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JPH10223528A - Projection exposure apparatus and alignment method - Google Patents

Projection exposure apparatus and alignment method

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Publication number
JPH10223528A
JPH10223528A JP9343739A JP34373997A JPH10223528A JP H10223528 A JPH10223528 A JP H10223528A JP 9343739 A JP9343739 A JP 9343739A JP 34373997 A JP34373997 A JP 34373997A JP H10223528 A JPH10223528 A JP H10223528A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
optical system
exposure apparatus
projection exposure
alignment
Prior art date
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Pending
Application number
JP9343739A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kensho Tokuda
憲昭 徳田
Kyoichi Suwa
恭一 諏訪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of JPH10223528A publication Critical patent/JPH10223528A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

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  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメントのための計測時間を短縮して、
スループットの向上を図る。 【解決手段】 2つの計測光学系26,28の内一つの
計測光学系28が投影光学系PLの光軸に直交する平面
内でXY2次元方向に移動可能であることから、この移
動可能な計測光学系28の位置調整を行って、感光基板
W上に所定間隔で配置された位置合わせ用マークの位置
関係に対応して計測光学系26,28間の間隔(又は位
置関係)を調整することにより、2つの位置合わせ用マ
ークを同時に計測することが可能になる。従って、位置
合わせマークを一つずつ計測していた従来の場合に比べ
てマーク計測に要する時間を短縮することが可能にな
る。
(57) [Summary] [Problem] To reduce measurement time for alignment,
Improve throughput. SOLUTION: One of the two measurement optical systems 26 and 28 can be moved in the XY two-dimensional direction within a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL, so that this movable measurement can be performed. Adjusting the position of the optical system 28 to adjust the interval (or positional relationship) between the measuring optical systems 26 and 28 corresponding to the positional relationship of the alignment marks arranged at predetermined intervals on the photosensitive substrate W. Thereby, two alignment marks can be measured simultaneously. Therefore, it is possible to reduce the time required for mark measurement as compared with the conventional case where alignment marks are measured one by one.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
位置合せ方法に係り、更に詳しくは半導体素子(集積回
路)や液晶表示素子などの製造に使用される投影露光装
置及びその投影露光時の層間位置合わせ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and a positioning method, and more particularly, to a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device (integrated circuit), a liquid crystal display device, etc. The present invention relates to an interlayer alignment method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、集積回路や液晶表示基板など
の製造におけるフォトリソグラフィ工程では、種々の露
光装置が使用されており、中でも一括露光方式の逐次移
動型縮小投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置(いわゆるステッパー)
等が主流となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various exposure apparatuses have been used in a photolithography process for manufacturing an integrated circuit, a liquid crystal display substrate, and the like.・ Repeat type reduction projection type exposure equipment (so-called stepper)
Etc. are the mainstream.

【0003】このステッパーでは、露光光により投影さ
れるべきパターンが描かれているマスク、すなわちレチ
クルが照明されると、レチクル上のパターンは、縮小投
影光学系を介して感光性材料が塗布されたシリコンウエ
ハ、ガラスプレート等の基板(以下「ウエハ」と総称す
る)上に投影され、これによりウエハ上の感光性材料が
露光されパターンの縮小像が形成される。そして、ウエ
ハを保持し、その位置がレーザ干渉計等の位置計測手段
を介して制御される可動式のステージ(ウエハステー
ジ)の逐次移動を行いつつ、上記の露光を繰り返すこと
により、ウエハ上の所定領域にパターンが順次転写(投
影露光)されるようになっている。
In this stepper, when a mask on which a pattern to be projected is drawn by exposure light, that is, a reticle is illuminated, a photosensitive material is applied to the pattern on the reticle via a reduction projection optical system. The image is projected onto a substrate such as a silicon wafer or a glass plate (hereinafter collectively referred to as “wafer”), whereby the photosensitive material on the wafer is exposed to form a reduced image of the pattern. Then, while holding the wafer, the above-described exposure is repeated while the movable stage (wafer stage) whose position is controlled via position measuring means such as a laser interferometer is sequentially moved, so that The pattern is sequentially transferred (projection exposure) to a predetermined area.

【0004】ところで、半導体素子などの集積回路の製
造にあっては、現在、その素子パターンを幾層にも分け
ておき、電極等のための金属層の形成とそのパターニン
グ、また絶縁のための誘電体層の形成を繰り返して積層
形成する所謂プレーナ技術が用いられることが一般的で
ある。すなわち、半導体素子を製造するには複数の層、
例えば十数層に及ぶ回路パターンを正確に重ね合わせて
形成する必要があるため、製造工程においてはすでにウ
エハ上に形成されているパターンに対し、これから形成
しようとするレチクル上のパターンの相対位置を確保し
たのちに露光する必要がある。このためレチクルパター
ン投影露光に際しては、先に形成されている層のパター
ンとの位置合わせ(以下、適宜「アライメント」と呼
ぶ)を正確に行う必要があり、また、パターン線幅は高
集積化に伴い次第に微細化していることから高い位置合
わせ精度が要求されるようになってきた。
In the manufacture of an integrated circuit such as a semiconductor device, the device pattern is currently divided into several layers, and a metal layer for electrodes and the like is formed and patterned, and a metal layer is formed for insulation. Generally, a so-called planar technique of repeatedly forming a dielectric layer to form a laminate is used. That is, a plurality of layers are required to manufacture a semiconductor device,
For example, since it is necessary to accurately form circuit patterns covering over a dozen layers, the relative position of the pattern on the reticle to be formed in the manufacturing process must be determined relative to the pattern already formed on the wafer. It is necessary to expose after securing. For this reason, upon reticle pattern projection exposure, it is necessary to accurately perform alignment with the pattern of the previously formed layer (hereinafter, appropriately referred to as “alignment”), and the pattern line width is required to be highly integrated. Accordingly, high alignment accuracy has been required due to the miniaturization.

【0005】ウエハの位置を検出する代表的な方式とし
て、露光に先立って縮小投影露光装置に装着されたウエ
ハの位置をウエハ上の代表的なマーク位置を検出するこ
とによって決定するオフ・アクシス方式がある。このマ
ーク位置検出に使用されるオフ・アクシス方式の計測用
顕微鏡(アライメント顕微鏡)としては、例えば特開平
2−54103号に開示されるような、画像取り込みと
画像処理機能を有するものが知られている。図16に
は、投影露光装置を構成する投影光学系PLと上記のよ
うなオフ・アクシス方式の計測用顕微鏡200との位置
関係が模式的に示されている。この図16において、距
離Ba(正確には、レチクルの中心を代表する投影光学
系PLの中心(光軸)と、計測顕微鏡200の計測軸中
心との距離)は投影光学系PLと計測用顕微鏡200と
の相対距離を示しており、ベースライン長さと呼ばれ
る。
A typical method for detecting the position of a wafer is an off-axis method in which the position of a wafer mounted on a reduction projection exposure apparatus is determined by detecting a typical mark position on the wafer prior to exposure. There is. As an off-axis measuring microscope (alignment microscope) used for the mark position detection, one having an image capturing and image processing function as disclosed in, for example, JP-A-2-54103 is known. I have. FIG. 16 schematically shows the positional relationship between the projection optical system PL constituting the projection exposure apparatus and the off-axis type measuring microscope 200 as described above. In FIG. 16, the distance Ba (more precisely, the distance between the center (optical axis) of the projection optical system PL representing the center of the reticle and the center of the measurement axis of the measuring microscope 200) is the distance between the projection optical system PL and the measuring microscope. It shows the relative distance to 200 and is called the baseline length.

【0006】このような計測用顕微鏡200を使用した
アライメント工程では、例えば特開昭61−44429
号に開示されるように、予めウエハ上に形成されている
参照マーク内の幾つか(通例数個から10個程度)の位
置を、上記計測用顕微鏡の画像処理信号とウエハステー
ジの位置をモニタする干渉計の計測値とに基づいて検出
し、この検出結果とウエハ上のショット配列の設計デー
タとを用いて最小二乗法等の統計演算を行って、露光時
の位置決めのためのウエハ上の各ショットの座標位置を
決定するいわゆるエンハンスト・グローバル・アライメ
ント(以下、適宜「EGA」という)が用いられる。こ
の場合、位置計測中と投影露光中では、計測露光対象で
あるウエハの位置を変える必要があるので、先に述べた
ベースライン長さBaを正確に測り、また安定に維持す
ることが重要である。
In the alignment process using such a measuring microscope 200, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, the positions of some (usually several to about ten) reference marks formed in advance on the wafer are monitored by the image processing signal of the measurement microscope and the position of the wafer stage. Based on the measured values of the interferometer to be performed, and using this detection result and the design data of the shot array on the wafer, perform a statistical operation such as a least square method, and perform a statistical operation on the wafer for positioning during exposure. A so-called enhanced global alignment (hereinafter, appropriately referred to as “EGA”) for determining a coordinate position of each shot is used. In this case, since it is necessary to change the position of the wafer to be measured and exposed during the position measurement and the projection exposure, it is important to accurately measure the above-described baseline length Ba and to maintain it stably. is there.

【0007】図17は、ウエハW上でのショット領域
(単位露光パターン)S(横Px、縦Pyのサイズを有
する)の配列を示した模式図であり、例えば、斜線が施
された(ハッチングが付された)露光パターンSがEG
A計測の対象となるショット領域、すなわちEGAショ
ットであるとする。図中のMx、Myはショット領域内
に予め形成されている位置計測用のマーク(アライメン
ト参照マーク)であり、x、yのペアで一組の位置座標
情報となる。従って、この図17の例では、EGAショ
ットが8個、その各々に2個のマークがあるから、合計
で16箇所、すなわち16回の計測が行われることにな
る。
FIG. 17 is a schematic diagram showing an arrangement of shot areas (unit exposure patterns) S (having the size of horizontal Px and vertical Py) on the wafer W, for example, hatched (hatched). Exposure pattern S is denoted by EG
It is assumed that the shot area is an A measurement target, that is, an EGA shot. In the drawing, Mx and My are position measurement marks (alignment reference marks) formed in advance in the shot area, and a pair of x and y constitutes a set of position coordinate information. Therefore, in the example of FIG. 17, since there are eight EGA shots, each of which has two marks, a total of 16 locations, that is, 16 measurements are performed.

【0008】ところで、近年集積回路の集積度が上がる
につれて、投影露光装置に要求されるアライメントの精
度も厳しくなってきているが、特にウエハの熱処理など
による変形が原因となったアライメント参照マーク(M
x、My)の位置ズレや、投影光学系の歪曲収差(所謂
ディストーション)に起因するアライメント参照マーク
の位置ズレも、アライメント計測の精度向上の阻害要因
となってきており、このような事態に対応するため、単
位逐次露光パターン(所謂ショット領域)内に複数個の
位置計測用参照マークを用意しておき、アライメント計
測時に露光ショット内でも複数のマークを計測し、位置
合わせの際に補正値として利用する方法が、例えば特開
平6−275496号で提案されている。
In recent years, as the degree of integration of integrated circuits has increased, the alignment accuracy required for a projection exposure apparatus has become stricter. In particular, alignment reference marks (M
(x, My) position deviation and the position deviation of the alignment reference mark due to the distortion (so-called distortion) of the projection optical system are also hindering the improvement of the accuracy of the alignment measurement. Therefore, a plurality of reference marks for position measurement are prepared in a unit sequential exposure pattern (a so-called shot area), and a plurality of marks are measured even in an exposure shot at the time of alignment measurement, and are used as correction values at the time of alignment. A method of using the method is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-275496.

【0009】図18は、各露光ショットS内に、X−Y
の2組の参照マーク(Mx1/My1、Mx2/My
2)が配置されたウエハ上のショット領域の配列の模式
図が示されている。この場合EGA計測点数は、測定対
象となる露光ショット数Nと、ショット内の計測点数n
の積である、N×n個となる。図18の例では、8×4
=32点となり、32回の計測が行われることになる。
FIG. 18 shows that each exposure shot S contains X-Y
Reference marks (Mx1 / My1, Mx2 / My)
A schematic diagram of an arrangement of shot areas on a wafer where 2) is arranged is shown. In this case, the number of EGA measurement points is the number of exposure shots N to be measured and the number of measurement points n in the shot.
N × n. In the example of FIG.
= 32 points, and the measurement is performed 32 times.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】一般に、投影露光装置
に対しては、十分に細かい線幅を露光できる高い結像
性能、高い層間アライメント精度、及び高いウエハ
の処理能力(所謂スループット)という少なくとも3つ
の重要な要請がなされている。しかしながら、アライメ
ント精度を向上させようとすると、例えばEGA計測の
計測ショット数を増やすことになって計測時間が延び、
スループットが低下するという不都合があった。特に、
図18の例のような各ショット領域内により多くの数の
計測点を配置する場合には、その傾向が更に助長される
という不都合があった。
In general, a projection exposure apparatus has at least three requirements: high imaging performance capable of exposing a sufficiently fine line width, high interlayer alignment accuracy, and high wafer processing capability (so-called throughput). Two important requests have been made. However, in order to improve the alignment accuracy, for example, the number of measurement shots of the EGA measurement is increased, and the measurement time is increased,
There is a disadvantage that the throughput is reduced. Especially,
When a larger number of measurement points are arranged in each shot area as in the example of FIG. 18, there is a disadvantage that this tendency is further promoted.

【0011】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、アライメントのための計測時間を短縮
して、スループットの向上を図ることができる投影露光
装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、投影露光装置のスループットを犠牲にすることなく
アラインメント精度を向上させる、投影露光装置で使用
可能な位置合せ方法を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of shortening the measurement time for alignment and improving the throughput. Another object of the present invention is to provide a positioning method usable in a projection exposure apparatus, which can improve alignment accuracy without sacrificing the throughput of the projection exposure apparatus.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、マスク上に形成されたパターンを、複数の位置合わ
せ用マークが形成された感光基板上に転写する投影露光
装置であって、投影光学系と;前記投影光学系を介さな
いで前記感光基板上に形成された位置合わせ用マークを
計測する2個以上の計測光学系とを備え、この内の少な
くとも1つが前記投影光学系の光軸に直交する平面内で
少なくとも一軸方向に移動可能であることを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate on which a plurality of alignment marks are formed, A projection optical system; and two or more measurement optical systems for measuring alignment marks formed on the photosensitive substrate without the intervention of the projection optical system, at least one of which is provided with the projection optical system. It is characterized by being movable in at least one axial direction within a plane perpendicular to the optical axis.

【0013】これによれば、2個以上の計測光学系の
内、少なくとも一つが投影光学系の光軸に直交する平面
内で少なくとも一軸方向に移動可能であることから、こ
の移動可能な計測光学系の位置調整を行って、感光基板
上に所定の一軸方向に沿って配置された位置合わせ用マ
ークの位置関係に対応して計測顕微鏡間の間隔(又は位
置関係)を調整することができる。これにより、少なく
とも2つの位置合わせ用マークを同時に計測することが
可能になる。この結果、位置合わせマークを一つずつ計
測していた従来の場合に比べてマーク計測に要する時間
を短縮することが可能になる。
According to this, at least one of the two or more measurement optical systems is movable in at least one axial direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system. By adjusting the position of the system, it is possible to adjust the interval (or positional relationship) between the measuring microscopes in accordance with the positional relationship of the alignment marks arranged along the predetermined uniaxial direction on the photosensitive substrate. This makes it possible to measure at least two alignment marks at the same time. As a result, the time required for mark measurement can be reduced as compared with the conventional case where alignment marks are measured one by one.

【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と関連
して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つ
の移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相
対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的
な位置を計測する相対位置計測系を更に備える。これに
よれば、感光基板上の位置合わせマークの配置が例えば
層間で異なるような場合にも、これらのマークの配列に
対応させて、移動可能な計測光学系を正確な位置へ移動
することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to the first aspect, the at least one movable measurement optical system is arranged in the projection exposure apparatus in association with the plurality of measurement optical systems. The system further includes a relative position measurement system that measures a relative position of the system with respect to the projection optical system or a fixed measurement optical system. According to this, even when the arrangement of the alignment marks on the photosensitive substrate is different between the layers, for example, the movable measurement optical system can be moved to an accurate position in accordance with the arrangement of these marks. it can.

