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JP2551049B2 - Alignment device - Google Patents
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JP2551049B2 - Alignment device - Google Patents

Alignment device

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JP2551049B2
JP2551049B2 JP62283365A JP28336587A JP2551049B2 JP 2551049 B2 JP2551049 B2 JP 2551049B2 JP 62283365 A JP62283365 A JP 62283365A JP 28336587 A JP28336587 A JP 28336587A JP 2551049 B2 JP2551049 B2 JP 2551049B2
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超LSI、液晶画面等を製造する露光装置に
利用して好適な2つの基板(例えばマスクやレチクル等
のガラス基板と感光基板)の相対的な位置合わせ(アラ
イメント)を行なうアライメントを装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to two substrates (eg, a glass substrate such as a mask and a reticle and a photosensitive substrate) suitable for use in an exposure apparatus for manufacturing a VLSI, a liquid crystal screen and the like. ) Relates to a device for performing relative alignment (alignment).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年半導体素子(超LSI等)の製造においては微細化
と高密度化が進み、半導体ウェハのフォトレジスト層に
マスク(又はレチクル)のパターンを転写する装置とし
て、縮小投影型露光装置、所謂ステッパーが多用されて
きた。この種のステッパーは、投影レンズの上方にレチ
クルを配置し、このレチクルの回路パターン領域を露光
用照明系からの均一な露光光で照明することによって、
回路パターンの投影像をウェハ上の部分的な領域に投影
露光する。通常、回路パターンの投影像の寸法に対して
ウェハ前面の寸法の方が大きいため、ステッパーでは投
影レンズに対しウェハを載置する2次元移動ステージを
一定ピッチずつ歩進させて、ウェハ上の異なる部分領域
を順次露光していく。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and densification have progressed in the manufacture of semiconductor elements (VLSI, etc.). It has been used a lot. This type of stepper has a reticle arranged above a projection lens and illuminates a circuit pattern area of the reticle with uniform exposure light from an exposure illumination system.
A projected image of the circuit pattern is projected and exposed on a partial area on the wafer. Since the dimension of the front surface of the wafer is usually larger than the dimension of the projected image of the circuit pattern, the stepper advances the two-dimensional moving stage on which the wafer is placed with respect to the projection lens by a fixed pitch to make the difference on the wafer different. The partial areas are sequentially exposed.

ところで半導体デバイスの製造では、多数枚のレチク
ルを使ってウェハ上の各部分領域に異なる回路パターン
を順次重ね合わせて、所望の機能を有するデバイスを作
っている。このためそれまでに転写された回路パターン
と、これから露光すべきレチクルの回路パターンの投影
像とを、ウェハ上の各部分領域毎に正確に重ね合わせる
ための位置合わせ(アライメント)作業が不可欠であ
る。
By the way, in the manufacture of a semiconductor device, different circuit patterns are sequentially superposed on each partial region on a wafer by using a large number of reticles to manufacture a device having a desired function. Therefore, it is indispensable to perform an alignment operation for accurately superimposing the circuit pattern transferred so far and the projected image of the circuit pattern of the reticle to be exposed for each partial area on the wafer. .

このアライメント作業を自動化するためにオートアラ
イメント装置と呼ばれるものが、ステッパー内に組み込
まれ、実際の製造ラインで稼動している。オートアライ
メント装置として最も確実な方式は、TTR(Through Th
e Reticle)と呼ばれ、レチクル上のマーク領域とウェ
ハの部分領域に付随したマークとを投影レンズにより互
いにほぼ共役な位置関係にし、レチクル上のマークとウ
エハ上のマークとを同時に検出して、両マークのずれ量
を求め、該ずれ量が零になるようにレチクルもしくはウ
ェハを微動させる方式である。このTTR方式では、ウェ
ハ上のマークからの光情報は投影レンズとレチクルのマ
ーク領域の透明部(ガラス)とを介してアライメント光
学系に入射し、レチクルのマークからの光情報は直接ア
ライメント光学系に入射するように構成される。このよ
うにウェハ上のマークとレチクル上のマークとを同時検
出することによって、ウェハ上の1つの部分領域(以下
ショット領域とする)とレチクルのパターンの投影像と
を露光状態の位置関係でアライメントすることができ、
アライメント完了後ただちに露光動作に移ることができ
る。
In order to automate this alignment work, what is called an automatic alignment device is incorporated in the stepper and is operating in an actual manufacturing line. The most reliable method for an automatic alignment device is TTR (Through Th
e Reticle), the mark area on the reticle and the mark attached to the partial area of the wafer are made substantially conjugate with each other by the projection lens, and the mark on the reticle and the mark on the wafer are detected at the same time. This is a method in which the deviation amount of both marks is obtained and the reticle or wafer is finely moved so that the deviation amount becomes zero. In this TTR method, the optical information from the mark on the wafer enters the alignment optical system through the projection lens and the transparent part (glass) in the mark area of the reticle, and the optical information from the reticle mark directly enters the alignment optical system. Is configured to be incident on. By simultaneously detecting the mark on the wafer and the mark on the reticle in this manner, one partial area (hereinafter, referred to as a shot area) on the wafer and the projected image of the reticle pattern are aligned in the positional relationship of the exposure state. You can
The exposure operation can be started immediately after the alignment is completed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような従来のアライメント装置では、ウェハのマ
ークに対応した光情報として、正反射光、散乱光、又は
回折光を光電検出し、その光電信号波形を電気的に処理
することによって、マークの位置を特定している。この
ため光電信号の波形自体に何らかの歪みが加っている
と、マーク位置の特定に誤差が生じ、この誤差がアライ
メント精度を低下させることになる。最近では、より微
細なパターン(例えば線幅で0.6μm程度)の転写を可
能とする紫外線ステッパー等が開発されつつあり、この
微細パターンの位置合わせを十分な精度で行なうために
は、線幅の1/5〜1/10程度(0.12〜0.06μm)の総合ア
ライメント精度が要求される。この要求を満たすことを
考えると、上記光電信号波形の歪みは無視し得ない誤差
要因になってきている。
In such a conventional alignment apparatus, as the optical information corresponding to the mark on the wafer, the specular reflection light, the scattered light, or the diffracted light is photoelectrically detected, and the photoelectric signal waveform is electrically processed to detect the position of the mark. Has been identified. Therefore, if some distortion is added to the waveform of the photoelectric signal itself, an error occurs in specifying the mark position, and this error reduces the alignment accuracy. Recently, an ultraviolet stepper or the like capable of transferring a finer pattern (for example, a line width of about 0.6 μm) is being developed. In order to perform alignment of this fine pattern with sufficient accuracy, the line width A total alignment accuracy of about 1/5 to 1/10 (0.12 to 0.06 μm) is required. Considering that this requirement is satisfied, the distortion of the photoelectric signal waveform has become an error factor that cannot be ignored.

波形は歪ませる原因として、マークのプロセスによる
変形が掲げられるが、これ以外に、レチクルのマーク領
域中の透明部の光学特性上の不整も原因になることが判
明した。
The waveform is distorted by the mark process as a cause of distortion, but in addition to this, it was found that irregularities in the optical characteristics of the transparent portion in the mark area of the reticle are also a cause.

これは、レチクルがある厚みのガラス基板であるた
め、マーク領域内の透明部にガラス内の屈折率不均一部
が存在したり、内部応力、歪みが加わったりして、その
部分で光の屈折率や反射率等が微妙に変動するためであ
る。このため、レチクルの透明部にこのような不整が生
じていると、ウェハのマークからの光情報がここを通過
したときに光束にゆらぎが生じ、光電信号の波形が本来
のものから歪むのである。
This is because the reticle is a glass substrate with a certain thickness.Therefore, there is a non-uniform refractive index part in the glass in the transparent part in the mark area, internal stress and distortion are applied, and the refraction of light at that part This is because the index, reflectance, etc. slightly change. Therefore, if such an irregularity occurs in the transparent portion of the reticle, the light flux fluctuates when the optical information from the wafer mark passes through it, and the waveform of the photoelectric signal is distorted from the original. .

従って、本発明は上記問題点を解決し、さらに高精度
な位置検出を可能としたアライメント装置を得ることを
目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to obtain an alignment apparatus capable of detecting a position with higher accuracy.

〔問題点を解決する為の手段〕[Means for solving problems]

本発明では、ウェハ等の第1基板のマーク(WM、W
M′)を含む所定領域を、スポット光(シート状ビー
ム)による走査照明、又は均一照明する照明手段(8、
9、10、11、12、13、14、15)と、その所定領域から生
ずる光情報(散乱光、回折光、結像光束等)を、レチク
ルやマスク等の第2の基板の光透過領域(マークを構成
する窓:RM)を介して光電検出し、その光情報の第1基
板のマーク(WM、WM′)を横切る検出方向(走査方向S
L)の強度分布に対応した光電信号を出力する光電検出
手段(21、31)と、第2基板の光透過領域の光学特性の
不整(40、41)によって検出方向に関して生ずる光強度
分布の変動に対応した変動信号を予め抽出する変動抽出
手段(3、21、33)と、上記マークの位置検出時に光電
検出手段からの光電信号を、変動抽出手段に記憶された
変動信号により強度補正する補正手段(32)とを設ける
ようにした。
In the present invention, the marks (WM, W
Illuminating means (8, 8) for illuminating a predetermined area including M ') by scanning with spot light (sheet-like beam) or by uniform illumination.
9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) and optical information (scattered light, diffracted light, image-forming light flux, etc.) generated from a predetermined area of the second light transmission area of a second substrate such as a reticle or a mask. Photoelectric detection is performed via (mark-constituting window: RM), and the detection direction (scanning direction S) of the optical information that crosses the marks (WM, WM ') on the first substrate.
L) The photoelectric detection means (21, 31) for outputting a photoelectric signal corresponding to the intensity distribution, and the fluctuation of the light intensity distribution caused by the irregularity (40, 41) in the optical characteristics of the light transmission region of the second substrate (40, 41). And a variation extracting means (3, 21, 33) for extracting a variation signal corresponding to the above, and a correction for correcting the intensity of the photoelectric signal from the photoelectric detecting means at the time of detecting the position of the mark by the variation signal stored in the variation extracting means. And means (32) are provided.

