower.
As described above, in this modified example, the number of times that the alignment light has passed through the semi-transmissive mirror 7 is one less than that in the conventional example.
Since the attenuation due to transmission through the semi-transmissive mirror 7 is small, there is an advantage that the detected light amount of the alignment light can be finally increased.

【0046】次に、本発明の他の実施例につき図5及び
図6を参照して説明する。この実施例は図1の実施例に
図7の従来例におけるアライメント系を適用したもので
あり、図5において図1及び図7に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。図5は本例の
構成を示し、この図5において、露光用照明光学系22
からの露光光ILがダイクロイックミラー3Aを透過し
てウェハ4のパターン領域に照射されている。また、集
束レンズ17によりそれぞれ平行なレーザビームに変換
された第1の照明光LK1及び第2の照明光LM2が、
ダイクロイックミラー3Aにより反射されて所定の交差
角でマスク4に入射する。第1の照明光LM1の周波数
と第2の照明光LM2の周波数とはΔfだけ異なってい
るが、両照明光は可干渉である。マスク4のパターン領
域PAの近傍には、図6(a)に示すように、アライメ
ント光(即ち、照明光LM1,LM2)を透過させる透
過窓4bと振幅型又は位相型のピッチP1の回折格子よ
りなるアライメントマークMAとが並列に形成されてい
る。そして、ダイクロイックミラー3Aで反射された照
明光LM1及びLM2は、マスク4上の透過窓4b及び
アライメントマークMAを含む領域で交差する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is obtained by applying the alignment system of the conventional example shown in FIG. 7 to the embodiment shown in FIG. 1. In FIG. 5, parts corresponding to those shown in FIG. 1 and FIG. I do. FIG. 5 shows the configuration of the present example. In FIG.
Exposure light IL is transmitted through the dichroic mirror 3A to irradiate the pattern area of the wafer 4. The first illumination light LK1 and the second illumination light LM2, which have been converted into parallel laser beams by the focusing lens 17, respectively,
The light is reflected by the dichroic mirror 3A and enters the mask 4 at a predetermined intersection angle. The frequency of the first illumination light LM1 and the frequency of the second illumination light LM2 are different by Δf, but the two illumination lights are coherent. In the vicinity of the pattern area PA of the mask 4, as shown in FIG. 6A, a transmission window 4b for transmitting alignment light (that is, illumination light LM1, LM2) and a diffraction grating having an amplitude or phase pitch P1. The alignment mark MA is formed in parallel. Then, the illumination lights LM1 and LM2 reflected by the dichroic mirror 3A intersect in a region including the transmission window 4b on the mask 4 and the alignment mark MA.

【0047】また、本例のウェハ11上には、図6
(b)に示す如く、ウェハ11のショット領域外のマス
ク4の透過窓bと共役な領域29A及びアライメントマ
ークMAと共役な領域30AにそれぞれピッチQ1の回
折格子よりなるアライメントマークWA及び平坦な反射
部を形成する。
Further, on the wafer 11 of this embodiment, FIG.
As shown in (b), an alignment mark WA and a flat reflection are formed in a region 29A conjugate to the transmission window b of the mask 4 and a region 30A conjugate to the alignment mark MA outside the shot region of the wafer 11 by a diffraction grating having a pitch Q1. Form a part.

【0048】図5において、マスク4上のアライメント
マークMAに入射した一方の照明光LM1による1次回
折光(これを+1次回折光とする)の透過光とそのマー
クMAに入射した他方の照明光LM2による−1次回折
光の透過光とが平行になるようにそのマークMAのピッ
チP1及び両ビームの交差角を選択する。その互いに平
行で混合された透過光を透過光LM3で表す。この透過
光LM3の強度はビート周波数Δfで正弦波状に変化す
る。この透過光LM3及びマスク4上の透過窓4bを透
過した照明光LM1,LM2は第1レンズ群6、半透過
鏡7、補正レンズ群8を通過して凹面反射鏡9に入射す
る。この凹面反射鏡9で反射された透過光LM3及び照
明光LM1,LM2は再び補正レンズ群8を通過して半
透過鏡7に至り、この半透過鏡7で反射された後に、第
2レンズ群10でウェハ11上に集束される。
In FIG. 5, transmitted light of the first-order diffracted light (hereinafter referred to as + 1st-order diffracted light) by one illumination light LM1 incident on the alignment mark MA on the mask 4 and the other illumination light LM2 incident on the mark MA The pitch P1 of the mark MA and the intersection angle of both beams are selected so that the transmitted light of the -1st-order diffracted light is parallel. The transmitted light parallel and mixed with each other is represented by transmitted light LM3. The intensity of the transmitted light LM3 changes sinusoidally at the beat frequency Δf. The transmitted light LM3 and the illumination lights LM1 and LM2 transmitted through the transmission window 4b on the mask 4 pass through the first lens group 6, the semi-transmission mirror 7, and the correction lens group 8, and enter the concave reflection mirror 9. The transmitted light LM3 and the illumination lights LM1 and LM2 reflected by the concave reflecting mirror 9 pass through the correcting lens group 8 again to reach the semi-transmitting mirror 7, and after being reflected by the semi-transmitting mirror 7, the second lens group At 10 it is focused on a wafer 11.

