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JP6926403B2 - Position detection device and position detection method, exposure device and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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JP6926403B2 - Position detection device and position detection method, exposure device and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Position detection device and position detection method, exposure device and exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、物体に形成されたマークの位置を検出可能な位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a position detection device and a position detection method capable of detecting the position of a mark formed on an object, an exposure device and an exposure method, and a device manufacturing method.

デバイスパターンを基板に転写する露光装置は、アライメント計測を行うために、基板上に形成されたアライメントマークに対して計測光を照射することでアライメントマークの位置を検出する。アライメント計測は、主として、基板上に既に形成済みのデバイスパターンと、基板上に新たに転写しようとしているデバイスパターンとの位置合わせを行うために行われる。しかしながら、場合によっては、アライメントマークの位置を適切に検出することができない場合がある。 The exposure apparatus that transfers the device pattern to the substrate detects the position of the alignment mark by irradiating the alignment mark formed on the substrate with the measurement light in order to perform the alignment measurement. The alignment measurement is mainly performed to align the device pattern already formed on the substrate with the device pattern to be newly transferred onto the substrate. However, in some cases, the position of the alignment mark may not be properly detected.

米国特許公開第2004/0033426号U.S. Patent Publication No. 2004/0033426

位置検出装置の第1の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラとを備える。 The first aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object by measuring light from a light source, and at least detects diffracted light of the measurement light through the mark. A detector and a controller that calculates error information regarding a position detection error due to the asymmetry of the mark and the height of the mark using the detection result of the detector, and corrects the position information regarding the detection position of the mark. To be equipped with.

位置検出装置の第2の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に前記マークの非対称性及び前記マークの高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。 A second aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object by measuring light from a light source, and at least detects diffracted light of the measurement light through the mark. A controller that uses the detector and the detection result of the detector to calculate the position information regarding the detection position of the mark and the error information regarding the position detection error due to the asymmetry of the mark and the height of the mark. And.

位置検出装置の第3の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出する検出器と、2種類の前記回折光の強度の関係に関する第1情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。 A third aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object with measurement light from a light source, and transmits reflected light and diffracted light of the measurement light through the mark. The position of the mark is based on the first information regarding the relationship between the detector to be detected and the intensity of the two types of diffracted light, and the second information regarding the intensity of at least one of the reflected light and the diffracted light. It is provided with a controller that calculates error information regarding the detection error.

位置検出装置の第4の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材と、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第1反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰した第1回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第2反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第2回折光成分のうちの少なくとも一つを検出する検出器とを備える。 A fourth aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object by measuring light from a light source, and of the reflected light and diffracted light of the measurement light via the mark. A damping member that attenuates at least a part of the light, a first reflected light component that is attenuated by the dampening member among the reflected light that has passed through the mark, and a first that is attenuated by the dampening member among the diffracted light that has passed through the mark. The diffracted light component, the second reflected light component of the reflected light passing through the mark whose dampening member is not attenuated, and the second reflected light component of the diffracted light passing through the mark where the dampening member is not attenuated. It includes a detector that detects at least one of the diffracted light components.

位置検出装置の第5の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の少なくとも一方を検出する検出器とを備え、前記遮光部材は、第1方向に沿って延びた形状の第1部材と、前記第1部材の一方の端部から前記第1方向に交差する第2方向に沿って突出した形状の第2部材と、前記第1部材の他方の端部から前記第2方向に沿って且つ前記第2部材が突出した側に向かって突出した形状の第3部材とを備える第1遮光部材を含む。 A fifth aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object by measuring light from a light source, and is a reflected light and diffracted light of the measurement light through the mark. A light-shielding member that partially blocks light and a detector that detects at least one of the reflected light and the diffracted light via the light-shielding member are provided, and the light-shielding member has a shape extending along a first direction. One member, a second member having a shape protruding from one end of the first member along a second direction intersecting the first direction, and the second direction from the other end of the first member. Includes a first light-shielding member including a third member having a shape that projects along and toward the projecting side of the second member.

位置検出装置の第6の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光する遮光部材と、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出する検出器とを備え、前記遮光部材は、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第1遮光領域と、第1方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第1光通過領域と、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第2透過領域と、前記第2方向に沿って前記第1光通過領域に隣接し、前記第1方向に沿って前記第2光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第2遮光領域とを規定する。 A sixth aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object by measuring light from a light source, and of the reflected light and diffracted light of the measurement light through the mark. A light-shielding member that partially blocks light and a detector that detects each of the reflected light and the diffracted light via the light-shielding member are provided, and the light-shielding member includes the reflected light and the diffracted light via the mark. A first light-shielding region capable of light-shielding a part of the light, and a second light that is adjacent to the first light-shielding region along the first direction and can pass a part of the reflected light and the diffracted light through the mark. A first light passing region and a part of the reflected light and a part of the diffracted light that are adjacent to the first shading region along the second direction intersecting the first direction and through the mark can be passed. The two transmission regions, the reflected light and the diffraction via the mark, adjacent to the first light passing region along the second direction, adjacent to the second light passing region along the first direction, and through the mark. A second light-shielding region capable of blocking a part of light is defined.

位置検出装置の第7の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出する検出器と、前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラとを備える。 A seventh aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object with measurement light from a light source, and is a first diffraction generated by the measurement light irradiated on the mark. The position of the mark based on at least the detector that detects the light and the second diffracted light, the information on the intensity of the first diffracted light, and the information on the relationship between the first diffracted light and the second diffracted light. It is provided with a controller that calculates error information regarding the detection error of the above mark and corrects the position information regarding the detection position of the mark.

位置検出装置の第8の態様は、光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出する検出器と、前記第1回折光及び前記第2回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に、前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラとを備える。 An eighth aspect of the position detection device is a position detection device that detects the position of a mark formed on an object with measurement light from a light source, and is a first diffraction generated by the measurement light irradiated on the mark. Based on at least the detector for detecting the light and the second diffracted light and the information on the intensity of the first diffracted light and the second diffracted light, the position information regarding the detection position of the mark is calculated and the first diffracted light is calculated. A controller for calculating error information regarding a detection error of the position of the mark is provided based on at least information on the intensity of light and information on the relationship between the first diffracted light and the second diffracted light.

位置検出方法の第1の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することとを含む。 The first aspect of the position detection method is to irradiate a mark formed on an object with measurement light, to detect at least the diffracted light of the measurement light through the mark, and to obtain a detection result of the diffracted light. It includes calculating the error information regarding the detection error of the mark position by using the error information, and correcting the position information about the detection position of the mark by using the error information.

位置検出方法の第2の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の回折光を少なくとも検出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記回折光の検出結果を用いて前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することとを含む。 The second aspect of the position detection method is to irradiate the mark formed on the object with the measurement light, to detect at least the diffracted light of the measurement light through the mark, and to obtain the detection result of the diffracted light. It includes calculating the error information regarding the detection error of the position of the mark by using it, and calculating the position information about the detection position of the mark by using the detection result of the diffracted light.

位置検出方法の第3の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することと、2種類の前記回折光の強度に関する第1情報と、前記反射光及び前記回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することとを含む。 The third aspect of the position detection method is to irradiate a mark formed on an object with measurement light, to detect reflected light and diffracted light of the measurement light through the mark, and to detect two types of diffraction. It includes calculating error information regarding a detection error of the position of the mark based on the first information regarding the intensity of light and the second information regarding the intensity of at least one of the reflected light and the diffracted light.

位置検出方法の第4の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の少なくとも一部を減衰することと、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰した第1反射光成分、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰した第1回折光成分、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰することによって減衰していない第2反射光成分、及び、前記マークを介した前記回折光のうち前記減衰することによって減衰していない第2回折光成分のうちの少なくとも一つを検出することとを含む。 The fourth aspect of the position detection method is to irradiate the mark formed on the object with the measurement light, to attenuate at least a part of the reflected light and the diffracted light of the measurement light through the mark, and the above-mentioned. Of the reflected light passing through the mark, the first reflected light component attenuated by the attenuation, the first diffracted light component of the diffracted light passing through the mark, which is attenuated by the attenuation, and the mark. At least of the second reflected light component of the reflected light that is not attenuated by the attenuation and the second diffracted light component of the diffracted light that has passed through the mark and is not attenuated by the attenuation. Includes detecting one.

位置検出方法の第5の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、第1方向に沿って延びた形状の第1部材と、前記第1部材の一方の端部から前記第1方向に交差する第2方向に沿って突出した形状の第2部材と、前記第1部材の他方の端部から前記第2方向に沿って且つ前記第2部材が突出した側に向かって突出した形状の第3部材とを備える第1遮光部材を含む遮光部材を移動して、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の一部を遮光することと、前記遮光部材を介した前記反射光及び前記回折光の夫々を検出することとを含む。 A fifth aspect of the position detection method is to irradiate a mark formed on an object with measurement light, from a first member having a shape extending along a first direction, and from one end of the first member. A second member having a shape protruding along a second direction intersecting the first direction, and a second member having a shape protruding from the other end of the first member toward the side along the second direction and protruding from the second member. The light-shielding member including the first light-shielding member including the third member having a protruding shape is moved to block a part of the reflected light and the diffracted light of the measurement light through the mark, and the light-shielding member. Includes detecting each of the reflected light and the diffracted light via.

位置検出方法の第6の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークを介した前記計測光の反射光及び回折光の光路に、前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第1遮光領域と、第1方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第1光通過領域と、前記第1方向に交差する第2方向に沿って前記第1遮光領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を通過させることができる第2光通過領域と、前記第2方向に沿って前記第1光通過領域に隣接し、前記第1方向に沿って前記第2光通過領域に隣接し且つ前記マークを介した前記反射光及び前記回折光の一部を遮光可能な第2遮光領域とを設定することと前記第1及び第2光通過領域を介した前記計測光の反射光及び回折光を検出することとを含む。 The sixth aspect of the position detection method is to irradiate the mark formed on the object with the measurement light, and to reflect the reflected light and the diffracted light of the measurement light through the mark in the optical path of the measurement light through the mark. A first light-shielding region capable of blocking light and a part of the diffracted light, and a part of the reflected light and the diffracted light that are adjacent to the first light-shielding region along the first direction and pass through the mark. It passes through the reflected light and a part of the diffracted light which are adjacent to the first light-shielding region and pass through the mark along the second direction intersecting the first light passing region and the first light passing region which can be made to pass. A second light passing region that can be made to be adjacent to the first light passing region along the second direction, adjacent to the second light passing region along the first direction, and via the mark. Setting a second light-shielding region capable of blocking a part of the reflected light and the diffracted light, and detecting the reflected light and the diffracted light of the measured light through the first and second light passing regions. including.

位置検出方法の第7の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出することと、前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することと、前記誤差情報を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正することとを含む。 The seventh aspect of the position detection method is to irradiate the mark formed on the object with the measurement light and to detect the first diffracted light and the second diffracted light generated by the measurement light irradiated to the mark. And, based on at least the information on the intensity of the first diffracted light and the information on the relationship between the first diffracted light and the second diffracted light, the error information on the detection error of the position of the mark is calculated. , The error information is used to correct the position information regarding the detection position of the mark.

位置検出方法の第8の態様は、物体に形成されたマークに計測光を照射することと、前記マークに照射された前記計測光によって発生する第1回折光及び第2回折光を検出することと、前記第1回折光及び前記第2回折光の強度に関する情報に少なくとも基づいて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出することと、前記第1回折光の強度に関する情報と、前記第1回折光と前記第2回折光との関係に関する情報とに少なくとも基づいて、前記マークの位置の検出誤差に関する誤差情報を算出することとを含む。 The eighth aspect of the position detection method is to irradiate the mark formed on the object with the measurement light, and to detect the first diffracted light and the second diffracted light generated by the measurement light irradiated to the mark. The position information regarding the detection position of the mark is calculated based on at least the information regarding the intensity of the first diffracted light and the second diffracted light, the information regarding the intensity of the first diffracted light, and the first. This includes calculating error information regarding the detection error of the position of the mark based on at least the information regarding the relationship between the diffracted light and the second diffracted light.

露光装置の第1の態様は、位置検出装置の第1の態様から第8の態様のいずれか一つの計測結果を用いて物体を露光する。 The first aspect of the exposure apparatus exposes an object using the measurement result of any one of the first to eighth aspects of the position detection apparatus.

露光方法の第1の態様は、位置検出方法の第1の態様から第8の態様のいずれか一つの計測結果を用いて物体を露光する。 In the first aspect of the exposure method, an object is exposed using the measurement result of any one of the first to eighth aspects of the position detection method.

デバイス製造方法の第1の態様は、露光方法の第1の態様を用いて、感光剤が塗布された前記物体を露光し、当該物体に所望のパターンを転写し、露光された前記感光剤を現像して、前記所望のパターンに対応する露光パターン層を形成し、前記露光パターン層を介して前記物体を加工する。 In the first aspect of the device manufacturing method, the object coated with the photosensitizer is exposed, a desired pattern is transferred to the object, and the exposed photosensitizer is transferred to the object by using the first aspect of the exposure method. It is developed to form an exposure pattern layer corresponding to the desired pattern, and the object is processed through the exposure pattern layer.

図1は、本実施形態の露光システムの構成の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the exposure system of the present embodiment. 図2は、本実施形態の露光装置の構成の一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the exposure apparatus of the present embodiment. 図3は、本実施形態の位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the position detection device of the present embodiment. 図4(a)から図4(b)は、夫々、照明系の構成の一例を示す構成図である。4 (a) to 4 (b) are configuration diagrams showing an example of the configuration of the lighting system, respectively. 図5(a)から図5(b)は、夫々、計測光の照射態様の一例を示す側面図である。5 (a) to 5 (b) are side views showing an example of the irradiation mode of the measurement light, respectively. 図6は、導光光学系の構成の一例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the light guide optical system. 図7(a)から図7(d)は、夫々、絞り機構の構成の一例を示す平面図である。7 (a) to 7 (d) are plan views showing an example of the configuration of the diaphragm mechanism, respectively. 図8(a)、図8(c)及び図8(e)は、夫々、アライメントマークの一例を示す平面図であり、図8(b)、図8(d)及び図8(f)は、夫々、可変視野絞りが規定する開口(透過領域及び遮光領域)の一例を示す平面図である。8 (a), 8 (c) and 8 (e) are plan views showing an example of the alignment mark, respectively, and FIGS. 8 (b), 8 (d) and 8 (f) are shown. , Each is a plan view showing an example of an aperture (transmission region and shading region) defined by a variable field diaphragm. 図9(a)は、撮像素子の構成を示す平面図であり、図9(b)は、撮像素子が撮像する像が示す光強度分布を模式的に示す模式図である。FIG. 9A is a plan view showing the configuration of the image pickup device, and FIG. 9B is a schematic view schematically showing the light intensity distribution shown by the image captured by the image pickup device. 図10(a)及び図10(b)は、夫々、アライメントマークからの出射光の強度分布を示すグラフであり、図10(c)は、テンプレート関数を示すグラフである。10 (a) and 10 (b) are graphs showing the intensity distribution of the emitted light from the alignment mark, respectively, and FIG. 10 (c) is a graph showing the template function. 図11(a)から図11(b)は、夫々、アライメントマークの非対称な形状を簡略化したモデルを示す断面図であり、図11(c)は、ボトム段差と第1非対称パラメータとの関係を示すグラフであり、図11(d)は、マーク段差と第2非対称パラメータとの関係を示すグラフである。11 (a) to 11 (b) are cross-sectional views showing a model in which the asymmetric shape of the alignment mark is simplified, and FIG. 11 (c) shows the relationship between the bottom step and the first asymmetric parameter. 11 (d) is a graph showing the relationship between the mark step and the second asymmetric parameter. 図12は、アライメントマークの形状の変化と第1及び第2非対称パラメータとの関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the change in the shape of the alignment mark and the first and second asymmetric parameters. 図13は、アライメントマークの形状の変化と第1及び第2非対称パラメータとの関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the change in the shape of the alignment mark and the first and second asymmetric parameters. 図14(a)及び図14(b)の夫々は、可変視野絞りが規定する開口(透過領域及び遮光領域)の一例を示す平面図である。Each of FIGS. 14 (a) and 14 (b) is a plan view showing an example of an opening (transmission region and shading region) defined by the variable field diaphragm. 図15(a)は、露光システムの構成の一例を示す構成図であり、図15(b)は、重ね合わせ精度と非対称パラメータとの相関を示すグラフである。FIG. 15A is a configuration diagram showing an example of the configuration of the exposure system, and FIG. 15B is a graph showing the correlation between the superposition accuracy and the asymmetric parameter. 図16は、デバイス製造方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing the flow of the device manufacturing method.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。
(1)露光システムSYSの構成
はじめに、図1を参照しながら、本実施形態の露光システムSYSの構成の一例について説明する。図1に示すように、露光システムSYSは、露光装置1と、アライメント装置2と、基板処理装置3と、記憶装置4とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
(1) Configuration of Exposure System SYS First, an example of the configuration of the exposure system SYS of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the exposure system SYS includes an exposure device 1, an alignment device 2, a substrate processing device 3, and a storage device 4.

露光装置1は、物体を露光する。以下では、説明の便宜上、物体は、レジストが塗布された半導体基板等の基板141であるものとする。この場合、露光装置1は、基板141を露光することで、基板141にデバイスパターン(例えば、半導体素子パターン)を転写する。つまり、露光装置1は、半導体素子等のデバイスを製造するための露光装置であるものとする。但し、後述するように、露光装置1は、任意の物体を露光する又は任意の物体に光を照射する任意の露光装置であってもよい。 The exposure apparatus 1 exposes an object. In the following, for convenience of explanation, the object is assumed to be a substrate 141 such as a semiconductor substrate coated with a resist. In this case, the exposure apparatus 1 transfers the device pattern (for example, the semiconductor element pattern) to the substrate 141 by exposing the substrate 141. That is, the exposure apparatus 1 is assumed to be an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element. However, as will be described later, the exposure apparatus 1 may be any exposure apparatus that exposes an arbitrary object or irradiates an arbitrary object with light.

アライメント装置2は、露光装置1が基板141を露光する前に、当該基板141に対してアライメント計測を行う。具体的には、アライメント装置2は、基板141に形成されたアライメントマークMに対して照明光L21を照射する。アライメント装置2は、照明光L21が照射されたアライメントマークMを撮像する。アライメント装置2は、撮像結果に基づいて、アライメントマークMを検出する。アライメント装置2は、アライメントマークMの検出結果と、基板141の位置の計測結果とに基づいて、アライメントマークMの位置を計測する。アライメント装置2は、アライメントマークMの位置の計測結果に基づいて、EGA(Enhanced Global Alignment)演算を行う。その結果、アライメント装置2は、基板141上に規定されている複数のショット領域の夫々の設計上の位置座標と複数のショット領域の夫々の実際の位置(つまり、実際に計測されたアライメントマークMの位置から算出可能な各ショット領域の実際の位置)との関係を示すアライメントパラメータを算出することができる。アライメント装置2が算出したアライメントパラメータは、露光装置1が基板141を露光する際に、基板141上に既に形成済みのデバイスパターンと基板141上に新たに転写しようとしているデバイスパターンとの位置合わせを行うために用いられる。 The alignment device 2 performs an alignment measurement on the substrate 141 before the exposure apparatus 1 exposes the substrate 141. Specifically, the alignment device 2 irradiates the alignment mark M formed on the substrate 141 with the illumination light L21. The alignment device 2 images the alignment mark M irradiated with the illumination light L21. The alignment device 2 detects the alignment mark M based on the imaging result. The alignment device 2 measures the position of the alignment mark M based on the detection result of the alignment mark M and the measurement result of the position of the substrate 141. The alignment device 2 performs an EGA (Enhanced Global Alignment) calculation based on the measurement result of the position of the alignment mark M. As a result, the alignment device 2 has the design position coordinates of each of the plurality of shot regions defined on the substrate 141 and the actual positions of each of the plurality of shot regions (that is, the actually measured alignment mark M). It is possible to calculate the alignment parameter indicating the relationship with the actual position of each shot area that can be calculated from the position of. The alignment parameter calculated by the alignment device 2 determines the alignment between the device pattern already formed on the substrate 141 and the device pattern to be newly transferred onto the substrate 141 when the exposure apparatus 1 exposes the substrate 141. Used to do.

基板処理装置3は、露光装置1が露光した基板141に対して所定の処理を行う。例えば、基板処理装置3は、露光装置1が露光した基板141に対して現像処理を行なってもよい。例えば、基板処理装置3は、現像処理が行われた基板141に対して、感光剤(言い換えれば、レジスト)を塗布する塗布処理を行なってもよい。尚、以下の説明では、基板処理装置3は、基板141に対して現像処理及び塗布処理を行うコータ・デベロッパであるものとする。 The substrate processing apparatus 3 performs a predetermined process on the substrate 141 exposed by the exposure apparatus 1. For example, the substrate processing apparatus 3 may perform development processing on the substrate 141 exposed by the exposure apparatus 1. For example, the substrate processing apparatus 3 may perform a coating treatment of applying a photosensitive agent (in other words, a resist) to the developed substrate 141. In the following description, it is assumed that the substrate processing apparatus 3 is a coater / developer that performs development processing and coating processing on the substrate 141.

基板141は、不図示の搬送装置によって、露光装置1、アライメント装置2及び基板処理装置3の間で搬送される。例えば、搬送装置は、露光装置1が露光した基板141を露光装置1から取り出し、取り出した基板141を基板処理装置3に搬送する。例えば、搬送装置は、基板処理装置3が現像処理及び塗布処理を行った基板141を基板処理装置3から取り出し、取り出した基板141をアライメント装置2に搬送する。例えば、搬送装置は、アライメント装置2がアライメント計測を行った基板141をアライメント装置2から取り出し、取り出した基板141を露光装置1に搬送する。 The substrate 141 is transported between the exposure device 1, the alignment device 2, and the substrate processing device 3 by a transfer device (not shown). For example, the transfer device takes out the substrate 141 exposed by the exposure apparatus 1 from the exposure apparatus 1, and conveys the taken out substrate 141 to the substrate processing apparatus 3. For example, the transfer device takes out the substrate 141 that has been developed and coated by the substrate processing device 3 from the substrate processing device 3, and conveys the taken out substrate 141 to the alignment device 2. For example, the transfer device takes out the substrate 141 on which the alignment device 2 has performed the alignment measurement from the alignment device 2, and conveys the taken-out substrate 141 to the exposure device 1.

記憶装置4は、アライメント装置2が特定したアライメントパラメータを記憶可能である。記憶装置4が記憶しているアライメントパラメータは、露光装置1によって適宜読み出し可能である。 The storage device 4 can store the alignment parameters specified by the alignment device 2. The alignment parameters stored in the storage device 4 can be appropriately read out by the exposure device 1.

露光装置1、アライメント装置2、基板処理装置3及び記憶装置4は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続されている。このため、露光装置1、アライメント装置2、基板処理装置3及び記憶装置4は、ネットワークを介して互いに通信可能である。
(2)露光装置1の構成
続いて、図2を参照しながら、露光装置1の構成の一例について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、露光装置1を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向(つまり、水平面内の所定方向)であり、Z軸方向が鉛直方向(つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向)であるものとする。また、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転方向(言い換えれば、傾斜方向)を、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と称する。
The exposure device 1, the alignment device 2, the substrate processing device 3, and the storage device 4 are connected via a network such as a LAN (Local Area Network). Therefore, the exposure device 1, the alignment device 2, the substrate processing device 3, and the storage device 4 can communicate with each other via the network.
(2) Configuration of Exposure Device 1 Subsequently, an example of the configuration of the exposure apparatus 1 will be described with reference to FIG. In the following description, the positional relationship of the components constituting the exposure apparatus 1 will be described using the XYZ Cartesian coordinate system defined from the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis which are orthogonal to each other. In the following description, for convenience of explanation, each of the X-axis direction and the Y-axis direction is a horizontal direction (that is, a predetermined direction in the horizontal plane), and the Z-axis direction is a vertical direction (that is, a direction orthogonal to the horizontal plane). Yes, it is assumed that it is substantially in the vertical direction). Further, the rotation directions (in other words, the inclination direction) around the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are referred to as the θX direction, the θY direction, and the θZ direction, respectively.

図2に示すように、露光装置1は、マスクステージ11と、照明系12と、投影光学系13と、基板ステージ14と、アライメント系15と、制御装置16とを備えている。 As shown in FIG. 2, the exposure apparatus 1 includes a mask stage 11, an illumination system 12, a projection optical system 13, a substrate stage 14, an alignment system 15, and a control device 16.

マスクステージ11は、基板141に転写されるデバイスパターンが形成されたマスク111を保持可能である。マスクステージ11は、マスク111を保持した状態で、照明系12から射出される露光光ELが照射される照明領域を含む平面(例えば、XY平面)に沿って移動可能である。例えば、マスクステージ11は、モータを含む駆動システム112の動作により移動する。マスクステージ11は、駆動システム112の動作により、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向、並びに、θX方向、θY方向及びθZ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。マスクステージ11の位置は、位置計測装置113によって適宜計測される。位置計測装置113は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。 The mask stage 11 can hold the mask 111 on which the device pattern transferred to the substrate 141 is formed. The mask stage 11 can move along a plane (for example, an XY plane) including an illumination region to which the exposure light EL emitted from the illumination system 12 is irradiated while holding the mask 111. For example, the mask stage 11 is moved by the operation of the drive system 112 including the motor. The mask stage 11 can be moved along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θX direction, the θY direction, and the θZ direction by the operation of the drive system 112. The position of the mask stage 11 is appropriately measured by the position measuring device 113. The position measuring device 113 includes, for example, at least one of a laser interferometer and an encoder system.

照明系12は、露光光ELを射出する。露光光ELは、例えば、水銀ランプから射出される輝線(例えば、g線、h線若しくはi線等)であってもよい。露光光ELは、例えば、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)やArFエキシマレーザ光(波長193nm)等の遠紫外光(DUV光:Deep Ultra Violet光)であってもよい。露光光ELは、例えば、Fレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光:Vacuum Ultra Violet光)であってもよい。照明系12が射出した露光光ELは、マスク111の一部に照射される。 The illumination system 12 emits the exposure light EL. The exposure light EL may be, for example, a bright line (for example, g line, h line, i line, etc.) emitted from a mercury lamp. The exposure light EL may be, for example, far-ultraviolet light (DUV light: Deep Ultra Violet light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength 193 nm). The exposure light EL may be, for example, vacuum ultraviolet light (VUV light: Vacum Ultra Violet light) such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). The exposure light EL emitted by the illumination system 12 irradiates a part of the mask 111.