〔作用〕[Action]

本発明では、レチクルやマスクのアライメントマーク
が形成される透明窓領域中に生じた光学的な不整(ガラ
ス内部の歪み、表面の微小なうねり、表面に付着した油
分のシミや塵埃粒子等)によって、ウェハのマークから
の光情報が歪みを受けることに着目し、予め歪みとなる
信号波形成分のみを抽出し、実際のアライメント信号波
形を、歪みとなる信号波形成分で補正し、レチクルやマ
スクの光学的な不整があたかも存在しなかたような信号
波形に直してから、マーク位置の検出を行なうようにし
た。
In the present invention, due to optical irregularities (distortion inside the glass, minute undulations on the surface, spots of oil on the surface, dust particles, etc.) generated in the transparent window area where the alignment marks of the reticle and mask are formed. Focusing on the fact that the optical information from the mark on the wafer is distorted, only the signal waveform component that causes distortion is extracted in advance, and the actual alignment signal waveform is corrected with the signal waveform component that causes distortion, and the reticle and mask The mark position was detected after correcting the signal waveform as if there were no optical irregularity.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の第1の実施例によるアライメント
装置を組み込んだ投影型露光装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a projection type exposure apparatus incorporating an alignment apparatus according to the first embodiment of the present invention.

露光用照明系1からの露光光はレチクルRを均一に照
明し、レチクルRに形成された回路パターン等は投影レ
ンズ2によりウェハW上に像となって転写される。この
ウェハWの表面には1μm程度の厚みでフォトレジスト
層が形成されている。本実施例では、投影レンズ2に関
してレチクルRとウェハWとは光学的に共役となるよう
に配置され、投影レンズ2は射出瞳と入射瞳とが共に無
限遠に位置する、所謂両側テレセントリック系で構成さ
れる。ところでレチクルRの回路パターン領域の外側に
は矩形の透過窓をしたレチクルマークRMが形成され、ウ
ェハWの1つのショット領域に付随してウェハマークWM
が形成される。2次元移動ステージ4はウェハWを真空
吸着して投影レンズ2の投影像面に沿って2次元移動す
る。ステージ4の駆動はモータ等を含むステージ駆動系
36によって行なわれ、ステップアンドリピート方式のた
めの歩進(ステッピング)やアライメント動作のための
微動を制御する。またステージ4のウェハW載置面と異
なる位置には、ウェハW上のマークWMと同等の形状の基
準マークFMを備えた基準板3がウェハWの正面とほぼ同
一の高さになるように固設されている。
The exposure light from the exposure illumination system 1 uniformly illuminates the reticle R, and the circuit pattern and the like formed on the reticle R are transferred as an image onto the wafer W by the projection lens 2. A photoresist layer having a thickness of about 1 μm is formed on the surface of the wafer W. In this embodiment, the reticle R and the wafer W are arranged so as to be optically conjugate with respect to the projection lens 2, and the projection lens 2 is a so-called bilateral telecentric system in which both the exit pupil and the entrance pupil are located at infinity. Composed. By the way, a reticle mark RM having a rectangular transmission window is formed outside the circuit pattern region of the reticle R, and the wafer mark WM is attached to one shot region of the wafer W.
Is formed. The two-dimensional moving stage 4 vacuum-sucks the wafer W and moves two-dimensionally along the projection image plane of the projection lens 2. The stage 4 is driven by a stage drive system including a motor, etc.
36, which controls stepping for step-and-repeat method and fine movement for alignment operation. Further, at a position different from the wafer W mounting surface of the stage 4, the reference plate 3 provided with a reference mark FM having the same shape as the mark WM on the wafer W should be almost at the same height as the front surface of the wafer W. It is fixed.

さて、本実施例のアライメント装置は、レチクルマー
クRM、マークWM、基準マークFM等をコヒーレントなレー
ザ光で照射するためのレーザ光源8、レーザ光源8から
のレーザ光の径を拡大するビームエクスパンダ9、レチ
クルR上、又はウェハW上でのレーザスポットの形状を
長楕円形(スリット状)に整形するためのシリンドリカ
ルレンズ10、ミラー11、レーザスポットを単振動させる
振動鏡12、ミラー14、及びレンズ13、15よりなるリレー
系とで構成される走査ビーム送光系を本発明の照明手段
として備えている。そしてさらにレチクルRのレチクル
マークRMの上方に斜設されたミラー18、このミラー18で
折り曲げられた光軸に沿って水平に配置されたテレセン
トリックな対物レンズ17、走査ビーム送光系からのレー
ザ光と各マークからの光情報とを分離するためのビーム
スプリッタ16、レンズ19、20より成るリレー系、及び光
電変換器21とで構成されるマーク検出光学系を本発明の
光電検出手段として備えている。尚、第1図の構成から
も明らかなように、アライメント用の対物レンズ17は走
査ビーム送光系の一部を成すとともに、マーク検出光学
系の一部をも成している。
Now, the alignment apparatus of the present embodiment is provided with a laser light source 8 for irradiating the reticle mark RM, mark WM, reference mark FM, etc. with coherent laser light, and a beam expander for expanding the diameter of the laser light from the laser light source 8. 9, a cylindrical lens 10 for shaping the shape of the laser spot on the reticle R or the wafer W into an elliptical shape (slit shape), a mirror 11, a vibrating mirror 12 for oscillating the laser spot simply, a mirror 14, and A scanning beam transmitting system including a relay system including lenses 13 and 15 is provided as the illumination means of the present invention. Further, a mirror 18 obliquely provided above the reticle mark RM of the reticle R, a telecentric objective lens 17 horizontally arranged along the optical axis bent by the mirror 18, and a laser beam from a scanning beam transmission system And a beam splitter 16 for separating optical information from each mark, a relay system including lenses 19 and 20, and a mark detection optical system including a photoelectric converter 21 as photoelectric detection means of the present invention. There is. As is clear from the configuration of FIG. 1, the alignment objective lens 17 forms a part of the scanning beam sending system and also a part of the mark detecting optical system.

上記構成において、レーザ光はレチクルR又はウェハ
Wでスリット状のスポットとして結蔵され、このスポッ
ト光の長手方向と直行する方向に振動鏡12により走査さ
れる。この振動鏡12の振れ原点はレンズ13、15、及び対
物レンズ17等によって投影レンズ2の射出瞳(又は入射
瞳)と共役に所定される。また投影レンズ2の瞳と共役
な面(瞳共役面)は、対物レンズ17とビームスプリッタ
16との間にも存在し、この瞳共役面はさらにレンズ19、
20のリレー系によって光電変換器21の受光面と共役にさ
れている。従ってこの受光面には、投影レンズ2の瞳面
でのあらゆる光の分布が結像されることになる。
In the above structure, the laser light is stored as a slit-shaped spot on the reticle R or the wafer W, and is scanned by the vibrating mirror 12 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the spot light. The shake origin of the vibrating mirror 12 is determined by the lenses 13, 15 and the objective lens 17 and the like so as to be conjugate with the exit pupil (or entrance pupil) of the projection lens 2. The plane conjugate with the pupil of the projection lens 2 (pupil conjugate plane) is the objective lens 17 and the beam splitter.
It also exists between 16 and this pupil conjugate plane is further lens 19,
It is conjugated with the light receiving surface of the photoelectric converter 21 by a relay system of 20. Therefore, all light distributions on the pupil plane of the projection lens 2 are imaged on this light receiving surface.

また、光電変換器21の瞳共役位置(受光面)には、レ
チクルR、ウェハW、又は基準板3からの正反射光(0
次光)を遮断する空間フィルター21aが設けられ、0次
光以外の回折光(又は散乱光)は受光素子22a、22bによ
って光電検出される。
Further, at the pupil conjugate position (light receiving surface) of the photoelectric converter 21, specularly reflected light from the reticle R, the wafer W, or the reference plate 3 (0
A spatial filter 21a that blocks (next light) is provided, and the diffracted light (or scattered light) other than the 0th light is photoelectrically detected by the light receiving elements 22a and 22b.

