JP2002134392A - Apparatus and method for measuring position, aligner and device manufacturing method - Google Patents

Apparatus and method for measuring position, aligner and device manufacturing method

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JP2002134392A
JP2002134392A JP2000323367A JP2000323367A JP2002134392A JP 2002134392 A JP2002134392 A JP 2002134392A JP 2000323367 A JP2000323367 A JP 2000323367A JP 2000323367 A JP2000323367 A JP 2000323367A JP 2002134392 A JP2002134392 A JP 2002134392A
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Japan
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measurement
mark
image
position information
mask
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JP2000323367A
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Japanese (ja)
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Masanori Kato
正紀 加藤
Sayaka Ishibashi
さやか 石橋
Manabu Toguchi
学 戸口
Yutaka Hobiki
豊 帆引
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for measuring positions, capable of obtaining high measuring accuracy without lowering the throughput, to provide an aligner capable of accurately superposing and to further provide a method for manufacturing a device using the aligner. SOLUTION: The apparatus for measuring the position comprises at least four plate alignment sensors 20a to 20d, provided corresponding to first to forth quadrants R1 to R4 partitioned by a straight line L1, extending in the X-axis direction and a straight line L2, extending in the Y-axis direction through a center of a plate P to measure positional information of corresponding marks AM1 to AM4 based on lights obtained by illuminating the corresponding marks AM1 to AM4. with a detection light. The apparatus simultaneously measures the positional information of the X-axis direction and the Y-axis direction of the marks AM1 to AM4 formed in the first to fourth quadrants R1 to R4, by using four plate alignment sensors 20a to 20d.

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、位置計測装置及び
方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に
半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘ
ッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造
する際に用いられる位置計測装置及び方法、露光装置、
並びにデバイス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device and method, an exposure device, and a device manufacturing method, and particularly to a micro device such as a semiconductor device, an image pickup device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head in a lithography process. Position measuring apparatus and method used in manufacturing, exposure apparatus,
And a device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造におい
ては、マスクやレチクル(以下、マスクと称する)に形
成されたパターンの像をウェハやガラスプレート等(以
下、これらを総称する場合は、基板と称する)に転写す
る露光装置が用いられる。例えば、液晶表示素子(LC
D)を製造する際には、所謂ステップ・アンド・リピー
ト方式の露光装置(以下、ステッパと称する)が用いら
れることが多い。このステッパは、マスク上に形成され
たLCDのパターンを基板としてのガラスプレート(以
下、プレートと称する)の所定の領域に露光した後、プ
レートが載置されているステージを一定距離だけステッ
ピング移動させて、プレートの別の領域に再び露光を行
い、かかる動作をプレートに設定された全ての領域に対
して繰り返し行うことにより、プレート全体に対してマ
スクに形成されたパターンの像を転写する装置である。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices,
Alternatively, in the manufacture of a micro device such as a thin film magnetic head, an image of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a mask) is referred to as a wafer or a glass plate (hereinafter, these are collectively referred to as a substrate). An exposure device for transferring the image to the substrate is used. For example, a liquid crystal display element (LC
When manufacturing D), a so-called step-and-repeat type exposure apparatus (hereinafter, referred to as a stepper) is often used. This stepper exposes a pattern of an LCD formed on a mask to a predetermined area of a glass plate (hereinafter, referred to as a plate) as a substrate, and then steps the stage on which the plate is mounted by a predetermined distance. Then, by exposing another area of the plate again and repeating this operation for all the areas set on the plate, an apparatus for transferring the image of the pattern formed on the mask to the entire plate. is there.

【0003】マスクに形成されたパターンの像をプレー
トに転写する際には、プレートの位置とパターンの像の
位置とを精密に合わせる必要がある。近年、プレートに
形成されるパターンの微細化に伴ってマスクとプレート
との高い位置合わせ精度が要求され、例えばプレートに
形成されるパターンの最小線幅の数分の1から数十分の
1程度の位置合わせ精度が要求される。このため、マス
クやプレートには位置計測用のマークが形成されてお
り、露光装置はこれらのマークの位置情報を高い精度で
計測する位置計測装置を備えている。
When transferring an image of a pattern formed on a mask onto a plate, it is necessary to precisely match the position of the plate with the position of the image of the pattern. In recent years, with the miniaturization of the pattern formed on the plate, high alignment accuracy between the mask and the plate has been required. Alignment accuracy is required. For this reason, marks for position measurement are formed on the mask and the plate, and the exposure apparatus includes a position measurement device that measures the position information of these marks with high accuracy.

【0004】プレートに形成された位置計測用のマーク
を用いて位置情報を計測する位置計測装置の主なものと
しては、計測原理の観点から分類すると、LSA(Lase
r Step Alignment)方式やFIA(Field Image Alignm
ent)方式のものがある。LSA方式の位置計測装置
は、レーザ光をプレート上に形成されたドット列のマー
クに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマーク
の位置情報を計測する位置計測装置である。FIA方式
の位置計測装置は、ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広
い光源を用いてマークを照明し、その結果得られたマー
クの像を画像信号に変換した後、画像処理してマークの
位置情報を求める位置計測装置であり、アルミニウム層
やプレート上に形成された非対称なマークの計測に効果
的である。
A major type of position measuring device that measures position information using position measuring marks formed on a plate is classified into LSA (Lase) from the viewpoint of measurement principle.
r Step Alignment (FIA) method or FIA (Field Image Alignment)
ent) method. The LSA type position measurement device is a position measurement device that irradiates a laser beam onto a mark of a dot row formed on a plate and measures position information of the mark by using diffracted / scattered light. An FIA type position measuring device illuminates a mark using a light source having a wide wavelength band such as a halogen lamp, converts an image of the obtained mark into an image signal, and performs image processing to obtain position information of the mark. Is a position measuring device for determining the asymmetric mark formed on the aluminum layer or the plate.

【0005】上記のLSA方式の位置計測装置は、ドッ
ト列のマークにレーザ光を照射する必要があるため、レ
ーザ光源から射出されたレーザ光を細長い矩形形状に整
形する光学系を備える必要がある。また、マークの位置
情報を計測するためには照射されるレーザ光に対して計
測対象の基板に形成されたマークを走査する必要がある
ため、ステージの移動を行わなければならない。通常
は、ステージに対して設定された直交する座標系(XY
直交座標系)内におけるマークの位置情報を計測する必
要があるため、ステージをX軸方向及びY軸方向に移動
させて走査する必要がある。一方、FIA方式の位置計
測装置は、上述したようにハロゲンランプ等の波長帯域
幅の広い光源を用いているため、レジストによる干渉の
影響を低減することができるという利点を有する。更
に、マークの像をCCD(Charge Coupled Device)等
の撮像素子を用いて撮像し、得られた画像信号に対して
画像処理を施すことによりマークの位置情報を求めてい
るため、LSA方式の位置計測装置のように、マークの
位置情報を計測するときにステージを移動させる必要は
なく、ステージを静止させた状態で計測が行われる。
[0005] The above-described position measuring apparatus of the LSA system needs to irradiate a laser beam to a dot row mark, and therefore needs to have an optical system for shaping a laser beam emitted from a laser light source into an elongated rectangular shape. . Further, in order to measure the position information of the mark, it is necessary to scan the mark formed on the substrate to be measured with the irradiated laser light, so that the stage must be moved. Normally, an orthogonal coordinate system (XY) set for the stage
Since it is necessary to measure the position information of the mark in the rectangular coordinate system), it is necessary to scan the stage by moving the stage in the X-axis direction and the Y-axis direction. On the other hand, since the FIA type position measuring device uses a light source having a wide wavelength bandwidth such as a halogen lamp as described above, it has an advantage that the influence of resist interference can be reduced. Further, since the image of the mark is captured using an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) and the obtained image signal is subjected to image processing to obtain the position information of the mark, the position information of the LSA method is obtained. Unlike the measuring device, it is not necessary to move the stage when measuring the position information of the mark, and the measurement is performed while the stage is stationary.

【0006】また、位置計測における観察方法の観点か
ら位置計測装置を分類すると、投影光学系を介してプレ
ート上のマークの位置情報を計測するTTL(スルー・
ザ・レンズ)方式、投影光学系を介してプレートに形成
されたマークとマスクに形成されたマークとを同時に観
察し、両者の相対位置関係を検出するTTM(スルー・
ザ・マスク)方式、及び投影光学系を介することなく直
接プレート上のマークの位置情報を計測するオフ・アク
シス方式等がある。液晶表示素子の製造においては、大
型のプレートを扱うため、一般的にはオフ・アクシス方
式の位置計測装置が用いられる。液晶表示素子を製造す
る際に用いられる露光装置は、以下の理由から、通常、
オフ・アクシス方式であってLSA方式の位置計測装置
を備えている。
When the position measuring devices are classified from the viewpoint of an observation method in position measurement, a TTL (through-the-lens) for measuring position information of a mark on a plate via a projection optical system is used.
The lens) system, a TTM (through-the-lens) system that simultaneously observes a mark formed on a plate and a mark formed on a mask via a projection optical system and detects a relative positional relationship between the two.
The mask) system, and an off-axis system that directly measures position information of a mark on a plate without using a projection optical system. In the manufacture of a liquid crystal display element, an off-axis type position measuring device is generally used to handle a large plate. An exposure apparatus used when manufacturing a liquid crystal display element is usually used for the following reasons.
An off-axis type LSA type position measuring device is provided.

【0007】LSA方式の位置計測装置は、上述したよ
うに、マークにレーザ光を照射した状態でステージを移
動させ、レーザ光に対し計測対象のマークを走査するこ
とによりマークの位置情報を計測しているが、マークの
位置情報を計測する際に、レーザ光が照射される位置に
対してマークが大きくずれて配置されたとしても、ステ
ージの移動距離を長くすればマークの位置情報を計測す
ることができる。これに対し、FIA方式の位置計測装
置では、撮像素子でマークの像を撮像しているため、計
測精度を維持しつつ計測視野を広げることが難しい。よ
って、マークの位置情報を計測する際に、計測対象のマ
ークが計測視野から外れた位置に配置された場合には、
マークの位置情報を計測することができない。
[0007] As described above, the LSA type position measuring device measures the position information of a mark by moving the stage while irradiating the mark with laser light and scanning the mark to be measured with the laser light. However, when measuring the position information of the mark, even if the mark is arranged with a large deviation from the position irradiated with the laser beam, the position information of the mark is measured by increasing the moving distance of the stage. be able to. On the other hand, in the FIA type position measurement device, since the image of the mark is captured by the image sensor, it is difficult to widen the measurement field of view while maintaining the measurement accuracy. Therefore, when measuring the position information of the mark, if the mark to be measured is placed at a position out of the measurement visual field,
Mark position information cannot be measured.