投影光学系13は、マスク111を透過した露光光EL(つまり、マスク111に形成されたデバイスパターンの像)を、基板141に投影する。 The projection optical system 13 projects the exposure light EL (that is, the image of the device pattern formed on the mask 111) transmitted through the mask 111 onto the substrate 141.

基板ステージ14は、基板141を保持する。基板ステージ14は、基板141を保持した状態で、投影光学系13によって露光光ELが投影される投影領域を含む平面(例えば、XY平面)に沿って移動可能である。例えば、基板ステージ14は、モータを含む駆動システム142の動作により移動する。基板ステージ14は、駆動システム142の動作により、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向、並びに、θX方向、θY方向及びθZ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。基板ステージ14の位置は、位置計測装置143によって適宜計測される。位置計測装置143は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。 The substrate stage 14 holds the substrate 141. The substrate stage 14 can move along a plane (for example, an XY plane) including a projection region on which the exposure light EL is projected by the projection optical system 13 while holding the substrate 141. For example, the substrate stage 14 is moved by the operation of the drive system 142 including the motor. The substrate stage 14 can be moved along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θX direction, the θY direction, and the θZ direction by the operation of the drive system 142. The position of the substrate stage 14 is appropriately measured by the position measuring device 143. The position measuring device 143 includes, for example, at least one of a laser interferometer and an encoder system.

アライメント系15は、基板141上のマーク領域MAに形成されたアライメントマークMを検出する。具体的には、アライメント系15は、アライメントマークMに対して照明光L11を照射する。アライメント系15は、照明光L11が照射されたアライメントマークMからの光(つまり、照明光L11の反射光及び回折光のうちの少なくとも一方)を受光することで、アライメントマークMを撮像する。アライメント系15は、撮像結果に基づいて、アライメントマークMを検出する。このため、アライメント系15は、画像処理方式のFIA(Field Image Alingment)である。但し、アライメント系15は、その他の方式のアライメント系であってもよい。アライメント系15は、アライメントマークMの検出結果を、制御装置16に出力する。 The alignment system 15 detects the alignment mark M formed in the mark region MA on the substrate 141. Specifically, the alignment system 15 irradiates the alignment mark M with the illumination light L11. The alignment system 15 captures the alignment mark M by receiving the light from the alignment mark M irradiated with the illumination light L11 (that is, at least one of the reflected light and the diffracted light of the illumination light L11). The alignment system 15 detects the alignment mark M based on the imaging result. Therefore, the alignment system 15 is an image processing method FIA (Field Image Alignment). However, the alignment system 15 may be another type of alignment system. The alignment system 15 outputs the detection result of the alignment mark M to the control device 16.

アライメント系15は、投影光学系13の側面に配置されている。このため、アライメント系15は、投影光学系13を介することなく、照明光L11をアライメントマークMに照射する。更に、アライメント系15は、投影光学系13を介することなく、アライメントマークMからの光を受光することで、アライメントマークMを撮像する。つまり、アライメント系15は、オフアクシス方式のアライメント系である。但し、アライメント系15は、投影光学系13を介して、照明光L11をアライメントマークMに照射してもよい。アライメント系15は、投影光学系13を介して、アライメントマークMからの光を受光することで、アライメントマークMを撮像してもよい。 The alignment system 15 is arranged on the side surface of the projection optical system 13. Therefore, the alignment system 15 irradiates the alignment mark M with the illumination light L11 without going through the projection optical system 13. Further, the alignment system 15 captures the alignment mark M by receiving the light from the alignment mark M without going through the projection optical system 13. That is, the alignment system 15 is an off-axis type alignment system. However, the alignment system 15 may irradiate the alignment mark M with the illumination light L11 via the projection optical system 13. The alignment system 15 may image the alignment mark M by receiving the light from the alignment mark M via the projection optical system 13.

露光装置1は、単一のアライメント系15を備えていてもよい。或いは、露光装置1は、複数のアライメント系15を備えていてもよい。この場合、複数のアライメント系15のうちの一つのアライメント系15がプライマリアライメント系15として用いられ、且つ、複数のアライメント系15のうちのその他のアライメント系15がセカンダリアライメント系5として用いられてもよい。更に、複数のアライメント系15は、所望方向(例えば、X軸方向又はY軸方向)に沿って配列していてもよい。複数のアライメント系5を備える露光装置は、例えば米国特許第8,054,472号公報に開示されている。 The exposure apparatus 1 may include a single alignment system 15. Alternatively, the exposure apparatus 1 may include a plurality of alignment systems 15. In this case, even if one of the plurality of alignment systems 15 is used as the primary alignment system 15 and the other alignment system 15 of the plurality of alignment systems 15 is used as the secondary alignment system 5. good. Further, the plurality of alignment systems 15 may be arranged along a desired direction (for example, the X-axis direction or the Y-axis direction). An exposure apparatus including a plurality of alignment systems 5 is disclosed in, for example, US Pat. No. 8,054,472.

アライメントマークMは、所望のピッチΛで形成された格子マークを含む。より具体的には、アライメントマークMは、所望のピッチΛYで第1方向(例えば、Y軸方向)に並ぶように形成された格子マークMYと、所望のピッチΛXで第1方向に直交する第2方向(例えば、X軸方向)に並ぶように形成された格子マークMXとを含む。但し、アライメントマークMは、アライメント系15が検出可能なマークである限りは、どのようなマークであってもよい。 The alignment mark M includes a grid mark formed at a desired pitch Λ. More specifically, the alignment mark M has a grid mark MY formed so as to line up in the first direction (for example, the Y-axis direction) at a desired pitch ΛY, and a third alignment mark M orthogonal to the first direction at a desired pitch ΛX. Includes a grid mark MX formed so as to line up in two directions (eg, the X-axis direction). However, the alignment mark M may be any mark as long as it is a mark that can be detected by the alignment system 15.

基板141上には、基板141上の各ショット領域に対応する一又は複数のマーク領域MAが配置されている。各マーク領域MAには、単一の格子マークMXが形成されていてもよいし、複数の格子マークMXが形成されていてもよい。各マーク領域MAには、単一の格子マークMYが形成されていてもよいし、複数の格子マークMYが形成されていてもよい。 On the substrate 141, one or a plurality of mark regions MA corresponding to each shot region on the substrate 141 are arranged. A single grid mark MX may be formed in each mark region MA, or a plurality of grid marks MX may be formed. A single grid mark MY may be formed in each mark region MA, or a plurality of grid mark MY may be formed.

制御装置16は、露光装置1全体の動作を制御する。制御装置16は、露光装置1が備える各動作ブロックを動作させるための制御コマンドを、各動作ブロックに対して出力する。各動作ブロックは、制御コマンドに従って動作する。例えば、制御装置16は、位置計測装置113が計測したマスクステージ111の位置を示すマスク位置情報、位置計測装置143が計測した基板ステージ141の位置を示す基板位置情報、及び、アライメント系15によるアライメントマークMの検出結果を示すマーク検出情報を取得する。制御装置16は、マーク検出情報及び基板位置情報に基づいて、アライメントマークMの位置を示すマーク位置情報を特定する。更に、制御装置16は、記憶装置4から、アライメント装置2が算出したアライメントパラメータを取得する。制御装置6は、取得したマーク位置情報及びアライメントパラメータに基づいて、EGA演算を行う。その結果、露光装置1は、アライメント装置2が算出したアライメントパラメータよりも高精度なアライメントパラメータを算出することができる。その後、制御装置16は、算出したアライメントパラメータに基づいて、基板141上の所望のショット領域の所望位置に所望のデバイスパターンが転写されるように、マスクステージ11及び基板ステージ14の移動を制御する。 The control device 16 controls the operation of the entire exposure device 1. The control device 16 outputs a control command for operating each operation block included in the exposure apparatus 1 to each operation block. Each operation block operates according to a control command. For example, the control device 16 includes mask position information indicating the position of the mask stage 111 measured by the position measuring device 113, substrate position information indicating the position of the substrate stage 141 measured by the position measuring device 143, and alignment by the alignment system 15. The mark detection information indicating the detection result of the mark M is acquired. The control device 16 specifies the mark position information indicating the position of the alignment mark M based on the mark detection information and the board position information. Further, the control device 16 acquires the alignment parameters calculated by the alignment device 2 from the storage device 4. The control device 6 performs an EGA calculation based on the acquired mark position information and alignment parameters. As a result, the exposure apparatus 1 can calculate an alignment parameter with higher accuracy than the alignment parameter calculated by the alignment apparatus 2. After that, the control device 16 controls the movement of the mask stage 11 and the substrate stage 14 so that the desired device pattern is transferred to the desired position of the desired shot region on the substrate 141 based on the calculated alignment parameters. ..

(3)アライメント装置2の構成
続いて、図3を参照しながら、アライメント装置2の構成について説明する。尚、以下の説明では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸から定義されるXYZ直交座標系を用いて、アライメント装置2を構成する構成要素の位置関係について説明する。尚、アライメント装置2の説明で用いるXYZ直交座標系は、露光装置1の説明で用いるXYZ直交座標系とは異なるものとする。但し、X軸方向及びY軸方向のそれぞれが水平方向であり、Z軸方向が鉛直方向である点は、両者のXYZ直交座標系において共通していてもよい。
(3) Configuration of Alignment Device 2 Subsequently, the configuration of the alignment device 2 will be described with reference to FIG. In the following description, the positional relationship of the components constituting the alignment device 2 will be described using the XYZ Cartesian coordinate system defined from the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis which are orthogonal to each other. The XYZ Cartesian coordinate system used in the description of the alignment device 2 is different from the XYZ Cartesian coordinate system used in the description of the exposure device 1. However, the point that each of the X-axis direction and the Y-axis direction is the horizontal direction and the Z-axis direction is the vertical direction may be common to both XYZ Cartesian coordinate systems.

図3に示すように、アライメント装置2は、照明系21と、導光光学系201と、ハーフプリズム202と、導光光学系203と、ハーフプリズム204と、対物光学系205と、導光光学系206と、撮像素子22と、ハーフプリズム207と、反射ミラー208と、導光光学系23と、導光光学系24と、撮像素子25と、撮像素子26と、基板ステージ27と、制御装置29とを備える。 As shown in FIG. 3, the alignment device 2 includes an illumination system 21, a light guide optical system 201, a half prism 202, a light guide optical system 203, a half prism 204, an objective optical system 205, and light guide optics. System 206, image pickup element 22, half prism 207, reflection mirror 208, light guide optical system 23, light guide optical system 24, image pickup element 25, image pickup element 26, substrate stage 27, and control device. 29 and is provided.

照明系21は、制御装置29の制御下で、アライメントマークMに照射される照明光L21を射出する。照明光L21は、アライメントパラメータを算出することを主たる目的にアライメントマークMを撮像するためにアライメントマークMに照射される光である。更に、照明系21は、アライメントマークMに照射される計測光L22を射出する。計測光L22は、非対称パラメータを算出することを主たる目的にアライメントマークMを撮像するためにアライメントマークMに照射される光である。非対称パラメータは、アライメントマークMの位置の計測結果に含まれる誤差を示すパラメータである。このような誤差は、例えば、アライメントマークMの理想的な又は設計上の形状に対する歪み又はズレ等を含む形状歪みに起因して発生する。特に、このような誤差は、アライメントマークMの形状の非対称性(つまり、アライメントマークMに計測光L22を導く対物光学系205の光軸を対称軸とする非対称性)を含む形状歪みに起因して発生する。 The illumination system 21 emits illumination light L21 to be applied to the alignment mark M under the control of the control device 29. The illumination light L21 is light that is applied to the alignment mark M in order to image the alignment mark M mainly for the purpose of calculating the alignment parameter. Further, the illumination system 21 emits the measurement light L22 to be applied to the alignment mark M. The measurement light L22 is light that is applied to the alignment mark M in order to image the alignment mark M mainly for the purpose of calculating the asymmetric parameter. The asymmetric parameter is a parameter indicating an error included in the measurement result of the position of the alignment mark M. Such an error occurs, for example, due to a shape distortion including distortion or deviation of the alignment mark M with respect to the ideal or design shape. In particular, such an error is caused by a shape distortion including the shape asymmetry of the alignment mark M (that is, the asymmetry with the optical axis of the objective optical system 205 for guiding the measurement light L22 to the alignment mark M as the axis of symmetry). Occurs.

照明系21は、照明光L21を射出している期間中は、計測光L22を射出しない。照明系21は、計測光L22を射出している期間中は、照明光L21を射出しない。尚、照明系21の詳細な構成については、後に詳述する(図4参照)。 The illumination system 21 does not emit the measurement light L22 during the period during which the illumination light L21 is emitted. The illumination system 21 does not emit the illumination light L21 during the period during which the measurement light L22 is emitted. The detailed configuration of the lighting system 21 will be described in detail later (see FIG. 4).

導光光学系201は、照明系21からの照明光L21及び計測光L22の夫々を、ハーフプリズム202に導く。導光光学系201は、照明系21からハーフプリズム202に至る照明光L21及び計測光L22の夫々の光路上に配置されている。導光光学系201は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系201は、σ値(つまり、照明光L21及び計測光L22が照明系21から対物光学系205に入射するまでの光学系に相当する照明光学系の開口数NAと対物光学系205の開口数NAとの比を表す係数)を調整するための光学素子を含んでいてもよい。 The light guide optical system 201 guides the illumination light L21 and the measurement light L22 from the illumination system 21 to the half prism 202. The light guide optical system 201 is arranged on each of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the illumination system 21 to the half prism 202. The light guide optical system 201 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element. The light guide optical system 201 has a numerical aperture NA and an objective optical system 205 of the illumination optical system corresponding to the σ value (that is, the optical system from the illumination system 21 to the measurement light L22 incident on the objective optical system 205). An optical element for adjusting the numerical aperture NA) may be included.

ハーフプリズム202は、導光光学系201からの照明光L21及び計測光L22の夫々の少なくとも一部を、導光光学系203に向けて反射する。ハーフプリズム202は、導光光学系201から導光光学系203に至る照明光L21及び計測光L22の夫々の光路上に配置されている。 The half prism 202 reflects at least a part of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the light guide optical system 201 toward the light guide optical system 203. The half prism 202 is arranged on each optical path of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the light guide optical system 201 to the light guide optical system 203.

導光光学系203は、ハーフプリズム202が反射した照明光L21及び計測光L22の夫々を、ハーフプリズム204に導く。導光光学系203は、ハーフプリズム202からハーフプリズム204に至る照明光L21及び計測光L22の夫々の光路上に配置されている。導光光学系203は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。 The light guide optical system 203 guides the illumination light L21 and the measurement light L22 reflected by the half prism 202 to the half prism 204. The light guide optical system 203 is arranged on each of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the half prism 202 to the half prism 204. The light guide optical system 203 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element.

ハーフプリズム204は、導光光学系203からの照明光L21及び計測光L22の夫々の少なくとも一部を、対物光学系205に向けて反射する。ハーフプリズム204は、導光光学系203から導光光学系205に至る照明光L21及び計測光L22の夫々の光路上に配置されている。 The half prism 204 reflects at least a part of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the light guide optical system 203 toward the objective optical system 205. The half prism 204 is arranged on each optical path of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the light guide optical system 203 to the light guide optical system 205.

対物光学系205は、ハーフプリズム204が反射した照明光L21及び計測光L22の夫々を、基板141に照射する。その結果、対物光学系205の下方にアライメントマークMが位置する場合には、対物光学系205は、アライメントマークMに照明光L21及び計測光L22の夫々を照射する。対物光学系205は、ハーフプリズム204から基板141(基板ステージ27)に至る照明光L21及び計測光L22の夫々の光路上に配置されている。対物光学系205は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。 The objective optical system 205 irradiates the substrate 141 with the illumination light L21 and the measurement light L22 reflected by the half prism 204. As a result, when the alignment mark M is located below the objective optical system 205, the objective optical system 205 irradiates the alignment mark M with the illumination light L21 and the measurement light L22, respectively. The objective optical system 205 is arranged on each optical path of the illumination light L21 and the measurement light L22 from the half prism 204 to the substrate 141 (substrate stage 27). The objective optical system 205 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element.

照明光L21が照射されたアライメントマークMからは、照明光L21の照射に起因して発生する出射光L23が出射する。具体的には、アライメントマークMに照射された照明光L21は、アライメントマークMによって反射される。このため、アライメントマークMからは、照明光L21の0次反射光L23(0)が出射光L23の少なくとも一部として出射する。更に、アライメントマークMに照射された照明光L21は、アライメントマークMによって回折する。このため、アライメントマークMからは、照明光L21の+1次回折光L23(+1)及び照明光L21の−1次回折光L23(−1)が出射光L23の少なくとも一部として出射する。但し、照明光L21が照射されたアライメントマークMからは、±1次回折光L23(±1)に加えて又は代えて、照明光L21の+K(但し、Kは2以上の整数)次回折光L23(+K)が出射してもよい。照明光L21が照射されたアライメントマークMからは、±1次回折光L23(±1)に加えて又は代えて、照明光L21の−K次回折光L23(−K)が出射してもよい。 From the alignment mark M irradiated with the illumination light L21, the emission light L23 generated due to the irradiation of the illumination light L21 is emitted. Specifically, the illumination light L21 applied to the alignment mark M is reflected by the alignment mark M. Therefore, the 0th-order reflected light L23 (0) of the illumination light L21 is emitted from the alignment mark M as at least a part of the emitted light L23. Further, the illumination light L21 applied to the alignment mark M is diffracted by the alignment mark M. Therefore, from the alignment mark M, the +1st-order diffracted light L23 (+1) of the illumination light L21 and the -1st-order diffracted light L23 (-1) of the illumination light L21 are emitted as at least a part of the emitted light L23. However, from the alignment mark M irradiated with the illumination light L21, in addition to or in place of the ± 1st-order diffracted light L23 (± 1), the + K (where K is an integer of 2 or more) next-order diffracted light L23 (where K is an integer of 2 or more) of the illumination light L21. + K) may be emitted. From the alignment mark M irradiated with the illumination light L21, the −Kth-order diffracted light L23 (−K) of the illumination light L21 may be emitted in addition to or in place of the ± 1st-order diffracted light L23 (± 1).

計測光L22が照射されたアライメントマークMからも同様に、計測光L22の照射に起因して発生する出射光L24が出射する。具体的には、アライメントマークMからは、計測光L22の0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)が出射光L24の少なくとも一部として出射する。但し、計測光L22が照射されたアライメントマークMからは、±1次回折光L24(±1)に加えて又は代えて、計測光L22の+K次回折光L24(+K)が出射してもよい。計測光L22が照射されたアライメントマークMからは、±1次回折光L24(±1)に加えて又は代えて、計測光L22の−K次回折光L24(−K)が出射してもよい。 Similarly, the emission light L24 generated due to the irradiation of the measurement light L22 is emitted from the alignment mark M irradiated with the measurement light L22. Specifically, from the alignment mark M, the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light L24 (-1) of the measurement light L22 are at least a part of the emitted light L24. Exit. However, the + Kth-order diffracted light L24 (+ K) of the measurement light L22 may be emitted from the alignment mark M irradiated with the measurement light L22 in addition to or in place of the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1). From the alignment mark M irradiated with the measurement light L22, the −Kth-order diffracted light L24 (−K) of the measurement light L22 may be emitted in addition to or in place of the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1).

照明光L21が照射されたアライメントマークMからの出射光L23は、対物光学系205を介してハーフプリズム204に入射する。ハーフプリズム204は、対物光学系205からの出射光L23の少なくとも一部を透過する。ハーフプリズム204を透過した出射光L23は、導光光学系206に入射する。このため、ハーフプリズム204は、対物光学系205から導光光学系206に至る出射光L23の光路上に配置されている。 The emitted light L23 from the alignment mark M irradiated with the illumination light L21 is incident on the half prism 204 via the objective optical system 205. The half prism 204 transmits at least a part of the light L23 emitted from the objective optical system 205. The emitted light L23 transmitted through the half prism 204 is incident on the light guide optical system 206. Therefore, the half prism 204 is arranged on the optical path of the emitted light L23 from the objective optical system 205 to the light guide optical system 206.

導光光学系206は、ハーフプリズム204が反射した出射光L23を、撮像素子22に導く。導光光学系206は、ハーフプリズム204から撮像素子22に至る出射光L23の光路上に配置されている。導光光学系206は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系206は、当該導光光学系206の開口数を調整するための光学素子を含んでいてもよい。 The light guide optical system 206 guides the emitted light L23 reflected by the half prism 204 to the image sensor 22. The light guide optical system 206 is arranged on the optical path of the emitted light L23 from the half prism 204 to the image pickup device 22. The light guide optical system 206 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element. The light guide optical system 206 may include an optical element for adjusting the numerical aperture of the light guide optical system 206.

撮像素子22には、導光光学系206からの出射光L23が入射する。撮像素子22は、CCDセンサ又はCOMSセンサを含む。出射光L23は、撮像素子22の撮像面上で結像する。従って、撮像素子22の撮像面は、基板141の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。撮像素子22の撮像結果を示す第1撮像情報は、制御装置29に出力される。制御装置29は、第1撮像情報を解析することで、アライメントマークMの検出結果を示すマーク検出情報を特定する。その後、制御装置29は、マーク検出情報及び位置計測装置271が計測した基板ステージ27の位置を示す基板位置情報に基づいて、アライメントマークMの位置を計測する。更に、制御装置29は、アライメントマークMの位置の計測結果に基づいてEGA演算を行う。その結果、制御装置29は、アライメントパラメータを算出することができる。 The light emitted from the light guide optical system 206 L23 is incident on the image sensor 22. The image sensor 22 includes a CCD sensor or a COMS sensor. The emitted light L23 forms an image on the image pickup surface of the image pickup device 22. Therefore, the image pickup surface of the image pickup device 22 is arranged at a position optically conjugate with the surface of the substrate 141. The first imaging information indicating the imaging result of the imaging element 22 is output to the control device 29. The control device 29 identifies the mark detection information indicating the detection result of the alignment mark M by analyzing the first imaging information. After that, the control device 29 measures the position of the alignment mark M based on the mark detection information and the board position information indicating the position of the board stage 27 measured by the position measuring device 271. Further, the control device 29 performs the EGA calculation based on the measurement result of the position of the alignment mark M. As a result, the control device 29 can calculate the alignment parameter.

ここで、アライメントパラメータの一例について説明する。上述したように、制御装置29は、EGA演算を行うことで、アライメントパラメータを算出する。本実施形態では、EGA演算とは、基板141上に規定されている複数のショット領域の夫々の設計上の位置座標(X、Y)と、当該設計上の位置座標(X、Y)を基準とする各ショット領域の実際の位置座標の補正量(ズレ量)(dx、dy)との関係を規定するモデル式を特定する統計演算である。尚、位置座標(X、Y)及び補正量(dx、dy)は、基板141の中心を原点とする基板座標系に対応する。本実施形態では、モデル式として、dx=a+a×X+a×Y+a×X+a×XY+a×Y+a×X+a×XY+a×XY+a×Y・・・というモデル式及びdy=b+b×X+b×Y+b×X+b×XY+b×Y+b×X+b×XY+b×XY+b×Y・・・というモデル式が用いられる。アライメントパラメータは当該モデル式を規定する係数(a、a、a、a、a、a、a、a、a、a、・・・、b、b、b、b、b、b、b、b、b、b・・・)に相当する。 Here, an example of the alignment parameter will be described. As described above, the control device 29 calculates the alignment parameter by performing the EGA calculation. In the present embodiment, the EGA calculation is based on the design position coordinates (X, Y) of each of the plurality of shot regions defined on the substrate 141 and the design position coordinates (X, Y). This is a statistical calculation that specifies a model formula that defines the relationship with the correction amount (deviation amount) (dx, dy) of the actual position coordinates of each shot area. The position coordinates (X, Y) and the correction amount (dx, dy) correspond to the substrate coordinate system with the center of the substrate 141 as the origin. In the present embodiment, as a model formula, dx = a 0 + a 1 × X + a 2 × Y + a 3 × X 2 + a 4 × XY + a 5 × Y 2 + a 6 × X 3 + a 7 × X 2 Y + a 8 × XY 2 + a 9 × Model formula Y 3 ... and dy = b 0 + b 1 x X + b 2 x Y + b 3 x X 2 + b 4 x XY + b 5 x Y 2 + b 6 x X 3 + b 7 x X 2 Y + b 8 x XY 2 + b 9 x A model formula called Y 3 ... Is used. The alignment parameters are the coefficients (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , a 6 , a 7 , a 8 , a 9 , ..., b 0 , b 1 that define the model formula. , B 2 , b 3 , b 4 , b 5 , b 6 , b 7 , b 8 , b 9 ...).

一方で、計測光L22が照射されたアライメントマークMからの出射光L24は、対物光学系205を介してハーフプリズム204に入射する。ハーフプリズム204は、出射光L24の少なくとも一部を、導光光学系203に向けて反射する。導光光学系203は、ハーフプリズム204が反射した出射光L24を、ハーフプリズム202に導く。ハーフプリズム202は、導光光学系203からの出射光L24の少なくとも一部を透過する。ハーフプリズム202を透過した出射光L24は、ハーフプリズム207に入射する。このため、ハーフプリズム202は、導光光学系203からハーフプリズム207に至る出射光L24の光路上に配置されている。 On the other hand, the emitted light L24 from the alignment mark M irradiated with the measurement light L22 is incident on the half prism 204 via the objective optical system 205. The half prism 204 reflects at least a part of the emitted light L24 toward the light guide optical system 203. The light guide optical system 203 guides the emitted light L24 reflected by the half prism 204 to the half prism 202. The half prism 202 transmits at least a part of the light L24 emitted from the light guide optical system 203. The emitted light L24 transmitted through the half prism 202 is incident on the half prism 207. Therefore, the half prism 202 is arranged on the optical path of the emitted light L24 from the light guide optical system 203 to the half prism 207.