以上のように構成されたアライメント装置において
は、レーザ光によるスリット状のスポット光SBがウェハ
W上のマークWMとレチクルRのマークRMとの夫々を横切
る方向に同時に走査し、各マークから発生した回折光や
散乱光が受光素子22a、22bにより光電検出され、走査方
向の位置に応じて強度変化する光電信号が得られる。こ
の光電信号はアンプ30により所定の利得に増幅された
後、アナログーデジタル変換器(ADC)とランダムアク
セス・メモリ(RAM)と、アドレスカウンタとを含むア
ライメント波形メモリ部31に入力する。このアライメン
ト波形メモリ部31のアドレスカウンタは、振動鏡12の駆
動系35から出力されるビーム走査位置に対応したアップ
ダウンパルスUDPを計数し、その計数値をRAMのアドレス
値として発生する。従って、このRAMにはスリット状の
スポット光がマークRM、WMを走査したときに発生する回
折・散乱光の走査方向に関する強度分布が、ADCにより
デジタル情報に変換されて格納される。一方、変動波形
メモリ部33は、マークRMの矩形透明窓部の光学特性の不
整による光強度の変動の走査方向に関する分布をデジタ
ル情報で記憶する。この変動波形メモリ部33は本発明の
変動抽出手段の一部を構成するものであり、ここに記憶
される変動分布の波形情報は、例えばレチクルRが交換
される毎に、そのレチクルのマークRMの透明窓に対応し
て更新される。この更新の動作はレチクルRを交換した
ときに、後述する動作のもとで受光素子22a、22bから得
られる信号波形に対して一度行なっておけば十分であ
る。従って、アライメントの際のマーク検出時に、マー
クRMの透明窓の光学的不整に対する補正を行なわないと
きは、変動波形メモリ部33内の波形情報をフラット(又
はオールクリア)にしておけばよい。
In the alignment apparatus configured as described above, the slit-shaped spot light SB by the laser light is simultaneously scanned in the direction crossing each of the mark WM on the wafer W and the mark RM of the reticle R, and generated from each mark. Diffracted light or scattered light is photoelectrically detected by the light receiving elements 22a and 22b, and a photoelectric signal whose intensity changes according to the position in the scanning direction is obtained. This photoelectric signal is amplified to a predetermined gain by an amplifier 30 and then input to an alignment waveform memory unit 31 including an analog-digital converter (ADC), a random access memory (RAM), and an address counter. The address counter of the alignment waveform memory unit 31 counts the up / down pulse UDP corresponding to the beam scanning position output from the drive system 35 of the vibrating mirror 12, and generates the count value as an address value of RAM. Therefore, the intensity distribution in the scanning direction of the diffracted / scattered light generated when the slit-shaped spot light scans the marks RM and WM is converted into digital information by the ADC and stored in this RAM. On the other hand, the fluctuation waveform memory unit 33 stores, as digital information, the distribution in the scanning direction of the fluctuation of the light intensity due to the irregular optical characteristics of the rectangular transparent window of the mark RM. The fluctuation waveform memory section 33 constitutes a part of the fluctuation extraction means of the present invention, and the fluctuation distribution waveform information stored therein is, for example, every time the reticle R is exchanged, the mark RM of the reticle. Updated for transparent windows. It is sufficient to perform this updating operation once for the signal waveforms obtained from the light receiving elements 22a and 22b under the operation described later when the reticle R is replaced. Therefore, if the optical irregularity of the transparent window of the mark RM is not corrected at the time of detecting the mark during alignment, the waveform information in the variable waveform memory unit 33 may be flat (or all clear).

差動演算部32ぱ、アライメント時に検出された受光素
子22a、22bからの光電信号の波形情報、変動波形メモリ
部33に記憶された変動波形情報によって強度補正するも
のであり、具体的にはデジタル値の加算又は減算器で構
成される。こうして強度補正された信号波形に基づい
て、位置演算部34はマークRMとマークWMとの走査方向に
関するずれ量を求め、そのずれ量を補正するのに必要な
ステージ4の移動量をステージ駆動系36に出力する。
The differential operation section 32 is for correcting the intensity based on the waveform information of the photoelectric signals from the light receiving elements 22a and 22b detected at the time of alignment, and the fluctuation waveform information stored in the fluctuation waveform memory section 33. It consists of a value adder or subtractor. On the basis of the signal waveform thus intensity-corrected, the position calculation unit 34 obtains the shift amount between the mark RM and the mark WM in the scanning direction, and the movement amount of the stage 4 necessary to correct the shift amount is determined by the stage drive system. Output to 36.

さて、第2図は第1図中の光電変換器21の平面を表わ
し、受光面となる円形領域の外形は、ほぼ投影レンズ2
の瞳共役像と同じ大きさに定められる。また受光面の中
央の遮光部21aをはさんだ左右(x方向)には受光素子2
2a、22bが配置され、レーザ光のスリット状スポットSB
が各マークの直線的なエッジを照射したときに生じる散
乱光を受光する。さらに本実施例では受光面の中央遮光
部21aをはさんで上下(y方向)には受光素子22c、22d
が配置され、スリット状スポットSBが回折格子マークを
照射したときに生じる回折光を受光する。
Now, FIG. 2 shows the plane of the photoelectric converter 21 in FIG. 1, and the outer shape of the circular region which becomes the light receiving surface is almost the same as the projection lens 2
The same size as the pupil conjugate image of. In addition, the light receiving element 2 is placed on the left and right (in the x direction) across the light shielding part 21a in the center of the light receiving surface.
2a and 22b are arranged and the slit spot SB of the laser beam
Receives scattered light that occurs when illuminates the linear edge of each mark. Further, in this embodiment, the light receiving elements 22c and 22d are arranged vertically (y direction) across the central light shielding portion 21a of the light receiving surface.
Are arranged to receive the diffracted light generated when the slit-shaped spot SB illuminates the diffraction grating mark.

第3図は第1図中の基準板3の表面に形成された基準
マークFMの平面形状を表わし、マークFMxはy方向に直
線的に伸びたバー形状であり、マークFMyはx方向に直
線的に伸びたバー形状である。これら基準マークFMX、F
Myの夫々はウェハマークWMと全く同一の形状である。ま
た本実施例では、それぞれx方向とy方向にスリット状
に伸びた全体形状を有する回折格子マークFSy、FSxが基
準板3上に設けられている。この回折格子マークFSy、F
SxもマークFMx、FMyと同等に基準マークとして機能す
る。尚、基準板30の表面全体は所定の反射率(例えばウ
ェハと同程度)を有する鏡面に加工されている。
FIG. 3 shows a plane shape of the reference mark FM formed on the surface of the reference plate 3 in FIG. 1, the mark FMx is a bar shape linearly extending in the y direction, and the mark FMy is a straight line in the x direction. It has a bar shape that is elongated. These fiducial marks FMX, F
Each of My has exactly the same shape as the wafer mark WM. Further, in this embodiment, the diffraction grating marks FSy and FSx each having the overall shape extending like a slit in the x and y directions are provided on the reference plate 3. This diffraction grating mark FSy, F
Sx also functions as a reference mark like marks FMx and FMy. The entire surface of the reference plate 30 is processed into a mirror surface having a predetermined reflectance (for example, about the same as a wafer).

第4図(A)、(B)は第1図に示した装置によって
レチクルRとウェハWとをアライメントするときのレチ
クルマークRM、ウェハマークWM及びスポット光SBとの各
配置関係と、そのときに得られる一般的な光電信号波形
とを表わす。スポット光SBはy方向にスリット状に伸ば
され、振動鏡12によってx方向に走査線SLに沿って走査
される。レチクルマークRMの左右の遮光領域(クロム
層)のy方向に伸びたエッジRM1、RM2及びy方向にスリ
ット状に形成されたウェハマークWMの左右の直線エッジ
WM1、WM2の夫々にスポット光SBが照射されたとき、受光
素子22a、22bの夫々は散乱光を受光し、第4図(B)に
示すように各エッジ位置でピークを持つような光電信号
波形が得られる。このような信号波形は、振動駆動系35
からのアップダウンパルスUDPによってアンプ30からの
信号レベルをデジタルサンプリングすることによって、
アライメント波形メモリ部31内のRAMに記憶される。走
査方向のサンプリング分解能(パルスUDPの1パルス当
りの走査量)はなるべく高いことが望ましく、例えば0.
01〜0.05μm毎に行なわれる。この信号波形に基づいた
基本的なアライメント動作は、まずレチクルマークRMの
エッジRM1、RM2に対応した波形上のピーク位置XR1,XR2
を求め、これら位置XR1とXR2の中心位置CRを求める。次
にウェハマークWMのエッジWM1、WM2に対応した波形上の
ピーク位置XW1、XW2を求め、その中心位置CWを求める。
そして中心位置CRとCWとのx方向(走査方向)のずれ量
Δxを求め、このずれ量Δxがほぼ零になるようにステ
ージ4を微動させることによって完了する。
FIGS. 4 (A) and 4 (B) show the respective positional relationships between the reticle mark RM, the wafer mark WM and the spot light SB when the reticle R and the wafer W are aligned by the apparatus shown in FIG. And a general photoelectric signal waveform obtained in FIG. The spot light SB is extended in a slit shape in the y direction, and is scanned by the vibrating mirror 12 in the x direction along the scanning line SL. Edges RM 1 and RM 2 extending in the y direction of the left and right light-shielding areas (chrome layers) of the reticle mark RM, and left and right straight edges of the wafer mark WM formed in a slit shape in the y direction.
When each of WM 1 and WM 2 is irradiated with the spot light SB, each of the light receiving elements 22a and 22b receives the scattered light and has a peak at each edge position as shown in FIG. 4 (B). A photoelectric signal waveform is obtained. Such a signal waveform is generated by the vibration drive system 35.
By digitally sampling the signal level from the amplifier 30 by the up / down pulse UDP from
It is stored in the RAM in the alignment waveform memory unit 31. It is desirable that the sampling resolution in the scanning direction (scanning amount per pulse of pulse UDP) be as high as possible.
It is performed every 01 to 0.05 μm. The basic alignment operation based on this signal waveform begins with the peak positions XR 1 and XR 2 on the waveform corresponding to the edges RM 1 and RM 2 of the reticle mark RM.
Then, the center position CR of these positions XR 1 and XR 2 is calculated. Next, the peak positions XW 1 and XW 2 on the waveform corresponding to the edges WM 1 and WM 2 of the wafer mark WM are obtained, and the center position CW thereof is obtained.
Then, the shift amount Δx between the center positions CR and CW in the x direction (scanning direction) is obtained, and the stage 4 is finely moved so that the shift amount Δx becomes substantially zero, which is completed.