【0008】この不具合を解決するため、光学系の倍率
を高く設定し、計測視野を狭く設定して高精度で位置情
報の計測を行う高倍系と、光学系の倍率を低く設定し、
計測誤差を犠牲にして計測視野を広く設定した低倍系と
を備えたFIA方式の位置計測装置も実用化されてい
る。この位置計測装置を用いてマークの位置情報を計測
するときには、まず低倍系を用いてマークの大まかな位
置を計測し、この計測結果に基づいて位置計測装置に対
するマークの位置合わせを行い、高倍系に切り換えてマ
ークの位置情報を高い精度で計測する。このように、低
倍系及び高倍系を備える位置計測装置では、高倍系の計
測視野外にマークが配置されている場合でもマークの位
置情報を計測することができないという不具合を解消す
ることができるが、高倍系及び低倍系を備えるために、
構成が複雑となりコストが上昇するという問題点があ
る。
In order to solve this problem, the magnification of the optical system is set to be high, the field of view is set to be narrow, and the magnification of the optical system is set to be low, and the magnification of the optical system is set to be low.
A FIA type position measurement device including a low magnification system in which a measurement field of view is set wide at the expense of measurement error has also been put to practical use. When measuring the position information of a mark using this position measuring device, first, the rough position of the mark is measured using a low magnification system, and based on the measurement result, the mark is aligned with the position measuring device, and the high magnification is measured. Switch to the system and measure the position information of the mark with high accuracy. As described above, in the position measuring device including the low-magnification system and the high-magnification system, it is possible to solve the problem that the position information of the mark cannot be measured even when the mark is arranged outside the measurement field of view of the high-magnification system. However, in order to provide a high magnification system and a low magnification system,
There is a problem that the configuration becomes complicated and the cost increases.

【0009】また、液晶表示素子では大型のプレートを
用いるため、プレート表面のうねりや、プレート表面と
裏面とが平行に形成されていない(テーパーが生じてい
る)場合がある。このような特性を有するプレート上に
形成された複数のマークの位置情報をオフ・アクシス方
式の位置計測装置で高精度に計測するためには、位置計
測装置が備える光学系の焦点深度内に全てのマークが配
置されるように制御する必要がある。これに対し、LS
A方式のアライメントセンサは、マークにレーザ光を照
射して得られる光(回折・散乱された光)を用いて位置
情報を計測するため、実質的な焦点深度が深いため、F
IA方式の位置計測装置に対して、プレート表面に直交
する方向におけるマークの位置ずれを殆ど考慮すること
なく計測を行うことができる。以上説明した理由によ
り、従来のステッパは、オフ・アクシス方式であってL
SA方式の位置計測装置を備えている。
Further, since a large plate is used in the liquid crystal display element, the plate surface may be undulated, or the plate surface and the back surface may not be formed parallel (tapered). In order to measure the position information of a plurality of marks formed on a plate having such characteristics with high accuracy using an off-axis type position measuring device, the position information must be within the depth of focus of the optical system provided in the position measuring device. It is necessary to control so that the mark of is arranged. On the other hand, LS
The A-type alignment sensor measures position information using light (diffraction / scattered light) obtained by irradiating a mark with laser light, and therefore has a substantial depth of focus.
The measurement can be performed with respect to the IA type position measurement device almost without considering the position deviation of the mark in the direction orthogonal to the plate surface. For the reasons explained above, the conventional stepper is of the off-axis type and has
An SA type position measurement device is provided.

【0010】尚、オフ・アクシス方式の位置計測装置を
備える露光装置は、マスクに形成されたパターンの像を
プレートに照射する投影光学系の投影領域外に計測視野
が設定されているため、位置計測装置の計測中心と、マ
スクに形成されたパターンの投影像の中心(露光中心)
との間隔であるベースライン量を予め求めておく必要が
ある。ベースライン量の計測は、プレートを載置するス
テージ上に設けられた基準マークを用いて行われる。
In an exposure apparatus equipped with an off-axis position measuring device, a measurement field of view is set outside a projection area of a projection optical system that irradiates a plate with an image of a pattern formed on a mask. The measurement center of the measurement device and the center of the projected image of the pattern formed on the mask (center of exposure)
It is necessary to obtain a baseline amount, which is an interval between the two, in advance. The measurement of the baseline amount is performed using a reference mark provided on a stage on which the plate is placed.

【0011】従来ベースライン量を計測する際には、ま
ずステージを移動させて基準マークを投影光学系の投影
領域内の所定位置に配置し、投影光学系を介して基準マ
ークとマスクに形成された位置計測用のマークとを同時
に観察してマスクに形成されたパターンの投影像の中心
(露光中心)を求める。次に、ステージを移動させて基
準マークを位置計測装置の計測視野内に配置し、位置計
測装置で基準マークの位置情報を計測して位置計測装置
の計測中心を求める。そして、得られた露光中心及び計
測中心、並びに露光中心及び計測中心を求めたときのス
テージ位置に基づいて露光中心と計測中心との距離を求
めることによりベースライン量を求める。LSA方式の
位置計測装置を備える露光装置では、ベースライン量を
求める際にも、レーザ光に対して基準マークを走査して
基準マークの位置情報を計測する必要がある。
Conventionally, when measuring the baseline amount, first, the stage is moved to dispose the reference mark at a predetermined position in the projection area of the projection optical system, and the reference mark is formed on the reference mark and the mask via the projection optical system. The center of the projected image of the pattern formed on the mask (exposure center) is obtained by simultaneously observing the position measurement marks. Next, the stage is moved to dispose the reference mark within the measurement field of view of the position measurement device, and the position measurement device measures the position information of the reference mark to determine the measurement center of the position measurement device. Then, the distance between the exposure center and the measurement center is obtained based on the obtained exposure center and measurement center, and the stage position when the exposure center and the measurement center are obtained, thereby obtaining the baseline amount. In an exposure apparatus equipped with an LSA type position measurement device, it is necessary to scan the reference mark with laser light to measure the position information of the reference mark even when obtaining the baseline amount.

【0012】露光処理を行う場合には、プレートをステ
ージ上に搬送した後、位置計測装置によってプレートに
形成されたマークを計測し、マークの計測中心からのず
れ量を求め、このずれ量をベースライン量で補正した距
離だけプレートを移動することによってプレートとマス
クとの相対位置を正確に位置合わせした後に、露光光を
マスクに照射してマスクに形成されたパターンの像を投
影光学系を介してプレートに転写する。
When performing the exposure process, after the plate is conveyed on the stage, the mark formed on the plate is measured by the position measuring device, the deviation amount of the mark from the measurement center is obtained, and this deviation amount is used as a base. After the plate is moved by the distance corrected by the line amount, the relative position between the plate and the mask is accurately aligned, and then the mask is irradiated with exposure light to expose the image of the pattern formed on the mask via the projection optical system. Transfer to plate.

【0013】近年、露光処理を行うプレートが大型化し
ているが、露光処理に要するコスト上昇を抑え且つ精度
の低下を防止する観点から、ステージの大型化を極力抑
える必要がある。このため、プレートが載置される位置
に上下動する基準マークを設け、その上下動する基準マ
ークにてベースライン量を計測している。また、プレー
トの大型化に伴って、複数のマスクを用いてプレート全
体の露光を行う露光装置も用いられている。例えば、4
枚のマスクを用いる場合には、ステージ上にプレートが
載置されていない状態で基準マークを上方向へ移動させ
て、基準パターンをステージ上にプレートが載置された
ときのプレート表面位置とほぼ同じ位置に配置して、各
マスク対して露光中心を順に計測して各マスク毎のべー
スライン量を求める必要がある。
In recent years, the size of a plate for performing exposure processing has been increased. From the viewpoint of suppressing an increase in cost required for exposure processing and preventing a decrease in accuracy, it is necessary to minimize the size of the stage. For this reason, a reference mark that moves up and down is provided at the position where the plate is placed, and the baseline amount is measured using the reference mark that moves up and down. Also, with the increase in the size of the plate, an exposure apparatus that exposes the entire plate using a plurality of masks has been used. For example, 4
When a single mask is used, the reference mark is moved upward in a state where the plate is not placed on the stage, and the reference pattern is moved approximately to the plate surface position when the plate is placed on the stage. It is necessary to dispose them at the same position and measure the exposure center for each mask in order to determine the base line amount for each mask.

【0014】尚、各マスクの位置情報を計測する方法
は、例えば、特開昭61−143760のように、ステ
ージ上に設けられた基準マークとその下方に設けられた
受光センサとにより、マスクに形成された位置検出用の
マークと基準マークとの相対位置を検出したり、特開昭
63−284814のように、基準マークとして形成さ
れたスリットマークを下方向(ステージ側)から発光
し、投影光学系を介して、マスクに形成されたスリット
マークとの相対位置を照明光学系内に設けられた受光セ
ンサにて検出する方法等がある。
A method for measuring the positional information of each mask is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-143760, for example, by using a reference mark provided on a stage and a light receiving sensor provided below the reference mark. The relative position between the formed position detection mark and the reference mark is detected, and the slit mark formed as the reference mark is emitted from below (stage side) and projected as in JP-A-63-284814. There is a method of detecting a relative position with respect to a slit mark formed on a mask via an optical system by a light receiving sensor provided in the illumination optical system.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶
表示素子の製造においても、より微細なパターンを形成
することによって、液晶表示装置に形成されるTFT
(Thin Film Transistor)等の素子の応答性を向上させ
たり、単位面積当たりの画素の密度を向上させることが
行われている。従来、液晶表示素子は、3μmのプロセ
スルールで製造されることが多かったが、近年は2μm
以下のプロセスルールで製造されつつある。かかる状況
に対応するために、液晶表示素子の製造に用いられる露
光装置においても解像度を向上させる必要がある。
In recent years, in the production of liquid crystal display devices, TFTs formed in liquid crystal display devices are formed by forming finer patterns.
(Response) of elements such as (Thin Film Transistor) and the density of pixels per unit area have been improved. Conventionally, liquid crystal display elements have often been manufactured according to a process rule of 3 μm, but recently, 2 μm
It is being manufactured with the following process rules. In order to cope with such a situation, it is necessary to improve the resolution in an exposure apparatus used for manufacturing a liquid crystal display element.