ハーフプリズム207は、ハーフプリズム202からの出射光L24の一部を、導光光学系23に向けて反射する。ハーフプリズム207は、更に、ハーフプリズム202からの出射光L24の他の一部を、反射ミラー208に向けて透過させる。このため、ハーフプリズム207は、ハーフプリズム202から導光光学系23に至る出射光L24の光路上であって且つハーフプリズム202から反射ミラー208に至る出射光L24の光路上に配置される。 The half prism 207 reflects a part of the light L24 emitted from the half prism 202 toward the light guide optical system 23. The half prism 207 further transmits another part of the light L24 emitted from the half prism 202 toward the reflection mirror 208. Therefore, the half prism 207 is arranged on the optical path of the emitted light L24 from the half prism 202 to the light guide optical system 23 and on the optical path of the emitted light L24 extending from the half prism 202 to the reflection mirror 208.

導光光学系23は、ハーフプリズム207が反射した出射光L24を、撮像素子25に導く。導光光学系23は、ハーフプリズム207から撮像素子25に至る出射光L24の光路上に配置されている。導光光学系23は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系23は、制御装置29の制御下で、格子マークMYからの出射光L24が撮像素子25に入射する一方で、格子マークMXからの出射光L24及びアライメントマークMの周辺領域からの不要な光が撮像素子25に入射しないように、ハーフプリズム207が反射した出射光L24を撮像素子25に導く。このため、導光光学系23は、出射光L24の一部を遮光可能な遮光部材(例えば、後述する可変視野絞り231、図6及び図7参照)を備えている。加えて、導光光学系23は、強度を所定量以上減衰させるための減衰処理が行われた出射光L24と、減衰処理が行われていない出射光L24との双方を、撮像素子25に導く。このため、導光光学系23は、ハーフプリズム207が反射した出射光L24の一部を減衰するための減衰部材(例えば、後述するケスタープリズム233、図6参照)を備えている。尚、導光光学系23の詳細な構成については、後に詳述する(図6から図8参照)。 The light guide optical system 23 guides the emitted light L24 reflected by the half prism 207 to the image pickup device 25. The light guide optical system 23 is arranged on the optical path of the emitted light L24 from the half prism 207 to the image pickup device 25. The light guide optical system 23 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element. In the light guide optical system 23, under the control of the control device 29, the emitted light L24 from the lattice mark MY is incident on the image sensor 25, while the emitted light L24 from the lattice mark MX and the peripheral region of the alignment mark M are emitted from the peripheral region. The emitted light L24 reflected by the half prism 207 is guided to the image sensor 25 so that unnecessary light does not enter the image sensor 25. Therefore, the light guide optical system 23 includes a light-shielding member capable of blocking a part of the emitted light L24 (see, for example, the variable field diaphragm 231, FIGS. 6 and 7 described later). In addition, the light guide optical system 23 guides both the emitted light L24 that has been attenuated to attenuate the intensity by a predetermined amount or more and the emitted light L24 that has not been attenuated to the image sensor 25. .. Therefore, the light guide optical system 23 includes an attenuation member (for example, Kester prism 233, which will be described later, see FIG. 6) for attenuating a part of the emitted light L24 reflected by the half prism 207. The detailed configuration of the light guide optical system 23 will be described in detail later (see FIGS. 6 to 8).

前述した、出射光L24の一部を遮光可能な遮光部材は、基板141の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。従って、遮光部材によりアライメントマークMから必要な領域を切り出すことが可能となる。また、撮像素子25の撮像面25aは、対物光学系205の瞳と共役となっており、さらに後述するライトガイド217の射出端面とも共役となっている。対物光学系205の瞳位置には、アライメントマークMからの回折光L24が分離した回折像が形成されている。これらの回折像は、後述するライトガイド217の射出端面に形成されている射出口217aから217e(図4(b)参照)からの計測光L22のアライメントマークMを介した回折像である。 The above-mentioned light-shielding member capable of light-shielding a part of the emitted light L24 is arranged at a position optically conjugate with the surface of the substrate 141. Therefore, the light-shielding member makes it possible to cut out a necessary region from the alignment mark M. Further, the image pickup surface 25a of the image pickup device 25 is conjugate with the pupil of the objective optical system 205, and is also conjugate with the emission end surface of the light guide 217, which will be described later. A diffracted image in which the diffracted light L24 from the alignment mark M is separated is formed at the pupil position of the objective optical system 205. These diffraction images are diffraction images via the alignment mark M of the measurement light L22 from the ejection ports 217a to 217e (see FIG. 4B) formed on the ejection end face of the light guide 217, which will be described later.

撮像素子25には、導光光学系23からの出射光L24(つまり、格子マークMYからの出射光L24)が入射する。撮像素子25の撮像結果を示す第2撮像情報(Y)は、制御装置29に出力される。尚、撮像素子25の詳細な構成については、後に詳述する(図9参照)。 The light emitted from the light guide optical system 23 (that is, the light L24 emitted from the grid mark MY) is incident on the image sensor 25. The second imaging information (Y) indicating the imaging result of the imaging element 25 is output to the control device 29. The detailed configuration of the image sensor 25 will be described in detail later (see FIG. 9).

一方で、反射ミラー208は、ハーフプリズム207が透過した出射光L24を、導光光学系24に向けて反射する。反射ミラー208は、ハーフプリズム207から導光光学系24に至る出射光L24の光路上に配置されている。 On the other hand, the reflection mirror 208 reflects the emitted light L24 transmitted by the half prism 207 toward the light guide optical system 24. The reflection mirror 208 is arranged on the optical path of the emitted light L24 from the half prism 207 to the light guide optical system 24.

導光光学系24は、反射ミラー208が反射した出射光L24を、撮像素子26に導く。導光光学系24は、反射ミラー208から撮像素子26に至る出射光L24の光路上に配置されている。導光光学系24は、屈折光学素子及び反射光学素子のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。導光光学系24は、制御装置29の制御下で、格子マークMXからの出射光L24が撮像素子26に入射する一方で、格子マークMYからの出射光L24及びアライメントマークMの周辺領域から不要な光が撮像素子26に入射しないように、反射ミラー208が反射した出射光L24を撮像素子26に導く。このため、導光光学系24は、出射光L24の一部を遮光可能な遮光部材(例えば、後述する視野絞り231、図6及び図7参照)を備えている。加えて、導光光学系24は、強度を所定量以上減衰させるための減衰処理が行われた出射光L24と、減衰処理が行われていない出射光L24との双方を、撮像素子26に導く。このため、導光光学系24は、反射ミラー208が反射した出射光L24の一部を減衰するための減衰部材(例えば、後述するケスタープリズム233、図6参照)を備えている。尚、導光光学系24の構成は、導光光学系23の構成と同一であってもよい。 The light guide optical system 24 guides the emitted light L24 reflected by the reflection mirror 208 to the image sensor 26. The light guide optical system 24 is arranged on the optical path of the emitted light L24 from the reflection mirror 208 to the image pickup element 26. The light guide optical system 24 may include at least one of a refraction optical element and a reflection optical element. Under the control of the control device 29, the light guide optical system 24 does not require the emission light L24 from the lattice mark MY and the peripheral region of the alignment mark M while the emission light L24 from the lattice mark MX is incident on the image sensor 26. The emitted light L24 reflected by the reflection mirror 208 is guided to the image sensor 26 so that the light does not enter the image sensor 26. Therefore, the light guide optical system 24 includes a light-shielding member (for example, see the field diaphragm 231, FIGS. 6 and 7 described later) capable of blocking a part of the emitted light L24. In addition, the light guide optical system 24 guides both the emitted light L24 that has been attenuated to attenuate the intensity by a predetermined amount or more and the emitted light L24 that has not been attenuated to the image sensor 26. .. Therefore, the light guide optical system 24 includes an attenuation member (for example, Kester prism 233, which will be described later, see FIG. 6) for attenuating a part of the emitted light L24 reflected by the reflection mirror 208. The configuration of the light guide optical system 24 may be the same as the configuration of the light guide optical system 23.

前述した、出射光L24の一部を遮光可能な遮光部材は、基板141の表面に対して光学的に共役な位置に配置される。よって、遮光部材によりアライメントマークMから必要な領域を切り出すことが可能となる。また、撮像素子26の撮像面は、対物光学系205の瞳と共役となっており、さらに後述するライトガイド217の射出端面とも共役となっている。対物光学系205の瞳位置には、アライメントマークMからの回折光L24が分離した回折像が形成されている。これらの回折像は、後述するライトガイド217の射出端面に形成されている射出口217aから217e(図4(b)参照)からの計測光L22のアライメントマークMを介した回折像である。 The above-mentioned light-shielding member capable of light-shielding a part of the emitted light L24 is arranged at a position optically conjugate with the surface of the substrate 141. Therefore, it is possible to cut out a necessary region from the alignment mark M by the light-shielding member. Further, the image pickup surface of the image pickup device 26 is conjugate with the pupil of the objective optical system 205, and is also conjugate with the emission end surface of the light guide 217, which will be described later. A diffracted image in which the diffracted light L24 from the alignment mark M is separated is formed at the pupil position of the objective optical system 205. These diffraction images are diffraction images via the alignment mark M of the measurement light L22 from the ejection ports 217a to 217e (see FIG. 4B) formed on the ejection end face of the light guide 217, which will be described later.

撮像素子26には、導光光学系24からの出射光L24(つまり、格子マークMXからの出射光L24)が入射する。撮像素子26の撮像結果を示す第2撮像情報(X)は、制御装置29に出力される。尚、撮像素子26の構成は、撮像素子25の構成と同一であってもよい。 The light emitted from the light guide optical system 24 (that is, the light L24 emitted from the grid mark MX) is incident on the image sensor 26. The second image pickup information (X) indicating the image pickup result of the image pickup element 26 is output to the control device 29. The configuration of the image sensor 26 may be the same as the configuration of the image sensor 25.

尚、ハーフプリズム202とハーフプリズム207との間に、導光光学系23及び24の少なくとも一部の機能を持たせた導光光学系が配置されていてもよい。また、反射ミラー208等の折り曲げミラー等は、実際の光学系の設置制約に合わせ、光学系内の任意の場所に追加が可能である。 A light guide optical system having at least a part of the functions of the light guide optical systems 23 and 24 may be arranged between the half prism 202 and the half prism 207. Further, a bending mirror or the like such as the reflection mirror 208 can be added to an arbitrary place in the optical system according to the actual installation restrictions of the optical system.

制御装置29は、第2撮像情報(X)に基づいて、格子マークMXの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。制御装置29は、第2撮像情報(Y)に基づいて、格子マークMYの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。本実施形態では、制御装置29は、非対称パラメータとして、第1非対称パラメータ及び第2非対称パラメータを算出する。第1非対称パラメータは、+1次回折光L24(+1)の強度と−1次回折光L24(−1)の強度との間の差分(或いは、当該差分から算出可能な任意の係数)である。第2非対称パラメータは、出射光L24のうちの0次反射光L24(0)の強度に対する+1次回折光L24(+1)の強度と−1次回折光L24(−1)の強度との平均値の比(或いは、当該比から算出可能な任意の係数)である。 The control device 29 calculates the asymmetry parameter regarding the asymmetry of the grid mark MX based on the second imaging information (X). The control device 29 calculates the asymmetry parameter regarding the asymmetry of the grid mark MY based on the second imaging information (Y). In the present embodiment, the control device 29 calculates the first asymmetric parameter and the second asymmetric parameter as the asymmetric parameter. The first asymmetric parameter is the difference between the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1) (or an arbitrary coefficient that can be calculated from the difference). The second asymmetric parameter is the ratio of the average value of the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1) to the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) of the emitted light L24. (Or an arbitrary coefficient that can be calculated from the ratio).

このため、制御装置29は、第2撮像情報(X)を解析することで、格子マークMXからの0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出する。その後、制御装置29は、算出した強度に基づいて、格子マークMXの非対称性に関する第1及び第2非対称パラメータを算出する。更に、制御装置29は、第2撮像情報(Y)を解析することで、格子マークMYからの0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出する。その後、制御装置29は、算出した強度に基づいて、格子マークMYの非対称性に関する第1及び第2非対称パラメータを算出する。 Therefore, by analyzing the second imaging information (X), the control device 29 analyzes the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light L24 (-) from the lattice mark MX. Calculate the strength of each of 1). After that, the control device 29 calculates the first and second asymmetry parameters regarding the asymmetry of the grid mark MX based on the calculated intensity. Further, the control device 29 analyzes the second imaging information (Y) to obtain the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light L24 (-1) from the lattice mark MY. ) Are calculated. After that, the control device 29 calculates the first and second asymmetry parameters regarding the asymmetry of the grid mark MY based on the calculated intensity.

アライメントマークMの形状が非対称である場合には、上述した第1撮像情報(或いは、第1撮像情報から特定されるマーク検出情報)が、アライメントマークMの非対称な形状に起因した誤差を含む可能性がある。尚、アライメントマークMの形状が非対称である状態の一例として、格子マークMYを構成する単位構造物(例えば、溝や壁等)のZ軸を含む断面が、XY平面上における単位構造物の中心に対して非対称な状態があげられる。アライメントマークMの形状が非対称である状態の他の一例として、格子マークMXを構成する単位構造物のZ軸を含む断面が、XY平面上における単位構造物の中心に対して非対称な状態があげられる。 When the shape of the alignment mark M is asymmetrical, the above-mentioned first imaging information (or mark detection information specified from the first imaging information) may include an error due to the asymmetrical shape of the alignment mark M. There is sex. As an example of a state in which the shape of the alignment mark M is asymmetrical, the cross section of the unit structure (for example, a groove, a wall, etc.) constituting the lattice mark MY including the Z axis is the center of the unit structure on the XY plane. There is an asymmetrical state with respect to. As another example of the state in which the shape of the alignment mark M is asymmetric, the cross section including the Z axis of the unit structure constituting the lattice mark MX is asymmetric with respect to the center of the unit structure on the XY plane. Be done.

このため、アライメントマークMの形状が非対称である場合には、第1撮像情報から特定されるマーク位置情報に基づいて行われるEGA演算の精度が悪化する可能性がある。具体的には、アライメントパラメータの算出精度が悪化する可能性がある。そこで、本実施形態では、制御装置29は、第1撮像情報とは別に、第2撮像情報(X)及び第2撮像情報(Y)を取得すると共に、当該第2撮像情報(X)及び第2撮像情報(Y)に基づいて、アライメントマークMの非対称な形状に関する非対称パラメータを取得する。その後、アライメント装置2は、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報を補正することで、アライメントマークMの形状の非対称性に起因してマーク位置情報に残留してしまいかねない誤差成分を除去可能である。その結果、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報が補正されない場合と比較して、相対的に高精度なアライメントパラメータが算出される。 Therefore, when the shape of the alignment mark M is asymmetrical, the accuracy of the EGA calculation performed based on the mark position information specified from the first imaging information may deteriorate. Specifically, the calculation accuracy of the alignment parameter may deteriorate. Therefore, in the present embodiment, the control device 29 acquires the second imaging information (X) and the second imaging information (Y) in addition to the first imaging information, and the second imaging information (X) and the second imaging information (X). 2 Based on the imaging information (Y), the asymmetric parameter regarding the asymmetric shape of the alignment mark M is acquired. After that, the alignment device 2 can correct the mark position information based on the asymmetry parameter to remove an error component that may remain in the mark position information due to the asymmetry of the shape of the alignment mark M. .. As a result, a relatively highly accurate alignment parameter is calculated as compared with the case where the mark position information is not corrected based on the asymmetric parameter.

基板ステージ27は、基板141を保持する。基板ステージ27は、基板141を保持した状態で、対物光学系205によって照明光L21及び計測光L22の夫々が照射される照射領域を含む平面(例えば、XY平面)に沿って移動可能である。例えば、基板ステージ27は、モータを含む不図示の駆動システムの動作により移動する。基板ステージ27は、駆動システムの動作により、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向、並びに、θX方向、θY方向及びθZ方向のうちの少なくとも一つに沿って移動可能である。基板ステージ27の位置は、位置計測装置271によって適宜計測される。位置計測装置271は、例えば、レーザ干渉計及びエンコーダシステムのうちの少なくとも一方を含む。
(3−2)アライメント装置2が備える照明系21の構成
続いて、図4(a)から図4(b)を参照しながら、照明系21の構成について説明する。本実施例では、光源輝度が高く且つ波長域が短い光源であるレーザ光源としてLD(Laser Diode)素子を採用した例について説明するが、原理的には、LED素子の様な干渉性の低く波長域の狭い光源や、Xeランプ等の広い波長域を持つ光源から狭い波長域を切り出した光源等も採用可能である。但し、光源としてレーザ光源が採用される場合、レーザ光のコヒーレンシーが高いので、XY計測を同時に行う(つまり、格子マークMX及びMYの双方に同時にレーザ光を照射する)と、XY計測結果(つまり、第2撮像情報(X)及び第2撮像情報(Y))に相互作用成分が混入する恐れがある。よって、X計測用とY計測用の2つの光源を用いた例を示す。また、本実施例では、高速な計測と高輝度な中継が可能な光学系を示す。
The substrate stage 27 holds the substrate 141. The substrate stage 27 can move along a plane (for example, an XY plane) including an irradiation region where the illumination light L21 and the measurement light L22 are each irradiated by the objective optical system 205 while holding the substrate 141. For example, the substrate stage 27 moves by the operation of a drive system (not shown) including a motor. The substrate stage 27 can be moved along at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θX direction, the θY direction, and the θZ direction by the operation of the drive system. The position of the substrate stage 27 is appropriately measured by the position measuring device 271. The position measuring device 271 includes, for example, at least one of a laser interferometer and an encoder system.
(3-2) Configuration of Illumination System 21 Included in Alignment Device 2 Subsequently, the configuration of the illumination system 21 will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (b). In this embodiment, an example in which an LD (Laser Video) element is used as a laser light source which is a light source having a high light source brightness and a short wavelength range will be described. A light source having a narrow range, a light source having a narrow wavelength range cut out from a light source having a wide wavelength range such as an Xe lamp, or the like can also be adopted. However, when a laser light source is adopted as the light source, since the coherency of the laser light is high, when the XY measurement is performed at the same time (that is, both the grid mark MX and MY are simultaneously irradiated with the laser light), the XY measurement result (that is, that is) , The second imaging information (X) and the second imaging information (Y)) may be mixed with the interaction component. Therefore, an example using two light sources for X measurement and Y measurement is shown. Further, in this embodiment, an optical system capable of high-speed measurement and high-luminance relay is shown.

図4(a)に示すように、照明系21は、LD(Laser Diode)素子211aと、LD素子211bと、広帯域波長切り換え光源211cと、導光ファイバ212aと、導光ファイバ212bと、ライトガイドファイバ212cと、ファイバ中継器213a1と、ファイバ中継器213a2と、ファイバ中継器213bと、3分岐ライトガイドファイバ214abdと、2分岐ライトガイドファイバ214ceと、2重構造のライトガイドファイバ214fと、光シャッタ215aと、光シャッタ215bと、光シャッタ215cと、光シャッタ215dと、光シャッタ215eと、ライトガイド分岐部216aと、ライトガイド分岐部216bと、ライトガイド分岐部216cと、ライトガイド分岐部216dと、ライトガイド分岐部216eとを備えている。ライトガイド分岐部216aから216eとライトガイドファイバ214fにより、これら6つのライトガイドを合成したライトガイド217が構成されている。 As shown in FIG. 4A, the illumination system 21 includes an LD (Laser Diode) element 211a, an LD element 211b, a wideband wavelength switching light source 211c, a light guide fiber 212a, a light guide fiber 212b, and a light guide. Fiber 212c, fiber repeater 213a1, fiber repeater 213a2, fiber repeater 213b, 3-branch light guide fiber 214abd, 2-branch light guide fiber 214ce, double-structured light guide fiber 214f, and optical shutter. 215a, optical shutter 215b, optical shutter 215c, optical shutter 215d, optical shutter 215e, light guide branch 216a, light guide branch 216b, light guide branch 216c, and light guide branch 216d. , A light guide branching portion 216e is provided. The light guide branching portions 216a to 216e and the light guide fiber 214f constitute a light guide 217 that combines these six light guides.

LD素子211a及び211bの夫々は、所望波長のレーザ光を、計測光L22として射出する。LD素子211a及び211bの夫々は、夫々波長が異なる複数種類のレーザ光を射出可能であってもよいし、単一の波長を有する単一種類のレーザ光を射出可能であってもよい。夫々波長が異なる複数種類のレーザ光をLD素子211a及び211bの夫々が射出可能である場合には、LD素子211a及び211bの夫々は、制御装置29の制御下で、アライメントマークMのピッチΛに応じて、計測光L22として射出するレーザ光の波長を選択してもよい。具体的には、計測光L22として用いられるレーザ光の波長及びピッチΛの夫々に応じて、アライメントマークMからの±1次回折光L24(±1)の回折角度が変化する。このため、LD素子211a及び211bの夫々は、ピッチΛに応じて、±1次回折光L24(±1)が適切に撮像素子25及び26の夫々に入射する状態を実現可能な波長を有するレーザ光を、計測光L22として射出してもよい。また、計測光L22は、アライメントマークMを構成する複雑な物質構造(例えば、透明層、メタル層など)に依存して回折光量が変化する特性を有している。このため、回折光量が相対的に大きい(例えば、回折光量が所定量以上になる)波長を有する計測光L22が用いられてもよい。 Each of the LD elements 211a and 211b emits a laser beam having a desired wavelength as the measurement light L22. Each of the LD elements 211a and 211b may be capable of emitting a plurality of types of laser light having different wavelengths, or may be capable of emitting a single type of laser light having a single wavelength. When the LD elements 211a and 211b can emit a plurality of types of laser light having different wavelengths, the LD elements 211a and 211b each have a pitch Λ of the alignment mark M under the control of the control device 29. Depending on the situation, the wavelength of the laser beam emitted as the measurement light L22 may be selected. Specifically, the diffraction angle of the ± primary diffracted light L24 (± 1) from the alignment mark M changes according to the wavelength and pitch Λ of the laser beam used as the measurement light L22. Therefore, each of the LD elements 211a and 211b is a laser beam having a wavelength capable of realizing a state in which ± primary diffracted light L24 (± 1) is appropriately incident on each of the image pickup elements 25 and 26 according to the pitch Λ. May be emitted as the measurement light L22. Further, the measurement light L22 has a characteristic that the amount of diffracted light changes depending on a complicated substance structure (for example, a transparent layer, a metal layer, etc.) constituting the alignment mark M. Therefore, the measurement light L22 having a wavelength in which the amount of diffracted light is relatively large (for example, the amount of diffracted light becomes a predetermined amount or more) may be used.

広帯域波長切り換え光源211cは、所望波長の光を、照明光L21として射出する。 The wideband wavelength switching light source 211c emits light having a desired wavelength as illumination light L21.

導光ファイバ212a及び212bの夫々は、光ファイバを含む。導光ファイバ212a及び212bの夫々は、シングルコアタイプの光量伝送型であり、偏波面保持型は必ずしも想定していない。導光ファイバ212a及び212bは、夫々、LD素子211a及び211bが射出する計測光L22をファイバ中継器213aに導く。ライトガイドファイバ212cは、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドで光量を伝送する。ライトガイドファイバ212cは、広帯域波長切り換え光源211cが射出する照明光L21をファイバ中継器213bに導く。 Each of the light guide fibers 212a and 212b includes an optical fiber. Each of the light guide fibers 212a and 212b is a single-core type light amount transmission type, and the polarization plane holding type is not necessarily assumed. The light guide fibers 212a and 212b guide the measurement light L22 emitted by the LD elements 211a and 211b to the fiber repeater 213a, respectively. The light guide fiber 212c transmits the amount of light by a bundled light guide including an optical fiber. The light guide fiber 212c guides the illumination light L21 emitted by the broadband wavelength switching light source 211c to the fiber repeater 213b.

ファイバ中継器213a1及び213a2は、夫々、LD素子211a及び211bが射出した計測光L22を3分岐ライトガイド214abd及び2分岐ライトガイド214ceへ導光する。ファイバ中継器213a1及び213a2の夫々の内部には、レーザ光(つまり、計測光L22)の拡散処理及び整形処理のうちの少なくとも一方を行う導光用のレンズが設置されていてもよい。3分岐ライトガイド214abdは、ライトガイド分岐部214a、214b及び214dを備えている。ライトガイド分岐部214a、214b及び214dの夫々は、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドである。3分岐ライトガイド214abdの素線束を分岐することにより、ライトガイド分岐部214a、214b及び214dが形成される。3分岐ライトガイド214abdのバンドル内の最小素線数は3本であるが、素線の本数は多い方が光源ムラを減少させるミキシング効果を期待できる。同様に2分岐ライトガイド214ceは、ライトガイド分岐部214c及び214eを備えている。ライトガイド分岐部214c及び214eの夫々は、光ファイバを含むバンドル型ライトガイドである。2分岐ライトガイド214ceの素線束を分岐することにより、ライトガイド分岐部214c及び214eが形成される。2分岐ライトガイド214ceのバンドル内の最小素線数は2本であるが、素線の本数は多い方が光源ムラを減少させるミキシング効果を期待できる。 The fiber repeaters 213a1 and 213a2 guide the measurement light L22 emitted by the LD elements 211a and 211b to the 3-branch light guide 214abd and the 2-branch light guide 214ce, respectively. Inside each of the fiber repeaters 213a1 and 213a2, a light guide lens that performs at least one of the diffusion processing and the shaping processing of the laser light (that is, the measurement light L22) may be installed. The three-branch light guide 214abd includes write guide branch portions 214a, 214b and 214d. Each of the light guide branch portions 214a, 214b and 214d is a bundle type light guide including an optical fiber. By branching the strand bundle of the three-branched light guide 214abd, the light guide branch portions 214a, 214b and 214d are formed. The minimum number of strands in the bundle of the 3-branch write guide 214abd is 3, but the larger the number of strands, the more the mixing effect of reducing the unevenness of the light source can be expected. Similarly, the two-branch write guide 214ce includes write guide branch portions 214c and 214e. Each of the light guide branch portions 214c and 214e is a bundle type light guide including an optical fiber. The light guide branch portions 214c and 214e are formed by branching the wire bundle of the two-branch light guide 214ce. The minimum number of strands in the bundle of the two-branch light guide 214ce is two, but the larger the number of strands, the more the mixing effect of reducing the unevenness of the light source can be expected.