【0015】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と接続
されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だっ
て、前記複数の計測光学系から得られた計測データに従
って、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ
用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座
標を算出する演算処理装置を更に備える。これによれ
ば、算出された配列座標に基づいて各ショット領域を正
確に露光位置へ位置決めすることができる。ここで、所
定の複数ショット領域に形成された位置合わせ用マーク
の位置計測に際して、演算処理装置は、アライメントマ
ークを少なくとも2つずつ同時に計測することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to the second aspect, the plurality of measurement optical systems are connected to the plurality of measurement optical systems and arranged in the projection exposure apparatus. An arithmetic processing unit is further provided for sequentially determining positions of alignment marks formed in a plurality of predetermined shot areas according to measurement data obtained from the optical system, and calculating array coordinates of each shot area. According to this, each shot area can be accurately positioned at the exposure position based on the calculated array coordinates. Here, when measuring the position of the alignment mark formed in the predetermined plurality of shot areas, the arithmetic processing unit can simultaneously measure at least two alignment marks.

【0016】請求項4に記載の発明は、複数の位置合わ
せ用マークが形成された感光基板上の複数のショット領
域を転写位置に順次位置決めする移動型の投影露光装置
であって、マスクに形成されたパターンを前記ショット
領域に投影する投影光学系と;複数の計測光学系であっ
て、その数に応じた個数の位置合わせ用マークを計測す
る複数の計測光学系を備え、この内の少なくとも1つが
前記投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一
軸方向に移動可能であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a movable projection exposure apparatus for sequentially positioning a plurality of shot areas on a photosensitive substrate on which a plurality of alignment marks are formed at a transfer position, wherein the plurality of shot areas are formed on a mask. A projection optical system for projecting the set pattern onto the shot area; and a plurality of measurement optical systems for measuring the number of alignment marks corresponding to the number of the measurement optical systems, at least one of which is provided. One is movable in at least one axial direction within a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system.

【0017】これによれば、2個以上の計測光学系の
内、少なくとも一つが投影光学系の光軸に直交する平面
内で少なくとも一軸方向に移動可能であることから、こ
の移動可能な計測光学系の位置調整を行って、感光基板
上の各ショット領域にそれぞれ又は同一ショット領域内
に複数、所定の一軸方向に沿って配置された位置合わせ
用マークの位置関係に対応して計測顕微鏡間の間隔(又
は位置関係)を調整することができる。これにより、異
なるショット領域間又は同一ショット領域内に存在する
少なくとも2つの位置合わせ用マークを同時に計測する
ことが可能になる。この結果、位置合わせマークを一つ
ずつ計測していた従来の場合に比べてマーク計測に要す
る時間を短縮することが可能になる。
According to this, at least one of the two or more measurement optical systems is movable in at least one axis direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system. By adjusting the position of the system, a plurality of measurement marks are arranged in each shot area on the photosensitive substrate or in the same shot area, in accordance with the positional relationship of the alignment marks arranged along a predetermined uniaxial direction. The interval (or positional relationship) can be adjusted. This makes it possible to simultaneously measure at least two alignment marks existing between different shot areas or within the same shot area. As a result, the time required for mark measurement can be reduced as compared with the conventional case where alignment marks are measured one by one.

【0018】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と関連
して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つ
の移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相
対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的
な位置を計測し、前記相対な位置を示す相対位置計測デ
ータを生成する相対位置計測系を更に備える。これによ
れば、感光基板上の位置合わせマークの配置が例えば層
間で異なるような場合にも、これらのマークの配列に対
応させて、移動可能な計測光学系を正確な位置へ移動す
ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to the fourth aspect, the at least one movable measurement optical system is disposed in the projection exposure device in association with the plurality of measurement optical systems. A relative position measurement system that measures a relative position of the system with respect to the projection optical system or a fixed measurement optical system and generates relative position measurement data indicating the relative position. According to this, even when the arrangement of the alignment marks on the photosensitive substrate is different between the layers, for example, the movable measurement optical system can be moved to an accurate position in accordance with the arrangement of these marks. it can.

【0019】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と機能
的に接続されて前記投影露光装置に配置され、前記相対
位置計測データに応じて、前記少なくとも1つの移動可
能な計測光学系の位置を制御し、前記投影光学系に対す
る相対的な位置関係を一定に保つように制御する制御装
置を更に備える。これによれば、移動可能な計測光学系
の、投影光学系に対する相対的な位置関係を一定に保つ
ように制御する制御手段を更に有することから、位置合
わせマークの計測中に何らかの外力、例えば振動等が作
用した場合であっても、制御手段により、位置合わせマ
ークの計測中ずっと移動可能な計測光学系の投影光学系
に対する相対的な位置関係が一定に保たれる。これによ
り、外乱による位置合わせマークの計測精度の低下が防
止される。
According to a sixth aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to the fifth aspect, the plurality of measurement optical systems are operatively connected to each other and arranged in the projection exposure apparatus, and the relative position measurement data is stored in the projection exposure apparatus. Accordingly, the apparatus further includes a control device that controls a position of the at least one movable measurement optical system and controls the relative positional relationship with the projection optical system to be constant. According to this, since there is further provided control means for controlling the movable measurement optical system so as to keep the relative positional relationship with the projection optical system constant, any external force during measurement of the alignment mark, such as vibration Even in the case where the control is performed, the relative positional relationship of the movable measurement optical system with respect to the projection optical system during the measurement of the alignment mark is kept constant. As a result, a reduction in the measurement accuracy of the alignment mark due to disturbance is prevented.

【0020】請求項7に記載の発明は、請求項5に記載
の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と接続
されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だっ
て、前記複数の計測光学系から得られた計測データによ
って、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ
用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座
標を算出する演算処理装置を更に備える。これによれ
ば、算出された配列座標に基づいて各ショット領域を正
確に露光位置へ位置決めすることができる。ここで、所
定の複数ショット領域に形成された位置合わせ用マーク
の位置計測に際して、演算処理装置は、アライメントマ
ークを少なくとも2つずつ同時に計測することができ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to the fifth aspect, the plurality of measurement optical systems are connected to the plurality of measurement optical systems, and the plurality of measurement optical systems are arranged in the projection exposure apparatus. The image processing apparatus further includes an arithmetic processing unit that sequentially determines positions of alignment marks formed in a plurality of predetermined shot areas based on measurement data obtained from the optical system, and calculates array coordinates of each shot area. According to this, each shot area can be accurately positioned at the exposure position based on the calculated array coordinates. Here, when measuring the position of the alignment mark formed in the predetermined plurality of shot areas, the arithmetic processing unit can simultaneously measure at least two alignment marks.

【0021】この場合において、前記演算処理手段は、
請求項8に記載の発明のように、前記位置合わせ用マー
クの位置計測に際し、少なくとも1ショットについては
同一ショット領域内の複数マークを同時計測するように
してもよい。請求項9に記載の発明は、請求項3又は7
に記載の投影露光装置において、前記演算処理装置が、
前記計測結果と参照ショット配列データとに基づいて統
計処理により各ショット領域の配列を算出することを特
徴とする。これによれば、演算処理装置が統計処理して
各ショット領域の少なくとも配列座標を算出するので、
全ての位置合わせ用マークを計測する必要はなく、スル
ープットが向上する。
In this case, the arithmetic processing means includes:
As in the invention according to claim 8, when measuring the position of the alignment mark, a plurality of marks in the same shot area may be simultaneously measured for at least one shot. The invention according to claim 9 is the invention according to claim 3 or 7.
The projection exposure apparatus according to the above, the arithmetic processing unit,
An arrangement of each shot area is calculated by statistical processing based on the measurement result and reference shot arrangement data. According to this, since the arithmetic processing device calculates at least the array coordinates of each shot area by performing statistical processing,
It is not necessary to measure all the alignment marks, and the throughput is improved.

【0022】請求項9に記載の発明は、請求項1又は4
に記載の投影露光装置において、前記移動可能な計測光
学系が、直交2軸方向に移動可能とされていることを特
徴とする。これによれば、感光基板上の位置合わせマー
クがどのような配置になっていても、移動可能な計測光
学系の位置を調整することにより、少なくとも2つの位
置合わせマークを同時に計測することが可能になる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the first or fourth aspect.
Wherein the movable measurement optical system is movable in two orthogonal axial directions. According to this, it is possible to measure at least two alignment marks at the same time by adjusting the position of the movable measurement optical system regardless of the arrangement of the alignment marks on the photosensitive substrate. become.

【0023】請求項10に記載の発明は、マスク上に形
成されたパターンを、複数の位置合わせ用マークが形成
された感光基板上に転写する投影露光装置であって、前
記感光基板に対する共役面上で相対的な位置関係が調整
可能な少なくとも2つの指標マークを有し、前記感光基
板上に形成された前記位置合わせ用マークを計測する画
像処理方式の計測光学系と;前記計測光学系による計測
結果に従って、前記マスク上に形成された前記パターン
を前記感光基板上に投影する投影光学系とを備える。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate on which a plurality of alignment marks are formed, wherein the conjugate plane with respect to the photosensitive substrate is provided. A measurement optical system of an image processing method having at least two index marks whose relative positional relationship can be adjusted above, and measuring the alignment mark formed on the photosensitive substrate; A projection optical system for projecting the pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate according to the measurement result.

【0024】これによれば、感光基板上に形成された少
なくとも2つの位置合わせマークの位置に各指標マーク
の相対的な位置関係を調整することにより、指標マーク
と位置合わせマークとを一対一で対応させることがで
き、例えば各指標マーク内に位置合わせマークが位置す
る画像を計測光学系の出力画像として得ることができ
る。従って、各指標マークと対応する位置合わせマーク
との相対位置間関係から少なくとも2つの位置合わせマ
ークの位置を同時に計測することが可能になる。
According to this, by adjusting the relative positional relationship of each index mark to the position of at least two alignment marks formed on the photosensitive substrate, the index marks and the alignment marks are one-to-one. For example, an image in which the alignment mark is positioned within each index mark can be obtained as an output image of the measurement optical system. Therefore, it is possible to simultaneously measure the positions of at least two alignment marks from the relative positional relationship between each index mark and the corresponding alignment mark.

【0025】請求項11に記載の発明は、基板上に配列
され、マスクに形成されたパターンが転写される複数の
ショット領域それぞれを位置合せする位置合せ方法であ
って、予め選択された少なくとも1つのショット領域に
おける複数の位置合せ用マークの位置を同時に計測する
第1工程と;前記第1工程における計測結果に従って、
前記基板上に配列された前記複数のショット領域それぞ
れの静止座標系上における座標位置を算出する第2工程
と;前記第2工程での算出結果に従って、前記基板の移
動位置を制御し、前記複数のショット領域の各々を所定
の前記パターンの転写位置に位置合わせする第3工程と
を含む。これによれば、予め選択された複数のショット
領域の静止座標系上における座標位置を計測するに際し
て、複数ショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の
位置合わせマークの位置を同時に計測するので、計測時
間の短縮が可能である。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an alignment method for aligning a plurality of shot areas arranged on a substrate and onto which a pattern formed on a mask is transferred, wherein at least one shot area is selected in advance. A first step of simultaneously measuring the positions of a plurality of alignment marks in one shot area; according to the measurement result in the first step,
A second step of calculating a coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of shot regions arranged on the substrate; controlling a movement position of the substrate according to a calculation result in the second step; A third step of aligning each of the shot areas with a predetermined transfer position of the pattern. According to this, when measuring the coordinate positions of a plurality of shot areas selected in advance on the stationary coordinate system, the positions of a plurality of alignment marks having substantially the same positional relationship of the plurality of shot areas are simultaneously measured. Time can be reduced.

【0026】請求項13に記載の発明は、請求項12に
記載の位置合せ方法において、前記第1工程では、前記
複数のショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位
置合わせマークの位置を同時に計測することを少なくと
も2回行うことを特徴とする。これによれば、予め選択
された複数のショット領域の静止座標系上における座標
位置を計測するに際して、複数ショット領域のほぼ同じ
位置関係にある複数の位置合わせマークの位置を同時に
計測することを少なくとも2回行う。また、位置合わせ
マークは通常露光により形成されるので、本発明で同時
計測される複数ショット領域のほぼ同じ位置関係にある
複数の位置合わせマークは同形状であることから、同形
状の位置合わせ用マークを使った位置計測が複数回繰り
返されるので、検出系の機械的又は電気的なランダムな
誤差が低減される。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the alignment method according to the twelfth aspect, in the first step, the positions of the plurality of alignment marks of the plurality of shot areas having substantially the same positional relationship are simultaneously determined. The measurement is performed at least twice. According to this, when measuring the coordinate positions of a plurality of shot areas selected in advance on the stationary coordinate system, at least measuring the positions of a plurality of alignment marks in substantially the same positional relationship of the plurality of shot areas is at least performed. Do twice. Also, since the alignment marks are usually formed by exposure, a plurality of alignment marks having substantially the same positional relationship of a plurality of shot areas measured simultaneously in the present invention have the same shape, so that alignment marks of the same shape are used. Since the position measurement using the mark is repeated a plurality of times, mechanical or electrical random errors of the detection system are reduced.

【0027】請求項14に記載の発明は、請求項13に
記載の位置合せ方法において、前記第2工程では、前記
第1工程で計測された前記複数の位置合せ用マークの位
置を統計演算することによって、前記複数のショット領
域それぞれの座標位置を決定することを特徴とする。統
計処理して各ショット領域の少なくとも配列座標を算出
するので、全ての位置合わせ用マークを計測する必要は
なく、スループットが向上する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the alignment method according to the thirteenth aspect, in the second step, the positions of the plurality of alignment marks measured in the first step are statistically calculated. Thereby, the coordinate position of each of the plurality of shot areas is determined. Since at least the array coordinates of each shot area are calculated by statistical processing, it is not necessary to measure all the alignment marks, and the throughput is improved.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

《第1の実施形態》以下、本発明の第1の実施形態につ
いて、図1ないし図10に基づいて説明する。図1に
は、第1の実施形態に係る投影露光装置10の概略構成
が示されている。この投影露光装置10は、ステップ・
アンド・リピート方式で感光基板としてのウエハW上の
各ショット領域にマスクとしてのレチクルRのパターン
を縮小投影する縮小投影型露光装置(ステッパ)であ
る。
<< 1st Embodiment >> Hereinafter, 1st Embodiment of this invention is described based on FIG. 1 thru | or FIG. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 10 according to the first embodiment. The projection exposure apparatus 10 includes a step
This is a reduction projection type exposure apparatus (stepper) that reduces and projects a pattern of a reticle R as a mask onto each shot area on a wafer W as a photosensitive substrate by an and repeat method.

【0029】この投影露光装置10は、光源を含み露光
光を照射する照明系12、マスクとしてのレチクルRが
載置されるレチクルステージ14、レチクルステージ1
4の駆動装置16、レチクルRに形成されたパターンの
像をウエハW上に投影する投影光学系PL、投影倍率や
ディストーション等の結像特性を補正する結像特性制御
装置20、ウエハWを保持して2次元平面内を移動する
ウエハステージ22、ウエハステージ22の駆動装置2
4、2つのオフ・アクシス方式の計測顕微鏡(アライメ
ント顕微鏡)26,28、座標計測回路30及び装置全
体を統括的に制御する主制御系32等を備えている。
The projection exposure apparatus 10 includes an illumination system 12 including a light source for irradiating exposure light, a reticle stage 14 on which a reticle R as a mask is mounted, and a reticle stage 1.
4, a driving device 16, a projection optical system PL for projecting an image of a pattern formed on the reticle R onto the wafer W, an imaging characteristic control device 20 for correcting imaging characteristics such as projection magnification and distortion, and holding the wafer W. Stage 22 that moves in a two-dimensional plane, and drive device 2 for wafer stage 22
4, two off-axis type measuring microscopes (alignment microscopes) 26 and 28, a coordinate measuring circuit 30, and a main control system 32 for controlling the entire apparatus as a whole.