【0016】いま、仮に露光装置が一度に露光すること
ができる露光領域は同一のままで、解像力を1.5倍に
向上させた場合を考えてみる。解像度を向上させると必
然的に露光装置が備える投影光学系の焦点深度が減少す
る。例えば、露光光の波長は同一のままで解像度を1.
5倍に向上させると、焦点深度は1/2.25に減少す
る。このように、焦点深度が減少すると、プレート全面
に亘ってプレート表面を焦点深度内に収める必要がある
ため、プレートの反りやうねり及びテーパーが問題とな
る。このため、プレートの平坦度を向上させる必要があ
り、現に高い平坦度を有するプレートを用いて液晶表示
素子の製造が行われつつある。
Now, let us consider a case where the resolving power is improved by a factor of 1.5 while the exposure area that can be exposed at one time by the exposure apparatus remains the same. When the resolution is improved, the depth of focus of the projection optical system provided in the exposure apparatus necessarily decreases. For example, the resolution of 1.times.
A five-fold improvement reduces the depth of focus to 1 / 2.25. As described above, when the depth of focus is reduced, the plate surface needs to be kept within the depth of focus over the entire surface of the plate, so that the warpage, undulation, and taper of the plate become problems. For this reason, it is necessary to improve the flatness of the plate, and a liquid crystal display device is being manufactured using a plate having a high flatness.

【0017】また、解像度の向上に伴って重ね合わせ精
度も高くする必要がある。このためには、プレートに形
成されたマークの位置情報を高精度で計測する必要があ
り、更に位置合わせの精度も向上させる必要もある。液
晶表示素子の場合には、半導体素子の製造に比べて露光
面積が広いため、スループット(単位時間に処理できる
プレートの枚数)の向上が最も重要視されてきた。よっ
て、重ね合わせ精度を向上させた場合であってもスルー
プットの低下は避けなければならない。
Further, it is necessary to increase the overlay accuracy as the resolution increases. For this purpose, it is necessary to measure the position information of the mark formed on the plate with high accuracy, and it is also necessary to improve the accuracy of the alignment. In the case of a liquid crystal display device, since the exposure area is larger than that in the manufacture of a semiconductor device, improvement in throughput (the number of plates that can be processed in a unit time) has been most important. Therefore, a decrease in throughput must be avoided even when the overlay accuracy is improved.

【0018】従来の露光装置では、前述したようにオフ
・アクシス方式であってLSA方式の位置計測装置を備
えている。LSA方式の位置計測装置でマークの位置情
報を計測する場合には、大型のステージを移動させてレ
ーザ光に対してマークを走査する必要があった。しか
も、X軸方向とY軸方向の2方向に走査する必要があっ
たため、マークの位置情報を計測する際に時間を必要と
し、スループットを悪化させる一因であった。また、位
置合わせ精度を向上させるためにマークの計測回数を増
やすほど大型のステージの移動回数も増加し、更に時間
を費やしてスループットを低下させるという問題があっ
た。更に、LSA方式の位置計測装置は、前述したよう
にレーザ光に対してマークを走査する方式の装置であ
る。従って、その検出精度は、ステージの位置情報を計
測しているレーザ干渉系の計測精度に大きく依存する。
よって、マークの位置情報を計測しているときにステー
ジの揺らぎや振動が生ずると、計測精度に大きな影響を
与えてしまうという問題があった。
The conventional exposure apparatus includes the off-axis type LSA type position measuring apparatus as described above. When measuring the position information of a mark with an LSA type position measuring device, it was necessary to move a large stage and scan the mark with laser light. In addition, since it is necessary to scan in two directions, the X-axis direction and the Y-axis direction, it takes time to measure the position information of the mark, which is one of the factors that deteriorates the throughput. Further, as the number of times of measurement of the mark is increased in order to improve the alignment accuracy, the number of times of movement of the large stage is increased, and there is a problem that the throughput is further decreased and the throughput is reduced. Further, the LSA type position measuring apparatus is an apparatus of a type that scans a mark with laser light as described above. Therefore, the detection accuracy largely depends on the measurement accuracy of the laser interference system that measures the position information of the stage.
Therefore, if the fluctuation or vibration of the stage occurs while measuring the position information of the mark, there is a problem that the measurement accuracy is greatly affected.

【0019】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、スループットを低下させずに高い計測精度を得る
ことができる位置計測装置及び方法を提供するととも
に、高い精度で重ね合わせを行うことができる露光装置
を提供し、更に当該露光装置を用いたデバイスの製造方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a position measuring apparatus and method capable of obtaining high measurement accuracy without lowering the throughput. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can perform the above-described steps, and further provide a method for manufacturing a device using the exposure apparatus.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の位置計測装置は、被位置検出体(P)の中
央部を通り、第1方向(X軸方向)に伸びる直線(L
1)及び当該第1方向(X軸方向)と直交する第2方向
(Y軸方向)に伸びる直線(L2)で区分される第1象
限(R1)から第4象限(R4)の各々に形成されたマ
ーク(AM1〜AM4)各々に対応して設けられ、対応
するマーク(AM1〜AM4)に検出光(IL1)を照
射して得られる光に基づいて対応するマーク(AM1〜
AM4)の位置情報を計測する少なくとも4つのセンサ
部(20a〜20d)と、前記第1象限(R1)から第
4象限(R4)各々に形成された前記マーク(AM1〜
AM4)の前記第1方向(X軸方向)及び前記第2方向
(Y軸方向)における位置情報を、前記4つのセンサ部
(20a〜20d)を少なくとも用いて同時に計測する
制御系(15)とを具備することを特徴としている。こ
の発明によれば、第1象限から第4象限の各々に形成さ
れたマーク各々にほぼ同時に検出光を照射し、検出光を
マーク各々に照射して得られる光に基づいてマーク各々
の位置情報をほぼ同時に得ている。よって、従来の計測
とは異なりマークの位置情報を計測する際にステージの
移動を伴わないのでマークの位置情報をスループットを
低下させずに計測することができる。また、第1象限〜
第4象限に形成されたマーク各々の位置情報を計測して
いるため、被位置検出体の歪みを算出するために必要な
マークの位置情報が被位置検出体全体に亘って均等に得
ているため、被位置検出体の位置情報を高い精度で求め
ることができる。また、本発明の位置計測装置は、前記
少なくとも4つのセンサ部(20a〜20d)が、前記
検出光(IL1)を前記マーク(AM1〜AM4)に照
射して得られる光に含まれる前記マーク(AM1〜AM
4)の像(Im1〜Im4)を撮像面(FP、FP1〜
FP4)で受光して撮像する撮像素子(52)を備え、
前記制御系(15)は、前記撮像面(FP、FP1〜F
P4)の中央部を含んで設定された中央計測領域(SC
1、SC2)に結像される前記マーク(AM1〜AM
4)の像(Im1〜Im4)に基づいて前記マーク(A
M1〜AM4)各々の位置を同時に計測することを特徴
としている。更に、本発明の位置計測装置は、前記被位
置検出体(P)を載置した状態で移動可能なステージ
(PS)を備え、前記制御系(15)は、前記撮像面
(FP、FP1〜FP4)の周辺部に設定された周辺計
測領域(W11、W12、W21、W22)に結像され
る前記マーク(AM1〜AM4)の像(Im1〜Im
4)に基づいて前記マーク(AM1〜AM4)のおおま
かな位置情報を計測し、当該計測結果に基づいて前記ス
テージ(PS)を移動させ、前記中央計測領域(SC
1、SC2)を用いた計測を行うことを特徴としてい
る。これらの発明によれば、検出光をマークに照射して
得られる光に含まれるマークの像の内、撮像素子の撮像
面の周辺部に設定された周辺計測領域に結像する像に基
づいてマークのおおまかな位置情報を計測し、この計測
結果に基づいて被位置検出体を移動させ、撮像面の中央
部を含んで設定された中央計測領域に結像する像に基づ
いてマーク各々の位置情報をほぼ同時に得ている。よっ
て、中央計測領域に結像する像に基づいて位置情報の計
測が行われる前に、マークの大まかな位置情報に基づい
て被位置検出体の位置が調整されるため、被位置検出体
がセンサ部に対してずれて配置されたとしても、各マー
クの位置情報を高速に計測することができる。また、大
まかな位置情報を計測するためのマークと高精度の位置
情報を計測するためのマークとは同一のマークであるの
で、被位置検出体に形成するマークの数を低減すること
ができる。更に、大まかな位置情報を計測する場合と高
精度の位置情報を計測する場合とにおいて、光学系の切
り換え(例えば、倍率の切り換え)を行う必要がないた
め、高速に計測することができる。ここで、マークの大
まかな位置情報を計測する際には、第1象限から第4象
限の各々に形成されたマークの少なくとも2つのマーク
の位置情報を計測することが、スループット低下を防止
しつつ、計測精度を維持する観点からは好ましい。ま
た、周辺計測領域には、前記第1方向に沿う2本の第1
計測部(W11、W12)と前記第2方向に沿う2本の
第2計測部(W21、W22)とが設定され、マークの
大まかな位置情報の計測においては、一方の第1計測部
と一方の第2計測部とを用いて得られた計測結果に応じ
て、他の第1計測部若しくは他の第2計測部、又は他の
第1計測部及び他の第2計測部に切り換えて計測を行う
ことが好ましい。更に、マーク各々の位置情報の計測に
先だって、前記マーク各々がセンサ部各々に対して所定
量ずれた位置に配置されるように前記被位置検出体を配
置することが好ましい。また、本発明の露光装置は、露
光光を射出する露光光源(2)を備え、該露光光をマス
クに照射して該マスク(M1〜M4)に形成されたパタ
ーンの像を基板(P)に転写する露光装置において、前
記基板(P)を前記被位置検出体として前記基板(P)
に形成されたマーク(AM1〜AM4)の位置情報を計
測するための上記の位置計測装置を備え、前記位置計測
装置の計測結果に基づいて前記ステージ(PS)を移動
させ、前記マスク(M1〜M4)と前記基板(P)との
相対的な位置合わせを行うための位置合わせ手段(1
5、16X、16Y)を更に備えることを特徴としてい
る。また、本発明のデバイス製造方法は、上記の位置計
測方法を用いて、基板(P)を前記被位置検出体(P)
として該基板に形成されたマーク(AM1〜AM4)の
位置情報を計測する位置計測工程と、前記位置計測工程
における計測結果に基づいて、マスク(M1〜M4)と
前記基板(P)との相対位置合わせを行う位置合わせ工
程と、露光光を前記マスク(M1〜M4)に照射し、前
記マスク(M1〜M4)に形成されたパターンの像を前
記基板(P)上に転写する転写工程と、転写された前記
基板を現像する現像工程とを含むことを特徴としてい
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a position measuring apparatus according to the present invention is directed to a straight line (X-axis direction) extending through a central portion of a position detection target (P) and extending in a first direction (X-axis direction). L
1) and each of the first quadrant (R1) to the fourth quadrant (R4) divided by a straight line (L2) extending in a second direction (Y-axis direction) orthogonal to the first direction (X-axis direction). The marks (AM1 to AM4) are provided corresponding to the respective marks (AM1 to AM4), and the corresponding marks (AM1 to AM4) are irradiated with the detection light (IL1).
AM4) at least four sensor units (20a to 20d) for measuring position information, and the marks (AM1 to AM4) formed in each of the first quadrant (R1) to the fourth quadrant (R4).
A control system (15) for simultaneously measuring position information in the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction) of AM4) using at least the four sensor units (20a to 20d). It is characterized by having. According to the present invention, the marks formed in each of the first to fourth quadrants are irradiated with the detection light almost simultaneously, and the position information of each mark is obtained based on the light obtained by irradiating each of the marks with the detection light. At almost the same time. Therefore, unlike the conventional measurement, when measuring the position information of the mark, the movement of the stage is not involved, so that the position information of the mark can be measured without lowering the throughput. Also, the first quadrant ~
Since the position information of each mark formed in the fourth quadrant is measured, the position information of the mark required to calculate the distortion of the position detection object is uniformly obtained over the entire position detection object. Therefore, the position information of the position detection target can be obtained with high accuracy. Further, in the position measuring device of the present invention, the mark (AM1 to AM4) obtained by irradiating the mark (AM1 to AM4) with the detection light (IL1) by the at least four sensor units (20a to 20d) may be used. AM1 to AM
4) The images (Im1 to Im4) are captured on the imaging surfaces (FP, FP1 to FP1)
FP4) is provided with an image sensor (52) for receiving and imaging an image.
The control system (15) controls the imaging planes (FP, FP1 to FP).
P4) The central measurement area (SC) set including the central part
1, SC2) (AM1 to AM2)
4) based on the image (Im1 to Im4).
M1 to AM4) Each position is measured simultaneously. Further, the position measuring device of the present invention includes a stage (PS) movable with the position detection object (P) mounted thereon, and the control system (15) includes the imaging system (FP, FP1 to FP1). FP4), the images (Im1 to Im4) of the marks (AM1 to AM4) formed in the peripheral measurement areas (W11, W12, W21, W22) set in the peripheral portion.
4), the approximate position information of the marks (AM1 to AM4) is measured, and based on the measurement result, the stage (PS) is moved, and the central measurement area (SC) is moved.
1, SC2). According to these inventions, among the images of the mark included in the light obtained by irradiating the mark with the detection light, based on the image formed on the peripheral measurement area set in the peripheral portion of the imaging surface of the image sensor. The approximate position information of the mark is measured, the position detection target is moved based on the measurement result, and the position of each mark is determined based on the image formed in the central measurement area set including the central part of the imaging surface. Information is obtained almost simultaneously. Therefore, before the position information is measured based on the image formed in the central measurement area, the position of the position detection object is adjusted based on the rough position information of the mark. Even if the mark is displaced from the part, the position information of each mark can be measured at high speed. In addition, since the mark for measuring rough position information and the mark for measuring high-precision position information are the same mark, the number of marks formed on the position detection target can be reduced. Furthermore, there is no need to switch the optical system (for example, switching the magnification) between the case where rough position information is measured and the case where high-precision position information is measured, so that high-speed measurement can be performed. Here, when measuring the approximate position information of the mark, measuring the position information of at least two marks of the marks formed in each of the first to fourth quadrants can prevent a decrease in throughput. This is preferable from the viewpoint of maintaining the measurement accuracy. In the peripheral measurement area, there are two first sensors along the first direction.
A measuring unit (W11, W12) and two second measuring units (W21, W22) along the second direction are set, and one of the first measuring unit and one of the first measuring unit is used for measuring rough position information of the mark. Switching to another first measuring unit or another second measuring unit, or another first measuring unit and another second measuring unit according to the measurement result obtained by using the second measuring unit. Is preferably performed. Further, it is preferable that, prior to the measurement of the position information of each mark, the position detection object is arranged such that each mark is arranged at a position shifted by a predetermined amount with respect to each sensor unit. Further, the exposure apparatus of the present invention includes an exposure light source (2) for emitting exposure light, and irradiates the exposure light onto a mask to convert an image of a pattern formed on the mask (M1 to M4) to a substrate (P). In the exposure apparatus, the substrate (P) is used as the position detection object.
The stage (PS) is moved based on the measurement result of the position measuring device, and the mask (M1-M4) is provided. M4) and positioning means (1) for performing relative positioning between the substrate (P).
5, 16X, 16Y). Further, in the device manufacturing method of the present invention, the substrate (P) is moved to the position detection object (P) by using the above-described position measurement method.
A position measurement step of measuring position information of marks (AM1 to AM4) formed on the substrate; and a relative position between the mask (M1 to M4) and the substrate (P) based on a measurement result in the position measurement step. A positioning step of performing positioning, and a transferring step of irradiating the mask (M1 to M4) with exposure light and transferring an image of a pattern formed on the mask (M1 to M4) onto the substrate (P). And a developing step of developing the transferred substrate.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による位置計測装置及び方法、露光装置、並び
にデバイス製造方法について詳細に説明する。図1は、
本発明の一実施形態による位置計測装置を備える本発明
の実施形態による露光装置の全体構成を示す斜視図であ
る。本実施形態においては、マスクM1〜M4として液
晶表示素子のパターンが形成されたものを用い、ステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置により、上記パタ
ーンの像をプレートPに転写する場合を例に挙げて説明
する。尚、以下の説明においては、図1中に示されたX
YZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照
しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交
座標系は、X軸及びY軸がステージPSに対して平行と
なるよう設定され、Z軸ステージPSに対して直交する
方向(投影光学系PLの光軸に平行な方向)に設定され
ている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水
平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定さ
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a position measuring apparatus and method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention including a position measuring device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where a pattern of a liquid crystal display element is formed as the masks M1 to M4 is used and an image of the pattern is transferred to the plate P by an exposure apparatus of a step-and-repeat method is described as an example. Will be explained. In the following description, X shown in FIG.
An YZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the stage PS, and set in a direction orthogonal to the Z axis stage PS (a direction parallel to the optical axis of the projection optical system PL). ing. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set as a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward.