ライトガイド分岐部214aは、分岐動作によって得られた5つの計測光L22のうちの第1計測光L22aを、光シャッタ215aに導く。ライトガイド分岐部214bは、分岐動作によって得られた5つの計測光L22のうちの第2計測光L22bを、光シャッタ215bに導く。ライトガイド分岐部214cは、分岐動作によって得られた5つの計測光L22のうちの第3計測光L22cを、光シャッタ215cに導く。ライトガイド分岐部214dは、分岐動作によって得られた5つの計測光L22のうちの第4計測光L22dを、光シャッタ215dに導く。ライトガイド分岐部214eは、分岐動作によって得られた5つの計測光L22のうちの第5計測光L22eを、光シャッタ215eに導く。 The light guide branching portion 214a guides the first measurement light L22a out of the five measurement lights L22 obtained by the branching operation to the light shutter 215a. The light guide branch portion 214b guides the second measurement light L22b out of the five measurement lights L22 obtained by the branch operation to the light shutter 215b. The light guide branching portion 214c guides the third measurement light L22c out of the five measurement lights L22 obtained by the branching operation to the light shutter 215c. The light guide branching portion 214d guides the fourth measurement light L22d out of the five measurement lights L22 obtained by the branching operation to the optical shutter 215d. The light guide branching portion 214e guides the fifth measurement light L22e out of the five measurement lights L22 obtained by the branching operation to the optical shutter 215e.

ファイバ中継部213bは、入射してきた照明光L21を、2重構造のライトガイドファイバ214fを介して、6つのライトガイドを合成したライトガイド217に導く。 The fiber relay unit 213b guides the incident illumination light L21 to the light guide 217, which is a composite of the six light guides, via the double-structured light guide fiber 214f.

光シャッタ215aは、第1計測光L22aの光路に配置される。光シャッタ215aの状態は、制御装置29の制御下で、光シャッタ215aが第1計測光L22aを遮光する状態と光シャッタ215aが第1計測光L22aを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ215aが第1計測光L22aを遮光しない場合には、第1計測光L22aは、ライトガイド分岐部216aを介して、ライトガイド217に入射する。 The optical shutter 215a is arranged in the optical path of the first measurement light L22a. The state of the optical shutter 215a can be switched between a state in which the optical shutter 215a blocks the first measurement light L22a and a state in which the optical shutter 215a does not block the first measurement light L22a under the control of the control device 29. .. When the light shutter 215a does not block the first measurement light L22a, the first measurement light L22a is incident on the light guide 217 via the light guide branch portion 216a.

光シャッタ215bは、第2計測光L22bの光路に配置される。光シャッタ215bの状態は、制御装置29の制御下で、光シャッタ215bが第2計測光L22bを遮光する状態と光シャッタ215bが第2計測光L22bを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ215bが第2計測光L22bを遮光しない場合には、第2計測光L22bは、ライトガイド分岐部216bを介して、ライトガイド217に入射する。 The optical shutter 215b is arranged in the optical path of the second measurement light L22b. The state of the optical shutter 215b can be switched between a state in which the optical shutter 215b blocks the second measurement light L22b and a state in which the optical shutter 215b does not block the second measurement light L22b under the control of the control device 29. .. When the light shutter 215b does not block the second measurement light L22b, the second measurement light L22b is incident on the light guide 217 via the light guide branch portion 216b.

光シャッタ215cは、第3計測光L22cの光路に配置される。光シャッタ215cの状態は、制御装置29の制御下で、光シャッタ215cが第3計測光L22cを遮光する状態と光シャッタ215cが第3計測光L22cを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ215cが第3計測光L22cを遮光しない場合には、第3計測光L22cは、ライトガイド分岐部216cを介して、ライトガイド217に入射する。 The optical shutter 215c is arranged in the optical path of the third measurement light L22c. The state of the optical shutter 215c can be switched between a state in which the optical shutter 215c blocks the third measurement light L22c and a state in which the optical shutter 215c does not block the third measurement light L22c under the control of the control device 29. .. When the light shutter 215c does not block the third measurement light L22c, the third measurement light L22c is incident on the light guide 217 via the light guide branch portion 216c.

光シャッタ215dは、第4計測光L22dの光路に配置される。光シャッタ215dの状態は、制御装置29の制御下で、光シャッタ215dが第4計測光L22dを遮光する状態と光シャッタ215dが第4計測光L22dを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ215dが第4計測光L22dを遮光しない場合には、第4計測光L22dは、ライトガイド分岐部216dを介して、ライトガイド217に入射する。 The optical shutter 215d is arranged in the optical path of the fourth measurement light L22d. The state of the optical shutter 215d can be switched between a state in which the optical shutter 215d blocks the fourth measurement light L22d and a state in which the optical shutter 215d does not block the fourth measurement light L22d under the control of the control device 29. .. When the light shutter 215d does not block the fourth measurement light L22d, the fourth measurement light L22d is incident on the light guide 217 via the light guide branch portion 216d.

光シャッタ215eは、第5計測光L22eの光路に配置される。光シャッタ215eの状態は、制御装置29の制御下で、光シャッタ215eが第5計測光L22eを遮光する状態と光シャッタ215eが第5計測光L22eを遮光しない状態との間で切り替え可能である。光シャッタ215eが第5計測光L22eを遮光しない場合には、第5計測光L22eは、ライトガイド分岐部216eを介して、ライトガイド217に入射する。 The optical shutter 215e is arranged in the optical path of the fifth measurement light L22e. The state of the optical shutter 215e can be switched between a state in which the optical shutter 215e blocks the fifth measurement light L22e and a state in which the optical shutter 215e does not block the fifth measurement light L22e under the control of the control device 29. .. When the light shutter 215e does not block the fifth measurement light L22e, the fifth measurement light L22e is incident on the light guide 217 via the light guide branch portion 216e.

光シャッタ215aから215eの夫々は、対応する計測光L22を遮光する状態と対応する計測光L22を遮光しない状態との間で状態を切り替えることが可能である限りは、どのような構成を有していてもよい。光シャッタ215aから215eの夫々は、対応する計測光L22の光路に対して挿脱可能な遮光板と、当該遮光板を駆動するアクチュエータとを備えていてもよい。光シャッタ215aから215eの夫々は、液晶シャッタであってもよい。 Each of the optical shutters 215a to 215e has any configuration as long as it is possible to switch the state between the state in which the corresponding measurement light L22 is shielded and the state in which the corresponding measurement light L22 is not shielded. You may be. Each of the optical shutters 215a to 215e may include a light-shielding plate that can be inserted into and removed from the optical path of the corresponding measurement light L22, and an actuator that drives the light-shielding plate. Each of the optical shutters 215a to 215e may be a liquid crystal shutter.

6つのライトガイドを合成したライトガイド217は、第1計測光L22aから第5計測光L22eのうちの少なくとも一つを、計測光L22として射出する。図4(b)に示すように、ライトガイド217の射出端面には、第1計測光L22aを射出するための射出口217aと、第2計測光L22bを射出するための射出口217bと、第3計測光L22cを射出するための射出口217cと、第4計測光L22dを射出するための射出口217dと、第5計測光L22eを射出するための射出口217eとが形成されている。射出口217aは、ライトガイド分岐部216a又はライトガイド分岐部216aに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口217bは、ライトガイド分岐部216b又はライトガイド分岐部216bに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口217cは、導光ファイバ216c又はライトガイド分岐部216cに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口217dは、ライトガイド分岐部216d又はライトガイド分岐部216dに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口217eは、ライトガイド分岐部216e又はライトガイド分岐部216eに光学的に接続された他の光ファイバの端面である。射出口217aは、ライトガイド217の射出端面の中心(或いは、中心の近傍)に形成されている。射出口217bから217eは、ライトガイド217の射出端面の外縁に沿って同心円状に且つ等角度間隔で形成されている。 The light guide 217, which is a combination of the six light guides, emits at least one of the first measurement light L22a to the fifth measurement light L22e as the measurement light L22. As shown in FIG. 4 (b), on the injection end surface of the light guide 217, an injection port 217a for emitting the first measurement light L22a, an injection port 217b for emitting the second measurement light L22b, and a second An injection port 217c for emitting the 3 measurement light L22c, an injection port 217d for emitting the 4th measurement light L22d, and an injection port 217e for emitting the 5th measurement light L22e are formed. The injection port 217a is an end face of another optical fiber optically connected to the light guide branch portion 216a or the light guide branch portion 216a. The injection port 217b is an end face of another optical fiber optically connected to the light guide branch portion 216b or the light guide branch portion 216b. The outlet 217c is an end face of another optical fiber optically connected to the light guide fiber 216c or the light guide branch 216c. The outlet 217d is an end face of another optical fiber optically connected to the light guide branch 216d or the light guide branch 216d. The injection port 217e is an end face of another optical fiber optically connected to the light guide branch portion 216e or the light guide branch portion 216e. The injection port 217a is formed at the center (or near the center) of the injection end face of the light guide 217. The ejection ports 217b to 217e are formed concentrically and at equal angular intervals along the outer edge of the ejection end face of the light guide 217.

射出口217aは、基板141の表面に対して垂直に入射可能な計測光L22を射出する。この場合、図5(a)に示すように、アライメントマークMからは、0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)が出射する。このため、射出口217aが計測光L22を射出する場合には、アライメント装置2は、アライメントマークMに対して計測光L22を1回照射すれば、0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の像を撮像することができる。つまり、アライメント装置2は、格子マークMYに対して計測光L22を1回照射すれば、格子マークMYからの0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出することができる。同様に、アライメント装置2は、格子マークMXに対して計測光L22を1回照射すれば、格子マークMXからの0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出することができる。 The injection port 217a emits the measurement light L22 that can be incident perpendicularly to the surface of the substrate 141. In this case, as shown in FIG. 5A, the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light L24 (-1) are emitted from the alignment mark M. Therefore, when the emission port 217a emits the measurement light L22, the alignment device 2 irradiates the alignment mark M with the measurement light L22 once to generate the 0th-order reflected light L24 (0) and the + 1st-order diffracted light. Images of L24 (+1) and -1st order diffracted light L24 (-1) can be imaged. That is, if the alignment device 2 irradiates the grid mark MY with the measurement light L22 once, the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light L24 from the grid mark MY. The strength of each of (-1) can be calculated. Similarly, when the alignment device 2 irradiates the grid mark MX with the measurement light L22 once, the 0th-order reflected light L24 (0), the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the -1st-order diffracted light from the grid mark MX. The strength of each of L24 (-1) can be calculated.

一方で、射出口217bから射出口217eの夫々は、基板141の表面に対して斜入射可能な計測光L22を射出する。つまり、射出口217bから射出口217eの夫々は、0度より大きく且つ90度未満の入射角度で基板141に入射可能な計測光L22を射出する。この場合、図5(b)に示すように、アライメントマークMからは、0次反射光L24(0)と、+1次回折光L24(+1)及び+1次回折光L24のうちのいずれか一方が出射する(但し、アライメントマークMのピッチΛ及び計測光L22の波長によっては、+1次回折光L24(+1)及び+1次回折光L24の双方が出射することもあるし、さらに、計測光L22の+K(但し、Kは2以上の整数)次回折光L24(+K)や、計測光L22の−K次回折光L24(−K)が出射することもある)。このため、射出口217bから射出口217eの夫々が計測光L22を射出する場合には、アライメント装置2は、同じアライメントマークMに対して計測光L22を少なくとも2回照射すれば、0次反射光L24(0)、+1次回折光L24(+1)及び−1次回折光L24(−1)の像を撮像することができる。つまり、アライメント装置2は、図5(b)の左側に示すように、射出口217bを介して格子マークMYに対して計測光L22を1回照射することで、格子マークMYからの0次反射光L24(0)及び+1次回折光L24(+1)の夫々の強度を算出する。更に、アライメント装置2は、図5(b)の右側に示すように、射出口217bと180度の角度間隔を隔てて配置されている射出口217dを介して格子マークMYに対して計測光L22を1回照射することで、格子マークMYからの0次反射光L24(0)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出する。同様に、アライメント装置2は、射出口217cを介して格子マークMXに対して計測光L22を1回照射することで、格子マークMXからの0次反射光L24(0)及び+1次回折光L24(+1)の夫々の強度を算出する。更に、アライメント装置2は、射出口217cと180度の角度間隔を隔てて配置されている射出口217eを介して格子マークMXに対して計測光L22を1回照射することで、格子マークMXからの0次反射光L24(0)及び−1次回折光L24(−1)の夫々の強度を算出する。 On the other hand, each of the injection ports 217b and the injection port 217e emits the measurement light L22 capable of obliquely incident on the surface of the substrate 141. That is, each of the injection port 217b and the injection port 217e emits the measurement light L22 capable of incident on the substrate 141 at an incident angle larger than 0 degrees and less than 90 degrees. In this case, as shown in FIG. 5B, the 0th-order reflected light L24 (0) and one of the + 1st-order diffracted light L24 (+1) and the + 1st-order diffracted light L24 are emitted from the alignment mark M. (However, depending on the pitch Λ of the alignment mark M and the wavelength of the measurement light L22, both the + 1st-order diffracted light L24 (+1) and the + 1st-order diffracted light L24 may be emitted, and further, + K of the measurement light L22 (however, however, K is an integer of 2 or more) The next diffracted light L24 (+ K) and the −Kth diffracted light L24 (−K) of the measurement light L22 may be emitted). Therefore, when each of the ejection ports 217e emits the measurement light L22 from the ejection port 217b, the alignment device 2 irradiates the same alignment mark M with the measurement light L22 at least twice, so that the 0th-order reflected light is reflected. Images of L24 (0), +1st-order diffracted light L24 (+1), and -1st-order diffracted light L24 (-1) can be imaged. That is, as shown on the left side of FIG. 5B, the alignment device 2 irradiates the grid mark MY with the measurement light L22 once through the injection port 217b, so that the alignment device 2 reflects the 0th order from the grid mark MY. The intensities of the light L24 (0) and the + 1st-order diffracted light L24 (+1) are calculated. Further, as shown on the right side of FIG. 5B, the alignment device 2 has the measurement light L22 with respect to the lattice mark MY via the ejection port 217d arranged at an angular interval of 180 degrees from the ejection port 217b. By irradiating once, the intensities of the 0th-order reflected light L24 (0) and the -1st-order diffracted light L24 (-1) from the lattice mark MY are calculated. Similarly, the alignment device 2 irradiates the grid mark MX with the measurement light L22 once through the ejection port 217c, so that the 0th-order reflected light L24 (0) and the + 1st-order diffracted light L24 (1st-order diffracted light L24) from the grid mark MX ( Calculate the strength of each of +1). Further, the alignment device 2 irradiates the lattice mark MX with the measurement light L22 once through the emission port 217e arranged at an angle interval of 180 degrees from the emission port 217c, thereby causing the lattice mark MX to be used. The intensities of the 0th-order reflected light L24 (0) and the -1st-order diffracted light L24 (-1) are calculated.

射出口217aは、アライメントマークMのピッチΛが相対的に大きい(例えば、所定ピッチ以上である)場合に計測光L22を射出する。一方で、射出口217bから217eの夫々は、アライメントマークMのピッチΛが相対的に小さい(例えば、所定ピッチ以下である)場合に計測光L22を射出する。 The injection port 217a emits the measurement light L22 when the pitch Λ of the alignment mark M is relatively large (for example, at least a predetermined pitch). On the other hand, each of the ejection ports 217b to 217e emits the measurement light L22 when the pitch Λ of the alignment mark M is relatively small (for example, equal to or less than a predetermined pitch).

制御装置29は、光シャッタ215aから215eを制御することで、射出口217aから217eのいずれを、計測光L22を射出するための射出口として用いるかを決定することができる。射出口217aが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215aが第1計測光L22aを遮光しない一方で、光シャッタ215bから215eが夫々第2計測光L22bから第5計測光L22eを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。射出口217bが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215bが第2計測光L22bを遮光しない一方で、光シャッタ215a及び215cから215eが夫々第1計測光L22a及び第3計測光L22cから第5計測光L22eを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。射出口217cが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215cが第3計測光L22cを遮光しない一方で、光シャッタ215aから215b及び215dから215eが夫々第1計測光L22aから第2計測光L22b及び第4計測光L22dから第5計測光L22eを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。射出口217dが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215dが第4計測光L22dを遮光しない一方で、光シャッタ215aから215c及び215eが夫々第1計測光L22aから第3計測光L22c及び第5計測光L22eを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。射出口217eが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215eが第5計測光L22eを遮光しない一方で、光シャッタ215aから215dが夫々第1計測光L22aから第4計測光L22dを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。 By controlling the optical shutters 215a to 215e, the control device 29 can determine which of the ejection ports 217a to 217e is used as the ejection port for emitting the measurement light L22. When the emission port 217a emits the measurement light L22, the control device 29 does not block the first measurement light L22a from the optical shutter 215a, while the optical shutters 215b to 215e measure the second measurement light L22b to the fifth measurement light L22b, respectively. The optical shutters 215a to 215e are controlled so as to block the light L22e. When the emission port 217b emits the measurement light L22, in the control device 29, the optical shutter 215b does not block the second measurement light L22b, while the optical shutters 215a and 215c to 215e are the first measurement light L22a and the first measurement light L22a, respectively. The optical shutters 215a to 215e are controlled so as to block the fifth measurement light L22e from the measurement light L22c. When the emission port 217c emits the measurement light L22, in the control device 29, the optical shutter 215c does not block the third measurement light L22c, while the optical shutters 215a to 215b and 215d to 215e each emit the first measurement light L22a. The optical shutters 215a to 215e are controlled so as to block the second measurement light L22b and the fourth measurement light L22d to the fifth measurement light L22e. When the emission port 217d emits the measurement light L22, the control device 29 does not block the fourth measurement light L22d from the light shutter 215d, while the optical shutters 215a to 215c and 215e are the first measurement light L22a to the first measurement light L22a, respectively. The optical shutters 215a to 215e are controlled so as to block the 3rd measurement light L22c and the 5th measurement light L22e. When the emission port 217e emits the measurement light L22, the control device 29 does not block the fifth measurement light L22e from the optical shutter 215e, while the optical shutters 215a to 215d measure the first measurement light L22a to the fourth measurement light L22a, respectively. The optical shutters 215a to 215e are controlled so as to block the light L22d.

更に、本実施例では、光源として照明系21が2つのLD素子211a及び211bを備えているため、格子マークMXと格子マークMYの計測(検出)を同時に行うことが可能となる。この場合、射出口217b及び217dが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215b及び215dが夫々第2計測光L22b及び第4計測光L22dを遮光しない一方で、光シャッタ215a、215c及び215eが夫々第1計測光L22a、第3計測光L22c及び第5計測光L22eを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。射出口217cと217eが計測光L22を射出する場合には、制御装置29は、光シャッタ215c及び215eが夫々第3計測光L22c及び第5計測光L22eを遮光しない一方で、光シャッタ215a、215b及び215dが夫々第1計測光L22a、第2計測光L22b及び第4計測光L22dを遮光するように、光シャッタ215aから215eを制御する。XYの計測を同時に行っても、光源として異なるLD素子211a及び211bを使っているので、アライメントマークMに照射されたレーザ光は干渉することはなく、計測が可能となる。 Further, in this embodiment, since the illumination system 21 includes two LD elements 211a and 211b as the light source, it is possible to measure (detect) the grid mark MX and the grid mark MY at the same time. In this case, when the emission ports 217b and 217d emit the measurement light L22, the control device 29 does not block the second measurement light L22b and the fourth measurement light L22d, respectively, while the optical shutters 215b and 215d do not block the second measurement light L22b and the fourth measurement light L22d. The optical shutters 215a to 215e are controlled so that the 215a, 215c, and 215e block the first measurement light L22a, the third measurement light L22c, and the fifth measurement light L22e, respectively. When the emission ports 217c and 217e emit the measurement light L22, the control device 29 does not block the third measurement light L22c and the fifth measurement light L22e, respectively, while the optical shutters 215c and 215e do not block the light shutters 215a and 215b, respectively. And 215d control the optical shutters 215a to 215e so as to block the first measurement light L22a, the second measurement light L22b, and the fourth measurement light L22d, respectively. Even if the XY measurements are performed at the same time, since different LD elements 211a and 211b are used as the light sources, the laser light irradiated to the alignment mark M does not interfere and the measurement is possible.

ライトガイド217は、更に、照明光L21を射出する。図4(b)に示すように、ライトガイド217の射出端面は、照明光L21を射出するための射出領域として、第1射出領域217f−1と、第2射出領域217f−2とを含む。第1射出領域217f−1は、ライトガイド217の射出端面の中心を含む円形の領域である。第2射出領域217f−2は、第1射出領域217f−2を取り囲む環状の領域である。第1射出領域217f−1及び217f−2の夫々は、複数の光ファイバをバンドルすることで得られるバンドルファイバの端面に相当する。 The light guide 217 further emits illumination light L21. As shown in FIG. 4B, the emission end face of the light guide 217 includes a first emission region 217f-1 and a second emission region 217f-2 as an emission region for emitting the illumination light L21. The first injection region 217f-1 is a circular region including the center of the injection end face of the light guide 217. The second injection region 217f-2 is an annular region surrounding the first injection region 217f-2. Each of the first injection regions 217f-1 and 217f-2 corresponds to the end face of the bundle fiber obtained by bundling a plurality of optical fibers.

第1射出領域217f−1は、対物光学系205の開口数が相対的に大きい(例えば、所定数以上である)場合に照明光L21を射出して、明視野照明による結像を実現する射出領域である。第2射出領域217f−2は、対物光学系205の開口数が相対的に小さい(例えば、所定数以下である)場合に照明光L21を射出して、暗視野照明による結像を実現する領域である。このため、制御装置29は、導光ファイバ214fからの照明光L21の出力先を第1射出領域217f−1及び第2射出領域217f−2の間で切り替える不図示の光スイッチや切り換えミラー等を制御してもよい。その結果、導光ファイバ214fからの照明光L21の出力先が第1射出領域217f−1に設定されている場合には、第1射出領域217f−1が照明光L21を射出する一方で、第2射出領域217f−2が照明光L21を射出しない。一方で、導光ファイバ214fからの照明光L21の出力先が第2射出領域217f−2に設定されている場合には、第2射出領域217f−2が照明光L21を射出する一方で、第1射出領域217f−1が照明光L21を射出しない。また、先述したが、導光光学系201にσ値を調整するための可変σ絞りといった光学素子を含んでいる場合は、例えば、照明光L21の出力先の第1射出領域217f−1と第2射出領域217f−2との間での切り換えと併用することにより、特殊照明を含む各種照明条件を実現することも可能となる。
(3−3)アライメント装置2が備える導光光学系23の構成
続いて、図6を参照しながら、導光光学系23の構成について説明する。図6に示すように、導光光学系23は、可変視野絞り231と、リレーレンズ232と、ケスタープリズム233とを備えている。
The first emission region 217f-1 emits illumination light L21 when the numerical aperture of the objective optical system 205 is relatively large (for example, a predetermined number or more) to realize imaging by bright-field illumination. The area. The second emission region 217f-2 is an region that emits illumination light L21 when the numerical aperture of the objective optical system 205 is relatively small (for example, a predetermined number or less) to realize image formation by dark field illumination. Is. Therefore, the control device 29 provides an optical switch (not shown), a switching mirror, or the like that switches the output destination of the illumination light L21 from the light guide fiber 214f between the first emission region 217f-1 and the second emission region 217f-2. You may control it. As a result, when the output destination of the illumination light L21 from the light guide fiber 214f is set to the first emission region 217f-1, the first emission region 217f-1 emits the illumination light L21, while the first emission region 217f-1 is emitted. 2 The emission region 217f-2 does not emit the illumination light L21. On the other hand, when the output destination of the illumination light L21 from the light guide fiber 214f is set to the second emission region 217f-2, the second emission region 217f-2 emits the illumination light L21, while the second emission region 217f-2 emits the illumination light L21. 1 The emission region 217f-1 does not emit the illumination light L21. Further, as described above, when the light guide optical system 201 includes an optical element such as a variable σ diaphragm for adjusting the σ value, for example, the first emission region 217f-1 and the first emission region 217f-1 of the output destination of the illumination light L21. It is also possible to realize various lighting conditions including special lighting by using it in combination with switching between the two emission regions 217f-2.
(3-3) Configuration of Light Guide Optical System 23 Included in Alignment Device 2 Subsequently, the configuration of the light guide optical system 23 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the light guide optical system 23 includes a variable field diaphragm 231, a relay lens 232, and a Kester prism 233.

可変視野絞り231は、格子マークMYからの出射光L24が撮像素子25に入射する一方で、格子マークMXからの出射光L24が撮像素子25に入射しないように、ハーフプリズム207が反射した出射光L24の一部を遮光する。出射光L24の一部を遮光するために、可変視野絞り231は、図7(a)に示す絞り機構2311、図7(b)に示す絞り機構2312、図7(c)に示す絞り機構2313及び図7(d)に示す絞り機構2314を備えている。尚、図7(a)から図7(d)は、夫々、出射光L24の光路に直交する面に沿った絞り機構2311から2314を示す。また、説明の便宜上、図7(a)から図7(d)の夫々の紙面横方向及び紙面縦方向が、夫々、基板141上におけるX軸方向及びY軸方向に対応するものとする。 The variable field diaphragm 231 reflects the emitted light reflected by the half prism 207 so that the emitted light L24 from the lattice mark MY is incident on the image sensor 25 while the emitted light L24 from the lattice mark MX is not incident on the image sensor 25. A part of L24 is shielded from light. In order to block a part of the emitted light L24, the variable field diaphragm 231 includes the diaphragm mechanism 2311 shown in FIG. 7A, the diaphragm mechanism 2312 shown in FIG. 7B, and the diaphragm mechanism 2313 shown in FIG. 7C. And the diaphragm mechanism 2314 shown in FIG. 7 (d) is provided. 7 (a) to 7 (d) show the diaphragm mechanisms 2311 to 2314 along the plane orthogonal to the optical path of the emitted light L24, respectively. Further, for convenience of explanation, it is assumed that the horizontal direction of the paper surface and the vertical direction of the paper surface of FIGS. 7 (a) to 7 (d) correspond to the X-axis direction and the Y-axis direction on the substrate 141, respectively.