ところが、レチクルマークRMの矩形透明窓(ガラス)
内に例えば第5図に示すような光学特性上の不整が生じ
ていると、ここを通ってくる光、具体的にはウェハマー
クWMからのエッジ散乱光に対応した光電信号のピーク波
形に歪みを生じることがある。第5図はレチクルRのマ
ークRM付近の部分断面を表わし、波形歪みを起す1つの
現象を説明するものである。スリット上スポット光SBを
形成するレーザ光LBは、レチクルRの下側の面P2に結像
するように定められている。この下面P2にはクロム層で
マークRMの窓を形成する遮光部が蒸着される。レーザ光
LBは下面P2に垂直に入射しつつ、x方向に走査される
が、レーザ光LBが平行なガラス板に入射することによっ
て、ガラス面の上面P1、下面P2とでわずかな反射光が発
生し、それがコースト光となってアライメント光学系の
方へ戻っくる。そのうちレチクルRに入射するレーザ光
LBの光束内で反射して戻ってくるゴースト光について
は、第2図に示した光電変換器21の受光面中央の遮光部
21aでカットされるから比較的問題は少ないが、レーザ
光LBの光束外に広がって戻ってくるゴースト光51につい
ては光電変換器21の遮光部21aで完全にカットしきれず
に、受光素子22a、22bに受されることがある。しかしな
がら、その量は極めて小さいものであり、通常は光電信
号のピーク波形の波高値とくらべると格段に小さな一定
のバックグランドレベルになるだけである。
However, the reticle mark RM rectangular transparent window (glass)
For example, if there is an irregularity in optical characteristics as shown in FIG. 5, the peak waveform of the photoelectric signal corresponding to the light passing therethrough, specifically, the edge scattered light from the wafer mark WM, is distorted. May occur. FIG. 5 shows a partial cross section of the reticle R in the vicinity of the mark RM and explains one phenomenon that causes waveform distortion. The laser light LB that forms the spot light SB on the slit is determined so as to form an image on the lower surface P 2 of the reticle R. On this lower surface P 2 , a light-shielding portion which forms a window of the mark RM with a chrome layer is vapor-deposited. Laser light
The LB is vertically incident on the lower surface P 2 and is scanned in the x direction. However, when the laser light LB is incident on the parallel glass plate, a slight amount of reflected light is reflected on the upper surface P 1 and the lower surface P 2 of the glass surface. Occurs, which becomes coast light and returns to the alignment optical system. Laser light incident on the reticle R
As for the ghost light reflected and returned in the light flux of LB, the light shielding part at the center of the light receiving surface of the photoelectric converter 21 shown in FIG.
Although relatively less problem because it is cut by 21a, the ghost light 51 that spreads and returns outside the luminous flux of the laser light LB cannot be completely cut by the light shielding portion 21a of the photoelectric converter 21, and the light receiving element 22a, May be accepted by 22b. However, the amount thereof is extremely small, and usually becomes a remarkably small constant background level as compared with the peak value of the peak waveform of the photoelectric signal.

しかしながら、ガラス板の内部に光学特性の均一性を
悪化させる内部応力等による歪み部分41や、表面に微小
凹凸のうねり部40等がスポット光SBの長手方向に渡って
広く存在すると、ここをレーザ光LBが照射したときに発
生するゴースト光51は不規則な反射のされ方をして戻っ
てくる。このため、光電変換器21の受光素子22a、22bは
レーザ光LBの走査の間に不規則に光量変化するゴースト
光51を受光することになり、本来一定であるべき光電信
号のバックグラウンドレベル(ノズルレベル)がゆらぐ
ことになる。このことはマークRMの透明窓内に大きな塵
埃粒子が強固に付着した場合、あるいは透明窓内の比較
的広い範囲に油分のシミ等が付着した場合に同様の現象
として生じる。
However, if a distortion portion 41 due to internal stress or the like that deteriorates the uniformity of optical characteristics inside the glass plate, or a waviness portion 40 of minute unevenness on the surface is widely present in the longitudinal direction of the spot light SB, the laser light is generated here. The ghost light 51 generated when the light LB irradiates is reflected irregularly and returns. Therefore, the light receiving elements 22a and 22b of the photoelectric converter 21 receive the ghost light 51 whose light amount changes irregularly during the scanning of the laser light LB, and the background level of the photoelectric signal (which is originally constant) ( Nozzle level) will fluctuate. This occurs as a similar phenomenon when large dust particles firmly adhere to the transparent window of the mark RM, or when oil stains or the like adhere to a relatively wide area in the transparent window.

また、レーザ光LBがウェハW上でスポット光SBとなっ
てウェハマークWMを走査したときに生ずるエッジ散乱光
等の情報光は、レチクルRマークRMの透明窓を通ってア
ライメント系へ戻ってくるため、その情報光自体も歪み
部分41やうねり部40によって影響を受け、ウェハマーク
WMに対応したピーク波形にゆらぎが生じる。
Information light such as edge scattered light generated when the laser light LB becomes spot light SB on the wafer W and scans the wafer mark WM returns to the alignment system through the transparent window of the reticle R mark RM. Therefore, the information light itself is also affected by the distorted portion 41 and the waviness portion 40, and the wafer mark
Fluctuations occur in the peak waveform corresponding to WM.

さらにその情報光と、先に説明した反射によるゴース
ト光51とは、可干渉であるため、相互に干渉し合ってウ
ェハマークWMに対応したピーク波形を大きく歪ませるこ
とも起る。特にこの現象は、アライメント用の照明光と
してコヒーレントなレーザ光を使う場合、さけて通れな
い現象である。
Further, since the information light and the ghost light 51 due to the reflection described above are coherent, they may interfere with each other to significantly distort the peak waveform corresponding to the wafer mark WM. In particular, this phenomenon is a phenomenon that cannot be avoided when coherent laser light is used as the illumination light for alignment.

さらにレーザ光を使う場合、レチクルRのガラス板の
上面P1、下面P2間での内部反射そのものによって干渉が
生じ、この干渉の影響で信号波形が歪むことがある。
Further, when laser light is used, interference may occur due to the internal reflection itself between the upper surface P 1 and the lower surface P 2 of the glass plate of the reticle R, and the signal waveform may be distorted due to the interference.

以上のようにマークRMの透明窓内に光学特性上の不整
が存在すると、光電検出された信号波形に歪みが生じ、
それによってピーク波形の中心とエッジ位置との一義的
な関係が走査方向(マーク検出方向)にシフトしてしま
い、マーク位置検出時に誤差が含まれてくることにな
る。
As described above, if there is an irregularity in the optical characteristics in the transparent window of the mark RM, distortion occurs in the signal waveform detected photoelectrically,
As a result, the unique relationship between the center of the peak waveform and the edge position shifts in the scanning direction (mark detection direction), and an error is included when the mark position is detected.

そこで第1の実施例においては、レチクルRをセット
した後、マークRMの透明窓の投影像の位置に、基準板3
のマークパターンのない鏡面がくるようにステージ4を
位置決めする。そしてレーザ光のスリット状スポット光
SBを第4図(A)に示したのと同様に走査する。このと
き光電変換器21の受光素子22a、22bに受光される散乱光
は、透明窓部のスポット光走査方向に関するゴースト光
のゆらぎ、ゴースト光と基準板3からの反射光との干
渉、又はレチクル内面反射による干渉等によって強度変
動したものとなる。
Therefore, in the first embodiment, after setting the reticle R, the reference plate 3 is placed at the position of the projected image of the transparent window of the mark RM.
The stage 4 is positioned so that the mirror surface without the mark pattern of 1 comes. And the slit-shaped spot light of laser light
SB is scanned in the same manner as shown in FIG. 4 (A). At this time, the scattered light received by the light receiving elements 22a and 22b of the photoelectric converter 21 is the fluctuation of the ghost light in the spot light scanning direction of the transparent window, the interference between the ghost light and the reflected light from the reference plate 3, or the reticle. The intensity changes due to interference due to internal reflection.

そこでこの様子を第6図を用いて説明する。 This situation will be described with reference to FIG.

第6図(A)は上記基準板3の鏡面をスポット光SBで
走査したときの光電波形を示し、レチクルRのマークRM
をはさんだスタート位置Xsからエンド位置Xeまでの間で
走査が行なわれる。この信号波形では、マークRMのエッ
ジRM1、RM2の各位置XR1、XR2に対応したピーク波のみが
現われ、この2つのピーク波の間の信号レベルのゆらぎ
がマークRMの透過窓の光学特性の不整により生じたもの
である。この信号波形は一度、アライメント波形メモリ
部31に格納される。ここでピーク波は、スポット光SBの
走査方向の強度分布(ガウス分布)と相似になり、ピー
ク波のすそ野部の幅はスポット光SBの走査方向に幅とほ
ぼ等しくなる。スポット光SBの幅を5μm程度として、
サンプリング分解能を0.01μmとすると、1つのピーク
波は約500点のデジタル値をもってRAMに記憶される。こ
の程度のサンプリング点数があれば、波形の再現はほぼ
忠実に行なわれる。尚、各サンプリング位置とRAMのア
ドレスとは一対一に対応付けられている。
FIG. 6A shows a photoelectric waveform when the mirror surface of the reference plate 3 is scanned with the spot light SB, and the mark RM of the reticle R is shown.
Scanning is performed between the start position Xs and the end position Xe which are sandwiched between. In this signal waveform, only the peak waves corresponding to the respective positions XR 1 and XR 2 of the edges RM 1 and RM 2 of the mark RM appear, and the fluctuation of the signal level between these two peak waves is due to the transmission window of the mark RM. It is caused by irregularity of optical characteristics. This signal waveform is once stored in the alignment waveform memory unit 31. Here, the peak wave is similar to the intensity distribution (Gaussian distribution) of the spot light SB in the scanning direction, and the width of the tail portion of the peak wave is substantially equal to the width of the spot light SB in the scanning direction. The width of the spot light SB is about 5 μm,
When the sampling resolution is 0.01 μm, one peak wave is stored in RAM with a digital value of about 500 points. With this number of sampling points, the waveform can be reproduced almost faithfully. Incidentally, each sampling position and the RAM address are associated with each other on a one-to-one basis.