【0022】楕円鏡1の第1焦点位置には、例えばg線
(436nm)及びi線(365nm)の露光光を供給
する超高圧水銀ランプ等の光源2が配置されており、こ
の光源2からの露光光は、楕円鏡1により集光されてミ
ラー3で反射された後、楕円鏡1の第2焦点位置に収斂
される。そして、コレクタレンズ4に入射して平行光束
に変換される。尚、ミラー3とコレクタレンズ4との間
には光路に対して進退自在に減光フィルタ5が配置され
る。減光フィルタ5は、ミラー3で反射された露光光の
光量を抑制するものであり、例えば光電検出器19bで
検出される光量を調整するために設けられる。また、図
示は省略しているが、ミラー3とコレクタレンズ4との
間の光路に所定の波長の露光光のみを通過させる波長選
択フィルタを設けることが好ましい。
At the first focal position of the elliptical mirror 1, a light source 2 such as an ultra-high pressure mercury lamp for supplying exposure light of g-line (436 nm) and i-line (365 nm) is arranged. Is condensed by the elliptical mirror 1 and reflected by the mirror 3 and then converged to the second focal position of the elliptical mirror 1. Then, the light enters the collector lens 4 and is converted into a parallel light flux. A light-reducing filter 5 is disposed between the mirror 3 and the collector lens 4 so as to be able to advance and retreat with respect to the optical path. The neutral density filter 5 suppresses the amount of exposure light reflected by the mirror 3, and is provided, for example, to adjust the amount of light detected by the photoelectric detector 19b. Although not shown, it is preferable to provide a wavelength selection filter in the optical path between the mirror 3 and the collector lens 4 that allows only the exposure light of a predetermined wavelength to pass.

【0023】コレクタレンズ4を透過した露光光は、フ
ライアイ・インテグレータ6にて均一な照度分布の光束
にされる。フライアイ・インテグレータ6は、多数の正
レンズ要素からなるものであり、その射出側に正レンズ
要素の数の等しい数の光源像を形成して実質的な面光源
を形成している。尚、図1においては図示を省略してい
るが、フライアイ・インテグレータ6の射出面には、照
明条件を決定するσ値(後述する投影光学系PLの瞳の
開口径に対する、その瞳面上での光源像の口径の比)を
設定するための絞り部材が配置されている。
The exposure light transmitted through the collector lens 4 is converted into a light beam having a uniform illuminance distribution by a fly-eye integrator 6. The fly-eye integrator 6 is composed of a large number of positive lens elements, and forms a light source image having the same number of positive lens elements on its exit side to form a substantial surface light source. Although not shown in FIG. 1, the exit surface of the fly-eye integrator 6 has a σ value for determining the illumination condition (on the pupil plane with respect to the aperture diameter of the pupil of the projection optical system PL described later). The aperture member for setting the ratio of the aperture of the light source image at the point (a) is disposed.

【0024】フライアイ・インテグレータ6により形成
された多数の光源像からの光束は、ハーフミラー7及び
レンズ8を介して開口Sの大きさを増減させて露光光の
照射範囲を調整するブラインド9を照射する。ブライン
ド9の開口Sを通過した露光光は、レンズ10を介した
後、ミラー11で反射されて不図示のコンデンサレンズ
に入射し、このコンデンサレンズによってブラインド9
の開口Sの像がマスクステージMS上に載置されたマス
クM1上で結像し、マスクM1の所望範囲が照明され
る。マスクステージMS上に載置されるマスクの交換
は、不図示のマスクチェンジャによって行われる。尚、
楕円鏡1、光源2、ミラー3、コレクタレンズ4、減光
フィルタ5、フライアイ・インテグレータ6、ハーフミ
ラー7、レンズ8、ブラインド9、レンズ10、ミラー
11、及び不図示のコンデンサレンズは照明光学系をな
す。
A light beam from a large number of light source images formed by the fly-eye integrator 6 is passed through a half mirror 7 and a lens 8 to increase or decrease the size of an opening S to form a blind 9 for adjusting the irradiation range of exposure light. Irradiate. Exposure light having passed through the opening S of the blind 9 passes through a lens 10 and is reflected by a mirror 11 to enter a condenser lens (not shown).
Is formed on the mask M1 placed on the mask stage MS, and a desired range of the mask M1 is illuminated. The replacement of the mask placed on the mask stage MS is performed by a mask changer (not shown). still,
The elliptical mirror 1, the light source 2, the mirror 3, the collector lens 4, the neutral density filter 5, the fly-eye integrator 6, the half mirror 7, the lens 8, the blind 9, the lens 10, the mirror 11, and the condenser lens (not shown) are illumination optics. Form a system.