【0030】照明系12は、レチクルRを照射する照射
光ILを発生する。詳細な図示を省略しているが、この
照明系12は、超高圧水銀ランプ(i線、g線)あるい
はエキシマレーザ(KrF、ArF、F2 )等から成る
光源、光の光路の開閉を行うシャッタやオプチカルイン
テグレータ(フライアイレンズ)等を含む照明光学系、
照明系開口絞り、照明光の照明フィールドを決める可変
ブラインド等を含んでいる。こうした照明系は、リソグ
ラフィ技術の分野では周知のものである。前記照明光学
系では、照明光の一様化やスペックルの低減等が行われ
る。この照明系12における水銀ランプやエキシマレー
ザなどの照明光源からの光により、次に述べるレチクル
ステージ14上に載置されたレチクルRが、均一かつ所
定の照明条件にて照明される。
The illumination system 12 generates irradiation light IL for irradiating the reticle R. Although not shown in detail, the illumination system 12 opens and closes a light source and an optical path of light, such as an ultra-high pressure mercury lamp (i-line, g-line) or an excimer laser (KrF, ArF, F 2 ). Illumination optical system including shutter, optical integrator (fly-eye lens), etc.
It includes an illumination system aperture stop, a variable blind that determines an illumination field of illumination light, and the like. Such illumination systems are well known in the field of lithography technology. In the illumination optical system, illumination light is made uniform and speckle is reduced. A reticle R mounted on a reticle stage 14 described below is illuminated under uniform and predetermined illumination conditions by light from an illumination light source such as a mercury lamp or an excimer laser in the illumination system 12.

【0031】レチクルステージ14上には、所定のパタ
ーンが形成されたレチクルRが載置され、このレチクル
Rは不図示のレチクルホルダにより保持されている。レ
チクルステージ14は、ベース34上の2次元平面内で
移動及び微小回転が可能なように構成されている。レチ
クルRがレチクルステージ14上に載置された後、主制
御系32によって駆動装置16が制御され、レチクルR
のパターン領域の中心点(レチクルセンタ)が投影光学
系PLの光軸AXと一致するようにレチクルRが位置決
めされる(この工程は、レチクルアライメント工程と称
される)ようになっている。
A reticle R on which a predetermined pattern is formed is mounted on reticle stage 14, and reticle R is held by a reticle holder (not shown). The reticle stage 14 is configured to be movable and minutely rotated in a two-dimensional plane on the base 34. After the reticle R is mounted on the reticle stage 14, the drive unit 16 is controlled by the main control system 32, and the reticle R
The reticle R is positioned so that the center point (reticle center) of the pattern area coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL (this step is called a reticle alignment step).

【0032】投影光学系PLは、例えば両側テレセント
リックな光学配置になるように、共通のZ軸方向の光軸
AXを有する複数枚のレンズエレメントから構成されて
いる。この投影光学系PLは所定の縮小倍率(例えば1
/5)を有している。このため、照明系12から射出さ
れた露光光ILによりレチクルRがほぼ均一な照度で照
明されると、レチクルRのパターンの縮小像が投影光学
系PLを介してウエハW上の各ショット領域に投影され
る。
The projection optical system PL is composed of a plurality of lens elements having a common optical axis AX in the Z-axis direction, for example, so as to have a telecentric optical arrangement on both sides. The projection optical system PL has a predetermined reduction magnification (for example, 1
/ 5). For this reason, when the reticle R is illuminated with substantially uniform illuminance by the exposure light IL emitted from the illumination system 12, a reduced image of the pattern of the reticle R is projected onto each shot area on the wafer W via the projection optical system PL. Projected.

【0033】本実施形態では、上述のように、この投影
光学系PLに前記結像特性制御装置20が併設されてい
る。この結像特性制御装置20は、例えば投影光学系P
Lを構成するレンズエレメントの内の所定のレンズエレ
メント間の間隔を調整するか、又は所定のレンズエレメ
ントの間のレンズ室内の気体の圧力を調整することによ
り、投影光学系PLの投影倍率、歪曲収差の調整を行
う。この結像特性制御装置20は、主制御系32による
制御の下で上記の調整を行う。
In the present embodiment, as described above, the imaging characteristic control device 20 is provided in addition to the projection optical system PL. The imaging characteristic control device 20 includes, for example, a projection optical system P
The projection magnification and the distortion of the projection optical system PL are adjusted by adjusting the distance between predetermined lens elements of the lens elements constituting L or by adjusting the pressure of gas in the lens chamber between the predetermined lens elements. Adjust the aberration. The imaging characteristic control device 20 performs the above adjustment under the control of the main control system 32.

【0034】前記ウエハステージ22上には、表面にフ
ォトレジストが塗布されたウエハWがウエハホルダ36
を介して載置されている。詳細な図示を省略している
が、ウエハステージ22は、投影光学系PLの光軸に直
交するXY面内でウエハWを2次元的に位置決めするX
Yステージ、投影光学系PLの光軸方向(Z方向)にウ
エハWを位置決めするZステージ、及びウエハWをZ軸
回りに微小回転させるθステージ等より構成されてい
る。こうしたウエハステージは、リソグラフィ技術の分
野では周知のものである。
On the wafer stage 22, a wafer W having a surface coated with a photoresist is loaded with a wafer holder 36.
Is placed via. Although not shown in detail, the wafer stage 22 is used to position the wafer W two-dimensionally in an XY plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL.
It comprises a Y stage, a Z stage for positioning the wafer W in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL, a θ stage for slightly rotating the wafer W about the Z axis, and the like. Such a wafer stage is well known in the field of lithography technology.

【0035】ウエハステージ22の上面には移動鏡38
が固定され、この移動鏡38に対向するようにレーザー
干渉計40が配置されている。なお、実際には、図2に
示されるように、投影光学系PLの光軸に直交する面内
の直交座標系をX軸及びY軸として、移動鏡としては、
X軸に垂直な反射面を有する平面鏡38X及びY軸に垂
直な反射面を有する平面鏡38Yとが存在するが、図1
ではこれらが代表的に移動鏡38として示されている。
ここで、X軸及びY軸は、投影光学系PLの光軸に直交
する面内における直交座標系を表現する軸として定義さ
れる。これらの2つの移動鏡38X,38Yに対応して
レーザ干渉計は、X軸に沿って移動鏡38Xにレーザー
ビームを照射する2個のX軸用のレーザー干渉計40X
1 ,40X2 と、Y軸に沿って移動鏡38Yにレーザー
ビームを照射するY軸用のレーザー干渉計40Yとが存
在するが、図1ではこれらが代表的にレーザ干渉計40
として示されている。そして、X軸用の1個のレーザー
干渉計40X1 及びY軸用のレーザー干渉計40Yによ
り、ウエハステージ22のX座標及びY座標が計測され
る。このように計測されるX座標及びY座標よりなる静
止座標系(X,Y)を、以下ではステージ座標系と呼
ぶ。
A movable mirror 38 is provided on the upper surface of the wafer stage 22.
Is fixed, and a laser interferometer 40 is arranged so as to face the movable mirror 38. Note that, as shown in FIG. 2, actually, as a movable mirror, a rectangular coordinate system in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL is defined as an X axis and a Y axis.
There is a plane mirror 38X having a reflection surface perpendicular to the X axis and a plane mirror 38Y having a reflection surface perpendicular to the Y axis.
Here, these are representatively shown as movable mirrors 38.
Here, the X axis and the Y axis are defined as axes expressing a rectangular coordinate system in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL. The laser interferometer corresponding to these two movable mirrors 38X and 38Y is a laser interferometer 40X for two X axes that irradiates the movable mirror 38X with a laser beam along the X axis.
1, and 40X 2, although there is a laser interferometer 40Y for Y-axis for irradiating a laser beam to the moving mirror 38Y along the Y axis, FIG. 1 these typically laser interferometer 40
It is shown as Then, by a laser interferometer 40Y for one laser interferometers 40X 1 and Y axes of the X-axis, X-coordinate and Y-coordinate of the wafer stage 22 is measured. The stationary coordinate system (X, Y) composed of the X coordinate and the Y coordinate measured in this way is hereinafter referred to as a stage coordinate system.

【0036】また、X軸用の2個のレーザー干渉計40
1 ,40X2 の計測値の差から、ウエハステージ22
の回転角が計測される。レーザー干渉計40により計測
されたX座標、Y座標及び回転角の情報が座標計測回路
30及び主制御系32に供給され、主制御系32は、供
給された座標をモニターしつつ駆動装置24を介して、
ウエハステージ22の位置決め動作を制御する。
Further, two laser interferometers 40 for the X axis are used.
From the difference between the measured values of X 1 and 40X 2 , the wafer stage 22
Is measured. Information on the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometer 40 is supplied to the coordinate measuring circuit 30 and the main control system 32. The main control system 32 controls the driving device 24 while monitoring the supplied coordinates. Through,
The positioning operation of the wafer stage 22 is controlled.

【0037】更に、ウエハステージ22上面の一端部近
傍には、後述する計測顕微鏡26、28のベースライン
計測に用いられる基準マークを含む各種基準マークが形
成された基準板FPが設けられている。この基準板FP
の厚さは、その表面がウエハW表面とほぼ同一高さ位置
となるように選択されている。
Further, near the one end of the upper surface of the wafer stage 22, there is provided a reference plate FP on which various reference marks including a reference mark used for baseline measurement of measurement microscopes 26 and 28 described later are formed. This reference plate FP
Is selected such that its surface is located at substantially the same height position as the surface of the wafer W.

【0038】なお、図示は省略したが、レチクル側にも
ウエハ側と全く同じ干渉計システムが設けられている。
Although not shown, the reticle side is provided with the same interferometer system as the wafer side.

【0039】本実施形態の投影露光装置10では、投影
光学系PLの側面に、図1、図2に示されるように、2
つのオフ・アクシスアライメント方式の計測顕微鏡2
6、28が配置されている。この内、一方の計測顕微鏡
26は、所定の位置(図2、図7の位置)に固定されて
おり、他方の計測顕微鏡28は、XY2次元方向に所定
のストローク範囲で移動可能に構成されている。
In the projection exposure apparatus 10 of this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG.
Off-axis alignment type measurement microscope 2
6, 28 are arranged. One of the measurement microscopes 26 is fixed at a predetermined position (the position in FIGS. 2 and 7), and the other measurement microscope 28 is configured to be movable within a predetermined stroke range in the XY two-dimensional directions. I have.

【0040】図3には、計測顕微鏡28の移動機構の一
例が示されている。この図3に示されるように、計測顕
微鏡28は、X軸ガイド70に沿って移動可能なX移動
機構72に保持され、その光軸がZ軸方向と平行となっ
ている。また、X軸ガイド70の両端には、X軸方向に
所定間隔を隔てて同一XY平面上に配置された一対のY
ガイド74A、74Bに沿って移動可能な一対のY移動
機構76A、76Bが設けられている。すなわち、これ
らX移動機構72と一対のY移動機構76A、76Bと
によって計測顕微鏡28をXY2次元方向に駆動する移
動機構が構成されている。これらのX移動機構72と一
対のY移動機構76A、76Bの駆動源としては、例え
ばリニアモータが用いられる。なお、これらのX移動機
構72と一対のY移動機構76A、76Bも主制御系3
2によって制御されるようになっている。
FIG. 3 shows an example of a moving mechanism of the measuring microscope 28. As shown in FIG. 3, the measuring microscope 28 is held by an X moving mechanism 72 movable along an X-axis guide 70, and its optical axis is parallel to the Z-axis direction. Further, a pair of Ys arranged on the same XY plane at predetermined intervals in the X-axis direction are provided at both ends of the X-axis guide 70.
A pair of Y moving mechanisms 76A and 76B movable along the guides 74A and 74B are provided. That is, the X moving mechanism 72 and the pair of Y moving mechanisms 76A and 76B constitute a moving mechanism that drives the measuring microscope 28 in the XY two-dimensional directions. As a driving source of the X moving mechanism 72 and the pair of Y moving mechanisms 76A and 76B, for example, a linear motor is used. Note that these X moving mechanism 72 and a pair of Y moving mechanisms 76A and 76B also
2 is controlled.

【0041】また、X移動機構72の上面には、X軸に
直交する反射面を有する移動鏡78が固定され、一方の
Y移動機構76Aの上面には、Y軸に直交する反射面を
有する移動鏡80が固定されている。他方のY移動機構
76Bの上面にはその反射面がZY平面に対して45度
の角度を成すように反射ミラー82が固定され、このミ
ラー82からY軸に沿って所定間隔離れた位置に当該ミ
ラー82に平行にかつその反射面がミラー82の反射面
に対向する状態で反射ミラー84が配置されている。移
動鏡80のY軸方向の基準点からの移動距離は、これに
対向して設けられたレーザ干渉計86Yによって計測さ
れ、また、移動鏡78の基準点からの移動距離は、反射
ミラー84、82を介して移動鏡78に垂直にレーザ光
を照射するレーザ干渉計86Xによって計測される。こ
れらのレーザ干渉計86X,86Yの計測値も座標計測
回路30に供給されるようになっている。座標計測回路
30では、レーザ干渉計86Yの出力に基づいて移動鏡
80の変位、すなわち計測顕微鏡28の基準点からのY
変位を演算する。また、座標計測回路30では、レーザ
干渉計86Xの出力に基づいて移動鏡78の基準点から
の移動距離を演算し、この移動距離から上記Y変位を減
じて移動鏡78の変位、すなわち計測顕微鏡28の基準
点からのX変位を演算する。ここで、前記の如く、座標
計測回路30では、レーザ干渉計86X、86Yの出力
に基づいては基準点からの計測顕微鏡28のX変位、Y
変位を検出できるのみで、計測顕微鏡28の投影光学系
PL(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な
位置を直接的に検出できるものではない。しかしなが
ら、基準点における計測顕微鏡28の投影光学系PL
(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な位置
は、基準板FPを用いたベースライン計測時に予め測定
することができるので、結果的に、レーザ干渉計86
X、86Yの出力に基づいて計測顕微鏡28の投影光学
系PL(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的
な位置を検出できることになる。
A moving mirror 78 having a reflecting surface orthogonal to the X axis is fixed on the upper surface of the X moving mechanism 72, and a reflecting surface orthogonal to the Y axis is mounted on the upper surface of one Y moving mechanism 76A. The movable mirror 80 is fixed. A reflection mirror 82 is fixed on the upper surface of the other Y moving mechanism 76B so that its reflection surface forms an angle of 45 degrees with the ZY plane. The reflection mirror 82 is located at a predetermined distance from the mirror 82 along the Y axis. A reflection mirror 84 is arranged in parallel with the mirror 82 and with its reflection surface facing the reflection surface of the mirror 82. The moving distance of the movable mirror 80 from the reference point in the Y-axis direction is measured by a laser interferometer 86Y provided opposite thereto, and the moving distance of the movable mirror 78 from the reference point is determined by the reflection mirror 84, It is measured by a laser interferometer 86X that irradiates a laser beam vertically to the movable mirror 78 via 82. The measured values of these laser interferometers 86X and 86Y are also supplied to the coordinate measuring circuit 30. In the coordinate measuring circuit 30, the displacement of the movable mirror 80, that is, Y from the reference point of the measuring microscope 28, is determined based on the output of the laser interferometer 86Y.
Calculate the displacement. Further, the coordinate measuring circuit 30 calculates the moving distance of the moving mirror 78 from the reference point based on the output of the laser interferometer 86X, and subtracts the Y displacement from the moving distance, that is, the displacement of the moving mirror 78, that is, the measuring microscope. The X displacement from the 28 reference points is calculated. Here, as described above, in the coordinate measuring circuit 30, based on the outputs of the laser interferometers 86X and 86Y, the X displacement of the measuring microscope 28 from the reference point and the Y
Only the displacement can be detected, and the relative position of the measuring microscope 28 with respect to the projection optical system PL (or the fixed-side measuring microscope 26) cannot be directly detected. However, the projection optical system PL of the measurement microscope 28 at the reference point
Since the relative position with respect to (or the fixed-side measurement microscope 26) can be measured in advance at the time of baseline measurement using the reference plate FP, as a result, the laser interferometer 86
The relative position of the measuring microscope 28 with respect to the projection optical system PL (or the fixed-side measuring microscope 26) can be detected based on the outputs of X and 86Y.