次にアライメント波形メモリ部31は第6図(A)の波
形上でマークRMの透明窓に対応した位置D1からD2までの
範囲の波形データを、変動波形メモリ部33のRAM的にア
ドレスを対応させて転送する。変動波形メモリ部33はデ
ータ転送のされなかった位置XsからD1まで、及び位置D2
からXeまでの範囲に対応したアドレスのRAM内に、一定
レベル(数値)LVのデータを格納する。こうして変動波
形メモリ部33内には第6図(B)に示すような変動波形
データが記憶される。一定レベルLVは位置D1からD2まで
の波形上のレベルIcの最小値よりも小さな値(零も含
む)に定められる。このレベルLVはアライメント時にウ
ェハマークWMの信号波形を強度補正した後のベースレベ
ルを決定するものである。
Next, the alignment waveform memory unit 31 addresses the waveform data in the range from the positions D 1 to D 2 corresponding to the transparent window of the mark RM on the waveform of FIG. And transfer. The fluctuation waveform memory unit 33 stores data from positions Xs to D 1 where data was not transferred, and positions D 2
Store a certain level (numerical value) of LV data in the RAM at the address corresponding to the range from Xe to Xe. In this way, the fluctuation waveform data as shown in FIG. 6B is stored in the fluctuation waveform memory unit 33. The constant level LV is set to a value (including zero) smaller than the minimum value of the level Ic on the waveform from the positions D 1 to D 2 . This level LV determines the base level after intensity correction of the signal waveform of the wafer mark WM during alignment.

次にウェハW上の1つのショット領域が投影レンズ2
の下におおまかに位置するよう、ステージ4をステッピ
ングさせる。このときx方向アライメント用のレチクル
マークRMとウェハマークWMとは、先の第4図(A)に示
したように整列する。そしてスポット光SBでマークRM、
WMを走査すると受光素子22a、22bで検出された散乱光量
に対応した光電信号波形は第4図(B)と同様に第6図
(C)のようになる。第6図(C)において走査位置D1
とD2の間に生ずる2つのピーク波形が、ウェハマークWM
のエッジWM1、WM2の各々に対応している。この第6図
(C)の位置XsからXeまでの信号波形は、アライメント
波形メモリ部31内のRAMに記憶される。この波形が取り
込まれた後、作動演算部32はアライメント波形メモリ部
31内の第6図(C)の波形データを変動波形メモリ部33
内の第6図(B)の波形データでレベル補正するため
に、各サンプリング位置(アドレス位置)毎に、 Is(x)=Ia(x)−{Ic(x)−LV} の減算を行なう。ここでIa(x)は第6図(C)のアラ
イメント時の光電信号波形のレベルを表わし、Ic(x)
は第6図(B)波形のレベルを表わす。そして算出され
たレベルIs(x)により作られる波形は、第6図(D)
のようになる。第6図(D)の波形でも明らかなよう
に、位置XsからD1までの間の波形、及び位置D2からXeま
での間の波形は、上記減算式のもとでは何らレベル補正
されない。そして位置D1からD2の間では、第6図(B)
に示した変動波形のレベルLVからの変動分だけがキャン
セルされて、ベースレベルがほぼ一定のLVとなった波形
が得られる。この際、ウェハマークWMのエッジWM1、WM2
に対応したピーク波形に含まれる歪成分も補正されて、
比較的きれいなガウス分布波形に整形される。
Next, one shot area on the wafer W is the projection lens 2
Step 4 of the stage 4 so that the stage 4 is roughly positioned below. At this time, the reticle mark RM for x-direction alignment and the wafer mark WM are aligned as shown in FIG. 4 (A). And mark RM with spot light SB,
When WM is scanned, the photoelectric signal waveform corresponding to the amount of scattered light detected by the light receiving elements 22a and 22b becomes as shown in FIG. 6 (C) as in FIG. 4 (B). Scanning position D 1 in FIG. 6 (C)
Two peak waveform generated between the D 2 is, the wafer mark WM
It corresponds to each of the edges WM 1 and WM 2 . The signal waveforms from positions Xs to Xe in FIG. 6C are stored in the RAM in the alignment waveform memory unit 31. After this waveform is captured, the operation calculation unit 32 operates as an alignment waveform memory unit.
The waveform data of FIG. 6 (C) in 31 is changed to the variable waveform memory unit 33.
In order to correct the level with the waveform data shown in FIG. 6 (B), Is (x) = Ia (x)-{Ic (x) -LV} is subtracted at each sampling position (address position). . Here, Ia (x) represents the level of the photoelectric signal waveform at the time of alignment in FIG. 6 (C), and Ic (x)
Represents the level of the waveform in FIG. 6 (B). The waveform created by the calculated level Is (x) is shown in FIG. 6 (D).
become that way. As is clear from the waveform of FIG. 6 (D), the waveform between the positions Xs and D 1 and the waveform between the positions D 2 and Xe are not level-corrected under the above subtraction formula. And between positions D 1 and D 2 , FIG. 6 (B)
Only the fluctuations from the level LV of the fluctuation waveform shown in are canceled, and a waveform with an almost constant base level LV is obtained. At this time, the edges WM 1 and WM 2 of the wafer mark WM
The distortion component included in the peak waveform corresponding to is also corrected,
It is shaped into a relatively clean Gaussian distribution waveform.

次に位置演算部34は、第6図(D)のように補正され
た信号波形に基づいて、各ピーク波形の中心位置XR1、X
R2、XW1、XW2を求め、第4図(B)で説明した通り、ず
れ量Δxを求める。尚、各ピーク波形の中心位置を求め
る手法の1つとして積分法を用いる場合は、レチクルマ
ークRMのエッジに対応したピーク波形に対しては、その
すそ野部付近のスライスレベルVr1を設定し、ウェハマ
ークWMのエッジに対応したピーク波形に対しては、その
すそ野部付近のスライスレベルVr2を設定する。そして
各スライスレベルVr1、Vr2よりも高い波形部分を一方向
から順次積分として面積を求め、その面積を半分とする
積分位置を、ピーク波形の中心位置とするようにする。
この手法は波形のピーク点に関する対称性がくずれてい
たとしても、ピーク波形全体の面積の重心に着目するた
め、比較的、精度の高いマーク位置検出が可能である。
もちろん、このような積分法以外にも、スライスレベル
Vr1、Vr2でピーク波形をスライスしたときの波形幅の中
心をマーク位置XR1、XR2、XW1、XW2としてもよい。
Next, the position calculation unit 34, based on the signal waveforms corrected as shown in FIG. 6D, sets the center positions XR 1 and XR of the respective peak waveforms.
R 2 , XW 1 , and XW 2 are obtained, and the shift amount Δx is obtained as described with reference to FIG. When using the integration method as one of the methods for obtaining the center position of each peak waveform, for the peak waveform corresponding to the edge of the reticle mark RM, the slice level Vr 1 near the skirt portion is set, For the peak waveform corresponding to the edge of the wafer mark WM, the slice level Vr 2 near the skirt portion is set. Then, the waveform portion higher than each slice level Vr 1 and Vr 2 is sequentially integrated from one direction to obtain the area, and the integration position at which the area is halved is set as the center position of the peak waveform.
Even if the symmetry with respect to the peak point of the waveform is broken, this method focuses on the center of gravity of the area of the entire peak waveform, so that the mark position can be detected with relatively high accuracy.
Of course, other than such integration method, slice level
The center of the waveform width when the peak waveform is sliced with Vr 1 and Vr 2 may be the mark positions XR 1 , XR 2 , XW 1 , and XW 2 .

以上第1の実施例において、第6図(B)の波形デー
タは、基準板3の鏡面を走査して、散乱光検出用の受光
素子22a、22bから得られる光電信号波形である。すな
ち、実際のウェハWの表面とは異なる鏡面で第6図
(B)の波形データを取り込むため、反射率のちがい等
によって、かならずしもきれいにキャンセルされるとは
かぎらない。そこで第6図(D)の波形データを求める
式を以下のように変形する。
In the first embodiment described above, the waveform data in FIG. 6B is a photoelectric signal waveform obtained from the light receiving elements 22a and 22b for detecting scattered light by scanning the mirror surface of the reference plate 3. That is, since the waveform data of FIG. 6 (B) is captured by a mirror surface different from the actual surface of the wafer W, it may not always be canceled cleanly due to a difference in reflectance or the like. Therefore, the equation for obtaining the waveform data in FIG. 6D is modified as follows.

Is(x)=Ia(x)−K・{Ic(x)−LV} ここでKはレベル補正のかけ方に強弱をつける定数で
あり、補正しない場合は零であり、平均値は1である。
Kが1よりも大きいと補正が強くかかり、1よりも小さ
いと補正が弱くなる。このKの最適値は予め実験的に求
めておくことがよい。
Is (x) = Ia (x) −K · {Ic (x) −LV} Here, K is a constant that gives strength to how to correct the level, and is zero when not corrected, and the average value is 1. is there.
If K is larger than 1, the correction is strong, and if it is smaller than 1, the correction is weak. The optimum value of K should be experimentally obtained in advance.

また第1実施例のウェハマークWMはスリット状のバー
マークとしたが、第7図に示すような回折格子マークW
M′としても全く同様の効果が得られる。この回折格子
マークWM′は基準板3上のマークFSxと同一形状のもの
で、これをスリット状のスポット光SBが走査すると、波
形PFのようなガウス状の回折光量分布が生じる。この場
合、回折光(±1次、±2次、±3次等)はマークWM′
の格子要素の配列方向(y方向)に広がって発生するた
め、第2図に示した光電変換器21の受光素子22c、22dに
より受光される。従ってウェハマークとして回折格子マ
ークWM′を使用する場合は、受光素子22c、22dからの光
電信号と、レチクルマークRMのエッジ散乱光を検出する
受光素子22a、22bからの光電信号とを1つの信号波形に
合成するか、別個に処理するための回路を1対設けるか
すればよい。このように、回折格子マークWM′を使って
アライメントを行なうと、マークの検出率、位置検出精
度が向上する。それは回折格子マークWM′が周期構造で
あるため、ほぼ同一周期の凹凸パターンがない限り、信
号が得られないからである。このため光電信号の波形PF
は、エッジ散乱光による波形にくらべると、よりきれい
なガウス分布になり得る。そこで回折格子マークWM′を
使う場合は、第6図(A)に示したマークRMの透過窓の
光学特性の不整に応じた波形データを取り込むのに、基
板3の鏡面をスポットSBで走査し、受光素子22c、22dの
光電信号を変動波形メモリ部33に記憶させることにな
る。そしてその後の処理は全く同様に実行される。
The wafer mark WM in the first embodiment is a slit-shaped bar mark, but the diffraction grating mark W as shown in FIG.
The same effect can be obtained with M '. The diffraction grating mark WM 'has the same shape as the mark FSx on the reference plate 3, and when the slit spot light SB scans this, a Gaussian diffracted light amount distribution like a waveform PF is generated. In this case, the diffracted light (± 1st order, ± 2nd order, ± 3rd order, etc.) is the mark WM ′.
2 occurs in the arrangement direction (y direction) of the lattice elements, and is received by the light receiving elements 22c and 22d of the photoelectric converter 21 shown in FIG. Therefore, when the diffraction grating mark WM 'is used as the wafer mark, the photoelectric signals from the light receiving elements 22c and 22d and the photoelectric signals from the light receiving elements 22a and 22b that detect the edge scattered light of the reticle mark RM are one signal. A pair of circuits for synthesizing into a waveform or separately processing may be provided. In this way, when the alignment is performed using the diffraction grating mark WM ', the mark detection rate and the position detection accuracy are improved. This is because the diffraction grating mark WM 'has a periodic structure, so that no signal can be obtained unless there are uneven patterns having substantially the same period. Therefore, the photoelectric signal waveform PF
Can have a cleaner Gaussian distribution than the waveform due to edge scattered light. Therefore, when the diffraction grating mark WM 'is used, the mirror surface of the substrate 3 is scanned with the spot SB to capture the waveform data corresponding to the irregularity of the optical characteristics of the transmission window of the mark RM shown in FIG. 6 (A). The photoelectric signals of the light receiving elements 22c and 22d are stored in the variable waveform memory unit 33. Then, the subsequent processing is executed in exactly the same manner.