【0049】この場合、透過光LM3はウェハ11上の
平坦な領域30Aに照射され、照明光LM1及びLM2
はウェハ11上のアライメントマークWA上に所定の交
差角で入射する。そして、一方の照明光LM1のそのア
ライメントマークWAによる1次回折光(これを+1次
回折光とする)の反射光と他方の照明光LM2のそのマ
ークWAによる−1次回折光の反射光とが互いに平行に
なるように、そのマークWAのピッチQ1及び両ビーム
の交差角を選択する。これら互いに平行で混合された反
射光を反射光LW0で表す。この反射光LW0の強度も
ビート周波数Δfで正弦波状に変化する。また、ウェハ
11上の領域30Aに入射した透過光LM3はそのまま
反射される。
In this case, the transmitted light LM3 irradiates the flat area 30A on the wafer 11, and the illumination light LM1 and LM2
Is incident on the alignment mark WA on the wafer 11 at a predetermined intersection angle. Then, the reflected light of the first-order diffracted light (hereinafter referred to as + 1st-order diffracted light) of the one illumination light LM1 by the alignment mark WA and the reflected light of the -1st-order diffracted light by the mark WA of the other illumination light LM2 are parallel to each other. Then, the pitch Q1 of the mark WA and the intersection angle of both beams are selected. The reflected light mixed in parallel with each other is represented by reflected light LW0. The intensity of the reflected light LW0 also changes sinusoidally at the beat frequency Δf. Further, the transmitted light LM3 incident on the region 30A on the wafer 11 is reflected as it is.

【0050】このように反射された透過光LM3と反射
光LW0とは平行に第2レンズ群10を経て半透過鏡7
に至り、この半透過鏡7を透過した透過光LM3及び反
射光LW0はアパーチャ板19の中央部の開口付近で集
束した後に、リレーレンズ20により光電センサ21の
受光素子21a及び21bに入射する。その際ウェハ1
1と光電センサ21とは共役関係にしておく。受光素子
21aと21bとは実際には図5の紙面に垂直な方向に
ずれており、例えば受光素子21aに透過光LM3が入
射し、受光素子21bに反射光LW0が入射する。ま
た、透過光LM3及び反射光LW0以外の0次反射光又
は高次回折光等はアパーチャ板19により遮断される。
The transmitted light LM3 and the reflected light LW0 thus reflected pass through the second lens group 10 in parallel to the semi-transmissive mirror 7
Then, the transmitted light LM3 and the reflected light LW0 transmitted through the semi-transmissive mirror 7 are focused near the opening at the center of the aperture plate 19, and then are incident on the light receiving elements 21a and 21b of the photoelectric sensor 21 by the relay lens 20. At that time, wafer 1
1 and the photoelectric sensor 21 are in a conjugate relationship. The light receiving elements 21a and 21b are actually shifted in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5, for example, the transmitted light LM3 enters the light receiving element 21a, and the reflected light LW0 enters the light receiving element 21b. The 0-order reflected light or the high-order diffracted light other than the transmitted light LM3 and the reflected light LW0 is blocked by the aperture plate 19.