【0042】このように、本実施形態では、移動鏡8
0、レーザ干渉計86Y、移動鏡78、反射ミラー8
2、84、レーザ干渉計86X及び座標計測回路30に
よって計測顕微鏡28の投影光学系PL(又は固定側の
計測顕微鏡26)に対する相対的な位置を計測する計測
系が構成されている。なお、計測顕微鏡28の位置はエ
ンコーダ等の他のセンサにより検出しても良いが、測定
精度の面から本実施形態ようにレーザ干渉計を用いるこ
とが望ましい。
As described above, in the present embodiment, the movable mirror 8
0, laser interferometer 86Y, moving mirror 78, reflecting mirror 8
2, 84, the laser interferometer 86X and the coordinate measurement circuit 30 constitute a measurement system for measuring the relative position of the measurement microscope 28 with respect to the projection optical system PL (or the fixed-side measurement microscope 26). Note that the position of the measuring microscope 28 may be detected by another sensor such as an encoder, but it is desirable to use a laser interferometer as in the present embodiment from the viewpoint of measurement accuracy.

【0043】次に、計測顕微鏡26、28の具体的な構
成等について説明する。図4には、固定式の計測顕微鏡
26の構成が示されている。
Next, a specific configuration of the measuring microscopes 26 and 28 will be described. FIG. 4 shows the configuration of the fixed measurement microscope 26.

【0044】この計測顕微鏡26は、光源41、コリメ
ータレンズ42、ビームスプリッタ44、ミラー46、
集光レンズ50、指標板52、第1リレーレンズ54、
ビームスプリッタ56、X軸用第2リレーレンズ58
X、2次元CCDより成るX軸用撮像素子60X、Y軸
用第2リレーレンズ58Y、2次元CCDより成るY軸
用撮像素子60Y等を含んで構成されている。ここで、
この計測顕微鏡26の構成各部についてその作用ととも
に説明する。
The measuring microscope 26 includes a light source 41, a collimator lens 42, a beam splitter 44, a mirror 46,
Condenser lens 50, index plate 52, first relay lens 54,
Beam splitter 56, X-axis second relay lens 58
It is configured to include an X-axis image pickup device 60X composed of X and two-dimensional CCDs, a Y-axis second relay lens 58Y, and a Y-axis image pickup device 60Y composed of a two-dimensional CCD. here,
Each component of the measuring microscope 26 will be described together with its operation.

【0045】光源41は、ウエハ上のフォトレジストを
感光させない非感光性の光であって、ある帯域幅(例え
ば200nm程度)をもつブロードな波長分布の光を発
する。特に、光源41として、ハロゲンランプが好適に
採用可能である。レジスト層での薄膜干渉によるマーク
検出精度の低下を防止するため、十分にブロードな波長
幅の照明光を用いることが望ましい。特に、計測顕微鏡
26のように画像処理方式の計測顕微鏡を用いる場合に
は、このことは重要である。
The light source 41 is a non-photosensitive light that does not expose the photoresist on the wafer, and emits light having a broad bandwidth (for example, about 200 nm) having a broad wavelength distribution. In particular, a halogen lamp can be suitably used as the light source 41. In order to prevent a decrease in mark detection accuracy due to thin-film interference in the resist layer, it is desirable to use illumination light having a sufficiently broad wavelength width. This is particularly important when an image processing type measurement microscope such as the measurement microscope 26 is used.

【0046】光源41からの照明光がコリメータレンズ
42、ビームスプリッタ44、ミラー46及び対物レン
ズ48を介してウエハW上のアライメントマークMA又
はMB(図6参照:以下、適宜「アライメントマークM
A」と総称する)の近傍に照射される。そして、アライ
メントマークMAからの反射光が、対物レンズ48、ミ
ラー46、ビームスプリッタ44及び集光レンズ50を
介して指標板52上に到達し、指標板52上にアライメ
ントマークMAの像が結像される。
Illumination light from the light source 41 is transmitted through the collimator lens 42, the beam splitter 44, the mirror 46, and the objective lens 48 to the alignment mark MA or MB on the wafer W (see FIG. 6;
A "). Then, the reflected light from the alignment mark MA reaches the index plate 52 via the objective lens 48, the mirror 46, the beam splitter 44, and the condenser lens 50, and the image of the alignment mark MA is formed on the index plate 52. Is done.

【0047】指標板52を透過した光が、第1リレーレ
ンズ54を経てビームスプリッタ56に向かい、ビーム
スプリッタ56を透過した光が、X軸用第2リレーレン
ズ58XによりX軸用撮像素子60Xの撮像面上に集束
され、ビームスプリッタ56で反射された光が、Y軸用
第2リレーレンズ58YによりY軸用撮像素子60Yの
撮像面上に集束される。撮像素子60X及び60Yの撮
像面上にはそれぞれアライメントマークMAの像及び指
標板52上の指標マークの像が重ねて結像される。撮像
素子60X及び60Yによって得られた撮像信号は共に
座標位置計測回路30に供給される。
The light transmitted through the index plate 52 is directed to the beam splitter 56 via the first relay lens 54, and the light transmitted through the beam splitter 56 is transmitted to the X-axis image sensor 60X by the second X-axis relay lens 58X. The light focused on the imaging surface and reflected by the beam splitter 56 is focused on the imaging surface of the Y-axis imaging element 60Y by the second Y-axis relay lens 58Y. On the imaging surfaces of the imaging elements 60X and 60Y, an image of the alignment mark MA and an image of the index mark on the index plate 52 are formed so as to overlap each other. The imaging signals obtained by the imaging devices 60X and 60Y are both supplied to the coordinate position measurement circuit 30.

【0048】可動式の計測顕微鏡28も、上記計測顕微
鏡26と同様にして構成され、X軸用撮像素子及びY軸
用撮像素子を有している。これらの撮像素子によって得
られた撮像信号も共に座標位置計測回路30に供給され
るようになっている。
The movable measuring microscope 28 is constructed similarly to the measuring microscope 26, and has an X-axis image pickup device and a Y-axis image pickup device. The imaging signals obtained by these imaging elements are also supplied to the coordinate position measurement circuit 30 together.

【0049】図5には図4の指標板52上のパターンの
一例が示されている。この図5において、中央部に十字
状のアライメントマークMAの像MAPが結像されてい
る。この像MAPの直交する直線パターン像MAXP及
びMAYPにそれぞれ垂直なXP方向及びYP方向が、
それぞれウエハステージ22のステージ座標系のX方向
及びY方向と共役になっている。そして、アライメント
マーク像MAPをXP方向に挟むように2個の指標マー
ク90A及び90Bが形成され、これと同様に、アライ
メントマーク像MAPをYP方向に挟むように2個の指
標マーク92A及び92Bが形成されている。
FIG. 5 shows an example of a pattern on the index plate 52 of FIG. In FIG. 5, an image MAP of a cross-shaped alignment mark MA is formed at the center. The XP direction and the YP direction perpendicular to the linear pattern images MAXP and MAYP orthogonal to this image MAP, respectively,
Each is conjugate to the X and Y directions of the stage coordinate system of the wafer stage 22. Then, two index marks 90A and 90B are formed so as to sandwich the alignment mark image MAP in the XP direction, and similarly, two index marks 92A and 92B are sandwiched so as to sandwich the alignment mark image MAP in the YP direction. Is formed.

【0050】この場合、XP方向で指標マーク90A,
90B及び直線パターン像MAXPを囲む検出領域94
X内の像が図4のX軸用撮像素子60Xで撮像され、Y
P方向で指標マーク92A,92B及び直線パターン像
MAYPを囲む検出領域94Y内の像が図4のY軸用撮
像素子60Yで撮像される。撮像素子60X及び60Y
では、画素がXP方向及びYP方向に走査され、光像に
応じた電気的な撮像信号が得られる。撮像素子60X及
び60Yから出力されたこれらの撮像信号を処理するこ
とにより、アライメントマーク像MAPと指標マーク9
0A,90BとのXP方向についての位置ずれ量、及
び、アライメントマーク像MAPと指標マーク92A,
92BとのYP方向についての位置ずれ量を求める。従
って、座標計測回路30は、ウエハW上のアライメント
マークMAの像と指標板52上の指標マークとの位置関
係及びそのときのレーザー干渉計40の計測結果より、
ウエハW上に形成されたアライメントマークMAのステ
ージ座標系における座標(X,Y)を求める。
In this case, in the XP direction, the index marks 90A,
90B and a detection area 94 surrounding the linear pattern image MAXP
The image in X is picked up by the X-axis image sensor 60X in FIG.
An image in the detection area 94Y surrounding the index marks 92A and 92B and the linear pattern image MAYP in the P direction is picked up by the Y-axis image sensor 60Y in FIG. Image sensors 60X and 60Y
In, the pixels are scanned in the XP direction and the YP direction, and an electrical imaging signal corresponding to the optical image is obtained. By processing these imaging signals output from the imaging elements 60X and 60Y, the alignment mark image MAP and the index mark 9 are processed.
0A and 90B in the XP direction, and the alignment mark image MAP and the index marks 92A and 92A.
The amount of misregistration in the YP direction from 92B is obtained. Therefore, the coordinate measuring circuit 30 obtains the positional relationship between the image of the alignment mark MA on the wafer W and the index mark on the index plate 52 and the measurement result of the laser interferometer 40 at that time.
The coordinates (X, Y) of the alignment mark MA formed on the wafer W in the stage coordinate system are obtained.

【0051】次に、上述のようにして構成された本第1
の実施形態に係る投影露光装置10におけるアライメン
ト動作及び露光動作について、図6のようなショット配
列のウエハWの第2層露光時を例に挙げて説明する。
Next, the first book constructed as described above is used.
The alignment operation and the exposure operation in the projection exposure apparatus 10 according to the embodiment will be described by taking as an example the second layer exposure of the wafer W having the shot arrangement as shown in FIG.

【0052】まず、不図示のウエハローダから図1及び
図2に示されるウエハホルダー36上にウエハWが転送
される。ウエハWの各ショット領域にはそれぞれ、前層
の露光により既に回路パターンが形成されている。更
に、図6に示されるように、ウエハW上の各ショット領
域Sn (n=1,2,3,……,26)にはそれぞれ2
個の十字型のアライメントマークMAn 、MBn (n=
1,2,3,……,26)が形成されている。ここで
は、レチクルRのアライメントが終了しており、不図示
の干渉計によって規定される直交座標に対するレチクル
RのX,Y,回転方向のずれ量はほぼ零となっているも
のとする。
First, a wafer W is transferred from a wafer loader (not shown) to the wafer holder 36 shown in FIGS. In each shot area of the wafer W, a circuit pattern has already been formed by exposing the previous layer. Furthermore, as shown in FIG. 6, each shot area on the wafer W S n (n = 1,2,3, ......, 26) are each 2
Cross-shaped alignment marks MA n , MB n (n =
1, 2, 3,..., 26) are formed. Here, it is assumed that the alignment of the reticle R has been completed, and the amounts of displacement of the reticle R in the X, Y, and rotational directions with respect to the orthogonal coordinates defined by an interferometer (not shown) are substantially zero.

【0053】アライメントマークMAn 、MBn は、各
ショット領域の中心(基準点)に関して点対称となる位
置に形成され、設計上、各ショット領域Sn のX方向長
さはPx、Y方向の長さはPyであるものとする。ま
た、同一ショット内のマーク中心間のX方向の間隔はp
xであり、Y方向の間隔はpyであるものとする。
[0053] Alignment marks MA n, MB n is formed at a position which becomes point symmetry with respect to the center (reference point) of each shot area, in design, X-direction length of each shot area S n is Px, the Y-direction The length is assumed to be Py. Also, the distance in the X direction between the mark centers in the same shot is p
x, and the interval in the Y direction is py.

【0054】次に、主制御系32がウエハWの原点調整
(プリアライメント)を行う。その後、特開平6ー27
5496号公報に詳細に開示されるような、EGA(エ
ンハンスト・グローバルアライメント)計測を行うが、
本実施形態では、それに先立って主制御系32では可動
式の計測顕微鏡28の位置を調整する。
Next, the main control system 32 performs the origin adjustment (pre-alignment) of the wafer W. Then, Japanese Patent Laid-Open No. 6-27
As described in detail in Japanese Patent No. 5496, EGA (Enhanced Global Alignment) measurement is performed.
In the present embodiment, prior to this, the main control system 32 adjusts the position of the movable measurement microscope 28.

【0055】これを更に詳述すると、図6のウエハWの
場合、サンプルショットとして斜線が施された8つのシ
ョット領域(S1 、S4 、S5 、S8 、S19、S22、S
23、S26)を選択するものとし、アライメントマークM
1 とMA4 を同時に計測し、次にMB1 とMB4 とを
同時に計測し、以後MA5 とMA8 を同時に計測すると
いうようにマークを2つずつ順次計測していくものとす
る。この場合、これら同時に計測される各組のアライメ
ントマークはほぼ同一のX軸上に位置しているので、両
顕微鏡26、28が図7の平面図に示されるような位置
関係にあるとき、主制御系32では図3のY移動機構7
6A、76Bをその位置で固定し、この状態から計測顕
微鏡28を+X方向に駆動し、図8の平面図に示される
距離d=3Pxとなるように、X移動機構72を介して
計測顕微鏡28の位置を調整する。ここで、図7に示さ
れる基準位置に計測顕微鏡28があるときに、基準板F
Pを用いて計測顕微鏡28の検出中心と投影光学系PL
の光軸との距離であるベースライン長さBa20 の計測
を、予め固定側の計測顕微鏡26のベースライン長さB
a10 の計測とともに行っておけば、図7の両顕微鏡2
6、28の間隔Dは既知であるので、改めてベースライ
ン長さBa2を計測することなく、移動後のベースライ
ン長さBa2を計測顕微鏡28の位置を管理する干渉計
86X、86Yの計測値に基づいて求めることができ
る。
More specifically, in the case of the wafer W shown in FIG. 6, eight shot areas (S 1 , S 4 , S 5 , S 8 , S 19 , S 22 , S 22 ) which are hatched as sample shots.
23, it is assumed to select the S 26), the alignment mark M
At the same time measures the A 1 and MA 4, then measures the MB 1 and MB 4 simultaneously, it is assumed that sequentially measured two by two marks so that measuring the subsequent MA 5 and MA 8 simultaneously. In this case, since these sets of alignment marks measured at the same time are located on substantially the same X axis, when the two microscopes 26 and 28 are in a positional relationship as shown in the plan view of FIG. In the control system 32, the Y moving mechanism 7 shown in FIG.
6A and 76B are fixed at the positions, the measuring microscope 28 is driven in the + X direction from this state, and the measuring microscope 28 is moved via the X moving mechanism 72 so that the distance d = 3Px shown in the plan view of FIG. Adjust the position of. Here, when the measuring microscope 28 is located at the reference position shown in FIG.
Using P, the detection center of the measuring microscope 28 and the projection optical system PL
The measurement of the baseline length Ba2 0 is the distance between the optical axis, in advance baseline length of the fixed side of the measuring microscope 26 B
if it performed with measurement of a1 0, both the microscope 2 in FIG. 7
Since the interval D between 6 and 28 is known, the baseline length Ba2 after the movement is used as the measurement value of the interferometers 86X and 86Y for managing the position of the measurement microscope 28 without measuring the baseline length Ba2 again. Can be determined based on the

【0056】上記の計測顕微鏡28の位置調整が終了す
ると、主制御系32では、ベースライン長さBa2が変
動しないように、計測顕微鏡28の位置をサーボ制御し
ながら、ウエハステージ22をXY2次元駆動して、8
つのEGAショット領域(サンプルショット領域)内の
アライメントマークMAm 、MBm (m=1,4,5,
8,19,22,23,26)のステージ座標系(X、
Y)上での座標値(FMNXn 、FMNYn )を実測する。
ここで、本実施形態では、前述したように、計測顕微鏡
26、28を用いて3Px離れた2つのアライメントマ
ークMA(又はMB)を同時に計測することができるの
で、アライメントマークを順次一つずつ計測しなければ
ならなかった従来の場合に比べて、計測時間をおよそ1
/2に短縮することが可能になる。
When the position adjustment of the measuring microscope 28 is completed, the main control system 32 drives the wafer stage 22 in the XY two-dimensional manner while servo-controlling the position of the measuring microscope 28 so that the base line length Ba2 does not fluctuate. Then 8
Alignment marks MA m and MB m (m = 1, 4, 5, 5) in one EGA shot area (sample shot area)
8, 19, 22, 23, 26) stage coordinate system (X,
Y) The coordinate values (FM NXn , FM NYn ) are actually measured.
Here, in the present embodiment, as described above, two alignment marks MA (or MB) separated by 3Px can be simultaneously measured using the measurement microscopes 26 and 28, so that the alignment marks are sequentially measured one by one. Measurement time is about 1 compared to the conventional case that had to be performed.
/ 2 can be shortened.