次に本発明の第2の実施例を第8図を参照して説明す
る。本実施例では変動波形メモリ部33に変動波形を記憶
させる手法、及びレベル補正時の演算が異なるのみで、
その他は同一である。また本実施例では第7図に示した
回折格子マークWM′を使いてアライメントを行なうこと
を前提とする。本実施例においては、レチクルマークRM
の透明窓の下に基準板3上の格子マークFSxを配置し、
このマークFSxを走査方向(x方向)と同一の方向(矢
印SD)に一定ピッチずつ移動させては受光素子22c、22d
からの光電信号波形のピーク波形PFを抽出し、そのピー
ク値Ipを各移動位置毎に順次記憶していく。具体的な例
で説明すると、スポット光SBは振動鏡12によってレチク
ルマークRMを含む一定領域を往復走査しているが、常に
その一方向の走査時にピーク波形PFを抽出するように
し、マークFSxがレチクルマークRMのエッジRM1からRM2
まで一定速度で連続移動するようにステージ4を制御す
る。また変動波形メモリ部33としては、例えば第9図に
示すような回路構成にし、受光素子22c、22dからの光電
信号Iをサンプル・ホールド型のアナログ−デジタル変
換器(ADC)100によりピーク波PFのピーク値Ipをデジタ
ル値に変換する。そのデジタル値は、アドレスカウンタ
104によりアクセス番地が決定されるメモリ(RAM)102
に順次記憶される。ADC100とアドレスカウンタ104は、
サンプルホールドのタイミングパルスSHPに同期して動
作し、スポット光SBが一方向に走査している間、ADC100
はサンプルモードとなって、その間の最大ピークレベル
をサンプリングし、スポット光SBが逆方向に走査し始め
るとADC100はホールドモードとなって、サンプリングし
たピークレベルをデジタル値に変換する。そしてアドレ
スカウンタ104はADC100がサンプルモードとホールドモ
ードとに切りかわる毎にアドレス値を1つずつ更新して
いく。上記第9図の回路により、例えばスポット光SBが
基準板3上で0.5μm走査される毎に波形PFのピーク値I
pをサンプリングして変動分布の波形を記憶する場合、
振動鏡12の周波数を約200Hzとして、ステージ4は約0.5
/200(μm/Sec)、すなわち25μm/Secで等速移動させれ
ばよい。もちろんスポット光SBの往復走査の往路と復路
の両方でピーク波PFのピーク値Ipをサンプリングするよ
うにすれば、約倍の50μm/Secの速度でステージ4を移
動させればよい。また振動駆動系35からのアップダウン
パルスUDPの分解能はウェハ上で0.02μm程度であるた
め、RAM102に0.5μm毎の変動分布波形を記憶しても、
作動演算部32では直接各RAMのアドレス毎に減算等がで
きない。そこでRAM102に記憶した波形を、補間処理を行
なって同じ分解能(0.02μm)に変換しておく必要があ
る。もちろん、アドレスカウンタ104の1カウント分
が、アップダウンパルスUDPの1パルス分と対応するよ
うにステージ4の速度を決定しておいてもよい。すなわ
ち、振動鏡12の周波数を200Hzとし、ステージ4の速度
を1μm/Sec(又は2μm/Sec)とすれば、RAM102にはマ
ークFSxが0.02μm移動する毎のピーク値Ipがアドレス
順に記憶され、このRAM102の波形データとアライメント
波形メモリ部31内の波形データとは直接演算処理するこ
とがてきる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, only the method of storing the fluctuation waveform in the fluctuation waveform memory unit 33 and the calculation at the time of level correction are different,
Others are the same. In this embodiment, it is assumed that the diffraction grating mark WM 'shown in FIG. 7 is used for alignment. In this embodiment, the reticle mark RM
Place the grid mark FSx on the reference plate 3 under the transparent window of
The mark FSx is moved by a constant pitch in the same direction (arrow SD) as the scanning direction (x direction) to receive the light receiving elements 22c, 22d.
The peak waveform PF of the photoelectric signal waveform from is extracted, and the peak value Ip is sequentially stored for each moving position. Explaining in a specific example, the spot light SB reciprocally scans a certain area including the reticle mark RM by the vibrating mirror 12, but the peak waveform PF is always extracted during the scanning in one direction, and the mark FSx is Reticle Mark RM Edge RM 1 to RM 2
The stage 4 is controlled so as to continuously move at a constant speed up to. The fluctuation waveform memory unit 33 has a circuit configuration as shown in FIG. 9, for example, and a photoelectric signal I from the light receiving elements 22c and 22d is converted into a peak wave PF by a sample-and-hold type analog-digital converter (ADC) 100. Convert the peak value Ip of to a digital value. The digital value is the address counter
Memory (RAM) 102 whose access address is determined by 104
Are sequentially stored in. ADC100 and address counter 104 are
It operates in synchronization with the sample hold timing pulse SHP, and while the spot light SB scans in one direction, the ADC100
Becomes the sample mode, the maximum peak level during that time is sampled, and when the spot light SB starts scanning in the reverse direction, the ADC 100 enters the hold mode and converts the sampled peak level into a digital value. Then, the address counter 104 updates the address value by one each time the ADC 100 switches between the sample mode and the hold mode. With the circuit shown in FIG. 9, for example, every time the spot light SB is scanned by 0.5 μm on the reference plate 3, the peak value I of the waveform PF is calculated.
When sampling p and storing the waveform of the fluctuation distribution,
The frequency of the vibrating mirror 12 is set to about 200 Hz, and the stage 4 is set to about 0.5.
/ 200 (μm / Sec), that is, 25 μm / Sec, it is sufficient to move at a constant speed. Of course, if the peak value Ip of the peak wave PF is sampled on both the forward and backward paths of the reciprocal scanning of the spot light SB, the stage 4 may be moved at a speed of about 50 μm / Sec, which is about twice the value. Further, since the resolution of the up / down pulse UDP from the vibration drive system 35 is about 0.02 μm on the wafer, even if the variation distribution waveform for every 0.5 μm is stored in the RAM 102,
The operation calculation unit 32 cannot directly perform the subtraction for each RAM address. Therefore, it is necessary to perform interpolation processing to convert the waveform stored in the RAM 102 to the same resolution (0.02 μm). Of course, the speed of the stage 4 may be determined so that one count of the address counter 104 corresponds to one pulse of the up / down pulse UDP. That is, assuming that the frequency of the vibrating mirror 12 is 200 Hz and the speed of the stage 4 is 1 μm / Sec (or 2 μm / Sec), the RAM 102 stores the peak value Ip for each 0.02 μm movement of the mark FSx in the order of addresses. The waveform data in the RAM 102 and the waveform data in the alignment waveform memory unit 31 can be directly processed.

第10図(A)は、マークFSxを位置D1〜D2の間で移動
させてRAM102内に記憶された変動波形Ip(x)の一例を
示す。この変動波形は全く同一のマークFSxの位置をず
らして得たものであり、本来、一定レベルの安定したも
のになるはずである。そこで本実施例では波形Ip(x)
の最大値Itと最小値Ibと求め、この間のレベル変動をレ
チクルの透明窓の光学的不整によるものとする。第10図
(B)は第10図(A)中の波形Ip(x)のレベルを最大
値Itから減算して得た波形Ic1(x)と、この波形Ic
1(x)のレベルをK(ただし図ではK>1)倍した波
形Ic2(x)とを表わす。この波形Ic1(x)(又はIc2
(x))が第5図(B)に示した波形データと対応する
変動分布であるが、第6図(B)の場合とは波形のもつ
意味が異なる。すなわち、第6図(B)で位置D1〜D2
間の波形は、本来検出されるべきものではなく余分な情
報であるのに対し、第10図(B)の位置D1〜D2の間の波
形Ic1(x)は、本来一定値で検出されるべきものが低
下した分の情報である。従って差動演算部32での演算処
理は、アライメント波形のメモリ部31に記憶された受光
素子22c、22dからの信号波形(第7図と同様)の位置D1
〜D2の部分に第10図(B)の波形Ic1(x)のレベルを
加算することに変更される。
FIG. 10A shows an example of the fluctuation waveform Ip (x) stored in the RAM 102 by moving the mark FSx between the positions D 1 and D 2 . This fluctuating waveform is obtained by shifting the positions of the completely same mark FSx, and should be stable at a certain level originally. Therefore, in this embodiment, the waveform Ip (x)
The maximum value It and the minimum value Ib of the reticle are obtained, and the level variation between them is assumed to be due to the optical irregularity of the transparent window of the reticle. FIG. 10 (B) is a waveform Ic 1 (x) obtained by subtracting the level of the waveform Ip (x) in FIG. 10 (A) from the maximum value It, and this waveform Ic
The waveform Ic 2 (x) is obtained by multiplying the level of 1 (x) by K (K> 1 in the figure). This waveform Ic 1 (x) (or Ic 2
(X) is a variation distribution corresponding to the waveform data shown in FIG. 5 (B), but the meaning of the waveform is different from that in the case of FIG. 6 (B). That is, the waveform between the position D 1 to D 2 in FIG. 6 (B), while an extra information rather than those to be detected originally, the position D 1 to D of FIG. 10 (B) The waveform Ic 1 (x) between 2 is information about the amount of what was originally detected as a constant value but decreased. Therefore, the calculation processing in the differential calculation section 32 is performed by the position D 1 of the signal waveforms (similar to FIG. 7) from the light receiving elements 22c and 22d stored in the alignment waveform memory section 31
The portion of the to D 2 are changed to adding the level of the waveform Ic 1 (x) of FIG. 10 (B).