図7(a)に示すように、絞り機構2311は、絞り羽根2311aと、絞り羽根2311bとを備えている。絞り羽根2311a及び2311bの夫々は、X軸方向に沿って延びた(つまり、X軸方向が長手方向となった)形状を有する。絞り羽根2311a及び2311bは、Y軸方向に沿って、所望の間隔を隔てて並んでいる。絞り羽根2311a及び2311bは、絞り羽根2311aと絞り羽根2311bとの間の間隙に、出射光L24が通過可能な開口(図7(a)中の点線の領域参照)を規定する。絞り羽根2311a及び2311bの夫々は、制御装置29が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Y軸方向(或いは、X軸に交差する任意の方向)に沿って移動可能である。このため、絞り機構2311は、Y軸方向に沿った開口のサイズを調整可能である。 As shown in FIG. 7A, the diaphragm mechanism 2311 includes a diaphragm blade 2311a and a diaphragm blade 2311b. Each of the diaphragm blades 2311a and 2311b has a shape extending along the X-axis direction (that is, the X-axis direction is the longitudinal direction). The diaphragm blades 2311a and 2311b are arranged at desired intervals along the Y-axis direction. The diaphragm blades 2311a and 2311b define an opening through which the emitted light L24 can pass in the gap between the diaphragm blades 2311a and the diaphragm blades 2311b (see the dotted line region in FIG. 7A). Each of the diaphragm blades 2311a and 2311b can be moved along the Y-axis direction (or any direction intersecting the X-axis) by the operation of an actuator (not shown) controlled by the control device 29. Therefore, the aperture mechanism 2311 can adjust the size of the opening along the Y-axis direction.

図7(b)に示すように、絞り機構2312は、絞り羽根2312aと、絞り羽根2312bとを備えている。絞り羽根2312a及び2312bの夫々は、Y軸方向に沿って延びた(つまり、Y軸方向が長手方向となった)形状を有する。絞り羽根2312a及び2312bは、X軸方向に沿って、所望の間隔を隔てて並んでいる。絞り羽根2312a及び2312bは、絞り羽根2312aと絞り羽根2312bとの間の間隙に、出射光L24が通過可能な開口(図7(b)中の点線の領域参照)を規定する。絞り羽根2312a及び2312bの夫々は、制御装置29が制御する不図示のアクチュエータの動作により、X軸方向(或いは、Y軸に交差する任意の方向)に沿って移動可能である。このため、絞り機構2312は、X軸方向に沿った開口のサイズを調整可能である。 As shown in FIG. 7B, the diaphragm mechanism 2312 includes a diaphragm blade 2312a and a diaphragm blade 2312b. Each of the diaphragm blades 2312a and 2312b has a shape extending along the Y-axis direction (that is, the Y-axis direction is the longitudinal direction). The diaphragm blades 2312a and 2312b are arranged at desired intervals along the X-axis direction. The diaphragm blades 2312a and 2312b define an opening through which the emitted light L24 can pass in the gap between the diaphragm blades 2312a and the diaphragm blades 2312b (see the dotted line region in FIG. 7B). Each of the diaphragm blades 2312a and 2312b can be moved along the X-axis direction (or any direction intersecting the Y-axis) by the operation of an actuator (not shown) controlled by the control device 29. Therefore, the aperture mechanism 2312 can adjust the size of the opening along the X-axis direction.

図7(c)に示すように、絞り機構2313は、絞り羽根2313aと、絞り羽根2313bとを備えている。絞り羽根2313a及び2313bの夫々は、X軸方向に沿って延びた(つまり、X軸方向が長手方向となった)形状を有する。絞り羽根2313a及び2313bは、出射光L24の光路に沿って(つまり、図7(c)の紙面に垂直な方向に沿って)絞り羽根2313aの少なくとも一部が絞り羽根2313bの少なくとも一部と重なるように配置されている。絞り羽根2313a及び2313bは、絞り羽根2313a及び2313bの両側(つまり、絞り羽根2313a及び2313bの+Y側及び−Y側)に、出射光L24が通過可能な開口(図7(c)中の点線の領域参照)を規定する。絞り羽根2313a及び2313bの夫々は、制御装置29が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Y軸方向(或いは、X軸に交差する任意の方向)に沿って移動可能である。絞り羽根2313a及び2313bの夫々は、制御装置29が制御する不図示のアクチュエータの動作により、Y軸方向に沿って移動可能である。このため、絞り機構2313は、Y軸方向に沿って並ぶ2つの開口の間の間隔を調整可能である。 As shown in FIG. 7C, the diaphragm mechanism 2313 includes a diaphragm blade 2313a and a diaphragm blade 2313b. Each of the diaphragm blades 2313a and 2313b has a shape extending along the X-axis direction (that is, the X-axis direction is the longitudinal direction). In the diaphragm blades 2313a and 2313b, at least a part of the diaphragm blades 2313a overlaps with at least a part of the diaphragm blades 2313b along the optical path of the emitted light L24 (that is, along the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 7C). It is arranged like this. The diaphragm blades 2313a and 2313b have openings (dotted lines in FIG. 7 (c)) through which the emitted light L24 can pass on both sides of the diaphragm blades 2313a and 2313b (that is, the + Y side and the −Y side of the diaphragm blades 2313a and 2313b). Area) is specified. Each of the diaphragm blades 2313a and 2313b can be moved along the Y-axis direction (or any direction intersecting the X-axis) by the operation of an actuator (not shown) controlled by the control device 29. Each of the diaphragm blades 2313a and 2313b can be moved along the Y-axis direction by the operation of an actuator (not shown) controlled by the control device 29. Therefore, the diaphragm mechanism 2313 can adjust the distance between the two openings arranged along the Y-axis direction.

図7(d)に示すように、絞り機構2314は、絞り羽根2314aと、絞り羽根2314bとを備えている。絞り羽根2314aは、第1羽根部分2314a−1と、第2羽根部分2314a−2と、第3羽根部分2314a−3とを含んでいる。第1羽根部分2314a−1は、Y軸方向に沿って延びた形状を有する。第2羽根部分2314a−2は、Y軸方向に沿った第1羽根部分2314a−1の一方の端部を起点に、X軸方向に沿って且つ絞り羽根2314bに向かって突出した形状を有する。第3羽根部分2314a−3は、Y軸方向に沿った第1羽根部分2314a−1の他方の端部を起点に、X軸方向に沿って且つ絞り羽根2314bに向かって突出した形状を有する。絞り羽根2314bは、第1羽根部分2314b−1と、第2羽根部分2314b−2と、第3羽根部分2314b−3とを含んでいる。第1羽根部分2314b−1は、Y軸方向に沿って延びた形状を有する。第2羽根部分2314b−2は、Y軸方向に沿った第1羽根部分2314b−1の一方の端部を起点に、X軸方向に沿って且つ絞り羽根2314aに向かって突出した形状を有する。第3羽根部分2314b−3は、Y軸方向に沿った第1羽根部分2314b−1の他方の端部を起点に、X軸方向に沿って且つ絞り羽根2314aに向かって突出した形状を有する。つまり、絞り羽根2314a及び2314bの夫々は、U字型の形状を有している。絞り羽根2314a及び2314bは、絞り羽根2314aと絞り羽根2314bとによって囲まれた位置に、出射光L24が通過可能な開口(図7(d)中の点線の領域参照)を規定する。具体的には、絞り羽根2314a及び2314bは、第1羽根部分2314a−1と、第2羽根部分2314a−2と、第3羽根部分2314a−3と、第3羽根部分2314b−3とによって囲まれた空隙に開口を規定する。更に、絞り羽根2314a及び2314bは、第1羽根部分2314b−1と、第2羽根部分2314b−2と、第3羽根部分2314b−3と、第3羽根部分2314a−3とによって囲まれた空隙に開口を規定する。このため、絞り機構2314は、出射光L24を遮光可能な第1遮光領域(例えば、図7(d)における第3羽根部分2314a−3に対応する領域)と、Y軸方向に沿って第1遮光領域に隣接し且つ出射光24が通過可能な第1光通過領域(例えば、図7(d)における、左上の開口に相当する領域)と、X軸方向に沿って第1遮光領域に隣接し且つ出射光L24が通過可能な第2光通過領域(例えば、図7(d)における、右下の開口に相当する領域)と、X軸方向に沿って第1光通過領域に隣接し、Y軸方向に沿って第2光通過領域に隣接し且つ出射光L24を遮光可能な第2遮光領域(例えば、図7(d)における第3羽根部分2314b−3に対応する領域)とを規定する。つまり、絞り機構2314は、X軸方向及びY軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ2つの開口を規定する。絞り羽根2314a及び2314bの夫々は、制御装置29が制御する不図示のアクチュエータにより、Y軸方向に沿って移動可能である。このため、絞り機構2314は、X軸方向及びY軸方向に交差する方向に沿って並ぶ2つの開口の間隔及びサイズの少なくとも一方を調整可能である。 As shown in FIG. 7D, the diaphragm mechanism 2314 includes a diaphragm blade 2314a and a diaphragm blade 2314b. The diaphragm blade 2314a includes a first blade portion 2314a-1, a second blade portion 2314a-2, and a third blade portion 2314a-3. The first blade portion 2314a-1 has a shape extending along the Y-axis direction. The second blade portion 2314a-2 has a shape protruding from one end of the first blade portion 2314a-1 along the Y-axis direction along the X-axis direction and toward the throttle blade 2314b. The third blade portion 2314a-3 has a shape protruding from the other end of the first blade portion 2314a-1 along the Y-axis direction along the X-axis direction and toward the drawing blade 2314b. The diaphragm blade 2314b includes a first blade portion 2314b-1, a second blade portion 2314b-2, and a third blade portion 2314b-3. The first blade portion 2314b-1 has a shape extending along the Y-axis direction. The second blade portion 2314b-2 has a shape protruding from one end of the first blade portion 2314b-1 along the Y-axis direction along the X-axis direction and toward the drawing blade 2314a. The third blade portion 2314b-3 has a shape protruding from the other end of the first blade portion 2314b-1 along the Y-axis direction along the X-axis direction and toward the drawing blade 2314a. That is, each of the diaphragm blades 2314a and 2314b has a U-shape. The diaphragm blades 2314a and 2314b define an opening through which the emitted light L24 can pass (see the dotted area in FIG. 7D) at a position surrounded by the diaphragm blades 2314a and the diaphragm blades 2314b. Specifically, the diaphragm blades 2314a and 2314b are surrounded by the first blade portion 2314a-1, the second blade portion 2314a-2, the third blade portion 2314a-3, and the third blade portion 2314b-3. Define an opening in the gap. Further, the diaphragm blades 2314a and 2314b are formed in a gap surrounded by the first blade portion 2314b-1, the second blade portion 2314b-2, the third blade portion 2314b-3, and the third blade portion 2314a-3. Define the opening. Therefore, the aperture mechanism 2314 has a first light-shielding region (for example, a region corresponding to the third blade portion 2314a-3 in FIG. 7D) capable of blocking the emitted light L24, and a first light-shielding region along the Y-axis direction. Adjacent to the first light passing region (for example, the region corresponding to the upper left opening in FIG. 7 (d)) adjacent to the light blocking region and through which the emitted light 24 can pass, and adjacent to the first light blocking region along the X-axis direction. The second light passing region through which the emitted light L24 can pass (for example, the region corresponding to the lower right opening in FIG. 7D) and the first light passing region along the X-axis direction are adjacent to each other. A second light-shielding region (for example, a region corresponding to the third blade portion 2314b-3 in FIG. 7D) that is adjacent to the second light passing region along the Y-axis direction and can block the emitted light L24 is defined. do. That is, the diaphragm mechanism 2314 defines two openings arranged along the directions intersecting both the X-axis direction and the Y-axis direction. Each of the diaphragm blades 2314a and 2314b can be moved along the Y-axis direction by an actuator (not shown) controlled by the control device 29. Therefore, the diaphragm mechanism 2314 can adjust at least one of the distance and size of the two openings arranged along the intersecting directions in the X-axis direction and the Y-axis direction.

可変視野絞り231は、このような絞り機構2311から2314のうちの少なくとも一つを用いて、任意のアライメントマークMを対象に、格子マークMYからの出射光L24を通過させ且つ格子マークMXからの出射光L24を遮光する視野絞りを規定する。例えば、第1象限及び第3象限に格子マークMXが配置され、第2象限及び第4象限に格子マークMYが配置されているアライメントマークM(図8(a)参照)に対しては、図8(b)に示すように、可変視野絞り231は、絞り機構2311及び2314を用いて、格子マークMYからの出射光L24を通過させ且つ格子マークMXからの出射光L24を遮光する視野絞りを規定可能である。例えば、第1象限及び第3象限に格子マークMYが配置され、第2象限及び第4象限に格子マークMXが配置されているアライメントマークM(図8(c)参照)に対しては、図8(d)に示すように、可変視野絞り231は、絞り機構2311及び2314を用いて、格子マークMYからの出射光L24を通過させ且つ格子マークMXからの出射光L24を遮光する視野絞りを規定可能である。尚、図8(b)に示す可変視野絞り231は、絞り羽根2314a及び2314bの夫々がY軸方向に沿って移動することで、図8(d)に示す可変視野絞り231へと切り替わる。例えば、夫々が第1方向(例えば、Y軸方向)に沿って延び且つ第2方向(例えば、X軸方向)に沿って並ぶ3つの領域に、夫々、格子マークMX、格子マークMY及び格子マークMXが形成されているアライメントマークM(図8(e)参照)に対しては、図8(f)に示すように、可変視野絞り231は、絞り機構2311及び2312を用いて、格子マークMYからの出射光L24を通過させ且つ格子マークMXからの出射光L24を遮光する開口を規定可能である。例えば、夫々が第1方向(例えば、Y軸方向)に沿って延び且つ第2方向(例えば、X軸方向)に沿って並ぶ3つの領域に、夫々、格子マークMY、格子マークMX及び格子マークMYが形成されているアライメントマークM(図8(g)参照)に対しては、図8(h)に示すように、可変視野絞り231は、絞り機構2311から2313を用いて、格子マークMYからの出射光L24を通過させ且つ格子マークMXからの出射光L24を遮光する開口を規定可能である。 The variable field diaphragm 231 uses at least one of such diaphragm mechanisms 2311 to 2314 to pass the emission light L24 from the grid mark MY to the arbitrary alignment mark M and from the grid mark MX. A field diaphragm that blocks the emitted light L24 is defined. For example, with respect to the alignment mark M (see FIG. 8A) in which the grid mark MX is arranged in the first quadrant and the third quadrant and the grid mark MY is arranged in the second and fourth quadrants, FIG. As shown in 8 (b), the variable field aperture 231 uses the aperture mechanisms 2311 and 2314 to pass the emission light L24 from the quadrant mark MY and block the emission light L24 from the lattice mark MX. It can be specified. For example, with respect to the alignment mark M (see FIG. 8C) in which the grid mark MY is arranged in the first quadrant and the third quadrant and the grid mark MX is arranged in the second quadrant and the fourth quadrant, FIG. As shown in 8 (d), the variable field aperture 231 uses the aperture mechanisms 2311 and 2314 to pass the emission light L24 from the quadrant mark MY and block the emission light L24 from the lattice mark MX. It can be specified. The variable field diaphragm 231 shown in FIG. 8 (b) is switched to the variable field diaphragm 231 shown in FIG. 8 (d) when the diaphragm blades 2314a and 2314b move along the Y-axis direction. For example, grid mark MX, grid mark MY, and grid mark, respectively, in three regions each extending along the first direction (for example, the Y-axis direction) and lining up along the second direction (for example, the X-axis direction). For the alignment mark M on which the MX is formed (see FIG. 8 (e)), as shown in FIG. 8 (f), the variable field aperture 231 uses the aperture mechanisms 2311 and 2312 to form the grid mark MY. It is possible to define an opening that allows the light emitted from the L24 to pass through and blocks the light L24 emitted from the grid mark MX. For example, grid mark MY, grid mark MX, and grid mark, respectively, in three regions extending along the first direction (for example, the Y-axis direction) and lining up along the second direction (for example, the X-axis direction), respectively. For the alignment mark M on which the MY is formed (see FIG. 8 (g)), as shown in FIG. 8 (h), the variable field aperture 231 uses the aperture mechanisms 2311 to 2313 to form the grid mark MY. It is possible to define an opening that allows the light emitted from the L24 to pass through and blocks the light L24 emitted from the grid mark MX.

再び図6において、可変視野絞り231を通過した出射光L24(つまり、格子マークMYからの出射光L24)は、リレーレンズ232を介してケスタープリズム233の第1光学面233aに入射する。第1光学面233aに入射した出射光L24は、第1光学面233aを通過して、ケスタープリズム233の第2光学面233bに入射する。 Again, in FIG. 6, the emitted light L24 that has passed through the variable field diaphragm 231 (that is, the emitted light L24 from the grid mark MY) is incident on the first optical surface 233a of the Kester prism 233 via the relay lens 232. The emitted light L24 incident on the first optical surface 233a passes through the first optical surface 233a and is incident on the second optical surface 233b of the Kester prism 233.

第2光学面233bに入射した出射光L24の一部は、第2光学面233bによって反射される。第2光学面233bが反射した出射光L24は、第1光学面233a上に形成されている反射領域233a−1に入射する。反射領域233a−1に入射した出射光L24は、反射領域233a−1によって反射される。反射領域233a−1が反射した出射光L24は、ケスタープリズム233の第3光学面233cに入射する。第3光学面233cに入射した出射光L24は、第3光学面233cを通過して、撮像素子25に入射する。 A part of the emitted light L24 incident on the second optical surface 233b is reflected by the second optical surface 233b. The emitted light L24 reflected by the second optical surface 233b is incident on the reflection region 233a-1 formed on the first optical surface 233a. The emitted light L24 incident on the reflection region 233a-1 is reflected by the reflection region 233a-1. The emitted light L24 reflected by the reflection region 233a-1 is incident on the third optical surface 233c of the Kester prism 233. The emitted light L24 incident on the third optical surface 233c passes through the third optical surface 233c and is incident on the image sensor 25.

一方で、第2光学面233bに入射した出射光L24の他の一部は、第2光学面233bを透過する。つまり、第2光学面233bは、ケスタープリズム233に入射した出射光L24の光路を複数の光路に分岐する。第2光学面233bが透過した出射光L24は、ケスタープリズム233の第4光学面233d上に形成されている反射領域233d−1に入射する。反射領域233d−1に入射した出射光L24は、反射領域233d−1によって反射される。但し、反射領域233d−1の反射率は、反射領域233a−1の反射率よりも小さい。例えば、反射領域233d−1の反射率は、反射領域233a−1の反射率の1/P(但し、P>1であり、例えばP=10)である。従って、反射領域233d−1は、出射光L24を反射することで、実質的には、出射光L24を所定量以上減衰していると言える。反射領域233d−1が反射した出射光L24は、第3光学面233dを通過して、撮像素子25に入射する。このため、撮像素子25には、反射領域233d−1によって減衰された出射光L24と、反射領域233d−1によって減衰されていない出射光L24との双方が入射する。 On the other hand, the other part of the emitted light L24 incident on the second optical surface 233b passes through the second optical surface 233b. That is, the second optical surface 233b branches the optical path of the emitted light L24 incident on the Kester prism 233 into a plurality of optical paths. The emitted light L24 transmitted through the second optical surface 233b is incident on the reflection region 233d-1 formed on the fourth optical surface 233d of the Kester prism 233. The emitted light L24 incident on the reflection region 233d-1 is reflected by the reflection region 233d-1. However, the reflectance of the reflection region 233d-1 is smaller than the reflectance of the reflection region 233a-1. For example, the reflectance of the reflection region 233d-1 is 1 / P (where P> 1 and, for example, P = 10) of the reflectance of the reflection region 233a-1. Therefore, it can be said that the reflection region 233d-1 substantially attenuates the emitted light L24 by a predetermined amount or more by reflecting the emitted light L24. The emitted light L24 reflected by the reflection region 233d-1 passes through the third optical surface 233d and is incident on the image sensor 25. Therefore, both the emitted light L24 attenuated by the reflection region 233d-1 and the emitted light L24 not attenuated by the reflection region 233d-1 are incident on the image sensor 25.

尚、上述したように導光光学系24の構成が導光光学系23の構成と同一であるため、上述した導光光学系23の説明は、その説明中の導光光学系23に対応する文言を導光光学系24に対応する文言に置き換えることで、実質的には導光光学系24の構成の説明にも相当する。
(3−4)アライメント装置2が備える撮像素子25の構成
続いて、図9(a)及び図9(b)を参照しながら、撮像素子25の構成について説明する。図9(a)に示すように、撮像素子25の撮像面25aは、第1撮像領域25a−1と、第2撮像領域25a−2とを含む。第1撮像領域25a−1は、反射領域233d−1によって減衰されていない出射光L24が入射する領域である。一方で、第2撮像領域25a−2は、反射領域233d−1によって減衰された出射光L24が入射する領域である。
Since the configuration of the light guide optical system 24 is the same as the configuration of the light guide optical system 23 as described above, the description of the light guide optical system 23 described above corresponds to the light guide optical system 23 in the description. By substituting the wording with the wording corresponding to the light guide optical system 24, it substantially corresponds to the explanation of the configuration of the light guide optical system 24.
(3-4) Configuration of Image Sensor 25 Included in Alignment Device 2 Subsequently, the configuration of the image sensor 25 will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b). As shown in FIG. 9A, the image pickup surface 25a of the image pickup device 25 includes a first image pickup area 25a-1 and a second image pickup area 25a-2. The first imaging region 25a-1 is a region where the emitted light L24, which is not attenuated by the reflection region 233d-1, is incident. On the other hand, the second imaging region 25a-2 is a region where the emitted light L24 attenuated by the reflection region 233d-1 is incident.

このため、図9(b)に示すように、撮像素子25は、第1撮像領域25a−1を用いて、反射領域233d−1によって減衰されていない0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)が結像することで得られる像を撮像可能である。更に、撮像素子25は、第2撮像領域25a−2を用いて、反射領域233d−1によって減衰された0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)が結像することで得られる像を撮像可能である。尚、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)が結像することで得られる像は、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の強度分布に応じた像となる。図9(b)は、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の強度分布を模式的に示している。 Therefore, as shown in FIG. 9B, the image sensor 25 uses the first image pickup region 25a-1 and has the 0th-order reflected light L24 (0) and ± 1 which are not attenuated by the reflection region 233d-1. The image obtained by forming an image of the next diffracted light L24 (± 1) can be imaged. Further, the image sensor 25 uses the second image pickup region 25a-2 to form an image of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) attenuated by the reflection region 233d-1. It is possible to image the image obtained in. The image obtained by forming the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) is the image of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1). The image corresponds to the intensity distribution. FIG. 9B schematically shows the intensity distribution of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1).

このように撮像面25aが第1撮像領域25a−1及び第2撮像領域25a−2を含んでいるがゆえに、反射領域233d−1によって減衰されていない0次反射光L24(0)の強度のピーク値が撮像素子25aのダイナミックレンジに収まらない場合であっても、アライメント装置2は、0次反射光L24(0)の強度を算出することができる。 Since the image pickup surface 25a includes the first image pickup area 25a-1 and the second image pickup area 25a-2, the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) not attenuated by the reflection area 233d-1 is high. Even when the peak value does not fall within the dynamic range of the image sensor 25a, the alignment device 2 can calculate the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0).

尚、上述したように撮像素子26の構成が撮像素子25の構成と同一であるため、上述した撮像素子25の説明は、その説明中の撮像素子25に対応する文言を撮像素子26に対応する文言に置き換えることで、実質的には撮像素子26の構成の説明にも相当する。
(4)露光装置1及びアライメント装置2によるアライメント計測の流れ
続いて、露光装置1及びアライメント装置2によるアライメント計測の流れについて説明する。上述したように、アライメント装置2は、露光装置1が基板141を露光する前に、当該基板141に対してアライメント計測を行う。その後、露光装置1は、アライメント装置2が行ったアライメント計測によって得られたアライメントパラメータを用いて、基板141に対してアライメント計測を行う。このため、以下では、アライメント装置2が行うアライメント計測の流れを説明した後に、露光装置1が行うアライメント計測の流れを説明する。
Since the configuration of the image sensor 26 is the same as the configuration of the image sensor 25 as described above, the description of the image sensor 25 described above corresponds to the wording corresponding to the image sensor 25 in the description. By substituting the wording, it substantially corresponds to the explanation of the configuration of the image sensor 26.
(4) Flow of Alignment Measurement by Exposure Device 1 and Alignment Device 2 Next, a flow of alignment measurement by the exposure device 1 and alignment device 2 will be described. As described above, the alignment device 2 performs alignment measurement on the substrate 141 before the exposure apparatus 1 exposes the substrate 141. After that, the exposure apparatus 1 performs the alignment measurement with respect to the substrate 141 by using the alignment parameters obtained by the alignment measurement performed by the alignment apparatus 2. Therefore, in the following, after explaining the flow of the alignment measurement performed by the alignment device 2, the flow of the alignment measurement performed by the exposure device 1 will be described.

アライメント装置2がアライメント計測を行う際には、制御装置29は、基板141上のアライメントマークMに対して照明光L21を照射するように照明系21及び基板ステージ27を制御する。本実施形態では、アライメント装置2は、基板141上の複数のショット領域の全てを対象に、各ショット領域に対応する一又は複数のアライメントマークMの位置を示すマーク位置情報を取得する。このため、制御装置29は、複数のショット領域の夫々に対応する一又は複数のアライメントマークMに対して照明光L21を照射するように照明系21及び基板ステージ27を制御する。但し、アライメント装置2は、基板141上の複数のショット領域の一部を対象に(例えば、複数のサンプルショット領域を対象に)、各ショット領域に対応する一又は複数のアライメントマークMの位置を示すマーク位置情報を取得してもよい。 When the alignment device 2 performs the alignment measurement, the control device 29 controls the illumination system 21 and the substrate stage 27 so as to irradiate the alignment mark M on the substrate 141 with the illumination light L21. In the present embodiment, the alignment device 2 acquires mark position information indicating the positions of one or a plurality of alignment marks M corresponding to each shot region for all of the plurality of shot regions on the substrate 141. Therefore, the control device 29 controls the illumination system 21 and the substrate stage 27 so as to irradiate the illumination light L21 to one or a plurality of alignment marks M corresponding to each of the plurality of shot regions. However, the alignment device 2 targets a part of the plurality of shot regions on the substrate 141 (for example, targets a plurality of sample shot regions), and positions one or a plurality of alignment marks M corresponding to each shot region. The mark position information shown may be acquired.