【0025】マスクM1の照明領域に存在するパターン
の像は、投影光学系PLを介してステージPS上に載置
された被位置検出体(基板)としてのプレートP上に転
写される。投影光学系PLには、温度、気圧等の環境変
化に対応して、結像特性等の光学特性を一定に制御する
不図示のレンズコントローラ部が設けられている。尚、
図1においては、プレートPは破線で示してあるが、こ
れはプレートPがステージPS上に載置されたときの状
態を示すものである。ステージPSはXY平面内におい
てプレートPを移動させるXYステージ、Z軸方向にプ
レートPを移動させるZステージ、プレートPをXY平
面内で微小回転させるステージ、及びZ軸に対する角度
を変化させてXY平面に対するプレートPの傾きを調整
するステージ等から構成される。ステージPSの上面の
一端にはステージPSの移動可能範囲以上の長さを有す
る移動鏡13X,13Yが取り付けられ、移動鏡13
X,13Yの鏡面に対向した位置にレーザ干渉計14
X,14Yがそれぞれ配置されている。
The image of the pattern existing in the illumination area of the mask M1 is transferred via a projection optical system PL onto a plate P serving as a position detection object (substrate) mounted on a stage PS. The projection optical system PL is provided with a lens controller (not shown) that controls optical characteristics such as imaging characteristics to be constant in response to environmental changes such as temperature and atmospheric pressure. still,
In FIG. 1, the plate P is indicated by a broken line, which indicates a state when the plate P is mounted on the stage PS. The stage PS includes an XY stage for moving the plate P in the XY plane, a Z stage for moving the plate P in the Z-axis direction, a stage for slightly rotating the plate P in the XY plane, and an XY plane in which the angle with respect to the Z axis is changed. And the like, which adjusts the inclination of the plate P with respect to. At one end of the upper surface of the stage PS, movable mirrors 13X and 13Y having a length longer than the movable range of the stage PS are attached.
The laser interferometer 14 is located at a position facing the mirror surfaces of X and 13Y.
X and 14Y are arranged respectively.

【0026】尚、図1では図示を簡略化しているが、レ
ーザ干渉計14Xは、X軸に沿って移動鏡13Xにレー
ザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉計を備
え、X軸用の1個のレーザ干渉計及びレーザ干渉計14
Yにより、ステージPSのX座標及びY座標が計測され
る。また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差に
より、ステージPSのXY平面内における回転角が計測
される。レーザ干渉計14X,14Yにより計測された
X座標、Y座標、及び回転角の情報はステージ位置情報
として主制御系15に供給される。主制御系15は供給
されたステージ位置情報をモニターしつつステージ駆動
系16X,16Yへ出力し、ステージPSの位置決め動
作を制御する。尚、図1には示していないが、マスクM
1を載置するマスクステージMSにもステージPSに対
して設けられた移動鏡及びレーザ干渉計と同様のものが
設けられており、マスクステージMSのXYZ位置等の
情報が主制御系15に入力される。
Although the illustration is simplified in FIG. 1, the laser interferometer 14X includes two X-axis laser interferometers for irradiating the movable mirror 13X with a laser beam along the X-axis. One laser interferometer for axis and laser interferometer 14
Based on Y, the X coordinate and the Y coordinate of the stage PS are measured. The rotation angle of the stage PS in the XY plane is measured based on the difference between the measurement values of the two laser interferometers for the X axis. Information on the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometers 14X and 14Y are supplied to the main control system 15 as stage position information. The main control system 15 outputs the supplied stage position information to the stage drive systems 16X and 16Y while monitoring the stage position information, and controls the positioning operation of the stage PS. Although not shown in FIG. 1, the mask M
The mask stage MS on which the stage 1 is mounted is also provided with a moving mirror and a laser interferometer provided for the stage PS. Is done.

【0027】ここで、各種の位置情報を計測するために
ステージPSに設けられた部材の配置について説明す
る。図2は、各種の位置情報を計測する際に用いられる
ステージPSに設けられた部材の配置を示す図である。
図2に示したように、ステージPSには、反射板RF0
及び基準マークFM1,FM2が設けられている。反射
板RF0及び基準マークFM1,FM2は、ステージP
Sに対して突出・没入自在に構成されており、ステージ
PS上に突出した際にはその上面がプレートPの上面と
略面一になるよう設計されている。また、これらをステ
ージPS内に没入することでプレートPをステージPS
上に載置可能となる。反射板RF0及び基準マークFM
1,FM2を突出・没入自在とする理由は、ステージP
Sを小型化するためである。つまり、プレートPが載置
される部分以外にこれらを形成すると、その分ステージ
PSが大型化してしまうためである。尚、反射板RF0
及び基準マークFM1,FM2が何の位置情報を計測す
る際に用いられるかは以下で随時説明する。尚、図2に
おいては、図1に示したプレートアライメントセンサ2
0a〜20dの配置関係も図示している。ステージPS
が移動すると、プレートアライメントセンサ20a〜2
0dに対して反射板RF0及び基準マークFM1,FM
2が移動する。
Here, the arrangement of members provided on the stage PS for measuring various kinds of position information will be described. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of members provided on the stage PS used when measuring various types of position information.
As shown in FIG. 2, the stage PS includes a reflector RF0.
And reference marks FM1 and FM2. The reflection plate RF0 and the reference marks FM1 and FM2 are on the stage P
S is configured to be freely protruded and immersed with respect to S, and is designed so that the upper surface thereof is substantially flush with the upper surface of the plate P when protruding above the stage PS. Also, by immersing these in the stage PS, the plate P is moved to the stage PS.
It can be placed on top. Reflector RF0 and fiducial mark FM
The reason why the FM1 and FM2 can be freely projected and immersed is the stage P
This is for reducing the size of S. That is, if these are formed in portions other than the portion where the plate P is placed, the stage PS is correspondingly enlarged. The reflection plate RF0
What kind of position information the reference marks FM1 and FM2 are used for measuring will be described below as needed. In FIG. 2, the plate alignment sensor 2 shown in FIG.
The arrangement relation of 0a to 20d is also illustrated. Stage PS
Is moved, the plate alignment sensors 20a-2a-2
0d, the reflection plate RF0 and the reference marks FM1, FM
2 moves.

【0028】図1に戻り、ステージPSのZ軸方向の位
置は、ステージPSの上方であって投影光学系PLの側
方に配設された投光系17aと受光系17bとからなる
オートフォーカス機構17によって計測される。オート
フォーカス機構17は、投光系17aから射出された検
知光を、ステージPS上に設けられた反射板RF0(図
2参照)に対して斜め方向から照射し、その反射光を受
光系17bで受光することで、投影光学系PLの光軸方
向(Z軸方向)について、プレートPの上面をマスクス
テージMS上に載置されたマスクM1と共役な位置に位
置合わせをする構成になっている。
Returning to FIG. 1, the position of the stage PS in the Z-axis direction is determined by an autofocus comprising a light projecting system 17a and a light receiving system 17b disposed above the stage PS and beside the projection optical system PL. It is measured by the mechanism 17. The auto-focus mechanism 17 irradiates the detection light emitted from the light projecting system 17a to a reflecting plate RF0 (see FIG. 2) provided on the stage PS from an oblique direction, and reflects the reflected light by a light receiving system 17b. By receiving the light, the upper surface of the plate P is positioned at a position conjugate with the mask M1 placed on the mask stage MS in the optical axis direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL. .

【0029】一方、マスクの位置情報は、マスクの上方
に設けられたマスク観察系18a,18bで計測され
る。マスク観察系18a,18bは、マスク上のパター
ン領域外に描画された位置計測用のマークに検知光を照
射し、その反射光を受光することにより、位置計測用の
マークの位置を計測するものであって、その計測結果を
主制御系15に出力する。通常、マスクのパターン領域
に形成されるパターン及び位置計測用のマークは描画誤
差が存在し、更にマスクの位置によっては、投影光学系
PLのディストーションの影響を考慮する必要があるた
め、位置計測用のマークはパターン領域の近傍に配置さ
れる。
On the other hand, the position information of the mask is measured by mask observation systems 18a and 18b provided above the mask. The mask observation systems 18a and 18b measure the position of the position measurement mark by irradiating the position measurement mark drawn outside the pattern area on the mask with detection light and receiving the reflected light. And outputs the measurement result to the main control system 15. Normally, a pattern formed in the pattern area of the mask and a mark for position measurement have a drawing error, and depending on the position of the mask, it is necessary to consider the influence of distortion of the projection optical system PL. Are arranged near the pattern area.

【0030】本実施形態においては、4枚のマスクM1
〜M4各々を用いてプレートP全体を露光する場合を考
えているので、マスク観察系18a,18bは各マスク
に形成されたパターンの像をプレートPに転写するに先
立って、マスクステージMS上に載置されるマスク各々
に対して位置情報を正確に計測する。主制御系15は、
マスク観察系18a,18bの計測結果に基づいて、マ
スクM1を保持するマスクステージMSを、図示しない
リニアモータ等の駆動手段をサーボ制御することによ
り、XY平面上の所望の位置に移動させることができる
構成になっている。また、照明光学系内には、レンズ1
9aと光電検出器19bとからなるアライメント系が設
けられている。このアライメント系は、基準マークFM
1,FM2を用いてマスクMに形成された位置計測用の
マークをTTL方式で検出するものである。
In this embodiment, four masks M1 are used.
To M4, the mask observation system 18a, 18b sets the pattern image formed on each mask on the mask stage MS before transferring the image of the pattern formed on each mask to the plate P. Position information is accurately measured for each mask to be placed. The main control system 15
Based on the measurement results of the mask observation systems 18a and 18b, the mask stage MS holding the mask M1 can be moved to a desired position on the XY plane by servo-controlling a driving unit such as a linear motor (not shown). It is a configuration that can be done. Also, a lens 1 is provided in the illumination optical system.
An alignment system composed of 9a and a photoelectric detector 19b is provided. This alignment system uses the fiducial mark FM
1, a mark for position measurement formed on the mask M using the FM2 is detected by the TTL method.