本実施例によれば、鏡面を走査する第1の実施例とく
らべてより実際的な補正が可能である。それは走査すべ
き鏡面部領域中に表面の微小凹凸やうねりがあると、そ
れが変動波形中に含まれてしまい、補正が不正確になる
からである。従って第8図に示したマークFSxの正方形
の各格子要素をx方向(スポット走査方向)に直線的に
伸ばして、第11図に示すようにマークRMの透明窓内の全
域に格子パターンGSを広げるようにすると、ステージ4
を等速度で移動させることなく、第1の実施例と同様の
スポット光SBの一回の走査で第10図(A)の波形が得ら
れるが、格子パターンGSの一部に不整があると、その部
分で変動波形が不正確になる。もちろん基準板3の鏡面
部や、マークRMの窓内全域に広げた格子パターンGSに部
分的な不整のないことが保証されれば、これらのものを
用いた方がステージ4を等速移動させていくよりも高速
に変動波形を抽出することが可能である。
According to the present embodiment, more practical correction is possible as compared with the first embodiment in which the mirror surface is scanned. This is because if there are minute irregularities or undulations on the surface in the mirror surface area to be scanned, they will be included in the fluctuation waveform and the correction will be inaccurate. Therefore, each square grid element of the mark FSx shown in FIG. 8 is linearly extended in the x direction (spot scanning direction), and the grid pattern GS is formed in the entire transparent window of the mark RM as shown in FIG. If you unfold it, stage 4
The waveform of FIG. 10 (A) can be obtained by a single scan of the spot light SB similar to that of the first embodiment, without moving at a constant speed, but if a part of the grating pattern GS is irregular. , The fluctuation waveform becomes inaccurate in that part. Of course, if it is guaranteed that the mirror surface of the reference plate 3 and the lattice pattern GS spread over the entire window of the mark RM are free of partial irregularities, it is better to use them to move the stage 4 at a constant speed. It is possible to extract the fluctuating waveform at a higher speed than moving forward.

尚、ステージ4を等速移動させる方式で、ウェハマー
クを第4図(A)に示したバーマークとする場合は、基
準板3上の基準マークFMxを格子マークFSxの代りに使え
ばよい。
When the stage 4 is moved at a constant speed and the wafer mark is the bar mark shown in FIG. 4A, the reference mark FMx on the reference plate 3 may be used instead of the lattice mark FSx.

また第1の実施例のように一回の走査で変動波形を抽
出できる場合は、複数回の走査毎の変動波形を抽出して
平均化すると、ランダムノイズによる影響が低減され、
波形の精度が向上する。さらにこのような平均化を行な
う場合は、マークRMの窓に対する鏡面部分(又は広げた
格子パターンGS)をスポット光SBの各走査毎にステージ
4を微動させて少しずつずらしていくことも効果的であ
る。
When the fluctuation waveform can be extracted by one scan as in the first embodiment, the fluctuation waveform can be extracted and averaged for each of a plurality of scans to reduce the influence of random noise.
The accuracy of the waveform is improved. Further, in the case of performing such averaging, it is also effective to slightly move the mirror surface portion (or the expanded grating pattern GS) with respect to the window of the mark RM by slightly moving the stage 4 for each scanning of the spot light SB. Is.

以上本発明の各実施例を説明したが、変動波形を抽出
するのに、光電変換器21の受光面に戻ってくる正反射光
(0次光)を用いてもよい。この場合、受光面の遮光部
21aの正反射光受光位置に、正反射光の光束断面寸法と
同じか、それよりも小さい寸法の透過部を形成し、この
透過部を通ってきた正反射光量を光電検出するようにす
ればよい。このときの信号波形は第10図(a)と同様に
得られる。
Although the respective embodiments of the present invention have been described above, specular reflection light (0th order light) returning to the light receiving surface of the photoelectric converter 21 may be used to extract the fluctuation waveform. In this case, the light shield on the light receiving surface
At the light receiving position of the specularly reflected light of 21a, if a transmissive portion having a size equal to or smaller than the light flux cross-sectional dimension of the specularly reflected light is formed, and the amount of specularly reflected light passing through this transmissive portion is photoelectrically detected. Good. The signal waveform at this time is obtained in the same manner as in FIG. 10 (a).

さらに本発明は、レーザ光を走査してレチクルマーク
とウェハマークを光電検出する方式以外に、レチクルマ
ークとウェハマークとをほぼ均一な照明光で照射し、両
マークの重ね合わせ像をテレビカメラ等で明視野(もし
くら暗視野)観察するとともに、テレビカメラからの画
像信号に基づいて、両マークのラスター走査方向の位置
ずれ量を求めて自動的にステージ4を微動させる方式の
アライメント系を使う際にも同様に実施できる。この場
合は、予め、求めておいた変動分布の波形で1ラスター
走査毎に得られた画像信号のレベル(又は複数本のラス
ターの画像信号の平均レベル)を補正すれば、全く同様
の効果が得られる。
Further, the present invention is not limited to the method of photoelectrically detecting the reticle mark and the wafer mark by scanning the laser light, and irradiating the reticle mark and the wafer mark with substantially uniform illumination light to form a superimposed image of both marks on a television camera or the like. In addition to observing the bright field (or dark field) with the use of an alignment system that automatically moves the stage 4 by obtaining the positional deviation amount of both marks in the raster scanning direction based on the image signal from the TV camera. In this case, the same can be done. In this case, if the level of the image signal obtained for each raster scan (or the average level of the image signals of a plurality of rasters) is corrected in advance with the waveform of the fluctuation distribution obtained in advance, the same effect can be obtained. can get.

また本発明の各実施例では、アライメント時にウェハ
Wを微動させるものとしたが、レチクルRを微動させる
ようにしてもよい。この場合、ステップ・アンド・リピ
ート方式ではウェハ上の各ショット領域毎のアライメン
トが行なわれると、そのたびにレチクルRが微動される
ことがあり、これによってレチクルマークRMの透明窓と
スポット光SPの走査範囲とが相対的に変化してしまう。
このため、透明窓の光学的な不整による変動分布波形を
記憶したときのレチクルRの位置に対して、レチクルR
がスポット光SBの走査方向(マーク検出方向)に微動し
た量だけ、アライメント波形メモリ部31内のアライメン
ト信号波形と変動波形メモリ部33内の変動波形とはずれ
てしまうことになる。そこでレチクルRを微動させるTT
Rアライメント法においては、変動波形を記憶したとき
のレチクルRの初期位置を記憶し、アライメント時のマ
ーク検出動作の直前に、そのときのレチクルRの現在位
置をレーザ干渉計等で測定し、初期位置と現在位置との
ずれ量だけ、変動波形データとアライメント信号波形デ
ータとをRAMのアドレス方向に相対的にずらしてからレ
ベル補正すればよい。
Further, in each of the embodiments of the present invention, the wafer W is finely moved at the time of alignment, but the reticle R may be finely moved. In this case, in the step-and-repeat method, when alignment is performed for each shot area on the wafer, the reticle R may be finely moved each time, which causes the transparent window of the reticle mark RM and the spot light SP to move. The scanning range changes relatively.
For this reason, the reticle R does not correspond to the position of the reticle R when the fluctuation distribution waveform due to the optical irregularity of the transparent window is stored.
Is slightly deviated from the alignment signal waveform in the alignment waveform memory unit 31 and the fluctuation waveform in the fluctuation waveform memory unit 33 by the amount of slight movement in the scanning direction (mark detection direction) of the spot light SB. So TT that makes the reticle R move slightly
In the R alignment method, the initial position of the reticle R when the fluctuation waveform is stored is stored, and immediately before the mark detection operation during alignment, the current position of the reticle R at that time is measured with a laser interferometer, etc. The level correction may be performed after the fluctuation waveform data and the alignment signal waveform data are relatively displaced in the RAM address direction by the amount of deviation between the position and the current position.