【0051】そして、一方の受光素子21aがマスク4
のアライメントマークMAに対応するビート信号を、他
方の受光素子21bがウェハ11のアライメントマーク
WAに対応するビート信号を検出する。この検出方式で
は、この両者のビート信号の位相差が例えば零となるよ
うにマスク4とウェハ11とを相対的に移動させること
によって、マスク4とウェハ11との相対的なアライメ
ントが実行される。このアライメント方式は所謂ヘテロ
ダイン方式のアライメントであり、例えば本件出願人に
よる特開平2−133913号公報等にて開示されてい
る。
Then, one of the light receiving elements 21a is
, And the other light receiving element 21b detects a beat signal corresponding to the alignment mark WA of the wafer 11. In this detection method, the relative alignment between the mask 4 and the wafer 11 is performed by relatively moving the mask 4 and the wafer 11 such that the phase difference between the two beat signals becomes, for example, zero. . This alignment method is a so-called heterodyne type alignment, which is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-133913 by the present applicant.

【0052】この図5の実施例においても、図7の従来
例に比べて半透過鏡7におけるアライメント光(即ち、
透過光LM3及び照明光LM1,LM2)の透過の回数
が1回少ないので、アライメント光の検出強度を大きく
できる利点がある。なお、この図5の光学系を図4のよ
うに変形した場合には、半透過鏡7におけるアライメン
ト光の反射の回数を1回少なくすることができ、同様に
アライメント光の検出強度を大きくすることができる。
Also in the embodiment of FIG. 5, the alignment light (ie, the alignment light in the semi-transmissive mirror 7) is different from that of the conventional example of FIG.
Since the number of times of transmission of the transmitted light LM3 and the illumination light LM1, LM2) is one less, there is an advantage that the detection intensity of the alignment light can be increased. When the optical system shown in FIG. 5 is modified as shown in FIG. 4, the number of times of reflection of the alignment light by the semi-transmissive mirror 7 can be reduced by one, and similarly, the detection intensity of the alignment light is increased. be able to.

【0053】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、投影光学系中の光路分
割部材におけるアライメント光の透過の回数又は反射の
回数を1回減らすことができるので、アライメント光の
検出光量を増加させることができる利点がある。更に、
光路分割部材の透過率が露光光とアライメント光とで異
なった場合にも、アライメント光について或る程度の検
出光量を確保できる利点がある。
According to the present invention, the number of times of transmission or reflection of alignment light in the optical path dividing member in the projection optical system can be reduced by one, so that the amount of detected alignment light can be increased. There are advantages. Furthermore,
Even when the transmittance of the optical path splitting member is different between the exposure light and the alignment light, there is an advantage that a certain amount of detected light for the alignment light can be secured.

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

【図1】本発明による投影露光装置の一実施例を示す一
部断面図を含む構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram including a partial sectional view showing an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】(a)はその実施例のマスク4のパターンを示
す平面図、(b)はその実施例のウェハ11のパターン
を示す要部の平面図である。
FIG. 2A is a plan view showing a pattern of a mask 4 of the embodiment, and FIG. 2B is a plan view of a main part showing a pattern of a wafer 11 of the embodiment.

【図3】(a)はその実施例で観測される像を示す線
図、(b)はその像に対応する撮像信号を示す波形図で
ある。
FIG. 3A is a diagram illustrating an image observed in the embodiment, and FIG. 3B is a waveform diagram illustrating an imaging signal corresponding to the image.

【図4】図1の実施例の変形例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a modification of the embodiment of FIG. 1;

【図5】本発明の他の実施例を示す一部断面図を含む構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図6】(a)は図5の実施例におけるマスク4のパタ
ーンを示す要部の拡大平面図、(b)は図5の実施例に
おけるウェハ11のパターンを示す要部の拡大平面図で
ある。
6A is an enlarged plan view of a main part showing a pattern of a mask 4 in the embodiment of FIG. 5, and FIG. 6B is an enlarged plan view of a main part showing a pattern of a wafer 11 in the embodiment of FIG. is there.

【図7】反射屈折光学系により投影対物レンズが構成さ
れた投影露光装置に仮想的に従来のアライメント系を付
加した例を示す一部断面図を含む構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view showing an example in which a conventional alignment system is virtually added to a projection exposure apparatus in which a projection objective is configured by a catadioptric optical system.