【0031】更に、ステージPSには光電計測装置が設
けられている。この光電計測装置は、マスクステージM
S上に載置されたマスクに形成されている位置計測用の
マークに対して露光光を照射して得られる像を受光し
て、マスクステージMS上に載置されたマスクに形成さ
れたパターンの投影像の中心(露光中心)を求めるもの
である。光電計測装置によって計測された露光中心はベ
ースライン量を求める際に用いられる。図3は、ステー
ジPSにベースライン量を求める際に用いられる光電計
測装置の構成を示す断面図である。図3に示したよう
に、光電計測装置は基準マークFM1,FM2、レンズ
31、絞り32、レンズ33、視野絞り34、レンズ3
5、及び光電変換素子36を備える。
Further, a photoelectric measuring device is provided on the stage PS. This photoelectric measuring device is a mask stage M
The pattern formed on the mask mounted on the mask stage MS receives an image obtained by irradiating exposure light to a position measurement mark formed on the mask mounted on the mask stage MS. Of the projected image (exposure center). The exposure center measured by the photoelectric measurement device is used when obtaining the baseline amount. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric measurement device used when obtaining a baseline amount for the stage PS. As shown in FIG. 3, the photoelectric measurement device includes the reference marks FM1 and FM2, the lens 31, the stop 32, the lens 33, the field stop 34, and the lens 3.
5 and a photoelectric conversion element 36.

【0032】基準マークFM1,FM2には、ベースラ
イン量を計測する際に用いるスリットパターン30a
と、基準位置マーク30bとが形成されている。図4
は、基準マークFM1,FM2に形成されたスリットパ
ターン30a及び基準位置マーク30bの一例を示す図
である。スリットパターン30a及び基準位置マーク3
0bは、例えば透明なガラス基板にクロムを蒸着して形
成される。図4において、クロムが蒸着されている箇所
には斜線を付してある。スリットパターン30aは、長
手方向がX軸方向に設定された開口部と長手方向がY軸
方向に設定された開口部とが交差した形状に形成され
る。
The reference marks FM1 and FM2 have slit patterns 30a used for measuring the baseline amount.
And a reference position mark 30b are formed. FIG.
Is a diagram showing an example of a slit pattern 30a and a reference position mark 30b formed on the reference marks FM1 and FM2. Slit pattern 30a and reference position mark 3
Ob is formed, for example, by depositing chromium on a transparent glass substrate. In FIG. 4, a portion where chromium is deposited is hatched. The slit pattern 30a is formed in a shape in which an opening whose longitudinal direction is set in the X-axis direction and an opening whose longitudinal direction is set in the Y-axis direction intersect.

【0033】図5は、基準位置マーク30bの拡大図で
ある。図5に示したように、基準位置マーク30bは、
コ字形状のマーク要素37aとコ字形状のマーク要素3
7bとをX軸方向に配列するとともに、コ字形状のマー
ク要素37cとコ字形状のマーク要素37dとをY軸方
向に配列して形成される。ここで、コ字形状のマーク要
素37aの開口部38aとコ字形状のマーク要素37b
の開口部38bとが互いに逆方向を向くように設定さ
れ、コ字形状のマーク要素37cの開口部38cとコ字
形状のマーク要素37dの開口部38dとが互いに逆方
向を向くように設定される。更に、基準位置マーク30
bは、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ長手方向が設定
されたL字形状のマーク要素39aをコ字形状のマーク
要素37a,37cに隣接して配置し、同様に、L字形
状のマーク要素39bをマーク要素37bとマーク要素
37cに隣接して配置し、L字形状のマーク要素39c
をマーク要素37bとマーク要素37dに隣接して配置
し、L字形状のマーク要素39dをマーク要素37cと
マーク要素37dに隣接して配置している。
FIG. 5 is an enlarged view of the reference position mark 30b. As shown in FIG. 5, the reference position mark 30b is
U-shaped mark element 37a and U-shaped mark element 3
7b are arranged in the X-axis direction, and U-shaped mark elements 37c and 37d are arranged in the Y-axis direction. Here, the opening 38a of the U-shaped mark element 37a and the U-shaped mark element 37b
The opening 38b of the U-shaped mark element 37c and the opening 38d of the U-shaped mark element 37d are set so as to face in opposite directions. You. Further, the reference position mark 30
b, an L-shaped mark element 39a whose longitudinal direction is set in each of the X-axis direction and the Y-axis direction is arranged adjacent to the U-shaped mark elements 37a and 37c. The element 39b is disposed adjacent to the mark element 37b and the mark element 37c, and the L-shaped mark element 39c
Are disposed adjacent to the mark elements 37b and 37d, and the L-shaped mark element 39d is disposed adjacent to the mark elements 37c and 37d.

【0034】図3に戻り、スリットパターン30aは、
マスクステージMS上に載置されたマスクに形成された
パターンの投影像の中心(露光中心)を計測する際に用
いられる。よって、スリットパターン30aには、マス
クステージMS上に載置されているマスクに形成された
位置計測用のマークの像が投影光学系PLを介して投影
される。スリットパターン30aを通過した光は、レン
ズ31、絞り32、及びレンズ33を順に介して視野絞
り34の位置に結像する。尚、視野絞り34は、レンズ
31及びレンズ33に関して基準マークFM1,FM2
と共役となる位置に配置されている。この光は視野絞り
34に形成された開口部を通過してレンズ35を介して
光電変換素子36に至り、光電変換される。光電変換素
子36は、基準マークFM1,FM2に対して瞳の位置
に配置されているため、入射する光の強度を示す信号を
出力する。
Returning to FIG. 3, the slit pattern 30a is
It is used when measuring the center (exposure center) of the projected image of the pattern formed on the mask mounted on the mask stage MS. Therefore, an image of a mark for position measurement formed on the mask mounted on the mask stage MS is projected onto the slit pattern 30a via the projection optical system PL. The light passing through the slit pattern 30a forms an image at the position of the field stop 34 via the lens 31, the stop 32, and the lens 33 in this order. The field stop 34 is provided with reference marks FM1 and FM2 for the lenses 31 and 33.
It is arranged at a position conjugate with. This light passes through an opening formed in the field stop 34, reaches the photoelectric conversion element 36 via the lens 35, and is photoelectrically converted. Since the photoelectric conversion element 36 is disposed at the position of the pupil with respect to the reference marks FM1 and FM2, it outputs a signal indicating the intensity of incident light.

【0035】一方、基準位置マーク30bは、後述する
プレートアライメントセンサ20a〜20dの計測中心
を計測する際に用いられる。よって、基準位置マーク3
0bは、プレートアライメントセンサ20a〜20dか
ら射出される検出光が照明される。基準位置マーク30
bの周辺を透過した検出光は、レンズ31、絞り32、
及びレンズ33を順に介して視野絞り34に入射する
が、視野絞り34で遮光される。プレートアライメント
センサ20a〜20dは、検出光を基準位置マーク30
bに照射して得られる反射光を用いて基準位置マーク3
0bの位置情報を計測するため、基準位置マーク30b
の周辺を透過した検出光を光電変換素子36で光電変換
して光強度を示す信号を得る必要はない。このため、視
野絞り34はマスクに形成されたパターンの投影像の中
心(露光中心)を計測する際にスリットパターン30a
を透過した光を透過させ、プレートアライメントセンサ
20a〜20dの計測中心を計測する際には基準位置マ
ーク30bの周辺を透過した検出光を遮光する。尚、図
2に示したように基準マークFM1と基準マークFM2
とがステージPS上に2つ形成されている理由は、ステ
ージPSの移動量を少なくするためである。
On the other hand, the reference position mark 30b is used when measuring the measurement center of the plate alignment sensors 20a to 20d described later. Therefore, the reference position mark 3
Ob is illuminated with detection light emitted from the plate alignment sensors 20a to 20d. Reference position mark 30
The detection light that has passed through the periphery of b is a lens 31, an aperture 32,
Then, the light enters the field stop 34 via the lens 33 in order, but is blocked by the field stop 34. The plate alignment sensors 20a to 20d transmit the detection light to the reference position mark 30.
Reference position mark 3 using reflected light obtained by irradiating b
0b, the reference position mark 30b
It is not necessary to photoelectrically convert the detection light transmitted through the periphery of the photodetector with the photoelectric conversion element 36 to obtain a signal indicating the light intensity. For this reason, the field stop 34 is used to measure the center (exposure center) of the projected image of the pattern formed on the mask when the slit pattern 30a is used.
When the measurement center of the plate alignment sensors 20a to 20d is measured, the detection light transmitted around the reference position mark 30b is shielded. Incidentally, as shown in FIG. 2, the reference marks FM1 and FM2
The reason why two are formed on the stage PS is to reduce the amount of movement of the stage PS.

【0036】図1に戻り、投影光学系PLの側方には、
更に4つのオフ・アクシス方式のプレートアライメント
センサ20a〜20dが配置されている。この4つのプ
レートアライメントセンサ20a〜20dは本発明にい
うセンサ部をなすものである。プレートアライメントセ
ンサ20a〜20dは、図4に示した基準マークFM
1,FM2に形成された基準位置マーク30bやプレー
トPに形成されたマークの位置情報を計測する。図1に
示したように複数のプレートアライメントセンサ20a
〜20dが設けられる理由は、ステージPSの移動量を
少なくするため、及びスループットの向上を図るためで
ある。図1に示した例では、4つのプレートアライメン
トセンサ20a〜20dが設けられている。
Returning to FIG. 1, beside the projection optical system PL,
Further, four off-axis type plate alignment sensors 20a to 20d are arranged. The four plate alignment sensors 20a to 20d form a sensor section according to the present invention. The plate alignment sensors 20a to 20d correspond to the reference marks FM shown in FIG.
1, the position information of the reference position mark 30b formed on the FM2 and the position information of the mark formed on the plate P are measured. As shown in FIG. 1, a plurality of plate alignment sensors 20a
20d is provided in order to reduce the amount of movement of the stage PS and to improve the throughput. In the example shown in FIG. 1, four plate alignment sensors 20a to 20d are provided.