第1、第2の実施例で、レーザ光源8は露光用照明光
に近似した波長のレーザ光を発生するものとしたが、露
光用照明光の波長よりも長い波長のレーザ光(アルゴン
・レーザ等)を用い、フォトレジストによる吸収がすく
なくなるようにしてもよい。この場合は、投影レンズ2
の色収差によって、レチクルRとウェハWとの両方にス
ポット光SBを結像させることが難しくなるので、レチク
ルRと投影レンズ2との間のアライメント光路中に補正
光学系を設けたり、アライメント用の対物レンズ17とビ
ームスプリッタ16との間に二重焦点素子(複屈折素子)
を挿入して、レーザ光LBのS偏光とP偏光とを色収差量
に応じた間隔だけ結像点を光軸方向にずらし、一方をレ
チクルRのパターン面にスポット光(シートビーム)と
して結像させ、他方をレチクルRのパターン面から上方
に色収差量だけ離れたウェハ共役面(そのレーザ光の波
形のもとでの共役面)にスポット光として結像させるよ
うにすればよい。
In the first and second embodiments, the laser light source 8 is assumed to generate laser light having a wavelength close to that of the exposure illumination light. However, laser light having a wavelength longer than that of the exposure illumination light (argon laser) is used. Etc.) may be used so that the absorption by the photoresist is reduced. In this case, the projection lens 2
Since it becomes difficult to form the spot light SB on both the reticle R and the wafer W due to the chromatic aberration, the correction optical system is provided in the alignment optical path between the reticle R and the projection lens 2, or the alignment optical system for alignment is used. A bifocal element (a birefringent element) between the objective lens 17 and the beam splitter 16.
By inserting the S-polarized light and the P-polarized light of the laser light LB by shifting the image forming points in the optical axis direction by an interval corresponding to the amount of chromatic aberration, and forming one as spot light (sheet beam) on the pattern surface of the reticle R. Then, the other side may be imaged as spot light on the wafer conjugate plane (the conjugate plane under the waveform of the laser beam) which is apart from the pattern surface of the reticle R by the chromatic aberration amount.

また本発明は、投影型露光装置以外に、マスク基板を
介してウェハを観察する方式の露光装置、例えばプロキ
シミティ方式のアライナーにも全く同様に適用できる。
また、レチクルRの上面、又は下面の少なくとも一方
に、TTR方式によるアライメント系からの照射光(スポ
ット光)に対する反射防止膜を形成しておくと、さらに
よい効果が得られる。
Further, the present invention can be applied to an exposure apparatus of a type in which a wafer is observed through a mask substrate, such as a proximity type aligner, in addition to the projection type exposure apparatus.
Further, if an antireflection film for the irradiation light (spot light) from the alignment system of the TTR system is formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the reticle R, a better effect can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上本発明によれば、マスク(レチクル)等の第2基
板の透明部を介してウェハ等の第1基板のマークを検出
する際、その透明部の光学特性上の不整によってマーク
からの光情報が歪んで検出されても、その歪みを補正し
て常に正しい信号波形を得ることができる。このため、
特に第1基板のマークの位置検出精度が向上し、アライ
メント精度をより高めることが可能となる。
As described above, according to the present invention, when a mark on a first substrate such as a wafer is detected through a transparent portion of a second substrate such as a mask (reticle), optical information from the mark is generated due to irregularities in optical characteristics of the transparent portion. Even if is detected with distortion, the distortion can be corrected and a correct signal waveform can always be obtained. For this reason,
In particular, the position detection accuracy of the mark on the first substrate is improved, and the alignment accuracy can be further improved.

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

第1図は本発明の第1実施例によるアライメント装置を
組み込んだ投影型露光装置の構成を示す図、第2図は光
電変換器の受光面の構造を示す平面図、第3図は基準板
上の各種マークの配置を示す平面図、第4図(A)、
(B)はレチクルマークとウェハマークとのアライメン
ト時の配置図と、それに対応して得られる光電信号の波
形図、第5図はレチクルのアライメントマーク付近のガ
ラス部分の断面図、第6図(A)、(B)、(C)、
(D)、はアライメント時の光電信号波形をレベル補正
する様子を示す波形図、第7図はウェハマークの他の形
を示す平面図、第8図は、本発明の第2実施例による変
動波形の検出動作の様子を示す図、第9図は第2実施例
における変動波形抽出部の具体的な構成を示す回路ブロ
ック図、第10図(A)、(B)は第2実施例により得ら
れる変動波形の一例を示す波形図、第11図は基準板上に
設けられる回折格子パターンとレチクルマークとの関係
を示す平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 2……投影レンズ、3……基準板 4……ステージ、8……レーザ光源 12……振動鏡、17……対物レンズ 21……光電変換器 22a、22b、22c、22d……受光素子 31……アライメント波形メモリ部 32……変動演算部、33……変動波形メモリ部 40……うねり、41……歪み 51……ゴースト光、R……レチクル W……ウェハ、SB……スポット光 RM……レチクルマーク WM、WM′……ウェハマーク FMx、FMy、FSx、FSy……基準マーク
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection type exposure apparatus incorporating an alignment apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a structure of a light receiving surface of a photoelectric converter, and FIG. 3 is a reference plate. A plan view showing the arrangement of the various marks above, FIG. 4 (A),
FIG. 6B is a layout view of the reticle mark and the wafer mark during alignment and a waveform diagram of photoelectric signals obtained correspondingly. FIG. 5 is a cross-sectional view of a glass portion near the alignment mark of the reticle. A), (B), (C),
(D) is a waveform diagram showing how the level of the photoelectric signal waveform during alignment is corrected, FIG. 7 is a plan view showing another shape of the wafer mark, and FIG. 8 is a variation according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 shows a waveform detection operation, FIG. 9 is a circuit block diagram showing a concrete configuration of the variable waveform extracting section in the second embodiment, and FIGS. 10 (A) and 10 (B) are the same as those in the second embodiment. FIG. 11 is a waveform diagram showing an example of the obtained fluctuation waveform, and FIG. 11 is a plan view showing the relationship between the diffraction grating pattern provided on the reference plate and the reticle mark. [Description of symbols of main parts] 2 ... Projection lens, 3 ... Reference plate 4 ... Stage, 8 ... Laser light source 12 ... Oscillating mirror, 17 ... Objective lens 21 ... Photoelectric converter 22a, 22b, 22c, 22d …… Light receiving element 31 …… Alignment waveform memory section 32 …… Fluctuation calculation section, 33 …… Fluctuation waveform memory section 40 …… Waviness, 41 …… Distortion 51 …… Ghost light, R …… Reticle W …… Wafer, SB …… Spot light RM …… Reticle mark WM, WM ′ …… Wafer mark FMx, FMy, FSx, FSy …… Reference mark

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アライメント用のマークを有する第1基板
と、少なくとも該第1基板のマークに対応した領域を光
透過部とした第2基板とを相対的に位置合わせする際
に、前記第2基板の光透過領域を介して前記第1基板の
マークを光学的に検出するアライメント装置において、 前記第1基板のマークを含む所定領域を照明する照明手
段と; 該所定領域内から生ずる光情報を前記第2基板の光透過
領域を介して光電検出し、該光情報の前記第1基板のマ
ークを横切る検出方向の強度分布に対応した光電信号を
出力する光電検出手段と; 前記第2基板の光透過領域の光学特性の不整によって前
記検出方向に関して生ずる光強度の分布の変動に対応し
た変動信号を予め抽出する変動抽出手段と; 前記光電検出手段からの光電信号を前記変動抽出手段か
らの変動信号により強度補正して、補正された信号を作
り出す補正手段とを備え、該補正された信号に基づいて
前記マークの前記検出方向に関する位置を決定すること
を特徴とするアライメント装置。
1. When the first substrate having alignment marks and the second substrate having at least a region corresponding to the marks of the first substrate as a light transmitting portion are relatively aligned, the second substrate is used. In an alignment apparatus that optically detects a mark on the first substrate via a light transmission region of the substrate, an illumination unit that illuminates a predetermined region including the mark on the first substrate; and optical information generated from the predetermined region. Photoelectric detection means for performing photoelectric detection through the light transmission region of the second substrate, and outputting a photoelectric signal corresponding to the intensity distribution of the optical information in the detection direction across the mark of the first substrate; Fluctuation extracting means for extracting in advance a fluctuation signal corresponding to fluctuations in the distribution of light intensity generated in the detection direction due to irregularities in the optical characteristics of the light transmitting region; and photoelectric fluctuation signals from the photoelectric detecting means as the fluctuation extracting means. An alignment apparatus, comprising: a correction unit that corrects the intensity by a fluctuation signal from a step to produce a corrected signal, and determines the position of the mark in the detection direction based on the corrected signal.
【請求項2】前記変動抽出手段は、前記第1基板のマー
ク、もしくは該マークとほぼ同等の基準マークと、前記
第2基板の光透過領域とを前記検出方向に所定量ずつ相
対移動させる移動部材と、該移動部材による所定量の移
動毎に、前記光電検出手段から出力された光電信号の前
記第1基板のマーク、もしくは前記基準マークに対応し
たレベルを前記変動信号として順次記憶する記憶回路と
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
装置。
2. The movement extracting means relatively moves a mark on the first substrate, or a reference mark substantially equivalent to the mark, and a light transmitting region on the second substrate by a predetermined amount in the detection direction. A storage circuit that sequentially stores, as the fluctuation signal, a member and a level corresponding to the mark of the first substrate of the photoelectric signal output from the photoelectric detection unit or the reference mark every time the member moves by a predetermined amount. A device according to claim 1, characterized in that
【請求項3】前記変動抽出手段は、前記第1基板の代り
に前記第2基板の光透過領域に対応した位置に配置され
る反射部材と、該反射部材で反射して前記第2基板の光
透過領域を通ってきた光情報の前記検出方向に関する強
度分布を前記光電検出手段により検出し、出力された光
電信号のレベルを前記変動信号として記憶する記憶回路
とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の装置。
3. The variation extracting means comprises a reflecting member arranged at a position corresponding to a light transmitting region of the second substrate instead of the first substrate, and a reflecting member reflected by the reflecting member and arranged on the second substrate. A storage circuit that detects the intensity distribution of the optical information that has passed through the light transmission region in the detection direction by the photoelectric detection means and stores the level of the output photoelectric signal as the fluctuation signal. The device according to claim 1.
【請求項4】前記照明手段は、前記第2基板の光透過領
域を介して前記第1基板ヘビームスポットを照射すると
ともに、該ビームスポットを前記検出方向に走査するビ
ーム照射系で構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の装置。
4. The illuminating means comprises a beam irradiation system for irradiating a beam spot on the first substrate through a light transmitting region of the second substrate and scanning the beam spot in the detection direction. The device according to any one of claims 1 to 3, which is characterized in that:
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