【0057】そして、上記のサンプルショットのアライ
メントマーク位置の実測が終了すると、主制御系32で
は、この計測結果と、既知の上記選択された8個のショ
ット領域の基準点(ショットセンタ)のウエハW上の座
標系(α,β)上での設計上の配列座標値(CXn
Yn)と、測定されたアライメントマークの各ショット
領域Sn上の座標系(x,y)での設計上の座標値(相
対座標値)(SNXn ,NYn)とを用いて、次式の座標変
換式に基づいてウエハWの各ショット領域Sn のステー
ジ座標系(X,Y)上での計算上の座標、及びショット
領域の各誤差(ショット領域そのものの倍率誤差、回転
誤差等)を求める。
When the measurement of the alignment mark position of the sample shot is completed, the main control system 32 compares the measurement result with the wafer at the reference point (shot center) of the known eight selected shot areas. An array coordinate value (C Xn , design) on the coordinate system (α, β) on W
C Yn ) and the design coordinate value (relative coordinate value) (S NXn, S NYn ) of the measured alignment mark on each shot area Sn in the coordinate system (x, y) are expressed by the following equation. coordinate transformation stage coordinate system of the shot area S n of the wafer W based on the equation (X, Y) coordinates of the calculation of the above, and each error of shot areas (magnification error of shot areas themselves, rotation error, etc.) Ask for.

【0058】FNn=ACn +BSNn+O ……(1) 但し、式(1)の各変換行列は次のように定義される。F Nn = AC n + BS Nn + O (1) where each transformation matrix of the equation (1) is defined as follows.

【0059】[0059]

【数1】 (Equation 1)

【0060】ここで、Γx=Rx−1は、α方向のウエ
ハスケーリングRxを最小自乗法の適用を容易にするた
め置き換えたパラメータであり、Γy=Ry−1は、β
方向のウエハスケーリングRyを最小自乗法の適用を容
易にするため置き換えたパラメータであり、Θはステー
ジ座標系(X,Y)に対するウエハの座標系(α,β)
の残留回転誤差を示すパラメータであり、Wはステージ
座標系(X,Y)の直交度誤差を示すパラメータであ
り、γxはショット領域の座標系(x,y)上でのx方
向のショット領域の線形伸縮を示すパラメータであり、
γyはショット領域の座標系(x,y)上でのy方向の
ショット領域の線形伸縮を示すパラメータであり、θは
ウエハの各ショット領域上の回路パターンの回転すなわ
ちショット領域の座標系(x,y)に対する回転誤差を
示すパラメータであり、wはウエハの各ショット領域上
の回路パターンの回転誤差を示すパラメータであり、O
x 、Oy はウエハ上の座標系のステージ座標系に対する
オフセット量を示すパラメータである。
Here, Γx = Rx−1 is a parameter obtained by replacing the wafer scaling Rx in the α direction to facilitate application of the method of least squares, and Γy = Ry−1 is β
Is a parameter obtained by replacing the wafer scaling Ry in the direction to facilitate the application of the least squares method, and Θ is a coordinate system (α, β) of the wafer with respect to the stage coordinate system (X, Y).
W is a parameter indicating the orthogonality error of the stage coordinate system (X, Y), and γx is a shot area in the x direction on the coordinate system (x, y) of the shot area. Is a parameter indicating the linear expansion and contraction of
γy is a parameter indicating the linear expansion and contraction of the shot area in the y direction on the coordinate system (x, y) of the shot area, and θ is the rotation of the circuit pattern on each shot area of the wafer, that is, the coordinate system (x , Y), a parameter indicating the rotation error of the circuit pattern on each shot area of the wafer, and w
x and Oy are parameters indicating the offset amount of the coordinate system on the wafer with respect to the stage coordinate system.

【0061】式(1)では、2行×1列の行列FNnが、
行列ACn と、行列BSNnと、行列Oとの和で表されて
いる。式(1)の座標変換式における変換行列A,B,
Oに含まれる10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx
(=Rx−1),Γy,Ox ,Oy ,θ,w,γx(=
rx−1),γy)は例えば最小自乗法により求めるこ
とができる。この誤差パラメータの求め方については、
特開平6ー275496号に詳細に開示されているの
で、ここではこれ以上の説明を省略する。
In equation (1), a matrix F Nn of 2 rows × 1 column is represented by
It is represented by the sum of a matrix AC n , a matrix BS Nn, and a matrix O. The conversion matrices A, B,
The 10 error parameters (Θ, W, Γx
(= Rx-1), Γy , O x, O y, θ, w, γx (=
rx-1), γy) can be obtained by, for example, the least square method. For how to find this error parameter,
Since it is disclosed in detail in JP-A-6-275496, further description is omitted here.

【0062】その後、主制御系32では式(1)の変換
行列B中の各ショット領域上の回路パターンの残存回転
誤差θを補正するように、レチクルステージ14を介し
てレチクルRに適当な回転を施して、ステージ座標系
(X,Y)に対するショット領域Sn 上の回路パターン
の回転を小さく抑える。
Thereafter, the main control system 32 rotates the reticle R through the reticle stage 14 appropriately so as to correct the remaining rotation error θ of the circuit pattern on each shot area in the conversion matrix B of the equation (1). subjected to, suppress stage coordinate system (X, Y) of rotation of the circuit pattern on the shot area S n for small.

【0063】次に、ウエハW上の座標系の直交度誤差w
は、厳密な意味では補正できないが適度にレチクルRを
回転させることで、その誤差を小さく抑えることができ
る。そこで、主制御系32では回転誤差Θ、回転誤差θ
及び直交度誤差wのそれぞれの絶対値の和が最小になる
ように、レチクルR又はウエハWの回転量を最適化する
ことも可能である。
Next, the orthogonality error w of the coordinate system on the wafer W
Can not be corrected in a strict sense, but by rotating the reticle R appropriately, the error can be kept small. Therefore, in the main control system 32, the rotation error Θ and the rotation error θ
It is also possible to optimize the rotation amount of the reticle R or the wafer W such that the sum of the absolute values of the orthogonality error w and the orthogonality error w becomes minimum.

【0064】次に、主制御系32では、式(1)の変換
行列B中の各ショット領域Sn上の回路パターンの直交
する2方向への線形伸縮(スケーリング誤差)を補正す
るように、図1の結像特性制御装置20を介して投影光
学系PLの投影倍率を調整する。すなわち、この補正処
理で、変換行列Bの要素を構成するショットスケーリン
グrx及びryに合わせて、投影光学系PLの投影倍率
を調整する。
Next, the main control system 32 corrects linear expansion and contraction (scaling error) in two orthogonal directions of the circuit pattern on each shot area Sn in the conversion matrix B of the equation (1). The projection magnification of the projection optical system PL is adjusted via the first imaging characteristic control device 20. That is, in this correction processing, the projection magnification of the projection optical system PL is adjusted in accordance with the shot scalings rx and ry constituting the elements of the transformation matrix B.

【0065】次に、主制御系32では、上で求めた誤差
パラメータより成る要素を含む変換行列A及びOを用い
て、次式にウエハW上の各ショット領域Snの基準点の
設計上の配列座標値(CXn ,CYn)を代入することに
より、その基準点のステージ座標系(X,Y)上での計
算上の配列座標値(GXn ,GYn)を求める。
Next, the main control system 32 uses the transformation matrices A and O including the elements composed of the error parameters obtained above to calculate the reference point of each shot area Sn on the wafer W in the following equation. By substituting the array coordinate values (C Xn , C Yn ), the calculated array coordinate values (G Xn , G Yn ) of the reference point on the stage coordinate system (X, Y) are obtained.

【0066】[0066]

【数2】 (Equation 2)

【0067】そして、主制御系32では、計算により得
られた配列座標(GXn,GYn)及び予め求めてあるベー
スライン長さBa1、Ba2に基づいて、ウエハW上の
各ショット領域Snの基準点を投影光学系PLの露光フ
ィールド内の所定の位置に位置合わせして、当該ショッ
ト領域に対してレチクルRのパターン像を投影露光す
る。こうした位置合わせ及び投影露光が、各ショット領
域について順次実行される。そして、ウエハW上の全て
のショット領域への露光が終了した後に、ウエハWの現
像が行われる。
In the main control system 32, each shot area Sn on the wafer W is determined based on the array coordinates (G Xn , G Yn ) obtained by calculation and the base line lengths Ba1 and Ba2 obtained in advance. The reference point is positioned at a predetermined position in the exposure field of the projection optical system PL, and the pattern image of the reticle R is projected and exposed on the shot area. Such alignment and projection exposure are sequentially performed for each shot area. After the exposure of all the shot areas on the wafer W is completed, the development of the wafer W is performed.

【0068】この場合、式(1)に示すように、変換行
列A及びOのみならず、ショット領域のローテーショ
ン、ショット領域の直交度誤差及びショットスケーリン
グのパラメータよりなる変換行列Bをも考慮しているの
で、各ショット領域に転写される回路パターン自体の伸
縮や回転などの影響を小さく抑え、ウエハW上の各ショ
ット領域の回路パターンとレチクルRのパターンの投影
像とをより高精度に重ね合わせることができる。
In this case, as shown in the equation (1), not only the transformation matrices A and O but also the transformation matrix B including shot area rotation, shot area orthogonality error, and shot scaling parameters are taken into consideration. Therefore, the influence of the expansion / contraction or rotation of the circuit pattern itself transferred to each shot area is reduced, and the circuit pattern of each shot area on the wafer W and the projected image of the pattern of the reticle R are superimposed with higher accuracy. be able to.

【0069】これまでの説明から明らかなように、本第
1の実施形態の装置10では、移動可能な計測顕微鏡2
8の、投影光学系PLに対する相対的な位置関係を一定
に保つように制御する制御手段、及び露光開始に先だっ
て、ウエハWを移動しつつ計測光学系26、28を用い
て所定の複数ショット領域に形成されたアライメントマ
ークの位置を順次計測し、この計測結果と設計上のショ
ット配列データとに基づいて統計処理により各ショット
領域の少なくとも配列座標を算出する演算処理手段が、
主制御系32の機能によって提供される。
As is clear from the above description, the apparatus 10 according to the first embodiment employs the movable measurement microscope 2.
8, control means for controlling the relative positional relationship with respect to the projection optical system PL to be kept constant, and a predetermined plurality of shot areas using the measurement optical systems 26 and 28 while moving the wafer W prior to the start of exposure. Arithmetic processing means for sequentially measuring the positions of the alignment marks formed on the shot area, and calculating at least the array coordinates of each shot area by statistical processing based on the measurement results and the shot array data in design,
It is provided by the function of the main control system 32.

【0070】次に、実際に使用できるアライメントマー
クの例につき図9を参照して説明する。まず、2次元座
標を示すアライメントマーク(2次元マーク)として
は、上記実施形態で使用している十字状のアライメント
マークMA(これを図9(A)にも示す)の他に、L字
状、T字状、又はハの字状のマークがある。更に、図9
(B)に示されるような2次元の格子マークや、図9
(C)に示されるような、X方向へのライン・アンド・
スペースパターンMDX及びY方向へのライン・アンド
・スペースパターンMDYを並列に並べたアライメント
マークMDも2次元マークとなる。
Next, an example of an alignment mark that can be actually used will be described with reference to FIG. First, as an alignment mark (two-dimensional mark) indicating two-dimensional coordinates, in addition to the cross-shaped alignment mark MA used in the above embodiment (this is also shown in FIG. 9A), an L-shaped , T-shaped, or C-shaped marks. Further, FIG.
A two-dimensional lattice mark as shown in FIG.
As shown in (C), a line-and-
An alignment mark MD in which the space pattern MDX and the line and space pattern MDY in the Y direction are arranged in parallel also becomes a two-dimensional mark.

【0071】かかる2次元マークを1つ選択すること
は、式(1)内の10個(又はそれ以下の個数でも可)
のパラメータを最小自乗法で求める際に採用できる、X
座標分とY座標分との2つのデータが得られる。このこ
とは、上記実施形態で採用された1つの十字状のアライ
メントマーク(例えばMA1 )の使用と、2つの1次元
座標を示すアライメントマーク(1次元マーク)の使用
とが等価であることを意味している。但し、2次元マー
クを選択する場合でも、X座標又はY座標の何れか1つ
の座標データのみを利用するようにしても良い。
Selecting one such two-dimensional mark is equivalent to 10 (or less) in equation (1).
X that can be adopted when the parameters of
Two pieces of data, that is, coordinate data and Y coordinate data are obtained. This means that the use of one cross-shaped alignment mark (for example, MA 1 ) adopted in the above embodiment is equivalent to the use of an alignment mark (one-dimensional mark) indicating two one-dimensional coordinates. Means. However, even when a two-dimensional mark is selected, only one coordinate data of the X coordinate or the Y coordinate may be used.

【0072】また、1次元マークの内のX方向の座標を
示すマークとしては、図9(C)中のMDXと同様のX
方向へ所定ピッチで配列されたライン・アンド・スペー
スパターンがあり、Y方向の座標を示すマークとして
は、図9(C)中のMDYと同様のY方向へ所定ピッチ
で配列されたライン・アンド・スペースパターンがあ
る。
The mark indicating the coordinate in the X direction of the one-dimensional mark is the same as MDX in FIG. 9C.
There is a line-and-space pattern arranged at a predetermined pitch in the direction, and a mark indicating the coordinates in the Y-direction is a line-and-space pattern arranged at a predetermined pitch in the Y-direction like MDY in FIG. 9C.・ There is a space pattern.

【0073】以上説明したように、本第1の実施形態に
係る投影露光装置10によると、ウエハW(被処理基
板)上の複数のショット領域の基準位置全てに対して、
平均的な位置合わせの誤差が小さくなると同時に、それ
らショット領域上の回路パターン全てに対してレチクル
のパターン像との平均的な重ね合わせの誤差が小さくな
る。これにより、各ショット領域に転写される回路パタ
ーン自体の伸縮や回転などの影響を小さく抑え、ウエハ
上の各ショット領域のチップパターンとマスクのパター
ンの投影像とをより高精度に重ね合わせることができ
る。従って、1枚のウエハから取れる良品チップの数が
多くなり、半導体素子等のチップの生産性を向上するこ
とができる。
As described above, according to the projection exposure apparatus 10 of the first embodiment, the reference positions of a plurality of shot areas on the wafer W (substrate to be processed) are
At the same time as the average alignment error is reduced, the average overlay error with the reticle pattern image is reduced for all the circuit patterns on the shot areas. As a result, the influence of the expansion, contraction, and rotation of the circuit pattern itself transferred to each shot area is reduced, and the chip pattern of each shot area on the wafer and the projected image of the mask pattern can be superimposed with higher accuracy. it can. Therefore, the number of good chips that can be obtained from one wafer increases, and the productivity of chips such as semiconductor elements can be improved.