【0037】ここで、プレートアライメントセンサ20
a〜20dの配置について説明する。図6は、プレート
Pに形成されるマーク及びプレートアライメントセンサ
20a〜20dの配置の関係を示す模式図である。位置
計測装置は、ステージPS上のプレートPに形成された
マークの位置情報を計測した結果から、プレートPのX
軸方向へのずれ量(シフト)、Y軸方向へのずれ量、プ
レートPの回転量(ローテーション)、倍率(スケーリ
ング)、及び直交度の5つの成分を求めることによりプ
レートPの線形的なずれ量を算出する。ここで、これら
の5成分を求めるためには最低5つの計測結果があれば
よい。よって、プレートPに形成された1つのマークか
らX軸方向の位置情報及びY軸方向の位置情報が得られ
る場合には、最低3つのマークについて計測を行えば良
いことになる。しかしながら、プレートPはアニール処
理等の熱処理が行われるため、熱の影響によりプレート
Pが非線形に歪むことがある。よって、プレートPの形
状及び計測精度を考えると、図6に示したように、被位
置検出体としてのプレートPの中心部を通り、第1方向
としてのX軸方向に伸びる直線L1及び第2方向として
のY軸方向に伸びる直線L2で区分される第1象限R
1、第2象限R2、第3象限R3、及び第4象限R4を
設定し、これら第1象限R1〜第4象限の各々にマーク
が形成され、各マークに対してプレートアライメントセ
ンサが配置されていることが好適である。
Here, the plate alignment sensor 20
The arrangement of a to 20d will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the marks formed on the plate P and the arrangement of the plate alignment sensors 20a to 20d. The position measuring device measures the position information of the mark formed on the plate P on the stage PS, and calculates the X
A linear displacement of the plate P is obtained by obtaining five components of a displacement amount in the axial direction (shift), a displacement amount in the Y-axis direction, a rotation amount (rotation) of the plate P, a magnification (scaling), and an orthogonality. Calculate the amount. Here, in order to obtain these five components, at least five measurement results are required. Therefore, when position information in the X-axis direction and position information in the Y-axis direction can be obtained from one mark formed on the plate P, it is sufficient to measure at least three marks. However, since the plate P is subjected to a heat treatment such as an annealing process, the plate P may be nonlinearly distorted by the influence of heat. Therefore, considering the shape and measurement accuracy of the plate P, as shown in FIG. 6, a straight line L1 and a second line L1 extending in the X-axis direction as the first direction passing through the center of the plate P as the position detection target. First quadrant R divided by a straight line L2 extending in the Y-axis direction as the direction
A first, a second quadrant R2, a third quadrant R3, and a fourth quadrant R4 are set, a mark is formed in each of the first quadrant R1 to the fourth quadrant, and a plate alignment sensor is arranged for each mark. Is preferred.

【0038】図6に示した例では、第1象限R1にはマ
ークAM3が形成され、このマークAM3に対応してプ
レートアライメントセンサ20cが配置され、第2象限
R2にはマークAM4が形成され、このマークAM4に
対応してプレートアライメントセンサ20dが配置さ
れ、第3象限R3にはマークAM1が形成され、このマ
ークAM1に対応してプレートアライメントセンサ20
aが配置され、第4象限R4にはマークAM2が形成さ
れ、このマークAM2に対応してプレートアライメント
センサ20bが配置されている。マークAM1〜AM4
は、プレートPの回転量や倍率等の計測精度を向上させ
る観点からプレートPの四隅に近い位置に形成されてい
ることが好適である。また、図6に示した例では、マー
クAM1〜AM4は、基準マークFM1,FM2に形成
された基準位置マーク30b(図5参照)と同様の形状
である。更に、図6に示した領域SA1〜SA4はマス
クM1〜M4に形成されたパターンの像がそれぞれ転写
される領域を示している。尚、図6においては、マーク
AM1〜AM4の大きさを誇張して図示している。
In the example shown in FIG. 6, a mark AM3 is formed in the first quadrant R1, a plate alignment sensor 20c is arranged corresponding to the mark AM3, and a mark AM4 is formed in the second quadrant R2. A plate alignment sensor 20d is arranged corresponding to the mark AM4, and a mark AM1 is formed in the third quadrant R3.
a, a mark AM2 is formed in the fourth quadrant R4, and a plate alignment sensor 20b is arranged corresponding to the mark AM2. Mark AM1 to AM4
Is preferably formed at a position close to the four corners of the plate P from the viewpoint of improving the measurement accuracy such as the rotation amount and the magnification of the plate P. Further, in the example shown in FIG. 6, the marks AM1 to AM4 have the same shape as the reference position mark 30b (see FIG. 5) formed on the reference marks FM1 and FM2. Further, areas SA1 to SA4 shown in FIG. 6 indicate areas where the images of the patterns formed on the masks M1 to M4 are respectively transferred. In FIG. 6, the sizes of the marks AM1 to AM4 are exaggerated.

【0039】次に、本発明の一実施形態による位置計測
装置の一部をなすセンサ部としてのプレートアライメン
トセンサ20a〜20dについて詳細に説明する。図7
は、本発明の一実施形態による位置計測装置の一部をな
すプレートアライメントセンサ20a〜20dの光学系
の構成例を示す図である。尚、プレートアライメントセ
ンサ20a〜20d各々の構成は同一であるため、図7
においては、プレートアライメントセンサ20aの構成
のみを代表して図示してある。図7において、40は4
00〜800nm程度の波長帯域幅を有する光を射出す
るハロゲンランプである。ここで、光源としてハロゲン
ランプ40を用いる理由は、プレートP上に塗布された
フォトレジスト等の感光剤に単一波長の光を照射した場
合に多重干渉が生じ、その結果計測誤差が生ずるといっ
た事態を極力防止するためである。
Next, the plate alignment sensors 20a to 20d as a sensor part forming a part of the position measuring device according to one embodiment of the present invention will be described in detail. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an optical system of plate alignment sensors 20a to 20d forming a part of a position measuring device according to an embodiment of the present invention. Incidentally, since the configuration of each of the plate alignment sensors 20a to 20d is the same, FIG.
2 shows only the configuration of the plate alignment sensor 20a as a representative. In FIG. 7, 40 is 4
This is a halogen lamp that emits light having a wavelength bandwidth of about 00 to 800 nm. Here, the reason for using the halogen lamp 40 as a light source is that when a single-wavelength light is irradiated on a photosensitive agent such as a photoresist applied on the plate P, multiple interference occurs, resulting in a measurement error. This is to prevent as much as possible.

【0040】ハロゲンランプ40から射出された光は、
コンデンサレンズ41によって平行光に変換された後、
ダイクロイックフィルタ42に入射する。ダイクロイッ
クフィルタ42はハロゲンランプ40から射出される光
の光路に進出・挿入自在に構成された複数のフィルタか
らなり、光路に挿入されるフィルタの組み合わせを変え
ることにより、入射する光の内、所定の波長帯域の光の
みを選択して透過させる。例えば、上記ハロゲンランプ
40から射出される光の内、青色領域の光(波長領域:
約420〜530nm程度)、赤色領域の光(波長領
域:約580〜730nm程度)、黄色領域の光のみ、
又は白色の光(ハロゲンランプ40から射出される光の
波長帯域のほぼ全て)の光を通過させることができる。
The light emitted from the halogen lamp 40 is
After being converted into parallel light by the condenser lens 41,
The light enters the dichroic filter 42. The dichroic filter 42 is composed of a plurality of filters configured to freely enter and exit the optical path of the light emitted from the halogen lamp 40. By changing the combination of filters inserted into the optical path, a predetermined Only the light in the wavelength band is selected and transmitted. For example, of the light emitted from the halogen lamp 40, light in a blue region (wavelength region:
About 420-530 nm), light in the red region (wavelength region: about 580-730 nm), only light in the yellow region,
Alternatively, white light (almost all of the wavelength band of light emitted from the halogen lamp 40) can be transmitted.

【0041】ダイクロイックフィルタ42を透過した光
は、焦点の一方が光ファイバ44の入射端44aの位置
にほぼ配置されるように設定された集光レンズ43に入
射する。光ファイバ44は、1つの入射端と4つの射出
端を備え、射出端各々はプレートアライメントセンサ2
0a〜20d各々の内部に導かれている。尚、上記ハロ
ゲンランプ40、コンデンサレンズ41、ダイクロイッ
クフィルタ42、及び集光レンズ43は熱的な影響を避
けるため露光装置のチャンバ外に設けられ、ダイクロイ
ックフィルタ42を透過した光を光ファイバ44でプレ
ートアライメントセンサ20a〜20d各々に導くよう
構成されてる。
The light transmitted through the dichroic filter 42 is incident on a condenser lens 43 set so that one of the focal points is located substantially at the position of the incident end 44a of the optical fiber 44. The optical fiber 44 has one entrance end and four exit ends, and each exit end is a plate alignment sensor 2
0a to 20d are respectively guided inside. The halogen lamp 40, the condenser lens 41, the dichroic filter 42, and the condenser lens 43 are provided outside the chamber of the exposure apparatus in order to avoid thermal effects, and light transmitted through the dichroic filter 42 is It is configured to guide each of the alignment sensors 20a to 20d.

【0042】光ファイバ44の1つの射出端44bから
射出された光は検出光IL1として用いられる。検出光
IL1はコンデンサレンズ45及び視野絞り46を照明
する。視野絞り46は、結像面FCにおける検出光IL
1の照射領域を規定するために設けられる。視野絞り4
6を通過した検出光IL1はリレーレンズ48を介して
送光と受光を分岐するハーフミラー49に入射する。ハ
ーフミラー49で反射された検出光IL1は、対物レン
ズ50を介して結像面FCに結像される。以上説明した
光ファイバ44、コンデンサレンズ45、視野絞り4
6、リレーレンズ48、ハーフミラー49、及び対物レ
ンズ50は、照射光学系をなす。プレートPに形成され
たマークAM1や基準マークFM1が結像面FCに配置
されている場合には、反射光が対物レンズ50、ハーフ
ミラー49、及び第2対物レンズ51を順に介して撮像
素子52の撮像面に結像する。尚、以上の対物レンズ5
0、ハーフミラー49、第2対物レンズ51、及び撮像
素子52は受光光学系をなす。
The light emitted from one emission end 44b of the optical fiber 44 is used as the detection light IL1. The detection light IL1 illuminates the condenser lens 45 and the field stop 46. The field stop 46 detects the detection light IL on the image formation plane FC.
It is provided to define one irradiation area. Field stop 4
The detection light IL1 that has passed through 6 enters a half mirror 49 via a relay lens 48, which branches light transmission and light reception. The detection light IL1 reflected by the half mirror 49 is imaged on the image plane FC via the objective lens 50. Optical fiber 44, condenser lens 45, field stop 4 described above
6. The relay lens 48, the half mirror 49, and the objective lens 50 form an irradiation optical system. When the mark AM1 or the reference mark FM1 formed on the plate P is arranged on the image plane FC, the reflected light is transmitted through the objective lens 50, the half mirror 49, and the second objective lens 51 in this order to the image sensor 52. Is formed on the imaging surface of. In addition, the above objective lens 5
0, the half mirror 49, the second objective lens 51, and the imaging device 52 form a light receiving optical system.