【図8】その図7の例におけるマスク4のパターン及び
ウェハ上のパターンの要部を示す拡大平面図である。
8 is an enlarged plan view showing a main part of a pattern of a mask 4 and a pattern on a wafer in the example of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 マスク 6 第1レンズ群 7 半透過鏡 8 補正レンズ群 9 凹面反射鏡 10 第2レンズ群 11 ウェハ 22 露光用照明光学系 23 アライメント用照明光学系 25 集光レンズ 26 光電検出器 IL 露光光 AL アライメント光 WA ウェハ側のアライメントマーク MA マスク側のアライメントマーク LM1 第1の照明光 LM2 第2の照明光 Reference Signs List 4 mask 6 first lens group 7 semi-transmissive mirror 8 correction lens group 9 concave reflecting mirror 10 second lens group 11 wafer 22 exposure illumination optical system 23 alignment illumination optical system 25 condenser lens 26 photoelectric detector IL exposure light AL Alignment light WA Wafer-side alignment mark MA Mask-side alignment mark LM1 First illumination light LM2 Second illumination light

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 露光光で照明されたマスク上パターン
の像を基板上に投影する投影光学系と、前記マスクと前
記基板との相対的な位置合わせを行うアライメント系と
を有する投影露光装置において、 前記投影光学系に、前記マスクを介した露光光を第1の
方向及び該第1の方向と異なる第2の方向に分割する光
路分割部材と、 前記第2の方向へ分割された露光光を反射して、再び前
記光路分割部材を介して前記基板上に導く凹面反射鏡
と、 前記マスクと前記光路分割部材との間の光路、前記光路
分割部材と前記凹面反射鏡との間の光路又は前記光路分
割部材と前記基板との間の光路の内の少なくとも1つの
光路上に設けられた屈折光学系と、をそれぞれ配置し、 前記アライメント系は、前記投影光学系を介して前記基
板上に形成されたアライメントマークを照明するアライ
メント用照明光学系と、 前記アライメントマークからのアライメント光を前記光
路分割部材を介して前記第1の方向で検出する検出光学
系とを有する事を特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus comprising: a projection optical system for projecting an image of a pattern on a mask illuminated with exposure light onto a substrate; and an alignment system for performing relative positioning between the mask and the substrate. in, the projection optical system, the optical path splitting member for splitting the exposure light through the mask and in a second direction different from the first direction and the first direction, divided in the second direction exposure A concave reflecting mirror that reflects light and guides the light onto the substrate again through the optical path dividing member; and an optical path between the mask and the optical path dividing member, between the optical path dividing member and the concave reflecting mirror. a refractive optical system provided on at least one optical path of the light path between the light path or the optical path splitting member and the substrate, arranged respectively, the alignment system, the group via the projection optical system
Characterized in that it has an alignment illumination optical system for illuminating the alignment mark formed on the plate, and a detection optical system for detecting in said first direction alignment light through the optical path splitting member from the alignment mark Projection exposure apparatus.
【請求項2】 前記検出光学系は、前記光路分割部材に
対して、前記マスクを介した露光光が前記光路分割部材
によって反射される方向に配置され、 前記アライメント光に対する前記光路分割部材の透過率
をTA とするとき、以下の条件を満足する事を特徴とす
る請求項1記載の投影露光装置。 0.30<TA <0.93
2. The optical system according to claim 1, wherein the detection optical system is arranged in a direction in which the exposure light through the mask is reflected by the optical path dividing member with respect to the optical path dividing member, and the transmission of the optical path dividing member to the alignment light. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied when the ratio is T A. 0.30 <T A <0.93
【請求項3】 前記検出光学系は、前記光路分割部材に
対して、前記マスクを介した露光光が前記光路分割部材
を透過する方向に配置され、 前記アライメント光に対する前記光路分割部材の透過率
をTA とするとき、以下の条件を満足する事を特徴とす
る請求項1記載の投影露光装置。 0.07<TA <0.70
3. The detection optical system is disposed in a direction in which exposure light passing through the mask passes through the optical path splitting member with respect to the optical path splitting member, and a transmittance of the optical path splitting member to the alignment light. when to the T a, the projection exposure apparatus according to claim 1, characterized in that the following condition is satisfied. 0.07 <T A <0.70
【請求項4】 マスクのパターンを感光基板上に転写す
るパターン転写方法であって、 請求項1〜3の何れか一項記載の投影露光装置を用い
て、前記マスクを照明し、前記マスクのパターンの像を
前記投影光学系を介して前記感光基板に投影する事を特
徴とするパターン転写方法。
4. A pattern transfer method for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate, wherein the projection exposure apparatus according to claim 1 illuminates the mask, A pattern transfer method, wherein an image of a pattern is projected onto the photosensitive substrate via the projection optical system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014128199A (en) * 2012-12-27 2014-07-10 Tomoaki Takahashi Harvesting sickle, harvesting holder, and harvesting method using them

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