【0074】また、ウエハ上の複数のショット領域に配
置された同じ形状のアライメントマーク(位置合わせ用
のマーク)の位置が複数回繰り返されて計測されるの
で、検出系の機械的又は電気的なランダムな誤差が低減
される利点もある。これに加え、EGA計測において、
異なるショット領域(サンプルショット)のアライメン
トマークを2つづつ同時に計測していることから、アラ
イメントマークの計測時間を著しく短縮することができ
(最大約半分にすることができ)、その分スループット
の向上を達成できる。
Further, since the positions of alignment marks (alignment marks) of the same shape arranged in a plurality of shot areas on the wafer are repeatedly measured a plurality of times, the mechanical or electrical There is also an advantage that random errors are reduced. In addition, in EGA measurement,
Since two alignment marks in different shot areas (sample shots) are measured at the same time, the alignment mark measurement time can be significantly reduced (up to about half), and the throughput is improved accordingly. Can be achieved.

【0075】なお、上記の説明では、ほぼX軸方向に沿
ってほぼ一定間隔を隔てて配置された2つのアライメン
トマーク(例えば、MA1 とMA4 )とを計測顕微鏡2
6、28により同時に計測する場合について説明した
が、これに限らず、例えばMA1 とMA5 、MB1 とM
5 等の2つのショット領域のほぼ同じ位置関係にある
2つのアライメントマークを計測顕微鏡26、28によ
って同時に計測するようにすることも可能である。この
場合であっても、上記と同様EGA計測におけるアライ
メントマークの計測時間を最大従来の約半分に短縮する
ことができるので、その分スループットの向上を達成で
きる。
In the above description, two alignment marks (for example, MA 1 and MA 4 ) arranged at a substantially constant interval along the X-axis direction are used for the measurement microscope 2.
Has been described a case where measured simultaneously by 6, 28, but not limited thereto, for example MA 1 and MA 5, MB 1 and M
It is also possible to simultaneously measure by the measuring microscope 26 the two alignment marks located substantially in the same positional relationship between the two shot areas 5 such as B. Even in this case, the measurement time of the alignment mark in the EGA measurement can be reduced to about half of the conventional case in the same manner as described above, so that the throughput can be improved accordingly.

【0076】また、上記第1の実施形態では、異なるシ
ョット領域内のアライメントマークを2つ同時に計測す
る場合を例示したが、2つの計測顕微鏡の先端間の間隔
を小さくすれば、同時に同一ショット領域内の別のアラ
イメントマーク(例えば、MA1 、MB1 )を計測する
ことも可能である。なお、サンプルショットの選択方法
としては、計測中に計測顕微鏡28の位置が変動するこ
とは好ましくないので、同時計測の効率的運用のため
に、図6に示したように、常に同じ距離だけ離れた2つ
のアライメントマークを含むショット領域がペアとして
選択されるようなサンプルショットの選択の仕方が望ま
しい。
In the first embodiment, the case where two alignment marks in different shot areas are measured at the same time is exemplified. However, if the distance between the tips of the two measurement microscopes is reduced, the same shot area is simultaneously measured. It is also possible to measure another alignment mark (for example, MA 1 , MB 1 ). As a method for selecting a sample shot, it is not preferable that the position of the measurement microscope 28 fluctuates during measurement. Therefore, for efficient operation of simultaneous measurement, as shown in FIG. It is desirable to select a sample shot such that a shot region including the two alignment marks is selected as a pair.

【0077】また、上記説明では、各ショット内に2つ
の2次元アライメントマークが配置される場合を例示し
たが、ショット内回路パターンの残存回転誤差等まで補
正する必要がない場合には、各ショット内に各1つ2次
元アライメントマークを配置してもよい。また、こうし
た場合には、X方向計測に使用するための一つの1次元
マークと、Y方向計測に使用するための他の一つの1次
元マークとをそれぞれ配置してもよい。さらに、上記実
施形態では、可動側の計測顕微鏡28のみがXY2次元
方向に可動とされている場合について説明したが、計測
顕微鏡26、28が両者ともに可動とされていても良
く、また、計測顕微鏡28がX軸方向及びY軸方向のい
ずれか一方向にのみ、あるいはその他の一方向にのみ可
動とされていても良い。
In the above description, the case where two two-dimensional alignment marks are arranged in each shot has been exemplified. However, when it is not necessary to correct the remaining rotation error of the circuit pattern in the shot, each shot may be used. One two-dimensional alignment mark may be arranged in each of the two. In such a case, one one-dimensional mark for use in the X-direction measurement and another one-dimensional mark for use in the Y-direction measurement may be arranged. Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which only the movable measurement microscope 28 is movable in the XY two-dimensional directions. However, both of the measurement microscopes 26 and 28 may be movable. 28 may be movable only in one of the X-axis direction and the Y-axis direction, or may be movable only in the other one direction.

【0078】なお、アライメント計測では、一般に計測
位置の許容値(所謂キャップチャーレンジ)があるの
で、両顕微鏡26、28の間隔dを厳密にピッチの整数
倍にする必要はない。しかしながら、顕微鏡28の位置
の変動はベースライン長さの変動を招くので、顕微鏡2
8の位置を上記のように調整後、ベースライン長さを正
確に計測した上で一定に保つ、または、アライメント動
作中顕微鏡28の位置をモニタし続け、位置の誤差を計
測結果から差し引いて補正することが望ましい。
In the alignment measurement, since there is generally an allowable value of the measurement position (so-called cap range), it is not necessary to strictly set the distance d between the two microscopes 26 and 28 to an integer multiple of the pitch. However, a change in the position of the microscope 28 causes a change in the baseline length.
After adjusting the position of 8 as described above, accurately measure the baseline length and keep it constant, or continue to monitor the position of the microscope 28 during the alignment operation, and subtract the position error from the measurement result to correct it. It is desirable to do.

【0079】また、計測顕微鏡の数も2本に限定される
ことはなく、例えば、図10に示されるように、3本設
けても良い。この図10の場合は、中央の計測顕微鏡2
6が固定で、両側の計測顕微鏡28A、28BがX軸方
向に可動とされている場合である。この場合には、間隔
d1、d2が調整可能なので、例えばX軸方向に沿って
並んだ複数のショット領域の内の3つをサンプルショッ
トとして選択して、3つのアライメントマークを同時に
計測することができるので、より一層計測時間の短縮化
が可能である。但し、この場合には、基準板FPを用い
たベースライン計測の際に、3つの計測顕微鏡28A、
26、28Bのそれぞれについてベースライン長さBa
1、Ba2、Ba3を計測する必要がある。
The number of measuring microscopes is not limited to two, but may be three, for example, as shown in FIG. In the case of FIG. 10, the central measuring microscope 2
6 is fixed, and the measurement microscopes 28A and 28B on both sides are movable in the X-axis direction. In this case, since the distances d1 and d2 can be adjusted, for example, three out of a plurality of shot areas arranged along the X-axis direction are selected as sample shots, and three alignment marks can be measured simultaneously. As a result, the measurement time can be further reduced. However, in this case, at the time of baseline measurement using the reference plate FP, three measurement microscopes 28A,
Baseline length Ba for each of 26 and 28B
It is necessary to measure 1, Ba2 and Ba3.

【0080】また、計測顕微鏡を3本設ける場合に、顕
微鏡を必ずしも一列に配置する必要はなく、例えば各顕
微鏡が3角形の頂点位置にくるように配置することもで
きる。このようにする場合には、サンプルショットの選
択の仕方、同時計測の対象となるアライメントマークの
選択の仕方に自由度がでることは言うまでもない。
When three measuring microscopes are provided, the microscopes do not necessarily have to be arranged in a line. For example, the microscopes may be arranged so as to be located at the apexes of a triangle. In this case, it goes without saying that there is a degree of freedom in how to select a sample shot and how to select an alignment mark to be subjected to simultaneous measurement.

【0081】《第2の実施形態》次に、本発明の第2の
実施形態を図11ないし図15に基づいて説明する。こ
こで、前述した第1の実施形態と同一の構成部分につい
ては、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化
し若しくは省略するものとする。
<< Second Embodiment >> Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0082】図11には、この第2の実施形態に係る投
影露光装置100の投影光学系PL及びウエハステージ
22近傍の概略斜視図が示されている。この投影露光装
置100は、この図11に示されるように、計測顕微鏡
128が1つだけ設けられている点が、前述した第1の
実施形態の投影露光装置10と大きく異なる点である。
この計測顕微鏡128は、それ全体としては固定であっ
て、主として極く近接して配置された2つのアライメン
トマーク、例えば図13に示されるようなウエハW上の
同一ショット領域内のアライメントマークMA、MBを
同時に検出する。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing the vicinity of the projection optical system PL and the wafer stage 22 of the projection exposure apparatus 100 according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the projection exposure apparatus 100 is different from the projection exposure apparatus 10 of the first embodiment in that only one measurement microscope 128 is provided.
The measuring microscope 128 is fixed as a whole and mainly has two alignment marks arranged in close proximity to each other, for example, alignment marks MA in the same shot area on the wafer W as shown in FIG. Detect MB simultaneously.

【0083】図12には、この計測顕微鏡128の構成
が示されている。この計測顕微鏡128は、前述した図
4の計測顕微鏡26の構成において、ビームスプッリッ
タ44と、集光レンズ50との間の光路上にビームスプ
リッタ102が配設され、このビームスプリッタ102
によりウエハW表面からの反射光が2分割される点、及
びこのビームスプリッタ102で反射された反射光の光
路上に、集光レンズ104、指標板106、第1リレー
レンズ108、ビームスプリッタ110、X軸用第2リ
レーレンズ112X、2次元CCDよりなるX軸用撮像
素子114X、Y軸用第2リレーレンズ112Y、2次
元CCDよりなるY軸用撮像素子114Y等が付加され
ている。
FIG. 12 shows the configuration of the measuring microscope 128. The measuring microscope 128 has a configuration in which the beam splitter 102 is disposed on the optical path between the beam splitter 44 and the condenser lens 50 in the configuration of the measuring microscope 26 shown in FIG.
The light condensing lens 104, the index plate 106, the first relay lens 108, the beam splitter 110, An X-axis second relay lens 112X, an X-axis imaging element 114X composed of a two-dimensional CCD, a Y-axis second relay lens 112Y, a Y-axis imaging element 114Y composed of a two-dimensional CCD, and the like are added.

【0084】ここで、この計測顕微鏡128の構成各部
についてその作用とともに説明する。
Here, each component of the measuring microscope 128 will be described together with its operation.

【0085】光源41からの照明光がコリメータレンズ
42、ビームスプリッタ44、ミラー46及び対物レン
ズ48を介してウエハW上のアライメントマークMA及
びMBを含む領域(以下、「マーク領域M」という)に
照射される。そして、マーク領域Mからの反射光が、対
物レンズ48、ミラー46、ビームスプリッタ44を介
してビームスプリッタ102に到達する。このビームス
プリッタ102で反射されたマーク領域Mからの反射光
は、集光レンズ104を介して指標板106上に照射さ
れ、指標板106上にマーク領域Mの像が結像される。
The illumination light from the light source 41 passes through a collimator lens 42, a beam splitter 44, a mirror 46, and an objective lens 48 to an area including the alignment marks MA and MB on the wafer W (hereinafter, referred to as “mark area M”). Irradiated. Then, the reflected light from the mark area M reaches the beam splitter 102 via the objective lens 48, the mirror 46, and the beam splitter 44. The reflected light from the mark area M reflected by the beam splitter 102 is irradiated onto the index plate 106 via the condenser lens 104, and an image of the mark area M is formed on the index plate 106.

【0086】また、指標板106を透過した光が、第1
リレーレンズ108を経てビームスプリッタ110に到
達する。そして、ビームスプリッタ110を透過した光
が、X軸用第2リレーレンズ112XによりX軸用撮像
素子112Xの撮像面上に集束され、ビームスプリッタ
110で反射された光が、Y軸用第2リレーレンズ11
2YによりY軸用撮像素子114Yの撮像面上に集束さ
れる。撮像素子114X及び114Yの撮像面上にはそ
れぞれマーク領域Mの像及び指標板106上の指標マー
クの像が重ねて結像される。撮像素子114X及び11
4Yによって得られた撮像信号は共に座標位置計測回路
30に供給される。
Further, the light transmitted through the index plate 106 becomes the first light.
The light reaches the beam splitter 110 via the relay lens 108. Then, the light transmitted through the beam splitter 110 is focused on the imaging surface of the X-axis image sensor 112X by the second X-axis relay lens 112X, and the light reflected by the beam splitter 110 is converted into the second Y-axis relay. Lens 11
The image is focused on the imaging surface of the Y-axis imaging element 114Y by 2Y. An image of the mark area M and an image of the index mark on the index plate 106 are formed on the imaging surfaces of the imaging elements 114X and 114Y, respectively. Image sensors 114X and 11
The imaging signals obtained by 4Y are both supplied to the coordinate position measurement circuit 30.

【0087】一方、指標板102を透過したマーク領域
Mからの反射光は集光レンズ50を介して指標板52上
に照射され、その後前述したようにして撮像素子60X
及び60Yの撮像面上にはそれぞれマーク領域Mの像及
び指標板52上の指標マークの像が重ねて結像される。
撮像素子60X及び60Yによって得られた撮像信号は
共に座標位置計測回路30に供給される。
On the other hand, the reflected light from the mark area M transmitted through the index plate 102 is irradiated onto the index plate 52 via the condenser lens 50, and thereafter, as described above, the image sensor 60X
The image of the mark area M and the image of the index mark on the index plate 52 are formed on the imaging planes of 60Y and 60Y, respectively.
The imaging signals obtained by the imaging devices 60X and 60Y are both supplied to the coordinate position measurement circuit 30.

【0088】ここで、本実施形態では、対物レンズ48
として第1の実施形態のものよりイメージフィールドの
広いものが好適に用いられる。また、指標板106とし
ては、透明板上に図5に示されるような指標マーク(9
0A、90B、92A、92B)が形成された指標板5
2と同一構成のものが用いられており、これらの指標板
52、106は、ウエハW面と共役な面に配置されてい
る。指標板52上の各指標マークの方向XP、YPがウ
エハステージ22のステージ座標系のX方向及びY方向
と共役になっている。同様に、指標板106上の指標マ
ークの方向(便宜上、XQ、YQとする)もウエハステ
ージ22のステージ座標系のX方向及びY方向と共役に
なっている。なお、以下の説明では、指標板52上の指
標マークをPM1、指標板106上の指標マークをPM
2と呼ぶ。
Here, in the present embodiment, the objective lens 48
The one having a wider image field than that of the first embodiment is preferably used. Further, as the index plate 106, an index mark (9) as shown in FIG.
0A, 90B, 92A, 92B)
2 are used, and these index plates 52 and 106 are arranged on a surface conjugate with the wafer W surface. The directions XP and YP of the index marks on the index plate 52 are conjugate with the X and Y directions of the stage coordinate system of the wafer stage 22. Similarly, the directions of the index marks on the index plate 106 (for convenience, XQ and YQ) are also conjugate to the X and Y directions of the stage coordinate system of the wafer stage 22. In the following description, the index mark on the index plate 52 is PM1, and the index mark on the index plate 106 is PM1.
Call it 2.

【0089】また、集光レンズ50と104の倍率、第
1リレーレンズ54と108の倍率、X軸用第2リレー
レンズ58Xと112Xの倍率、Y軸用第2リレーレン
ズ58Yと112Yの倍率は、それぞれ同一に設定され
る。また、新たに設けた方の指標板106は、水平面
(XY平面に共役な面)内で2次元方向に移動可能に構
成されており(図12矢印B参照)、この指標板106
は不図示のピエゾ素子等により駆動可能となっている。
The magnifications of the condenser lenses 50 and 104, the magnifications of the first relay lenses 54 and 108, the magnifications of the X-axis second relay lenses 58X and 112X, and the magnifications of the Y-axis second relay lenses 58Y and 112Y are as follows. Are set identically. The newly provided index plate 106 is configured to be movable in a two-dimensional direction in a horizontal plane (a plane conjugate to the XY plane) (see arrow B in FIG. 12).
Can be driven by a piezo element or the like (not shown).