照明光L21が照射された場合には、撮像素子22は、照明光L21が照射されたアライメントマークMを撮像する。その結果、制御装置29は、第1撮像情報を取得する。その後、制御装置29は、第1撮像情報を解析することで、マーク検出情報を取得する。マーク検出情報の取得と並行して、制御装置29は、位置計測装置271から、基板ステージ27の位置(つまり、基板141の位置)を示す基板位置情報を取得する。その後、制御装置29は、マーク検出情報及び基板位置情報に基づいて、照明光L21が照射されたアライメントマークMの位置を示すマーク位置情報を特定する。 When the illumination light L21 is irradiated, the image sensor 22 images the alignment mark M irradiated with the illumination light L21. As a result, the control device 29 acquires the first imaging information. After that, the control device 29 acquires the mark detection information by analyzing the first imaging information. In parallel with the acquisition of the mark detection information, the control device 29 acquires the substrate position information indicating the position of the substrate stage 27 (that is, the position of the substrate 141) from the position measuring device 271. After that, the control device 29 specifies the mark position information indicating the position of the alignment mark M irradiated with the illumination light L21 based on the mark detection information and the substrate position information.

同一のショット領域に対応する他のアライメントマークMが存在する場合には、アライメント装置2は、他のアライメントマークMに対して上述した動作を行うことで、他のアライメントマークMの位置を示すマーク位置情報を特定する。 When another alignment mark M corresponding to the same shot area exists, the alignment device 2 performs the above-described operation on the other alignment mark M to indicate the position of the other alignment mark M. Identify location information.

その後、制御装置29は、照明系21が射出する光を、照明光L21から計測光L22に切り替える。その結果、照明光L21が照射されていたアライメントマークMに対して、照明光L21に代えて計測光L22が照射される。各ショット領域に対応するアライメントマークMのピッチΛが相対的に大きい場合には、制御装置29は、射出口217aを介した計測光L22(つまり、基板141に垂直に入射する計測L22)を射出するように、照明系21を制御する。一方で、各ショット領域に対応するアライメントマークMのピッチΛが相対的に小さい場合には、制御装置29は、射出口217bから217eを介した計測光L22(つまり、基板141に斜入射する計測L22)を射出するように、照明系21を制御する。この場合、制御装置29は、射出口217bを介した計測光L22(つまり、第1の方向から格子マークMYに照射される計測光L22)及び射出口217dを介した計測光L22(つまり、第1の方向とは逆側の第2の方向から格子マークMYに照射される計測光L22)を射出し、その後、射出口217cを介した計測光L22(つまり、第3の方向から格子マークMXに照射される計測光L22)及び射出口217eを介した計測光L22(つまり、第3の方向とは逆側の第4の方向から格子マークMXに照射される計測光L22)を射出するように、照明系21を制御する。但し、アライメント系2は、格子マークMX及びMYの計測を重複させることで、アライメント計測を高速化してもよい。この場合、制御装置29は、射出口217bを介した計測光L22(つまり、第1の方向から格子マークMYに照射される計測光L22)と射出口217cを介した計測光L22(つまり、第3の方向から格子マークMXに照射される計測光L22)を同時に射出し、その後、射出口217dを介した計測光L22(つまり、第1の方向とは逆側の第2の方向から格子マークMYに照射される計測光L22)と射出口217eを介した計測光L22(つまり、第3の方向とは逆側の第4の方向から格子マークMXに照射される計測光L22)を同時に射出するように照明系21を制御する。 After that, the control device 29 switches the light emitted by the illumination system 21 from the illumination light L21 to the measurement light L22. As a result, the measurement light L22 is irradiated to the alignment mark M that has been irradiated with the illumination light L21 instead of the illumination light L21. When the pitch Λ of the alignment mark M corresponding to each shot region is relatively large, the control device 29 emits the measurement light L22 (that is, the measurement L22 perpendicularly incident on the substrate 141) through the injection port 217a. The lighting system 21 is controlled so as to do so. On the other hand, when the pitch Λ of the alignment mark M corresponding to each shot region is relatively small, the control device 29 measures the measurement light L22 (that is, obliquely incident on the substrate 141) via the injection port 217b to 217e. The lighting system 21 is controlled so as to emit L22). In this case, the control device 29 uses the measurement light L22 via the emission port 217b (that is, the measurement light L22 that irradiates the grid mark MY from the first direction) and the measurement light L22 via the emission port 217d (that is, the first measurement light L22). The measurement light L22 that irradiates the lattice mark MY from the second direction opposite to the direction of 1 is emitted, and then the measurement light L22 (that is, the lattice mark MX is emitted from the third direction) through the injection port 217c. The measurement light L22) radiated to the grid mark MX and the measurement light L22 (that is, the measurement light L22 radiated to the grid mark MX from the fourth direction opposite to the third direction) are emitted through the ejection port 217e. In addition, the lighting system 21 is controlled. However, the alignment system 2 may speed up the alignment measurement by duplicating the measurement of the grid marks MX and MY. In this case, the control device 29 uses the measurement light L22 via the emission port 217b (that is, the measurement light L22 that irradiates the grid mark MY from the first direction) and the measurement light L22 via the emission port 217c (that is, the first measurement light L22). The measurement light L22 irradiating the grid mark MX from the third direction is simultaneously emitted, and then the measurement light L22 (that is, the grid mark from the second direction opposite to the first direction) is emitted through the injection port 217d. The measurement light L22) emitted to the MY and the measurement light L22 (that is, the measurement light L22 irradiated to the grid mark MX from the fourth direction opposite to the third direction) are simultaneously emitted through the emission port 217e. The lighting system 21 is controlled so as to do so.

加えて、制御装置29は、計測光L22が照射されるアライメントマークMのパターンに基づいて、格子マークMYからの出射光L24が撮像素子25に入射する一方で格子マークMXからの出射光L24が撮像素子25に入射しないように、導光光学系23が備える可変視野絞り231を制御する。更に、制御装置29は、計測光L22が照射されるアライメントマークMのパターンに基づいて、格子マークMXからの出射光L24が撮像素子26に入射する一方で格子マークMYからの出射光L24が撮像素子26に入射しないように、導光光学系24が備える可変視野絞り231を制御する。 In addition, in the control device 29, based on the pattern of the alignment mark M irradiated with the measurement light L22, the emission light L24 from the lattice mark MY is incident on the image sensor 25, while the emission light L24 from the lattice mark MX is emitted. The variable field diaphragm 231 included in the light guide optical system 23 is controlled so as not to enter the image sensor 25. Further, in the control device 29, based on the pattern of the alignment mark M irradiated with the measurement light L22, the emission light L24 from the lattice mark MX is incident on the image sensor 26, while the emission light L24 from the lattice mark MY is imaged. The variable field diaphragm 231 included in the light guide optical system 24 is controlled so as not to enter the element 26.

その結果、撮像素子25には、計測光L22が照射された格子マークMYからの出射光L24が入射する。従って、制御装置29は、撮像素子25から、第2撮像情報(Y)を取得する。同様に、撮像素子26には、計測光L22が照射された格子マークMYからの出射光L24が入射する。従って、制御装置29は、撮像素子26から、第2撮像情報(X)を取得する。 As a result, the light emitted from the lattice mark MY irradiated with the measurement light L22 is incident on the image sensor 25. Therefore, the control device 29 acquires the second image pickup information (Y) from the image pickup element 25. Similarly, the light emitted from the lattice mark MY irradiated with the measurement light L22 is incident on the image sensor 26. Therefore, the control device 29 acquires the second image pickup information (X) from the image pickup element 26.

制御装置29は、第2撮像情報(Y)に基づいて、撮像素子25の撮像面25a上での光強度分布(つまり、撮像面25aに入射した光の強度分布)を算出する。その結果、図10(a)に示すように、制御装置29は、格子マークMYからの出射光L24の強度分布をいわば3次元的に示す光強度分布を取得する。更に、制御装置29は、第2撮像情報(X)に基づいて、撮像素子26の撮像面上での光強度分布(つまり、撮像面に入射した光の強度分布)を算出する。その結果、図10(b)に示すように、制御装置29は、格子マークMXからの出射光L24の強度分布をいわば3次元的に示す光強度分布を取得する。尚、図10(a)及び図10(b)の夫々は、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々に対応する強度分布を含む光強度分布の例を示している。実際には、撮像面25aが第1撮像領域25a−1及び第2撮像領域25a−2を含んでいるがゆえに、制御装置29は、反射領域233d−1が減衰した0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々に対応する強度分布と、反射領域233d−1が減衰していない0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々に対応する強度分布との双方を含む光強度分布を取得する。 The control device 29 calculates the light intensity distribution on the image pickup surface 25a of the image pickup device 25 (that is, the intensity distribution of the light incident on the image pickup surface 25a) based on the second image pickup information (Y). As a result, as shown in FIG. 10A, the control device 29 acquires a light intensity distribution that shows the intensity distribution of the emitted light L24 from the grid mark MY in a so-called three-dimensional manner. Further, the control device 29 calculates the light intensity distribution on the image pickup surface of the image pickup device 26 (that is, the intensity distribution of the light incident on the image pickup surface) based on the second image pickup information (X). As a result, as shown in FIG. 10B, the control device 29 acquires a light intensity distribution that shows the intensity distribution of the emitted light L24 from the grid mark MX in a so-called three-dimensional manner. In addition, each of FIG. 10A and FIG. 10B is an example of a light intensity distribution including an intensity distribution corresponding to each of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1). Shown. Actually, since the imaging surface 25a includes the first imaging region 25a-1 and the second imaging region 25a-2, the control device 29 receives the 0th-order reflected light L24 (0) in which the reflection region 233d-1 is attenuated. ) And ± 1st-order diffracted light L24 (± 1), respectively, and 0th-order reflected light L24 (0) and ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) in which the reflection region 233d-1 is not attenuated, respectively. The light intensity distribution including both the intensity distribution corresponding to is acquired.

ここで、取得した光強度分布には、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々に対応する強度分布のみならず、ノイズ光に対応する強度分布も含まれる可能性がある。そこで、制御装置29は、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々に対応する強度分布を抽出するために、フィッティング処理(言い換えれば、全体強度に自由度のあるテンプレートマッチング処理)を行う)。具体的には、制御装置29は、取得した光強度分布に対して、0次反射光L24(0)の理想的な又は設計上の強度分布を示すテンプレート関数を用いたフィッティング処理を行う。その結果、制御装置29は、光強度分布から0次反射光L24(0)に対応する強度分布を抽出することができる。このため、制御装置29は、抽出した0次反射光L24(0)に対応する強度分布に基づいて、0次反射光L24(0)の強度を算出することができる。±1次回折光L+24(±1)の強度の算出についても同様である。 Here, the acquired light intensity distribution includes not only the intensity distribution corresponding to the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1), but also the intensity distribution corresponding to the noise light. there is a possibility. Therefore, the control device 29 has a fitting process (in other words, a degree of freedom in the overall intensity) in order to extract the intensity distribution corresponding to each of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1). Perform a certain template matching process)). Specifically, the control device 29 performs a fitting process on the acquired light intensity distribution using a template function indicating an ideal or design intensity distribution of the 0th-order reflected light L24 (0). As a result, the control device 29 can extract the intensity distribution corresponding to the 0th-order reflected light L24 (0) from the light intensity distribution. Therefore, the control device 29 can calculate the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) based on the intensity distribution corresponding to the extracted 0th-order reflected light L24 (0). The same applies to the calculation of the intensity of ± 1st-order diffracted light L + 24 (± 1).

0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の強度は、半導体プロセスに依存してアライメントマークMの構造が変わるため、変化する。従って、形状がほぼ固定されたテンプレート関数を用いて、大きさを変えてフィッティングすることにより、制御装置29は、0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の強度分布全体を使って、夫々に対応する強度を抽出することが可能となる。本処理は、本手法に限定されず、アライメントマークMのピッチΛ等からあらかじめ回折光の撮像位置が予想できることから、重み付平均を行うなど、種々の手法が適用できる。 The intensities of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) change because the structure of the alignment mark M changes depending on the semiconductor process. Therefore, by fitting by changing the size using the template function whose shape is almost fixed, the control device 29 has an intensity distribution of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1). Using the whole, it is possible to extract the corresponding intensities for each. This process is not limited to this method, and various methods such as weighted averaging can be applied because the imaging position of the diffracted light can be predicted in advance from the pitch Λ of the alignment mark M and the like.

同一のショット領域に対応する他のアライメントマークMが存在する場合には、アライメント装置2は、他のアライメントマークMに対して上述した動作を行うことで、他のアライメントマークMからの0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度を算出する。 When another alignment mark M corresponding to the same shot region exists, the alignment device 2 performs the above-described operation on the other alignment mark M to perform 0th-order reflection from the other alignment mark M. The intensities of the light L24 (0) and the ± primary diffracted light L24 (± 1) are calculated.

アライメント装置2は、以上説明したマーク位置情報の取得動作と0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度の算出動作とを、全てのショット領域を対象に繰り返し行う。その結果、制御装置29は、基板141上の複数のショット領域の夫々について、マーク位置情報、格子マークMYからの0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度、並びに、格子マークMXからの0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度を取得することができる。 The alignment device 2 performs the mark position information acquisition operation and the intensity calculation operation of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) described above for all shot regions. Repeat. As a result, the control device 29 receives the mark position information, the 0th-order reflected light L24 (0) from the grid mark MY, and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) for each of the plurality of shot regions on the substrate 141. The intensity and the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) from the grid mark MX can be obtained.

その後、制御装置29は、格子マークMYからの0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度に基づいて、格子マークMYの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。制御装置29は、格子マークMXからの0次反射光L24(0)及び±1次回折光L24(±1)の夫々の強度に基づいて、格子マークMXの非対称性に関する非対称パラメータを算出する。 After that, the control device 29 calculates the asymmetry parameter regarding the asymmetry of the grid mark MY based on the respective intensities of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) from the grid mark MY. .. The control device 29 calculates the asymmetry parameter regarding the asymmetry of the grid mark MX based on the intensities of the 0th-order reflected light L24 (0) and the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) from the grid mark MX.

制御装置29は、数式1を用いて、第1非対称パラメータを算出する。尚、数式1において、第1非対称パラメータをP1とし、反射領域233d−1が減衰していない+1次回折光L24(+1)の強度をI1+とし、反射領域233d−1が減衰していない−1次回折光L24(−1)の強度をI1−とする。但し、反射領域233d−1が減衰した+1次回折光L24(+1)の強度をI1+とし、反射領域233d−1が減衰した−1次回折光L24(−1)の強度をI1−としてもよい。 The control device 29 calculates the first asymmetric parameter using Equation 1. In Equation 1, the first asymmetric parameter is P1, the intensity of the + 1st-order diffracted light L24 (+1) in which the reflection region 233d-1 is not attenuated is I 1+, and the reflection region 233d-1 is not attenuated -1. Let the intensity of the next diffracted light L24 (-1) be I 1- . However, the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) in which the reflection region 233d-1 is attenuated may be I 1+, and the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1) in which the reflection region 233d-1 is attenuated may be I 1-. ..

Figure 0006926403
数式1に示す第1非対称パラメータは、アライメントマークM毎に算出される。ここで、計測光L22の強度のばらつきが発生する場合には、一のアライメントマークMに照射された計測光L22の強度と他のアライメントマークMに照射された計測光L22の強度とが一致しない可能性がある。このため、第1非対称パラメータが単に+1次回折光L24(+1)の強度I1+と−1次回折光L24(−1)の強度I1+との差分である場合には、第1非対称パラメータは、アライメントマークMの非対称性に起因することなく、計測光L22の強度のばらつきに起因して変動してしまう可能性がある。つまり、一のアライメントマークMに対応する第1非対称パラメータと他のアライメントマークMに対応する第1非対称パラメータとが、計測光L22の強度のばらつきに起因して、適切に比較可能なパラメータにならない可能性がある。しかるに、本実施形態では、第1非対称パラメータは、+1次回折光L24(+1)の強度I1+と−1次回折光L24(−1)の強度I1+との差分を、+1次回折光L24(+1)の強度I1+と−1次回折光L24(−1)の強度I1+との総和によって正規化することで算出される。このため、第1非対称パラメータから計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除される。
Figure 0006926403
The first asymmetric parameter shown in Equation 1 is calculated for each alignment mark M. Here, when the intensity of the measurement light L22 varies, the intensity of the measurement light L22 irradiated on one alignment mark M and the intensity of the measurement light L22 irradiated on the other alignment mark M do not match. there is a possibility. Therefore, if the first asymmetric parameter is simply the difference between the intensity I 1+ of the +1st order diffracted light L24 (+1) and the intensity I 1+ of the -1st order diffracted light L24 (-1), the first asymmetric parameter is aligned. There is a possibility that the measurement light L22 will fluctuate due to the variation in intensity, not due to the asymmetry of the mark M. That is, the first asymmetric parameter corresponding to one alignment mark M and the first asymmetric parameter corresponding to the other alignment mark M cannot be appropriately comparable parameters due to the variation in the intensity of the measurement light L22. there is a possibility. However, in the present embodiment, the first asymmetric parameter is the difference between the intensity I 1+ of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity I 1+ of the -1st-order diffracted light L24 (-1), and the +1st-order diffracted light L24 (+1). intensity I 1+ and -1 are calculated by normalizing the sum of the intensities I 1+ order diffracted light L24 (-1). Therefore, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is excluded from the first asymmetric parameter.

一方で、上述したように、計測光L22が基板141に対して斜入射する場合には、アライメントマークMから±1次回折光L24(±1)を出射させるために、計測光L22が2回照射される。従って、計測光L22の強度のばらつきが発生する場合には、+1次回折光L24(+1)がアライメントマークMから出射する場合に照射された計測光L22の強度が、−1次回折光L24(−1)がアライメントマークMから出射する場合に照射された計測光L22の強度と一致しない可能性がある。このため、計測光L22が基板141に対して斜入射する場合には、制御装置29は、計測光L22の強度のばらつきの影響を排除するべく、数式1に代えて、数式2を用いて第1非対称パラメータを算出してもよい。尚、数式2において、+1次回折光L24(+1)と共にアライメントマークMから出射し且つ反射領域233d−1が減衰した0次反射光L24(0)の強度をI0+とし、−1次回折光L24(−1)と共にアライメントマークMから出射し且つ反射領域233d−1が減衰した0次反射光L24(0)の強度をI0−としている。但し、+1次回折光L24(+1)と共にアライメントマークMから出射し且つ反射領域233d−1が減衰していない0次反射光L24(0)の強度をI0+とし、−1次回折光L24(−1)と共にアライメントマークMから出射し且つ反射領域233d−1が減衰していない0次反射光L24(0)の強度をI0−としてもよい。 On the other hand, as described above, when the measurement light L22 is obliquely incident on the substrate 141, the measurement light L22 is irradiated twice in order to emit ± primary diffracted light L24 (± 1) from the alignment mark M. Will be done. Therefore, when the intensity of the measurement light L22 varies, the intensity of the measurement light L22 irradiated when the +1st-order diffracted light L24 (+1) is emitted from the alignment mark M is changed to the -1st-order diffracted light L24 (-1). ) May not match the intensity of the emitted measurement light L22 when emitted from the alignment mark M. Therefore, when the measurement light L22 is obliquely incident on the substrate 141, the control device 29 uses the formula 2 instead of the formula 1 in order to eliminate the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22. 1 Asymmetric parameters may be calculated. In Equation 2, the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) emitted from the alignment mark M together with the + 1st-order diffracted light L24 (+1) and the reflection region 233d-1 is attenuated is set to I 0+ , and the -1st-order diffracted light L24 ( The intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) emitted from the alignment mark M together with -1) and the reflected region 233d-1 being attenuated is set to I 0 − . However, the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) emitted from the alignment mark M together with the + 1st-order diffracted light L24 (+1) and the reflection region 233d-1 is not attenuated is set to I 0+ , and the -1st-order diffracted light L24 (-1). The intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) emitted from the alignment mark M and the reflected region 233d-1 is not attenuated may be set to I 0 −.

Figure 0006926403
数式2では、±1次回折光L24(±1)の夫々の強度が、0次反射光L24(0)の強度によって正規化されている。その結果、計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除される。
Figure 0006926403
In Equation 2, the intensity of each of the ± 1st-order diffracted light L24 (± 1) is normalized by the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0). As a result, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is eliminated.

尚、数式2において、強度I0+=強度I0−である場合には、数式2は、数式1に一致する。従って、数式1においても、計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除されていることに変わりはない。つまり、本実施形態では、+1次回折光L24(+1)の強度と−1次回折光L24(−1)の強度との差分は、正規化された+1次回折光L24(+1)の強度と正規化された−1次回折光L24(−1)の強度との差分と等価である。その結果、例えば、計測光L22の強度のばらつきに起因して、一のアライメントマークMに照射された計測光L22の強度と他のアライメントマークMに照射された計測光L22の強度とが一致しない場合においても、第1非対称パラメータから計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除される。或いは、例えば、計測光L22の強度のばらつきに起因して、一のショット領域に対応するアライメントマークMに照射された計測光L22の強度と他のショット領域に対応するアライメントマークMに照射された計測光L22の強度とが一致しない場合においても、第1非対称パラメータから計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除される。 In addition, in the formula 2, when the strength I 0+ = the strength I 0 − , the formula 2 corresponds to the formula 1. Therefore, even in Equation 1, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is still excluded. That is, in the present embodiment, the difference between the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1) is normalized to the normalized intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1). It is equivalent to the difference from the intensity of the first-order diffracted light L24 (-1). As a result, for example, the intensity of the measurement light L22 irradiated on one alignment mark M and the intensity of the measurement light L22 irradiated on the other alignment mark M do not match due to the variation in the intensity of the measurement light L22. Even in this case, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is excluded from the first asymmetric parameter. Alternatively, for example, due to the variation in the intensity of the measurement light L22, the intensity of the measurement light L22 irradiated on the alignment mark M corresponding to one shot region and the alignment mark M corresponding to the other shot region were irradiated. Even when the intensity of the measurement light L22 does not match, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is excluded from the first asymmetric parameter.

更に、制御装置29は、数式3を用いて、第2非対称パラメータを算出する。尚、数式3において、第2非対称パラメータをP2とし、反射領域233d−1が減衰した(或いは、減衰していない)0次反射光L24(0)の強度をIとする。但し、計測光L22が基板141に対して斜入射する場合には、制御装置29は、計測光L22の強度のばらつきの影響を排除するべく、数式3に代えて、数式4を用いて、第2非対称パラメータを算出してもよい。尚、数式4において、強度I0+=強度I0−である場合には、数式4は、数式3に一致する。従って、数式4においても、計測光L22の強度のばらつきによる影響が排除されていることに変わりはない。尚、数式3及び数式4は、いずれも、第2非対称パラメータが、正規化された+1次回折光L24(+1)の強度と正規化された−1次回折光L24(−1)の強度との平均と等価であることを示している。 Further, the control device 29 calculates the second asymmetric parameter using the mathematical formula 3. Note that in Equation 3, the second asymmetry parameter and P2, the strength of the reflection area 233 d-1 is attenuated (or not attenuated) zero-order reflected light L24 (0) and I 0. However, when the measurement light L22 is obliquely incident on the substrate 141, the control device 29 uses the formula 4 instead of the formula 3 in order to eliminate the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22. 2 Asymmetric parameters may be calculated. In addition, in the formula 4, when the strength I 0+ = the strength I 0 − , the formula 4 corresponds to the formula 3. Therefore, even in Equation 4, the influence of the variation in the intensity of the measurement light L22 is still excluded. In both Equations 3 and 4, the second asymmetric parameter is the average of the intensity of the normalized + 1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the normalized -1st-order diffracted light L24 (-1). It shows that it is equivalent to.

Figure 0006926403
Figure 0006926403

Figure 0006926403
このように算出された第1及び第2非対称パラメータは、アライメントマークMの非対称性の度合いを示すパラメータとなる。以下、図11(a)から図11(d)を参照しながら、第1及び第2非対称パラメータとアライメントマークMの非対称性との関係について説明する。
Figure 0006926403
The first and second asymmetry parameters calculated in this way are parameters indicating the degree of asymmetry of the alignment mark M. Hereinafter, the relationship between the first and second asymmetry parameters and the asymmetry of the alignment mark M will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (d).

図11(a)及び図11(b)は、アライメントマークMの非対称性(形状歪み)が、簡略的なモデルに置き換え可能であることを示している。具体的には、図11(a)に示すように、非対称なアライメントマークMの一例として、溝の底面(ボトム)の形状が歪んでいる(つまり、水平にならない)アライメントマークMがあげられる。このような底面の形状は、図11(a)の最下段に示すように、深さが異なる2つの水平な底面を備えるモデルに置き換え可能である。同様に、図11(b)に示すように、非対称なアライメントマークMの一例として、壁(山)の頂面(トップ)の形状が歪んでいる(つまり、水平にならない)アライメントマークMがあげられる。このような頂面の形状は、図11(b)の最下段に示すように、高さが異なる2つの水平な頂面を備えるモデルに置き換え可能である。その他、溝の側面の形状の歪み及び壁の側面の形状の歪み(更には、溝及び壁に関するあらゆる形状の歪み)も、図11(a)及び図11(b)に示すモデルに置き換え可能である。このような歪みは、いずれも、対物光学系205の光軸を対称軸とする非対称性を含む形状ゆがみに相当する。 11 (a) and 11 (b) show that the asymmetry (shape distortion) of the alignment mark M can be replaced with a simple model. Specifically, as shown in FIG. 11A, as an example of the asymmetrical alignment mark M, there is an alignment mark M in which the shape of the bottom surface (bottom) of the groove is distorted (that is, it is not horizontal). As shown in the lowermost part of FIG. 11A, the shape of such a bottom surface can be replaced with a model having two horizontal bottom surfaces having different depths. Similarly, as shown in FIG. 11B, as an example of the asymmetrical alignment mark M, the alignment mark M in which the shape of the top surface (top) of the wall (mountain) is distorted (that is, it is not horizontal) is given. Be done. Such a top surface shape can be replaced with a model having two horizontal top surfaces having different heights, as shown in the lowermost part of FIG. 11B. In addition, the distortion of the shape of the side surface of the groove and the distortion of the shape of the side surface of the wall (furthermore, the distortion of any shape related to the groove and the wall) can be replaced with the models shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). be. Each of these distortions corresponds to a shape distortion including asymmetry with the optical axis of the objective optical system 205 as the axis of symmetry.