【0090】従って、上記各レンズの倍率を、上記条件
の下、適宜調整して、図13のショット領域S1 内のア
ライメントマークMA1 、MB1 を含むマーク領域(以
下、「マーク領域M」という)を計測した結果、例え
ば、撮像素子60X及び60Y(以下、「撮像素子6
0」という」)からの撮像信号により図14(A)に示
されるような画像が出力され、撮像素子114X及び1
14Y(以下、「撮像素子114」という)からの撮像
信号により図14(B)に示されるような画像が出力さ
れた時、撮像素子60と撮像素子114の撮像信号から
は図14(C)のような合成画像が出力される。
Accordingly, the magnification of each lens is appropriately adjusted under the above conditions, and the mark area including the alignment marks MA 1 and MB 1 (hereinafter referred to as “mark area M”) in the shot area S 1 in FIG. As a result of the measurement, for example, the image sensors 60X and 60Y (hereinafter, “image sensor 6
0 ”), an image as shown in FIG. 14A is output, and the image sensors 114X and 1
When an image as shown in FIG. 14B is output by an image pickup signal from the image pickup device 14Y (hereinafter, referred to as “image pickup device 114”), FIG. Is output.

【0091】従って、図14(C)の状態から、指標板
106を適当に水平面内で2次元移動することにより、
図15に点線矢印で示されるように、指標マークPM2
が移動して、この指標マークPM2がアライメントマー
クMB1 を囲む画像が得られる位置に達する。この位置
に指標板106があるとき、撮像素子60の撮像信号中
の指標マークPM1とアライメントマークMA1 との位
置関係と、撮像素子114の撮像信号中の指標マークP
M2とアライメントマークMB1 との位置関係とに基づ
いて、アライメントマークMA1 とMB1 とを同時に位
置計測することが可能となる。
Therefore, by appropriately moving the index plate 106 two-dimensionally in the horizontal plane from the state shown in FIG.
As shown by the dotted arrow in FIG.
There moved, the index mark PM2 reaches the position where the image surrounding the alignment mark MB 1 is obtained. When this position is the index plate 106, the positional relationship between the index marks PM1 and the alignment mark MA 1 being captured signal of the imaging device 60, the index mark P in the imaging signal of the imaging element 114
Based on the positional relationship between M2 and the alignment mark MB 1, it is possible to position measurement of the alignment mark MA 1 and MB 1 at the same time.

【0092】そこで、本第2の実施形態では、上記第1
実施形態でウエハWのプリアライメント後、計測顕微鏡
28の位置調整を行っていた代わりに、アライメントマ
ーク位置の設計データに基づいて、指標マーク同士の位
置関係がほぼ図15に示されるような位置関係になるよ
うに、EGAサンプルショットのアライメントマーク計
測に先立って、指標板106の位置を調整する。
Therefore, in the second embodiment, the first
Instead of adjusting the position of the measuring microscope 28 after pre-alignment of the wafer W in the embodiment, the positional relationship between the index marks is substantially as shown in FIG. 15 based on the design data of the alignment mark position. Before the alignment mark measurement of the EGA sample shot, the position of the index plate 106 is adjusted so that

【0093】その後のサンプルショットのアライメント
マーク計測動作を含むアライメント動作及び露光動作等
は、上記第1の実施形態と同様である。但し、本実施形
態の場合は、同一ショット領域Sm 内のアライメントマ
ークMAm 、MBm (m=1,4,5,8,19,2
2,23,26)を順次同時計測して図13に示される
サンプルショットSm 内のアライメントマークの計測を
行う点が上記第1の実施形態中の説明と相違する。ま
た、本実施形態においても指標マーク同士の位置関係
(又は投影光学系PLに対する各指標マークの相対位置
関係)が実際のウエハW上のショット領域を露光位置へ
位置合わせする際に、重要な意味を持つので、基準板F
Pを用いたベースライン計測により、上記位置関係を把
握しておく必要がある。
The subsequent alignment operation including the alignment mark measurement operation of the sample shot and the exposure operation are the same as those in the first embodiment. However, in the case of the present embodiment, the alignment marks MA m and MB m (m = 1, 4, 5, 8, 19, 2) in the same shot area S m
2,23,26) successively simultaneous measurement points to measure the alignment marks in the sample shots S m shown in FIG. 13 differs from the description in the first embodiment by. Also in the present embodiment, the positional relationship between the index marks (or the relative positional relationship of each index mark with respect to the projection optical system PL) is important in aligning the actual shot area on the wafer W with the exposure position. The reference plate F
It is necessary to grasp the above positional relationship by baseline measurement using P.

【0094】以上説明したように、本第2の実施形態に
よると、前述した第1の実施形態と同等のスループット
の向上と、高精度な重ね合わせを実現できる。なお、指
標板は必ずしも2つに限らず、3つ以上設けても良く、
このようにした場合は、各指標板の各指標マークを用い
て同一ショット領域内の3つ以上のアライメントマーク
を同時に検出することも可能である。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to achieve an improvement in throughput equivalent to that of the first embodiment and high-accuracy superposition. The number of the indicator plates is not limited to two, but may be three or more.
In this case, it is possible to simultaneously detect three or more alignment marks in the same shot area using each index mark of each index plate.

【0095】また、第2実施形態では、ウエハW上の2
つのアライメントマークをMA、MBを含む領域に照射
光を照射するものとしたが、例えば光源41とウエハW
との間で、ウエハWと共役な面内に、2つのアライメン
トマークMA、MBにそれぞれ対応する2つの開口を有
する視野絞りを配置し、アライメントマークMAを含む
第1領域とアライメントマークMBを含む第2領域とに
別々に照明光を照射するようにしてもよい。さらに、2
つのアライメントマークの配置(位置や間隔など)が変
更されるときは、それに対応して視野絞りの開口位置を
変化させればよい。この開口位置は、例えば開口位置が
互いに異なる複数の視野絞りを用意しておき、アライメ
ントマーク配置に対応した視野絞りを選択してその照明
光路に配置することにより変更することができる。な
お、開口の位置及び形状が異なる少なくとも2つの視野
絞りを組み合わせて照明光路に配置し、それにより第1
及び第2領域に別々に照明光を照射するようにしてもよ
い。また、例えば液晶表示素子で視野絞りを構成すれ
ば、ウエハ上のアライメントマークの数や配置などに対
応して、簡単に開口の数、位置、形状、及び大きさなど
を調整することができる。
Further, in the second embodiment, the 2
Although the two alignment marks irradiate the irradiation light to the region including MA and MB, for example, the light source 41 and the wafer W
A field stop having two openings respectively corresponding to the two alignment marks MA and MB is arranged in a plane conjugate with the wafer W, and includes a first area including the alignment mark MA and the alignment mark MB. The illumination light may be separately applied to the second region. In addition, 2
When the arrangement (position, interval, etc.) of the two alignment marks is changed, the opening position of the field stop may be changed correspondingly. This opening position can be changed by, for example, preparing a plurality of field stops having different opening positions from each other, selecting a field stop corresponding to the alignment mark arrangement, and arranging the selected field stop on the illumination optical path. It should be noted that at least two field stops having different positions and shapes of apertures are combined and arranged in the illumination optical path, whereby the first
Alternatively, the illumination light may be separately applied to the second region. Further, for example, if the field stop is constituted by a liquid crystal display element, the number, position, shape, size, and the like of the openings can be easily adjusted according to the number and arrangement of the alignment marks on the wafer.

【0096】なお、前述の第1実施形態では少なくとも
1つの計測光学系を移動させるものとしたが、その計測
光学系を移動させる代わりに、同一の計測光学系を通じ
てウエハ上に照射される複数の照明光の少なくとも1つ
の位置を変更するように構成してもよい。例えば、第2
実施形態による計測顕微鏡128と、複数の開口を有す
る視野絞りとによってウエハW上の複数のアライメント
マークに別々に照明光を照射するようにし、アライメン
トマークの位置や配置などが変更されるときは、その視
野絞りの少なくとも1つの開口の位置を変化させて、ウ
エハ上での照明光の位置を変更するようにしてもよい。
In the first embodiment, at least one measurement optical system is moved. However, instead of moving the measurement optical system, a plurality of measurement optical systems are irradiated on the wafer through the same measurement optical system. It may be configured to change at least one position of the illumination light. For example, the second
When a plurality of alignment marks on the wafer W are separately irradiated with illumination light by the measurement microscope 128 according to the embodiment and a field stop having a plurality of apertures, and when the position or arrangement of the alignment mark is changed, The position of at least one opening of the field stop may be changed to change the position of the illumination light on the wafer.

【0097】また、上記第1、第2の実施形態では、い
わゆるステップ・アンド・リピートタイプの露光装置
(ステッパ)に本発明が適用された場合について説明し
たが、本発明はこれに限らず、例えば特開平4−196
513号、特開平4−277612号、特開平2−22
9423号等に開示された、いわゆるステップ・アンド
・スキャンタイプ(レチクルとウエハとを同期して移動
しながら露光するタイプ)の露光装置(スキャニング・
ステッパ)にも好適に適用できるものである。
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to a so-called step-and-repeat type exposure apparatus (stepper) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, JP-A-4-196
No. 513, JP-A-4-277612, JP-A-2-22
No. 9423 and the like, a so-called step-and-scan type (type in which a reticle and a wafer are exposed while moving in synchronization with each other) (scanning / scanning type).
It can be suitably applied to a stepper.

【0098】さらに本発明は、半導体素子、液晶表示素
子、撮像素子(CCD)、又は薄膜磁気ヘッドなどのマ
イクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使
用される投影露光装置(ミラープロジェクション・アラ
イナ、ステッパ、スキャニング・ステッパなど)に好適
なものであるが、それ以外にもそのフォトリソグラフィ
工程で使用される各種製造装置、例えば半導体ウエハ上
に形成された回路パターンのヒューズにレーザビームを
照射してそのヒューズを切断するレーザリペア装置など
にも適用することができる。
Further, the present invention provides a projection exposure apparatus (mirror projection aligner, stepper, etc.) used in a photolithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD), or a thin film magnetic head. Scanning stepper etc.), but also other manufacturing equipment used in the photolithography process, for example, by irradiating a laser beam to the fuse of the circuit pattern formed on the semiconductor wafer, the fuse It can also be applied to a laser repair device that cuts a laser beam.

【0099】また、例えば5〜15nm(軟X線領域)
に発振スペクトルを有するEUV(Extreme Ultra Viol
et)光を露光用照明光とし、反射マスク上での照明領域
を円弧スリット状に規定するとともに、複数の反射光学
素子(ミラー)のみからなる縮小投影光学系を有し、縮
小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射マスクとウエ
ハとを同期移動して反射マスクのパターンをウエハ上に
転写するEUV露光装置などにも本発明を適用すること
ができる。
For example, 5 to 15 nm (soft X-ray region)
EUV (Extreme Ultra Viol
et) light is used as exposure illumination light, the illumination area on the reflection mask is defined in an arc slit shape, and a reduction projection optical system including only a plurality of reflection optical elements (mirrors) is provided. The present invention can also be applied to an EUV exposure apparatus or the like that transfers the pattern of the reflection mask onto the wafer by synchronously moving the reflection mask and the wafer at a speed ratio according to the magnification.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同時に複数の位置合わせマークを計測できるので、アラ
イメントのための計測時間を最大計測光学系(又は指標
マーク)の個数分の1に短縮することが可能であり、シ
ステム全体としてのスループットを向上させることがで
きる。
As described above, according to the present invention,
Since a plurality of alignment marks can be measured at the same time, the measurement time for alignment can be reduced to 1 / the number of the maximum measurement optical systems (or index marks), and the throughput of the entire system can be improved. Can be.

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

【図1】第1の実施形態に係る投影露光装置の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の装置のウエハステージ及び投影光学系の
近傍部分を示す概略斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the vicinity of a wafer stage and a projection optical system of the apparatus of FIG.

【図3】可動側の計測光学系の移動機構の構成例を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of a moving mechanism of a movable measurement optical system.

【図4】計測光学系の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a measurement optical system.

【図5】図4の指標板上のアライメントマーク像及び指
標マークの配置を示す拡大図である。
FIG. 5 is an enlarged view showing the arrangement of an alignment mark image and index marks on the index plate of FIG. 4;

【図6】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するた
めの図であって、既に回路パターンが転写されたウエハ
の一例を示す図である。
FIG. 6 is a view for explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment, and is a view showing an example of a wafer on which a circuit pattern has already been transferred.

【図7】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するた
めの図であって、投影光学系及び計測光学系の基準点で
の配置を示す平面図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment, and is a plan view showing the arrangement of the projection optical system and the measurement optical system at reference points.

【図8】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するた
めの図であって、投影光学系及び計測光学系の配置を示
す平面図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment, and is a plan view showing the arrangement of the projection optical system and the measurement optical system.

【図9】2次元座標を示すアライメントマークの例を示
す図である((A)〜(C))。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an alignment mark indicating two-dimensional coordinates ((A) to (C)).

【図10】計測顕微鏡が3個設けられた場合の投影光学
系及び計測光学系の基準点での配置を示す平面図であ
る。
FIG. 10 is a plan view showing an arrangement of a projection optical system and a measurement optical system at a reference point when three measurement microscopes are provided.

【図11】第2の実施形態に係る投影露光装置のウエハ
ステージ及び投影光学系の近傍部分を示す概略斜視図で
ある。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing the vicinity of a wafer stage and a projection optical system of a projection exposure apparatus according to a second embodiment.

【図12】図11の計測顕微鏡の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a measurement microscope in FIG. 11;

【図13】第2の実施形態に係る装置の動作を説明する
ための図であって、既に回路パターンが転写されたウエ
ハの一例を示す図である。
FIG. 13 is a view for explaining the operation of the apparatus according to the second embodiment, showing an example of a wafer on which a circuit pattern has already been transferred.

【図14】(A)は撮像素子60からの撮像信号により
得られる画像を示す図、(B)は撮像素子114からの
撮像信号により得られる画像を示す図、(C)は撮像素
子60と撮像素子114の撮像信号から得られる合成画
像を示す図である。
14A is a diagram illustrating an image obtained by an image pickup signal from an image sensor 60, FIG. 14B is a diagram illustrating an image obtained by an image pickup signal from an image sensor 114, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a composite image obtained from an image pickup signal of an image pickup device.

【図15】指標板の位置調整を説明するための図であっ
て、指標マークが移動した後の合成画像の一例を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the position adjustment of the index plate, and is a diagram illustrating an example of a composite image after the index mark has moved.

【図16】従来の投影露光装置における投影光学系とオ
フ・アクシス方式の計測顕微鏡の配置を示す平面図であ
る。
FIG. 16 is a plan view showing an arrangement of a projection optical system and an off-axis measurement microscope in a conventional projection exposure apparatus.

【図17】ウエハ上のショット領域の配列を示す模式図
である。
FIG. 17 is a schematic diagram showing an arrangement of shot areas on a wafer.