尚、実際のアライメントマークMは、半導体プロセスに依存したマーク構造を有する。例えば、アライメントマークMは、上述した底面の形状が歪んでいる溝に相当する構造や頂面の形状が歪んでいる壁に相当する構造のみならず、溝等に形成された金属層の一部に透明なパターン部が形成されている構造等を有することもある。この場合であっても、透明なパターン部が上述した段差(例えば、上述した深さが異なる底面や高さが異なる頂面)と同様の効果を示す。つまり、この場合は、透明なパターン部の底面又は頂面の形状が歪んでいるというモデルとなる。 The actual alignment mark M has a mark structure depending on the semiconductor process. For example, the alignment mark M is not only a structure corresponding to a groove in which the shape of the bottom surface is distorted and a structure corresponding to a wall in which the shape of the top surface is distorted, but also a part of a metal layer formed in the groove or the like. It may have a structure or the like in which a transparent pattern portion is formed on the surface. Even in this case, the transparent pattern portion exhibits the same effect as the above-mentioned step (for example, the above-mentioned bottom surface having a different depth and the above-mentioned top surface having a different height). That is, in this case, the shape of the bottom surface or the top surface of the transparent pattern portion is distorted.

本実施形態では、アライメントマークMの非対称性の度合いを示すパラメータとして、2つの底面の深さの差又は2つの頂面の高さの差に相当するボトム段差(トップ段差)というパラメータと、2つの底面の平均的な深さ又は2つの頂面の平均的な高さに相当するマーク段差というパラメータとに着目する。例えば、深さがAとなる底面と深さがB(但し、B>A)となる底面とを備えるモデルのボトム段差及びマーク段差は、夫々、「B−A」及び「(A+B)/2」となる。例えば、高さがAとなる頂面と高さがB(但し、B>A)となる頂面とを備えるモデルのボトム段差(トップ段差)及びマーク段差は、夫々、「B−A」及び「(A+B)/2」となる。 In the present embodiment, as parameters indicating the degree of asymmetry of the alignment mark M, a parameter called a bottom step (top step) corresponding to the difference in depth between the two bottom surfaces or the difference in height between the two top surfaces and 2 Pay attention to the parameter of the mark step corresponding to the average depth of one bottom surface or the average height of two top surfaces. For example, the bottom step and the mark step of a model having a bottom surface having a depth of A and a bottom surface having a depth of B (however, B> A) are "BA" and "(A + B) / 2, respectively. ". For example, the bottom step (top step) and the mark step of a model having a top surface having a height of A and a top surface having a height of B (however, B> A) are "BA" and mark, respectively. It becomes "(A + B) / 2".

ボトム段差は、図11(c)に示すように、第1非対称パラメータ(つまり、+1次回折光L24(+1)の強度と−1次回折光+24(−1)の強度との差分)と相関を有するパラメータとなる。つまり、第1非対称パラメータは、実質的には、アライメントマークMの非対称性の度合いを示すボトム段差を示していると言える。更に、マーク段差は、図11(d)に示すように、第2非対称パラメータ(つまり、0次反射光L24(0)の強度に対する+1次回折光L24(+1)の強度と−1次回折光L24(−1)の強度との平均値の比)と相関を有するパラメータとなる。つまり、第2非対称パラメータは、実質的には、アライメントマークMの非対称性の度合いを示すマーク段差を示していると言える。ここで、マーク段差はマーク高低と称してもよい。 As shown in FIG. 11C, the bottom step correlates with the first asymmetric parameter (that is, the difference between the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the -1st-order diffracted light +24 (-1)). It becomes a parameter. That is, it can be said that the first asymmetry parameter substantially indicates the bottom step indicating the degree of asymmetry of the alignment mark M. Further, as shown in FIG. 11D, the mark step has the intensity of the +1st-order diffracted light L24 (+1) and the -1st-order diffracted light L24 (that is, the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) with respect to the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0). It is a parameter that has a correlation with -1) the ratio of the average value to the intensity). That is, it can be said that the second asymmetry parameter substantially indicates a mark step indicating the degree of asymmetry of the alignment mark M. Here, the mark step may be referred to as mark height.

このため、第1及び第2非対称パラメータは、アライメントマークMの形状が非対称であるか否かを特定可能な情報に相当する。更には、第1及び第2非対称パラメータは、アライメントマークMの非対称な形状が、どのような形状であるかをある程度推定可能な情報であると言える。 Therefore, the first and second asymmetric parameters correspond to information that can identify whether or not the shape of the alignment mark M is asymmetric. Furthermore, it can be said that the first and second asymmetric parameters are information that can estimate to some extent what kind of shape the asymmetric shape of the alignment mark M is.

逆に言えば、第1非対称パラメータが算出される一方で、第2非対称パラメータが算出されない場合には、アライメントマークMの非対称な形状がどのような形状であるかを推定することが困難になる可能性がある。例えば、図12は、ボトム段差が一定となる状態を維持しながら、マーク段差が変わるように形状が変化する一連のアライメントマークMを示している。このようなアライメントマークMからは、図12の右側に示す第1及び第2非対称パラメータが算出される。この場合、第1非対称パラメータが変化しない(つまり、一定の値を有する)がゆえに、第1非対称パラメータは、図12の左側に示す一連のアライメントマークMが全て同じ形状を有するアライメントマークMであることを示している。しかしながら、実際には、一連のアライメントマークMの形状が全て異なるがゆえに、図12の左側に太線で示すように、アライメント計測によって得られるマーク位置情報が示すアライメントマークMの位置と本来のアライメントマークMの位置との間の誤差は、アライメントマークMの形状に応じて変動している。従って、第1非対称パラメータだけでは、場合によっては、アライメントマークMの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を抑制することが困難である。 Conversely, if the first asymmetric parameter is calculated but the second asymmetric parameter is not calculated, it becomes difficult to estimate what the asymmetric shape of the alignment mark M is. there is a possibility. For example, FIG. 12 shows a series of alignment marks M whose shape changes so that the mark step changes while maintaining a state where the bottom step is constant. From such an alignment mark M, the first and second asymmetric parameters shown on the right side of FIG. 12 are calculated. In this case, since the first asymmetric parameter does not change (that is, has a constant value), the first asymmetric parameter is an alignment mark M in which the series of alignment marks M shown on the left side of FIG. 12 all have the same shape. It is shown that. However, in reality, since the shapes of the series of alignment marks M are all different, the position of the alignment mark M and the original alignment mark indicated by the mark position information obtained by the alignment measurement, as shown by the thick line on the left side of FIG. The error from the position of M varies depending on the shape of the alignment mark M. Therefore, it is difficult to suppress the influence of the asymmetry of the alignment mark M on the mark position information by the first asymmetry parameter alone in some cases.

同様に、第2非対称パラメータが算出される一方で、第1非対称パラメータが算出されない場合には、アライメントマークMの非対称な形状がどのような形状であるかを推定することが困難になる可能性がある。例えば、図13は、マーク段差が一定となる状態を維持しながら、ボトム段差が変わるように形状が変化する一連のアライメントマークMを示している。このようなアライメントマークMからは、図13の右側に示す第1及び第2非対称パラメータが算出される。この場合、第2非対称パラメータが変化しない(つまり、一定の値を有する)がゆえに、第2非対称パラメータは、図12の左側に示す一連のアライメントマークMが全て同じ形状を有するアライメントマークMであることを示している。しかしながら、実際には、一連のアライメントマークMの形状が全て異なるがゆえに、マーク位置情報は、アライメントマークMの形状に応じて変動する誤差を含んでいる可能性がある。従って、第2非対称パラメータだけでは、場合によっては、アライメントマークMの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を抑制することが困難である。 Similarly, if the second asymmetric parameter is calculated but the first asymmetric parameter is not calculated, it may be difficult to estimate what the asymmetric shape of the alignment mark M is. There is. For example, FIG. 13 shows a series of alignment marks M whose shape changes so that the bottom step changes while maintaining a state in which the mark step is constant. From such an alignment mark M, the first and second asymmetric parameters shown on the right side of FIG. 13 are calculated. In this case, since the second asymmetric parameter does not change (that is, has a constant value), the second asymmetric parameter is an alignment mark M in which the series of alignment marks M shown on the left side of FIG. 12 all have the same shape. It is shown that. However, in reality, since the shapes of the series of alignment marks M are all different, the mark position information may include an error that varies depending on the shape of the alignment marks M. Therefore, it is difficult to suppress the influence of the asymmetry of the alignment mark M on the mark position information by the second asymmetry parameter alone in some cases.

しかるに、本実施形態では、第1及び第2非対称パラメータの双方が算出されるがゆえに、第1及び第2非対称パラメータのいずれか一方が算出されるものの第1及び第2非対称パラメータのいずれか他方が算出されない場合と比較して、アライメントマークMの非対称性がマーク位置情報に及ぼす影響を排除することが可能である。 However, in the present embodiment, since both the first and second asymmetric parameters are calculated, one of the first and second asymmetric parameters is calculated, but the other of the first and second asymmetric parameters is calculated. It is possible to eliminate the influence of the asymmetry of the alignment mark M on the mark position information as compared with the case where is not calculated.

非対称パラメータを算出した後、制御装置29は、算出した非対称パラメータに基づいて、マーク位置情報を補正する。具体的には、制御装置29は、アライメントマークMの形状の非対称性に起因してマーク位置情報に残留してしまいかねない誤差成分を小さくする又はゼロにするように、非対称パラメータに応じた所定の演算処理をマーク位置情報に対して行うことで、マーク位置情報を補正する。その後、制御装置29は、補正したマーク位置情報に基づいてEGA演算を行う。その結果、上述したアライメントパラメータ(つまり、モデル式を規定する係数(a、a、a、a、a、a、a、a、a、a、・・・、b、b、b、b、b、b、b、b、b、b・・・))を算出する。 After calculating the asymmetric parameter, the control device 29 corrects the mark position information based on the calculated asymmetric parameter. Specifically, the control device 29 determines a predetermined value according to the asymmetry parameter so as to reduce or eliminate the error component that may remain in the mark position information due to the asymmetry of the shape of the alignment mark M. The mark position information is corrected by performing the arithmetic processing of the above on the mark position information. After that, the control device 29 performs the EGA calculation based on the corrected mark position information. As a result, the above-mentioned alignment parameters (that is, the coefficients (a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , a 6 , a 7 , a 8 , a 9 , ... , B 0 , b 1 , b 2 , b 3 , b 4 , b 5 , b 6 , b 7 , b 8 , b 9 ...)).

その後、制御装置29は、算出したアライメントパラメータを、記憶装置4に送信する。記憶装置4は、制御装置29が送信してきたアライメントパラメータを、当該アライメントパラメータを取得した基板141を識別するための識別情報と共に記憶する。その後、搬送装置により、基板141は、アライメント装置2から露光装置1に搬送される。 After that, the control device 29 transmits the calculated alignment parameter to the storage device 4. The storage device 4 stores the alignment parameter transmitted by the control device 29 together with the identification information for identifying the substrate 141 from which the alignment parameter has been acquired. After that, the substrate 141 is transported from the alignment device 2 to the exposure device 1 by the transfer device.

基板141が搬送された露光装置1が備える制御装置16は、アライメント系15を用いて、マーク位置情報を取得する。尚、アライメント系15が行うマーク位置情報の取得動作は、アライメント装置2が行うマーク位置情報の取得動作と同じである。また、制御装置16は、記憶装置4が記憶しているアライメントパラメータを取得する。記憶装置4が記憶しているアライメントパラメータを取得した場合は、制御装置16は、アライメントパラメータのうちの一部を算出するための簡易的なEGA演算を行えばよい。露光装置1は、アライメントパラメータのうちの他の一部については、アライメント装置2が算出したアライメントパラメータをそのまま流用可能である。 The control device 16 included in the exposure device 1 to which the substrate 141 is transported acquires the mark position information by using the alignment system 15. The mark position information acquisition operation performed by the alignment system 15 is the same as the mark position information acquisition operation performed by the alignment device 2. Further, the control device 16 acquires the alignment parameter stored in the storage device 4. When the alignment parameter stored in the storage device 4 is acquired, the control device 16 may perform a simple EGA calculation for calculating a part of the alignment parameter. The exposure apparatus 1 can use the alignment parameters calculated by the alignment apparatus 2 as they are for the other part of the alignment parameters.

例えば、制御装置16は、アライメントパラメータのうちの高次成分の係数(a、a、a、a、a、a、a、・・・、b、b、b、b、b、b、b・・・)については、アライメント装置2が算出したアライメントパラメータをそのまま流用してもよい。なぜならば、高次成分の係数(a、a、a、a、a、a、a、・・・、b、b、b、b、b、b、b・・・)は、主としてプロセスに起因する基板141の変形に起因して生じる成分であり、基板141がアライメント装置2から露光装置1に搬送されたとしても変化しない可能性が高いからである。この場合、制御装置16は、アライメントパラメータのうちの低次成分の係数(a、a、a、b、b、b)を算出するための簡易的なEGA演算を行えばよい。低次成分の係数(a、a、a、b、b、b)は、主として基板ステージ14による基板141の保持状態に起因する基板141の変形に起因して生じる成分であり、アライメント装置2の基板ステージ27が基板141を保持する状態から露光装置1の基板ステージ14が基板141を保持する状態への遷移に起因して変化する可能性があるからである。 For example, the control device 16 has coefficients (a 3 , a 4 , a 5 , a 6 , a 7 , a 8 , a 9 , ..., b 3 , b 4 , b) of higher-order components of the alignment parameters. For 5 , b 6 , b 7 , b 8 , b 9 ...), the alignment parameters calculated by the alignment device 2 may be used as they are. Since the coefficient of the high-order component (a 3, a 4, a 5, a 6, a 7, a 8, a 9, ···, b 3, b 4, b 5, b 6, b 7, b 8 , b 9 ...) Are components generated mainly due to the deformation of the substrate 141 due to the process, and there is a high possibility that the substrate 141 will not change even if the substrate 141 is transported from the alignment device 2 to the exposure device 1. Because. In this case, if the control device 16 performs a simple EGA operation for calculating the coefficients (a 0 , a 1 , a 2 , b 0 , b 1 , b 2) of the low-order components of the alignment parameters. good. The coefficients of the low-order components (a 0 , a 1 , a 2 , b 0 , b 1 , b 2 ) are components that are mainly caused by the deformation of the substrate 141 due to the holding state of the substrate 141 by the substrate stage 14. This is because there is a possibility that the change may occur due to the transition from the state in which the substrate stage 27 of the alignment device 2 holds the substrate 141 to the state in which the substrate stage 14 of the exposure apparatus 1 holds the substrate 141.

以上の動作の結果、制御装置16は、アライメントパラメータを取得する。ここで、アライメントパラメータは、非対称パラメータによって補正されたマーク位置情報に基づいて算出されたパラメータ成分を含んでいる。このため、制御装置16は、非対称パラメータに基づいてマーク位置情報が補正されない場合と比較して、相対的に高精度なアライメントパラメータを算出可能である。 As a result of the above operation, the control device 16 acquires the alignment parameter. Here, the alignment parameter includes a parameter component calculated based on the mark position information corrected by the asymmetric parameter. Therefore, the control device 16 can calculate the alignment parameter with relatively high accuracy as compared with the case where the mark position information is not corrected based on the asymmetric parameter.

尚、上述した露光システムSYSの構成(例えば、露光システムSYSを構成する各装置(或いは、各装置を構成する各部材等)の形状や、配置位置や、サイズや、機能や、数等)はあくまで一例である。従って、露光システムSYSの構成の少なくとも一部が適宜改変されてもよい。以下、改変例の一部について説明する。 The configuration of the exposure system SYS described above (for example, the shape, arrangement position, size, function, number, etc. of each device (or each member constituting each device) constituting the exposure system SYS) is It is just an example. Therefore, at least a part of the configuration of the exposure system SYS may be appropriately modified. Hereinafter, some of the modified examples will be described.

±K次回折光L24(±K)が撮像素子25に入射する場合には、制御装置29は、+K次回折光L24(+K)の強度と−K次回折光L24(−K)の強度との差分(或いは、当該差分から算出可能な任意の係数)を、第1非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置29は、0次反射光L24(0)の強度に対する+K次回折光L24(+K)の強度と−K次回折光L24(−K)の強度との平均値の比(或いは、当該比から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。 When the ± Kth-order diffracted light L24 (± K) is incident on the image pickup element 25, the control device 29 determines the difference between the intensity of the + Kth-order diffracted light L24 (+ K) and the intensity of the −Kth-order diffracted light L24 (−K). Alternatively, an arbitrary coefficient that can be calculated from the difference) may be adopted as the first asymmetric parameter. The control device 29 calculates the ratio of the average value of the intensity of the + Kth-order diffracted light L24 (+ K) to the intensity of the −Kth-order diffracted light L24 (−K) with respect to the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) (or calculated from the ratio). Any possible coefficient) may be adopted as the second asymmetric parameter.

制御装置29は、0次反射光L24(0)の強度に対する+1次回折光L24(+1)又は+K次回折光L24(+K)の強度の比(或いは、当該比から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置29は、0次反射光L24(0)の強度に対する−1次回折光L24(−1)又は−K次回折光L24(−K)の強度の比(或いは、当該比から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置29は、0次反射光L24(0)の強度そのもの(或いは、当該強度から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置29は、+1次回折光L24(+1)又は+K次回折光L24(+K)の強度そのもの(或いは、当該強度から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。制御装置29は、−1次回折光L24(−1)又は−K次回折光L24(−K)の強度そのもの(或いは、当該強度から算出可能な任意の係数)を、第2非対称パラメータとして採用してもよい。 The control device 29 determines the ratio of the intensity of the + 1st-order diffracted light L24 (+1) or the + K-th-order diffracted light L24 (+ K) to the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) (or an arbitrary coefficient that can be calculated from the ratio). It may be adopted as the second asymmetric parameter. The control device 29 is a ratio of the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1) or the −K-order diffracted light L24 (−K) to the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) (or any ratio that can be calculated from the ratio. Coefficient) may be adopted as the second asymmetric parameter. The control device 29 may adopt the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0) itself (or an arbitrary coefficient that can be calculated from the intensity) as the second asymmetric parameter. The control device 29 may adopt the intensity of the + 1st-order diffracted light L24 (+1) or the + K-th order diffracted light L24 (+ K) itself (or an arbitrary coefficient that can be calculated from the intensity) as the second asymmetric parameter. The control device 29 adopts the intensity of the -1st order diffracted light L24 (-1) or the −K order diffracted light L24 (−K) itself (or an arbitrary coefficient that can be calculated from the intensity) as the second asymmetric parameter. May be good.

上述した説明では、第1及び第2非対称パラメータは、正規化された+1次回折光L24(+1)の強度及び正規化された−1次回折光L24(−1)の強度から算出される。しかしながら、第1及び第2非対称パラメータは、正規化されていない+1次回折光L24(+1)の強度と正規化されていない−1次回折光L24(−1)の強度から算出されてもよい。 In the above description, the first and second asymmetric parameters are calculated from the intensity of the normalized +1st order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the normalized -1st order diffracted light L24 (-1). However, the first and second asymmetric parameters may be calculated from the intensity of the unnormalized +1st order diffracted light L24 (+1) and the intensity of the unnormalized -1st order diffracted light L24 (-1).

第1非対称パラメータは、同じ次数の2種類の回折光L24の差分でなくてもよい。第1非対称パラメータは、同じ次数の2種類の回折光L24の間の関係に関するパラメータであってもよい。第1非対称パラメータは、異なる次数の2種類(或いは、3種類以上)の回折光L24の間の関係に関するパラメータであってもよい。 The first asymmetric parameter does not have to be the difference between two types of diffracted light L24 of the same order. The first asymmetric parameter may be a parameter relating to the relationship between two types of diffracted light L24 of the same order. The first asymmetric parameter may be a parameter relating to the relationship between two types (or three or more types) of diffracted light L24 having different orders.

照明系21は、照明系21の光軸に沿ってライトガイド217の射出端面を移動可能であってもよい。 The illumination system 21 may be movable on the emission end face of the light guide 217 along the optical axis of the illumination system 21.

可変視野絞り231は、絞り機構2311から2314に加えて又は代えて、その他の絞り機構を備えていてもよい。例えば、可変視野絞り231は、X軸方向に沿って並ぶ2つの開口の間の間隔を調整可能な絞り機構を備えていてもよい。 The variable field diaphragm 231 may include other diaphragm mechanisms in addition to or in place of the diaphragm mechanisms 2311 to 2314. For example, the variable field diaphragm 231 may include a diaphragm mechanism capable of adjusting the distance between two openings arranged along the X-axis direction.

絞り機構2314に含まれる絞り羽根2314aは、第2羽根部分2314a−2及び第3羽根部分2314a−3のいずれか一方を含んでいなくてもよい。絞り羽根2314bは、第2羽根部分2314b−2及び第3羽根部分2314b−3のいずれか一方を含んでいなくてもよい。この場合であっても、絞り機構2314は、X軸方向及びY軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ2つの開口を規定可能である。例えば、図14(a)に示すように、絞り羽根2314aが第2羽根部分2314a−2を含んでおらず且つ絞り羽根2314bが第2羽根部分2314b−2を含んでいない場合であっても、絞り機構2314は、X軸方向及びY軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ2つの開口(図8(b)に示す2つの開口と等価な開口)を規定可能である。例えば、図14(b)に示すように、絞り羽根2314aが第3羽根部分2314a−3を含んでおらず且つ絞り羽根2314bが第3羽根部分2314b−3を含んでいない場合であっても、絞り機構2314は、X軸方向及びY軸方向の双方に交差する方向に沿って並ぶ2つの開口(図8(d)に示す2つの開口と等価な開口)を規定可能である。 The diaphragm blade 2314a included in the diaphragm mechanism 2314 may not include either the second blade portion 2314a-2 or the third blade portion 2314a-3. The diaphragm blade 2314b does not have to include either the second blade portion 2314b-2 or the third blade portion 2314b-3. Even in this case, the diaphragm mechanism 2314 can define two openings arranged along the directions intersecting both the X-axis direction and the Y-axis direction. For example, as shown in FIG. 14A, even when the diaphragm blade 2314a does not include the second blade portion 2314a-2 and the diaphragm blade 2314b does not include the second blade portion 2314b-2. The diaphragm mechanism 2314 can define two openings (openings equivalent to the two openings shown in FIG. 8B) arranged along a direction intersecting both the X-axis direction and the Y-axis direction. For example, as shown in FIG. 14B, even when the diaphragm blade 2314a does not include the third blade portion 2314a-3 and the diaphragm blade 2314b does not include the third blade portion 2314b-3. The diaphragm mechanism 2314 can define two openings (openings equivalent to the two openings shown in FIG. 8D) arranged along a direction intersecting both the X-axis direction and the Y-axis direction.

導光光学系23及び24のうちの少なくとも一方は、可変視野絞り231を備えていなくてもよい。例えば、計測光L22が格子マークMX及び格子マークMYの双方に同時に照射されない場合には、導光光学系23及び24のうちの少なくとも一方は、可変視野絞り231を備えていなくてもよい。 At least one of the light guide optical systems 23 and 24 does not have to include the variable field diaphragm 231. For example, when the measurement light L22 is not applied to both the grid mark MX and the grid mark MY at the same time, at least one of the light guide optical systems 23 and 24 does not have to include the variable field diaphragm 231.

導光光学系23及び24のうちの少なくとも一方は、ケスタープリズム233に加えて又は代えて、出射光L24の一部を所定量以上減衰すると共に、所定量以上減衰した出射光L24と所定量以上減衰していない出射光L24との双方を撮像素子25に導く任意の光学素子を備えていてもよい。導光光学系23及び24のうちの少なくとも一方は、ケスタープリズム233に代えて、出射光L24を2方向に分岐可能な光学素子と、一の方向に分岐した出射光を所定量以上減衰可能な光学素子とを別個に備えていてもよい。 At least one of the light guide optical systems 23 and 24, in addition to or in place of the Kester prism 233, attenuates a part of the emitted light L24 by a predetermined amount or more, and attenuates a predetermined amount or more of the emitted light L24 and a predetermined amount or more. Any optical element that guides both the unattenuated emitted light L24 to the image pickup element 25 may be provided. At least one of the light guide optical systems 23 and 24 can attenuate the emitted light L24 branched in two directions and the emitted light branched in one direction by a predetermined amount or more instead of the Kester prism 233. It may be provided separately from the optical element.