【図18】各ショット領域内にXーYの2組の参照マー
クが配置されたウエハ上のショット領域の配列を示す模
式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing an arrangement of shot areas on a wafer in which two sets of XY reference marks are arranged in each shot area.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 投影露光装置 26 固定の計測顕微鏡(計測光学系) 28 可動の計測顕微鏡(計測光学系) 30 座標計測回路(相対位置計測系の一部) 32 制御系(制御装置、演算処理装置) 52 指標板 78、80 移動鏡(相対位置計測系の一部) 82、84 反射ミラー(相対位置計測系の一部) 86X、86Y レーザ干渉計(相対位置計測系の一
部) 100 投影露光装置 106 指標板 128 計測顕微鏡(計測光学系) R レチクル(マスク) PL 投影光学系 W ウエハ(感光基板) MA、MB アライメントマーク(位置合わせ用マー
ク) PM1、PM2 指標マーク
Reference Signs List 10 projection exposure apparatus 26 fixed measurement microscope (measurement optical system) 28 movable measurement microscope (measurement optical system) 30 coordinate measurement circuit (part of relative position measurement system) 32 control system (control device, arithmetic processing device) 52 index Plates 78, 80 Moving mirror (part of relative position measurement system) 82, 84 Reflection mirror (part of relative position measurement system) 86X, 86Y Laser interferometer (part of relative position measurement system) 100 Projection exposure apparatus 106 Index Plate 128 Measurement microscope (measurement optical system) R Reticle (mask) PL Projection optical system W Wafer (photosensitive substrate) MA, MB Alignment mark (positioning mark) PM1, PM2 Index mark

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上に形成されたパターンを、複数
の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写す
る投影露光装置であって、 投影光学系と;前記投影光学系を介さないで前記複数の
位置合わせ用マークを計測する複数の計測光学系とを備
え、この内の少なくとも1つが前記投影光学系の光軸に
直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能である
ことを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate having a plurality of alignment marks formed thereon, comprising: a projection optical system; A plurality of measurement optical systems for measuring the plurality of alignment marks, at least one of which is movable in at least one axial direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system. Projection exposure equipment.
【請求項2】 前記複数の計測光学系に関連して前記投
影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能
な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位
置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を
計測する相対位置計測系を更に備える請求項1に記載の
投影露光装置。
2. The measurement optical system according to claim 1, wherein said at least one movable measurement optical system is located in said projection exposure apparatus in relation to said plurality of measurement optical systems, and said at least one movable measurement optical system is positioned relative to said projection optical system. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a relative position measurement system for measuring a relative position with respect to the system.
【請求項3】 前記複数の計測光学系と接続されて前記
投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複
数の計測光学系から得られた計測データに従って、所定
の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの
位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出す
る演算処理装置を更に備える請求項2に記載の投影露光
装置。
3. A projection exposure apparatus connected to the plurality of measurement optical systems and arranged in a predetermined plurality of shot areas according to measurement data obtained from the plurality of measurement optical systems prior to the start of exposure. The projection exposure apparatus according to claim 2, further comprising an arithmetic processing unit that sequentially determines the positions of the alignment marks thus calculated, and calculates array coordinates of each shot area.
【請求項4】 複数の位置合わせ用マークが形成された
感光基板上の複数のショット領域を転写位置に順次位置
決めする移動型の投影露光装置であって、 マスクに形成されたパターンを前記ショット領域に投影
する投影光学系と;複数の計測光学系であって、その数
に応じた個数の位置合わせ用マークを計測する複数の計
測光学系とを備え、この内の少なくとも1つが前記投影
光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に
移動可能であることを特徴とする投影露光装置。
4. A movable projection exposure apparatus for sequentially positioning a plurality of shot areas on a photosensitive substrate, on which a plurality of alignment marks are formed, at a transfer position, wherein the pattern formed on a mask is transferred to the shot area. A plurality of measurement optical systems for measuring the number of alignment marks corresponding to the number of the plurality of measurement optical systems, at least one of which is the projection optical system. A projection exposure apparatus which is movable in at least one axis direction within a plane orthogonal to the optical axis of the projection exposure apparatus.
【請求項5】 前記複数の計測光学系に関連して前記投
影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能
な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位
置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を
計測し、前記相対な位置を示す相対位置計測データを生
成する相対位置計測系を更に備える請求項4に記載の投
影露光装置。
5. The relative position of the at least one movable measurement optical system with respect to the projection optical system, or a fixed measurement optical system, which is disposed in the projection exposure apparatus in association with the plurality of measurement optical systems. The projection exposure apparatus according to claim 4, further comprising a relative position measurement system that measures a relative position with respect to the system and generates relative position measurement data indicating the relative position.
【請求項6】 前記複数の計測光学系と機能的に接続さ
れて前記投影露光装置に配置され、前記相対位置計測デ
ータに応じて、前記少なくとも1つの移動可能な計測光
学系の位置を制御し、前記投影光学系に対する相対的な
位置関係を一定に保つように制御する制御装置を更に備
える請求項5に記載の投影露光装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of measurement optical systems that are operatively connected to the plurality of measurement optical systems and arranged in the projection exposure apparatus, and control a position of the at least one movable measurement optical system according to the relative position measurement data. 6. The projection exposure apparatus according to claim 5, further comprising a control device for controlling a relative positional relationship with respect to the projection optical system to be kept constant.
【請求項7】 前記複数の計測光学系と接続されて前記
投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複
数の計測光学系から得られた計測データによって、所定
の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの
位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出す
る演算処理装置を更に備える請求項5に記載の投影露光
装置。
7. A projection exposure apparatus connected to the plurality of measurement optical systems and arranged in a predetermined plurality of shot areas based on measurement data obtained from the plurality of measurement optical systems prior to the start of exposure. 6. The projection exposure apparatus according to claim 5, further comprising an arithmetic processing unit that sequentially determines the positions of the alignment marks thus calculated, and calculates array coordinates of each shot area.
【請求項8】 前記演算処理装置は、前記位置合わせ用
マークの位置計測に際し、少なくとも1ショットについ
ては同一ショット領域内の複数マークを同時計測するこ
とを特徴とする請求項7に記載の投影露光装置。
8. The projection exposure according to claim 7, wherein the arithmetic processing unit simultaneously measures a plurality of marks in the same shot area for at least one shot when measuring the position of the alignment mark. apparatus.
【請求項9】 前記演算処理装置は、前記計測結果と参
照ショット配列データとに基づいて統計処理により各シ
ョット領域の配列を算出することを特徴とする請求項3
又は7に記載の投影露光装置。
9. The apparatus according to claim 3, wherein the arithmetic processing unit calculates an array of each shot area by statistical processing based on the measurement result and reference shot array data.
Or the projection exposure apparatus according to 7.
【請求項10】 前記移動可能な計測光学系が、直交2
軸方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項
1又は4に記載の投影露光装置。
10. The movable measurement optical system includes:
5. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is movable in an axial direction.
【請求項11】 マスク上に形成されたパターンを、複
数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写
する投影露光装置であって、 前記感光基板に対する共役面上で相対的な位置関係が調
整可能な少なくとも2つの指標マークを有し、前記感光
基板上に形成された前記位置合わせ用マークを計測する
画像処理方式の計測光学系と;前記計測光学系による計
測結果に従って、前記マスク上に形成された前記パター
ンを前記感光基板上に投影する投影光学系とを備える投
影露光装置。
11. A projection exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate on which a plurality of alignment marks have been formed, wherein a relative positional relationship on the conjugate plane with respect to the photosensitive substrate is provided. Has at least two index marks that can be adjusted, and a measurement optical system of an image processing method for measuring the alignment mark formed on the photosensitive substrate; and on the mask according to a measurement result by the measurement optical system. A projection optical system for projecting the pattern formed on the photosensitive substrate onto the photosensitive substrate.
【請求項12】 基板上に配列され、マスクに形成され
たパターンが転写される複数のショット領域それぞれを
位置合せする位置合せ方法であって、 予め選択された少なくとも1つのショット領域における
複数の位置合せ用マークの位置を同時に計測する第1工
程と;前記第1工程における計測結果に従って、前記基
板上に配列された前記複数のショット領域それぞれの静
止座標系上における座標位置を算出する第2工程と;前
記第2工程での算出結果に従って、前記基板の移動位置
を制御し、前記複数のショット領域の各々を所定の前記
パターンの転写位置に位置合わせする第3工程とを含む
位置合せ方法。
12. A positioning method for positioning a plurality of shot areas arranged on a substrate and onto which a pattern formed on a mask is transferred, comprising: a plurality of positions in at least one shot area selected in advance. A first step of simultaneously measuring the position of the alignment mark; and a second step of calculating a coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of shot areas arranged on the substrate according to the measurement result in the first step. And a third step of controlling the moving position of the substrate according to the calculation result in the second step, and positioning each of the plurality of shot areas to a predetermined transfer position of the pattern.
【請求項13】 前記第1工程では、前記複数のショッ
ト領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマー
クの位置を同時に計測することを少なくとも2回行うこ
とを特徴とする請求項12に記載の位置合せ方法。
13. The method according to claim 12, wherein in the first step, the positions of a plurality of alignment marks having substantially the same positional relationship of the plurality of shot areas are simultaneously measured at least twice. Alignment method.
【請求項14】 前記第2工程では、前記第1工程で計
測された前記複数の位置合せ用マークの位置を統計演算
することによって、前記複数のショット領域それぞれの
座標位置を決定することを特徴とする請求項13に記載
の位置合せ方法。
14. In the second step, the coordinate positions of the plurality of shot areas are determined by statistically calculating the positions of the plurality of alignment marks measured in the first step. The alignment method according to claim 13, wherein:
JP9343739A 1996-12-30 1997-11-28 Projection exposure apparatus and alignment method Pending JPH10223528A (en)

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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002539605A (en) * 1999-03-11 2002-11-19 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Reduction of influence of magnification error and reticle rotation error on overlay error
WO2008056735A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Nikon Corporation Holding unit, position detecting system and exposure system, moving method, position detecting method, exposure method, adjusting method of detection system, and device producing method
JP2009054736A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Nikon Corp Mark detection method and apparatus, position control method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US7839485B2 (en) 2006-01-19 2010-11-23 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2012119705A (en) * 2006-02-21 2012-06-21 Nikon Corp Pattern forming apparatus, mark detection apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method and device manufacturing method
JP2012227551A (en) * 2012-08-03 2012-11-15 Nikon Corp Mark detecting method and apparatus, position controlling method and apparatus, exposing method and apparatus, and device manufacturing method
US8400614B2 (en) 2005-12-28 2013-03-19 Nikon Corporation Pattern formation method and pattern formation apparatus, exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
US8411271B2 (en) 2005-12-28 2013-04-02 Nikon Corporation Pattern forming method, pattern forming apparatus, and device manufacturing method
JP2014093495A (en) * 2012-11-07 2014-05-19 Canon Inc Exposure apparatus and method of manufacturing device using the same
TWI457977B (en) * 2005-12-28 2014-10-21 尼康股份有限公司 A pattern forming method and a pattern forming apparatus, and an element manufacturing method
US8937710B2 (en) 2006-08-31 2015-01-20 Nikon Corporation Exposure method and apparatus compensating measuring error of encoder due to grating section and displacement of movable body in Z direction
US9329060B2 (en) 2006-02-21 2016-05-03 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
US9377698B2 (en) 2006-09-01 2016-06-28 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9690214B2 (en) 2006-02-21 2017-06-27 Nikon Corporation Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US9874822B2 (en) 2006-09-01 2018-01-23 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9958792B2 (en) 2006-08-31 2018-05-01 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US10067428B2 (en) 2006-08-31 2018-09-04 Nikon Corporation Movable body drive system and movable body drive method, pattern formation apparatus and method, exposure apparatus and method, device manufacturing method, and decision-making method

Cited By (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002539605A (en) * 1999-03-11 2002-11-19 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Reduction of influence of magnification error and reticle rotation error on overlay error
TWI457977B (en) * 2005-12-28 2014-10-21 尼康股份有限公司 A pattern forming method and a pattern forming apparatus, and an element manufacturing method
US8400614B2 (en) 2005-12-28 2013-03-19 Nikon Corporation Pattern formation method and pattern formation apparatus, exposure method and exposure apparatus, and device manufacturing method
US8411271B2 (en) 2005-12-28 2013-04-02 Nikon Corporation Pattern forming method, pattern forming apparatus, and device manufacturing method
US10203613B2 (en) 2006-01-19 2019-02-12 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US10185228B2 (en) 2006-01-19 2019-01-22 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7839485B2 (en) 2006-01-19 2010-11-23 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US10185227B2 (en) 2006-01-19 2019-01-22 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US10133195B2 (en) 2006-01-19 2018-11-20 Nikon Corporation Movable body drive method, movable body drive system, pattern formation method, pattern forming apparatus, exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US10139738B2 (en) 2006-02-21 2018-11-27 Nikon Corporation Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US10012913B2 (en) 2006-02-21 2018-07-03 Nikon Corporation Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US10409173B2 (en) 2006-02-21 2019-09-10 Nikon Corporation Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method, and device manufacturing method
US10345121B2 (en) 2006-02-21 2019-07-09 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
JP2014220505A (en) * 2006-02-21 2014-11-20 株式会社ニコン Exposure device and exposure method, and device manufacturing method
US10234773B2 (en) 2006-02-21 2019-03-19 Nikon Corporation Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method, and device manufacturing method
JP2012119705A (en) * 2006-02-21 2012-06-21 Nikon Corp Pattern forming apparatus, mark detection apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method and device manufacturing method
US9329060B2 (en) 2006-02-21 2016-05-03 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
US10132658B2 (en) 2006-02-21 2018-11-20 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
EP3115844A1 (en) * 2006-02-21 2017-01-11 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
US10088343B2 (en) 2006-02-21 2018-10-02 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
US9690214B2 (en) 2006-02-21 2017-06-27 Nikon Corporation Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US10088759B2 (en) 2006-02-21 2018-10-02 Nikon Corporation Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
US9989859B2 (en) 2006-02-21 2018-06-05 Nikon Corporation Measuring apparatus and method, processing apparatus and method, pattern forming apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method
US9857697B2 (en) 2006-02-21 2018-01-02 Nikon Corporation Pattern forming apparatus, mark detecting apparatus, exposure apparatus, pattern forming method, exposure method, and device manufacturing method
US10101673B2 (en) 2006-08-31 2018-10-16 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
US10353301B2 (en) 2006-08-31 2019-07-16 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9958792B2 (en) 2006-08-31 2018-05-01 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US10353302B2 (en) 2006-08-31 2019-07-16 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9983486B2 (en) 2006-08-31 2018-05-29 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US10338482B2 (en) 2006-08-31 2019-07-02 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US8937710B2 (en) 2006-08-31 2015-01-20 Nikon Corporation Exposure method and apparatus compensating measuring error of encoder due to grating section and displacement of movable body in Z direction
US10067428B2 (en) 2006-08-31 2018-09-04 Nikon Corporation Movable body drive system and movable body drive method, pattern formation apparatus and method, exposure apparatus and method, device manufacturing method, and decision-making method
US10073359B2 (en) 2006-08-31 2018-09-11 Nikon Corporation Movable body drive system and movable body drive method, pattern formation apparatus and method, exposure apparatus and method, device manufacturing method, and decision-making method
US8947639B2 (en) 2006-08-31 2015-02-03 Nikon Corporation Exposure method and apparatus measuring position of movable body based on information on flatness of encoder grating section
US10162274B2 (en) 2006-08-31 2018-12-25 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
US10289010B2 (en) 2006-09-01 2019-05-14 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9846374B2 (en) 2006-09-01 2017-12-19 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9874822B2 (en) 2006-09-01 2018-01-23 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9971253B2 (en) 2006-09-01 2018-05-15 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9625834B2 (en) 2006-09-01 2017-04-18 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9740114B2 (en) 2006-09-01 2017-08-22 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9760021B2 (en) 2006-09-01 2017-09-12 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US10197924B2 (en) 2006-09-01 2019-02-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US10289012B2 (en) 2006-09-01 2019-05-14 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9377698B2 (en) 2006-09-01 2016-06-28 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
TWI413869B (en) * 2006-11-09 2013-11-01 尼康股份有限公司 A holding means, a position detecting means and an exposure means, a moving method, a position detecting method, an exposure method, a adjusting method of the detecting system, and an element manufacturing method
WO2008056735A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Nikon Corporation Holding unit, position detecting system and exposure system, moving method, position detecting method, exposure method, adjusting method of detection system, and device producing method
US8432534B2 (en) 2006-11-09 2013-04-30 Nikon Corporation Holding apparatus, position detection apparatus and exposure apparatus, moving method, position detection method, exposure method, adjustment method of detection system and device manufacturing method
JP5151989B2 (en) * 2006-11-09 2013-02-27 株式会社ニコン HOLDING DEVICE, POSITION DETECTION DEVICE, EXPOSURE DEVICE, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
JP2009054736A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Nikon Corp Mark detection method and apparatus, position control method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP2012227551A (en) * 2012-08-03 2012-11-15 Nikon Corp Mark detecting method and apparatus, position controlling method and apparatus, exposing method and apparatus, and device manufacturing method
JP2014093495A (en) * 2012-11-07 2014-05-19 Canon Inc Exposure apparatus and method of manufacturing device using the same

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