導光光学系23は、出射光L24の一部を所定量以上減衰しなくてもよい。導光光学系23は、所定量以上減衰していない出射光L24を撮像素子25に導く一方で、所定量以上減衰した出射光L24を撮像素子25に導かなくてもよい。この場合、撮像素子25の撮像面25aは、第1撮像領域25a−1を含む一方で、第2撮像領域25a−2を含んでいなくてもよい。或いは、導光光学系23は、所定量以上減衰した出射光L24を撮像素子25に導く一方で、所定量以上減衰していない出射光L24を撮像素子25に導かなくてもよい。この場合、撮像素子25の撮像面25aは、第2撮像領域25a−2を含む一方で、第1撮像領域25a−1を含んでいなくてもよい。導光光学系24及び撮像素子26についても同様である。 The light guide optical system 23 does not have to attenuate a part of the emitted light L24 by a predetermined amount or more. While the light guide optical system 23 guides the emitted light L24 that has not been attenuated by a predetermined amount or more to the image pickup device 25, the light guide optical system 23 does not have to guide the emitted light L24 that has been attenuated by a predetermined amount or more to the image pickup element 25. In this case, the image pickup surface 25a of the image pickup device 25 includes the first image pickup area 25a-1, but does not have to include the second image pickup area 25a-2. Alternatively, the light guide optical system 23 does not have to guide the emitted light L24 attenuated by a predetermined amount or more to the image sensor 25, while the emitted light L24 not attenuated by a predetermined amount or more is guided to the image sensor 25. In this case, the image pickup surface 25a of the image pickup device 25 includes the second image pickup area 25a-2, but does not have to include the first image pickup area 25a-1. The same applies to the light guide optical system 24 and the image sensor 26.

アライメント装置2は、撮像素子25及び26のうちの少なくとも一方に加えて又は代えて、出射光L24を受光可能な任意の受光素子を備えていなくてもよい。アライメント装置2は、0次反射光L24(0)を受光する受光素子と、+1次回折光L24(+1)を受光する受光素子と、−1次回折光L24(−1)を受光する受光素子とを備えていてもよい。この場合、アライメント装置2は、各受光素子の受光結果を、0次反射光L24(0)の強度、+1次回折光L24(+1)の強度及び−1次回折光L24(−1)の強度の夫々として取り扱ってもよい。 The alignment device 2 may not include any light receiving element capable of receiving the emitted light L24 in addition to or in place of at least one of the image pickup elements 25 and 26. The alignment device 2 includes a light receiving element that receives the 0th-order reflected light L24 (0), a light receiving element that receives the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and a light receiving element that receives the -1st-order diffracted light L24 (-1). You may have it. In this case, the alignment device 2 determines the light receiving result of each light receiving element as the intensity of the 0th-order reflected light L24 (0), the intensity of the + 1st-order diffracted light L24 (+1), and the intensity of the -1st-order diffracted light L24 (-1), respectively. It may be treated as.

上述した説明では、アライメント装置2は、非対称パラメータに基づいて、アライメント装置2が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正している。しかしながら、アライメント装置2は、非対称パラメータに基づいて、アライメント装置2が行うアライメント計測で取得されるマーク検出情報又はアライメントパラメータを補正してもよい。或いは、アライメント装置2に加えて又は代えて、露光装置1が、非対称パラメータに基づいて、露光装置1が行うアライメント計測で取得されるマーク検出情報、マーク位置情報又はアライメントパラメータを補正してもよい。この場合、アライメント装置2は、算出した非対称パラメータを記憶装置4に記憶させてもよい。露光装置1は、記憶装置4が記憶している非対称パラメータを取得してもよい。 In the above description, the alignment device 2 corrects the mark position information acquired by the alignment measurement performed by the alignment device 2 based on the asymmetric parameter. However, the alignment device 2 may correct the mark detection information or the alignment parameter acquired by the alignment measurement performed by the alignment device 2 based on the asymmetry parameter. Alternatively, in addition to or in place of the alignment device 2, the exposure device 1 may correct the mark detection information, the mark position information, or the alignment parameter acquired by the alignment measurement performed by the exposure device 1 based on the asymmetry parameter. .. In this case, the alignment device 2 may store the calculated asymmetric parameter in the storage device 4. The exposure device 1 may acquire the asymmetric parameter stored in the storage device 4.

露光システムSYSは、図15(a)に示すように、重ね合わせ計測装置5を備えていてもよい。重ね合わせ計測装置5は、露光装置1が転写したデバイスパターンの重ね合わせ誤差を計測する。重ね合わせ計測装置5には、不図示の搬送装置によって、基板処理装置3から基板141が搬送される。重ね合わせ計測装置5は、搬送された基板のある層に形成された計測マーク像を検出し、当該検出した計測マーク像と、異なる層に形成された計測マーク像との間の位置のずれ量(重ね合わせ誤差)を算出する。ここで、図15(b)に示すように、重ね合わせ計測装置5が算出した重ね合わせ誤差と上述した非対称パラメータとの間に相関が出てくる場合がある。この場合には、アライメントマークMの非対称性が、露光装置1が行うアライメント計測の精度に影響を与えている可能性が高いと推定される。そこで、重ね合わせ誤差と非対称パラメータとの間に相関がある場合には、露光装置1は、アライメント計測を行う際に非対称パラメータを参照してもよい。つまり、露光装置1は、非対称パラメータに基づいて、露光装置1が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正してもよい。その結果、アライメントマークMの非対称性に起因した悪影響がより一層排除されるがゆえに、アライメントマークMの非対称性と相関を有する重ね合わせ誤差の一層の低減が可能となる。もちろん、重ね合わせ誤差と非対称パラメータとの間に相関がない場合においても、露光装置1は、非対称パラメータに基づいて、露光装置1が行うアライメント計測で取得されるマーク位置情報を補正してもよい。 As shown in FIG. 15A, the exposure system SYS may include a superposition measuring device 5. The superposition measuring device 5 measures the superposition error of the device pattern transferred by the exposure device 1. The substrate 141 is transported from the substrate processing device 3 to the superposition measuring device 5 by a transport device (not shown). The superposition measurement device 5 detects a measurement mark image formed on a certain layer of the conveyed substrate, and the amount of positional deviation between the detected measurement mark image and the measurement mark image formed on a different layer. (Superposition error) is calculated. Here, as shown in FIG. 15B, there may be a correlation between the superposition error calculated by the superposition measuring device 5 and the asymmetric parameter described above. In this case, it is highly probable that the asymmetry of the alignment mark M affects the accuracy of the alignment measurement performed by the exposure apparatus 1. Therefore, when there is a correlation between the superposition error and the asymmetric parameter, the exposure apparatus 1 may refer to the asymmetric parameter when performing the alignment measurement. That is, the exposure apparatus 1 may correct the mark position information acquired by the alignment measurement performed by the exposure apparatus 1 based on the asymmetric parameter. As a result, since the adverse effect caused by the asymmetry of the alignment mark M is further eliminated, it is possible to further reduce the superposition error having a correlation with the asymmetry of the alignment mark M. Of course, even when there is no correlation between the superposition error and the asymmetric parameter, the exposure apparatus 1 may correct the mark position information acquired by the alignment measurement performed by the exposure apparatus 1 based on the asymmetry parameter. ..

上述の説明では、露光装置1は、半導体基板等の基板141を露光する。しかしながら、露光装置1は、ガラス板、セラミック基板、フィルム部材、又は、マスクブランクス等の任意の物体を露光してもよい。露光装置1は、液晶表示素子又はディスプレイを製造するための露光装置であってもよい。露光装置1は、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(例えば、CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ及びマスク111(或いは、レチクル)のうちの少なくとも一つを製造するための露光装置であってもよい。露光装置EXは、物体に露光光ELを照射することで物体に発生する光トラップ力を用いて物体を補足する光ピンセット装置であってもよい。 In the above description, the exposure apparatus 1 exposes a substrate 141 such as a semiconductor substrate. However, the exposure apparatus 1 may expose any object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. The exposure apparatus 1 may be an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display. The exposure apparatus 1 may be an exposure apparatus for manufacturing at least one of a thin film magnetic head, an image pickup device (for example, a CCD), a micromachine, a MEMS, a DNA chip, and a mask 111 (or a reticle). The exposure device EX may be an optical tweezers device that captures an object by using the light trapping force generated in the object by irradiating the object with the exposure light EL.

半導体デバイス等のデバイスは、図16に示す各ステップを経て製造されてもよい。デバイスを製造するためのステップは、デバイスの機能及び性能設計を行うステップS201、機能及び性能設計に基づいたマスク111を製造するステップS202、デバイスの基材である基板141を製造するステップS203、マスク111のデバイスパターンからの露光光ELで基板141を露光し且つ露光された基板141を現像するステップS204、デバイス組み立て処理(ダイシング処理、ボンディング処理、パッケージ処理等の加工処理)を含むステップS205及び検査ステップS206を含んでいてもよい。 A device such as a semiconductor device may be manufactured through each step shown in FIG. The steps for manufacturing the device include step S201 for manufacturing the function and performance of the device, step S202 for manufacturing the mask 111 based on the function and performance design, step S203 for manufacturing the substrate 141 which is the base material of the device, and the mask. Step S204 for exposing the substrate 141 with the exposure light EL from the device pattern 111 and developing the exposed substrate 141, step S205 including device assembly processing (processing processing such as dicing processing, bonding processing, packaging processing), and inspection. Step S206 may be included.

上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の要件のうちの一部が用いられなくてもよい。上述の各実施形態の要件は、適宜他の実施形態の要件と置き換えることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The requirements of each of the above embodiments can be combined as appropriate. Some of the requirements of each of the above embodiments may not be used. The requirements of each of the above embodiments can be replaced with the requirements of other embodiments as appropriate. In addition, to the extent permitted by law, the disclosures of all published gazettes and US patents relating to the exposure apparatus and the like cited in each of the above-described embodiments shall be incorporated as part of the description of the main text.

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造装置もまた本発明の技術思想に含まれる。 Further, the present invention can be appropriately changed within the scope of the claims and within the range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the position detection device and the position detection method, the exposure device and the exposure device accompanied by such a change. The exposure method and the device manufacturing apparatus are also included in the technical idea of the present invention.

1 露光装置
14 基板ステージ
141 基板
143 位置計測装置
15 アライメント系
16 制御装置
2 計測装置
21 照明系
23、24 導光光学系
231 可変視野絞り
233 ケスタープリズム
25、26 撮像素子
25a 撮像面
25a−1、25a−2 撮像領域
27 基板ステージ
271 位置計測装置
29 制御装置
M アライメントマーク
1 Exposure device 14 Substrate stage 141 Substrate 143 Position measurement device 15 Alignment system 16 Control device 2 Measuring device 21 Lighting system 23, 24 Guide optical system 231 Variable field aperture 233 Kester prism 25, 26 Imaging element 25a Imaging surface 25a-1, 25a-2 Imaging area 27 Board stage 271 Position measuring device 29 Control device M Alignment mark

Claims (39)

光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の複数の回折光のうち、第1次数の回折光と前記第1次数とは異なる第2次数の回折光とを少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて前記マークの形状の非対称性及び前記マークの表面の高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出し、前記マークの検出位置に関する位置情報を補正するコントローラと
を備える位置検出装置。
A position detection device that detects the position of a mark formed on an object with the measurement light from a light source.
A detector that detects at least a first-order diffracted light and a second-order diffracted light different from the first-order diffracted light among a plurality of diffracted light of the measured light via the mark.
With a controller that calculates error information regarding position detection error due to the asymmetry of the shape of the mark and the height of the surface of the mark using the detection result of the detector, and corrects the position information regarding the detection position of the mark. A position detector comprising.
光源からの計測光で、物体に形成されたマークの位置を検出する位置検出装置であって、
前記マークを介した前記計測光の複数の回折光のうち、第1次数の回折光と前記第1次数とは異なる第2次数の回折光とを少なくとも検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて、前記マークの検出位置に関する位置情報を算出すると共に前記マークの形状の非対称性及び前記マークの表面の高低に起因する位置の検出誤差に関する誤差情報を算出するコントローラと
を備える位置検出装置。
A position detection device that detects the position of a mark formed on an object with the measurement light from a light source.
A detector that detects at least a first-order diffracted light and a second-order diffracted light different from the first-order diffracted light among a plurality of diffracted light of the measured light via the mark.
Using the detection result of the detector, a controller that calculates the position information regarding the detection position of the mark and also calculates the error information regarding the position detection error due to the asymmetry of the shape of the mark and the height of the surface of the mark. A position detector with and.
前記第1次数の回折光と前記第2次数の回折光とは、前記検出器の検出面上で互いに離れた位置に達する
請求項1又は2に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 1 or 2, wherein the first-order diffracted light and the second-order diffracted light reach positions separated from each other on the detection surface of the detector.
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の0次光を検出する
請求項1から3のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The position detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detector detects the 0th-order light of the measurement light via the mark.
前記誤差情報は、前記計測光を前記マークに導く導光光学系の光軸に沿った対称軸に関する前記マークの非対称性に起因した前記検出誤差に関する
請求項1から4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The error information is described in any one of claims 1 to 4 regarding the detection error due to the asymmetry of the mark with respect to the axis of symmetry along the optical axis of the light guide optical system that guides the measurement light to the mark. Position detector.
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の複数の回折光のうちの少なくとも一部を少なくとも検出する第1及び第2検出器を備える
請求項1から5のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The one according to any one of claims 1 to 5, wherein the detector includes first and second detectors that detect at least a part of a plurality of diffracted light of the measurement light via the mark. Position detector.
前記コントローラは、前記第1検出器の検出結果を用いて前記マークの位置を検出すると共に、前記第2検出器の検出結果を用いて前記誤差情報を算出する
請求項6に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 6, wherein the controller detects the position of the mark using the detection result of the first detector and calculates the error information using the detection result of the second detector. ..
前記コントローラは、前記誤差情報を用いて、前記第1検出器の検出結果を変更する
請求項7に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 7, wherein the controller uses the error information to change the detection result of the first detector.
前記第2検出器は、前記計測光の±N(但し、Nは1以上の整数)次回折光を、前記第1次数及び第2次数の回折光として独立に検出する
請求項6からのいずれか一項に記載の位置検出装置。
Any of claims 6 to 8 , wherein the second detector independently detects ± N (where N is an integer of 1 or more) order diffracted light of the measured light as diffracted light of the first order and the second order. The position detection device according to one item.
前記コントローラは、前記+N次回折光の検出結果と前記−N次回折光の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 9 , wherein the controller calculates the error information by using the relationship between the detection result of the + Nth-order diffracted light and the detection result of the −Nth-order diffracted light.
前記第2検出器は、前記計測光の反射光を検出し、
前記コントローラは、前記反射光の検出結果と前記+N次回折光及び−N次回折光の少なくとも一方の検出結果との関係を用いて前記誤差情報を算出する
請求項又は10に記載の位置検出装置。
The second detector detects the reflected light of the measurement light and
The position detection device according to claim 9 or 10 , wherein the controller calculates the error information by using the relationship between the detection result of the reflected light and the detection result of at least one of the + Nth-order diffracted light and the −Nth-order diffracted light.
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光を検出し、
前記コントローラは、前記第1次数及び第2次数の回折光の強度の関係に関する第1情報と、前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
請求項1から11のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The detector detects the reflected light of the measurement light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order through the mark.
The controller has at least one of the first information regarding the relationship between the intensity of the diffracted light of the first order and the diffracted light of the second order, the reflected light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order. The position detection device according to any one of claims 1 to 11 , which calculates the error information based on the second information regarding the strength.
前記第1情報は、前記第1次数及び第2次数の回折光の強度の差に関する
請求項12に記載の位置検出装置。
The position detecting device according to claim 12 , wherein the first information is a difference in intensity of diffracted light between the first order and the second order.
前記第2情報は、前記反射光の強度、前記第1次数及び第2次数の回折光の少なくとも一方の強度、前記反射光の強度で正規化した前記第1次数及び第2次数の回折光の少なくとも一方の強度、及び、前記第1次数及び第2次数の回折光の少なくとも一方の強度で正規化した前記反射光の強度のうちの少なくとも一つに関する
請求項12又は13に記載の位置検出装置。
The second information is the intensity of the reflected light, the intensity of at least one of the diffracted light of the first order and the second order, and the diffracted light of the first order and the second order normalized by the intensity of the reflected light. The position detecting apparatus according to claim 12 or 13 , relating to at least one intensity and at least one of the intensity of the reflected light normalized by the intensity of at least one of the first-order and second-order diffracted light. ..
前記検出器は、前記第1次数及び第2次数の回折光として、+N(但し、Nは1以上の整数)次回折光及び−N次回折光の夫々を少なくとも検出する
請求項12から14のいずれか一項に記載の位置検出装置。
Any of claims 12 to 14 , wherein the detector detects at least each of + N (where N is an integer of 1 or more) order diffracted light and −N order diffracted light as the diffracted light of the first order and the second order. The position detection device according to one item.
前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記物体に対して斜め方向から前記計測光を照射可能である
請求項1から15のいずれか一項に記載の位置検出装置。
An irradiation optical system that irradiates the mark with the measurement light from the light source is further provided.
The position detection device according to any one of claims 1 to 15 , wherein the irradiation optical system can irradiate the object with the measurement light from an oblique direction.
前記マークを介した前記計測光の反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の少なくとも一部を減衰する減衰部材を更に備え、
前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰した第1反射光成分及び前記マークを介した前記第1次数及び第2次数の回折光のうち前記減衰部材が減衰した第1回折光成分を検出する
請求項1から16のいずれか一項に記載の位置検出装置。
Further provided with an attenuation member that attenuates at least a part of the reflected light of the measurement light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order through the mark.
In the detector, the first reflected light component in which the attenuating member is attenuated in the reflected light passing through the mark and the attenuating member in the diffracted light of the first order and the second order through the mark are attenuated. The position detection device according to any one of claims 1 to 16 , which detects the first diffracted light component.
前記検出器は、前記マークを介した前記反射光のうち前記減衰部材が減衰していない第2反射光成分及び前記マークを介した前記第1次数及び第2次数の回折光のうち前記減衰部材が減衰していない第2回折光成分を検出する
請求項17に記載の位置検出装置。
The detector uses the second reflected light component in which the attenuating member is not attenuated in the reflected light passing through the mark, and the attenuating member in the diffracted light of the first order and the second order through the mark. The position detecting apparatus according to claim 17 , wherein the second diffracted light component which is not attenuated is detected.
前記コントローラは、前記検出器が検出した2種類の前記第2回折光成分の強度に関する第1情報と、前記検出器が検出した前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光のうちの少なくとも一つの強度に関する第2情報とに基づいて、前記誤差情報を算出する
を備える請求項18に記載の位置検出装置。
The controller comprises first information regarding the intensities of the two types of second diffracted light components detected by the detector, the reflected light detected by the detector, the diffracted light of the first order, and the second diffracted light. The position detecting apparatus according to claim 18 , further comprising calculating the error information based on the second information regarding the intensity of at least one of the diffracted light.
前記第1情報は、2種類の前記第2回折光成分の強度の関係に関し、
前記第2情報は、前記第1反射光成分の強度及び前記第2回折光成分の強度に関する
請求項19に記載の位置検出装置。
The first information relates to the relationship between the intensities of the two types of the second diffracted light components.
The position detection device according to claim 19 , wherein the second information relates to the intensity of the first reflected light component and the intensity of the second diffracted light component.
前記第1情報は、前記2種類の第2回折光成分の強度の差に関し、
前記第2情報は、前記第1反射光成分の強度で正規化した前記第2回折光成分の強度、及び、前記第2回折光成分の強度で正規化した前記第1反射光成分の強度のうちの少なくとも一方に関する
請求項20に記載の位置検出装置。
The first information relates to the difference in intensity between the two types of second diffracted light components.
The second information includes the intensity of the second diffracted light component normalized by the intensity of the first reflected light component and the intensity of the first reflected light component normalized by the intensity of the second diffracted light component. The position detection device according to claim 20 , wherein the position detection device relates to at least one of them.
前記検出器は、前記第1反射光成分及び前記第1回折光成分を検出するための第1検出領域と、前記第2反射光成分及び前記第2回折光成分を検出するための第2検出領域とを含む
請求項18から21のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The detector has a first detection region for detecting the first reflected light component and the first diffracted light component, and a second detection for detecting the second reflected light component and the second diffracted light component. The position detecting device according to any one of claims 18 to 21 , which includes a region.
前記マークを介した前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の光路を複数の光路に分岐する分岐部材を備え、
前記減衰部材は、前記複数の光路のうちの一つの光路に配置される
請求項17から22のいずれか一項に記載の位置検出装置。
A branch member for branching the optical path of the reflected light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order through the mark into a plurality of optical paths is provided.
The position detecting device according to any one of claims 17 to 22 , wherein the damping member is arranged in one of the plurality of optical paths.
前記マークを介した前記計測光の反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の一部を遮光する遮光部材を更に備え、
前記検出器は、前記遮光部材を介した前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光を検出する
請求項1から23のいずれか一項に記載の位置検出装置。
A light-shielding member that shields a part of the reflected light of the measurement light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order through the mark is further provided.
The position detecting device according to any one of claims 1 to 23 , wherein the detector detects the reflected light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order via the light-shielding member.
前記遮光部材は、前記マークのうちの第1マークを介した前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の少なくとも一部を遮光する一方で、前記マークのうちの前記第1マークとは異なる第2マークを介した前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光を遮光しない
請求項24に記載の位置検出装置。
The light-shielding member shields at least a part of the reflected light, the first-order diffracted light, and the second-order diffracted light through the first mark of the marks, while the light-shielding member of the marks. The position detection device according to claim 24 , which does not block the reflected light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order through a second mark different from the first mark.
前記遮光部材は移動可能である
請求項24又は25に記載の位置検出装置。
The position detecting device according to claim 24 or 25 , wherein the light-shielding member is movable.
前記光源からの前記計測光を前記マークに照射する照射光学系を更に備え、
前記照射光学系は、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して第1角度で前記マークに照射する第1照射部と、前記光源からの前記計測光を、前記物体の法線に対して前記第1角度とは異なる第2角度で前記マークに照射する第2照射部とを含む
請求項1から26のいずれか一項に記載の位置検出装置。
An irradiation optical system that irradiates the mark with the measurement light from the light source is further provided.
The irradiation optical system uses a first irradiation unit that irradiates the mark with the measurement light from the light source at a first angle with respect to the normal of the object, and the measurement light from the light source of the object. The position detection device according to any one of claims 1 to 26 , which includes a second irradiation unit that irradiates the mark at a second angle different from the first angle with respect to the normal.
前記照射光学系は、前記計測光が照射される前記マークを構成する格子パターンのピッチに基づいて、前記第1及び第2照射部のいずれかを、前記計測光を照射する照射部として選択する
請求項27に記載の位置検出装置。
The irradiation optical system selects either the first or second irradiation unit as the irradiation unit to irradiate the measurement light, based on the pitch of the lattice pattern constituting the mark to which the measurement light is irradiated. The position detection device according to claim 27.
前記第1角度は0度であり、前記第2角度は0度より大きい
請求項27又は28に記載の位置検出装置。
The position detecting device according to claim 27 or 28 , wherein the first angle is 0 degrees and the second angle is larger than 0 degrees.
前記照射光学系は、複数の前記第2照射部を含む
請求項27から29のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The position detection device according to any one of claims 27 to 29 , wherein the irradiation optical system includes a plurality of the second irradiation units.
前記複数の第2照射部から前記計測光が順次照射される
請求項30に記載の位置検出装置。
The position detection device according to claim 30 , wherein the measurement light is sequentially irradiated from the plurality of second irradiation units.
前記検出器は、前記マークを介した前記計測光の反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光を撮像する撮像素子を含む
請求項1から31のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The detector, said via said mark measurement light of the reflected light, in any one of claims 1 to 31 comprising an imaging device for imaging the diffracted light of the diffracted light and the second order number of the 1st order The described position detector.
前記コントローラは、
前記撮像素子の撮像結果に対して、前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の少なくとも一つの理想的な強度分布を示すテンプレートを用いたフィッティング処理を行うことで、前記撮像結果から前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の少なくとも一つに関する撮像情報を抽出し、
当該抽出した撮像情報に基づいて前記反射光、前記第1次数の回折光及び前記第2次数の回折光の少なくとも一つの強度を算出し、算出した強度に基づいて前記誤差情報を算出する
請求項32に記載の位置検出装置。
The controller
By performing a fitting process on the image pickup result of the image pickup element using a template showing at least one ideal intensity distribution of the reflected light, the first-order diffracted light, and the second-order diffracted light. , The imaging information regarding at least one of the reflected light, the diffracted light of the first order, and the diffracted light of the second order is extracted from the imaging result.
Claim that the intensity of at least one of the reflected light, the diffracted light of the first order and the diffracted light of the second order is calculated based on the extracted imaging information, and the error information is calculated based on the calculated intensity. 32. The position detection device.
他の光源から前記マークを介した他の計測光を検出する他の検出器を更に備え、
前記コントローラは、前記他の検出器の検出結果を用いて、前記位置情報を算出し、
前記コントローラは、前記誤差情報に基づいて、前記位置情報を補正する
請求項1から33のいずれか一項に記載の位置検出装置。
Further equipped with another detector for detecting other measurement light via the mark from another light source.
The controller calculates the position information using the detection results of the other detectors, and then calculates the position information.
The position detection device according to any one of claims 1 to 33 , wherein the controller corrects the position information based on the error information.
前記マークは複数の格子マークで形成され
前記マークの形状の非対称性は、前記複数の格子マークのピッチ方向における非対称性である
請求項1から34のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The position detecting device according to any one of claims 1 to 34 , wherein the mark is formed of a plurality of grid marks, and the asymmetry of the shape of the mark is an asymmetry of the plurality of grid marks in the pitch direction.
前記マークの形状の非対称性は、前記複数の回折光が進行する面内の方向における非対称性である
請求項1から35のいずれか一項に記載の位置検出装置。
The position detecting device according to any one of claims 1 to 35 , wherein the asymmetry of the shape of the mark is an asymmetry in the in-plane direction in which the plurality of diffracted lights travel.
請求項1から36のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object using the detection result of the position detection apparatus according to any one of claims 1 to 36. 請求項1から36のいずれか一項に記載の位置検出装置の検出結果を用いて物体を露光する露光方法。 An exposure method for exposing an object using the detection result of the position detection device according to any one of claims 1 to 36. 請求項38に記載の露光方法を用いて、感光剤が塗布された前記物体を露光し、当該物体に所望のパターンを転写し、
露光された前記感光剤を現像して、前記所望のパターンに対応する露光パターン層を形成し、
前記露光パターン層を介して前記物体を加工するデバイス製造方法。
The object coated with the photosensitizer is exposed by using the exposure method according to claim 38, and a desired pattern is transferred to the object.
The exposed photosensitizer is developed to form an exposure pattern layer corresponding to the desired pattern.
A device manufacturing method for processing an object through the exposure pattern layer.
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