【0043】撮像素子52は、撮像面に結像した光学像
を所定の走査方向に走査しつつ順次画像信号に変換し、
主制御系15に画像信号を出力する。主制御系15は、
撮像素子52から出力される画像信号の画像処理を行
い、例えば撮像素子52の撮像面の中心位置からのマー
クの中心位置のずれ量を求める。レーザ干渉計14X,
14Yから主制御系15には、ステージPSのX軸方向
及びY軸方法の位置及びステージPSの回転量を示すス
テージ位置情報が常時入力されているので、主制御系1
5は、ステージ位置情報と撮像素子52の撮像面の中心
位置マークの中心位置のずれ量とに基づいて、計測して
いるマークの位置情報を求める。
The imaging device 52 sequentially converts the optical image formed on the imaging surface into an image signal while scanning the optical image in a predetermined scanning direction.
An image signal is output to the main control system 15. The main control system 15
Image processing is performed on the image signal output from the image sensor 52 to determine, for example, a shift amount of the center position of the mark from the center position of the imaging surface of the image sensor 52. Laser interferometer 14X,
Since the position of the stage PS in the X-axis direction and the Y-axis direction and the stage position information indicating the amount of rotation of the stage PS are always input to the main control system 15 from the main control system 15, the main control system 1
5 obtains the position information of the mark being measured based on the stage position information and the shift amount of the center position of the center position mark on the imaging surface of the imaging element 52.

【0044】ここで、プレートアライメントセンサ20
a〜20dの計測視野の大きさはある程度限られている
ため、計測を行う際にプレートAM1や基準マークFM
1に形成された基準位置マーク30bを正確にプレート
アライメントセンサ20a〜20dの計測中心に配置す
ることは困難な場合が多い。そこで、本実施形態では、
まずマークの大まかな位置情報を求め、この位置情報に
基づいてプレートPを移動させてプレートアライメント
センサ20a〜20dの計測中心にマークを配置してか
ら高い精度で位置情報を求めている。従来、撮像素子を
備えるプレートアライメントセンサでは、受光光学系の
光学的な倍率を低く設定してマークの大まかな位置情報
を計測し、次に光学的な倍率を高く設定して高い精度で
位置情報の計測を行っていたが、倍率の切り換えに時間
を要し、スループットの低下を招くという不具合があっ
た。本実施形態では、大まかな位置情報を計測する場合
(以下、サーチ計測と称する)と高精度で位置情報を計
測する場合(以下、ファイン計測と称する)とで、撮像
素子52の撮像面に異なる計測領域を設けて計測処理を
工夫することによりスループットの低下を防止してい
る。
Here, the plate alignment sensor 20
Since the size of the measurement field of view a to 20d is limited to some extent, the plate AM1 and the reference mark FM
It is often difficult to accurately arrange the reference position mark 30b formed on the center of the plate alignment sensors 20a to 20d. Therefore, in this embodiment,
First, rough position information of the mark is obtained, and based on the position information, the plate P is moved to dispose the mark at the measurement center of the plate alignment sensors 20a to 20d, and then the position information is obtained with high accuracy. Conventionally, plate alignment sensors equipped with an image sensor measure the approximate position information of the mark by setting the optical magnification of the light-receiving optical system low, and then set the optical magnification to a high value to achieve high-precision position information. However, there is a problem in that it takes time to switch the magnification and the throughput is reduced. In the present embodiment, the imaging surface of the imaging element 52 is different depending on whether rough position information is measured (hereinafter, referred to as search measurement) or when position information is measured with high accuracy (hereinafter, referred to as fine measurement). By devising the measurement processing by providing a measurement area, a decrease in throughput is prevented.

【0045】図8は、サーチ計測用の計測領域及びファ
イン計測用の計測領域を示す図である。図8においてF
Pは撮像素子54の撮像面を示しており、撮像素子54
の走査方向は例えばX軸方向に設定される。図示したよ
うに、撮像面FPの中央部を含んでX軸方向に長手方向
が設定されたファイン計測用の計測領域SC1と、撮像
面FPの中央部を含んでY軸方向に長手方向が設定され
たファイン計測用の計測領域SC2とが設定されてい
る。これらの計測領域SC1,SC2は中央計測領域を
なすものである。また、撮像面FPの周辺には周辺計測
領域をなす計測領域W11,W12及び計測領域W2
1,W22が設定される。第1計測部としての計測領域
W11,W12は長手方向がX軸方向に設定され、第2
計測部としての計測領域W2,W22は長手方向がY軸
方向に設定されている。サーチ計測の場合には、主制御
系15は撮像素子52から出力される画像信号の画像処
理を行って、計測領域W11,W12,W21,W22
に結像したマークの像の端部(エッジ位置)を検出して
マークの中心位置を算出し、撮像面FPの中心位置から
のずれ量を求める。また、ファイン計測の場合には、計
測領域SC1,SC2に結像したマークの像の端部(エ
ッジ位置)を検出してマークの中心位置を算出し、撮像
面FPの中心位置からのずれ量を求める。尚、この計測
動作の詳細については後述する。
FIG. 8 is a diagram showing a measurement area for search measurement and a measurement area for fine measurement. In FIG. 8, F
P indicates an imaging surface of the imaging device 54, and the imaging device 54
Is set, for example, in the X-axis direction. As shown, a measurement area SC1 for fine measurement in which the longitudinal direction is set in the X-axis direction including the center of the imaging plane FP, and the longitudinal direction is set in the Y-axis direction including the center of the imaging plane FP. The measurement area SC2 for the fine measurement is set. These measurement areas SC1 and SC2 form a central measurement area. Further, around the imaging plane FP, the measurement areas W11 and W12 and the measurement area W2 forming a peripheral measurement area are provided.
1, W22 is set. The measurement areas W11 and W12 as the first measurement units have their longitudinal directions set in the X-axis direction,
The measurement regions W2 and W22 as the measurement units have their longitudinal directions set in the Y-axis direction. In the case of search measurement, the main control system 15 performs image processing of an image signal output from the image sensor 52, and performs measurement processing on the measurement areas W11, W12, W21, and W22.
The center position of the mark is calculated by detecting the end portion (edge position) of the image of the mark formed on the image plane, and the shift amount from the center position of the imaging plane FP is obtained. In the case of fine measurement, the center position of the mark is calculated by detecting the end (edge position) of the image of the mark formed in the measurement areas SC1 and SC2, and the amount of deviation from the center position of the imaging plane FP is calculated. Ask for. The details of this measurement operation will be described later.

【0046】以上、本発明の一実施形態による露光装置
及び本発明の一実施形態による位置計測装置の一部をな
すセンサ部としてのプレートアライメントセンサ20a
〜20dの構成例について説明したが、次に、本発明の
一実施形態による位置計測装置及び露光装置の動作につ
いて説明する。図9は、本発明の一実施形態による露光
装置のベースライン量計測時の概略動作を示すフローチ
ャートである。本実施形態の露光装置は、まずマスクホ
ルダMS上にマスクM1を載置し、図1に示したマスク
観察系18a,18bでマスクM1上のパターン領域外
に描画された位置計測用のマークに検知光を照射し、そ
の反射光を受光することにより、位置計測用のマークの
位置情報を計測する。計測された位置情報は主制御系1
5へ出力され、主制御系15はこの位置情報に基づいて
マスクステージMSの微動を行ってマスクM1の位置を
調整し、マスクM1を所定の位置に配置させ、そのとき
の位置情報(例えば、マスクM1の中心位置を示す位置
情報)を記憶する(ステップS10)。また、ステージ
PS上に設けられた反射板RF0及び基準マークFM
1,FM2をステージPSに対して突出させ、これらの
部材の上面をプレートPがステージPS上に載置された
場合のプレートPの上面と略面一に設定する。
As described above, the plate alignment sensor 20a as a sensor unit forming a part of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention and the position measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
The configuration examples of the position measurement device and the exposure device according to the embodiment of the present invention will be described next. FIG. 9 is a flowchart showing a schematic operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention when measuring the baseline amount. In the exposure apparatus of this embodiment, first, the mask M1 is placed on the mask holder MS, and the mask observation systems 18a and 18b shown in FIG. 1 apply the position measurement marks drawn outside the pattern area on the mask M1. By irradiating the detection light and receiving the reflected light, the position information of the position measurement mark is measured. The measured position information is the main control system 1
5, the main control system 15 performs fine movement of the mask stage MS based on the position information to adjust the position of the mask M1, arranges the mask M1 at a predetermined position, and obtains the position information at that time (for example, The position information indicating the center position of the mask M1) is stored (step S10). Further, the reflection plate RF0 and the reference mark FM provided on the stage PS are provided.
1, FM2 is projected from the stage PS, and the upper surfaces of these members are set to be substantially flush with the upper surface of the plate P when the plate P is placed on the stage PS.

【0047】次に、主制御系15は、ステージPSを移
動させて反射板RF0(図2参照)を投影光学系PLの
投影中心に配置し、オートフォーカス機構17によりス
テージPSのZ軸方向の位置情報を計測する(ステップ
S12)。ステージPSのZ軸方向の位置情報を検出す
る場合には、投光系17aが反射板RF0の斜め方向か
ら反射板RF0上に検知光を照射し、その反射光を受光
系17bで受光する。主制御系15は受光系17bから
出力される受光結果に基づいて、ステージPSのZ軸方
向の位置を調整することにより、反射面RF0(プレー
トPの上面に相当)をマスクステージMS上に載置され
たマスクM1と共役な位置に位置合わせする。
Next, the main control system 15 moves the stage PS to position the reflector RF0 (see FIG. 2) at the projection center of the projection optical system PL, and the autofocus mechanism 17 moves the stage PS in the Z-axis direction. The position information is measured (step S12). When detecting the position information of the stage PS in the Z-axis direction, the light projecting system 17a irradiates detection light onto the reflector RF0 from an oblique direction of the reflector RF0, and the reflected light is received by the light receiving system 17b. The main control system 15 adjusts the position of the stage PS in the Z-axis direction based on the light reception result output from the light receiving system 17b, thereby mounting the reflection surface RF0 (corresponding to the upper surface of the plate P) on the mask stage MS. It is positioned at a position conjugate with the placed mask M1.

【0048】以上の処理が終了すると、マスクステージ
MS上に載置されたマスクM1の位置計測用のマークが
形成された箇所に露光光を照射してステージPSに設け
られた光電計測装置(図3参照)を用いてマスクステー
ジMS上に載置されたマスクに形成されたパターンの投
影像の中心(露光中心)を計測する処理が行われる(ス
テップS14)。露光中心の計測にあたって、主制御系
15はステージPSを移動させて基準マークFM1を露
光中心近傍に配置した後に露光光をマスクM1に形成さ
れた位置計測用のマークに露光光を照射する。位置計測
用のマークの像は投影光学系PLを介して基準マークF
M1上に照射される。基準マークFM1に形成されたス
リットパターン30a(図4参照)を通過した光は、レ
ンズ31、絞り32、及びレンズ33を順に介して視野
絞り34に入射し、視野絞り34を通過して更にレンズ
35を介して光電変換素子36に至り光電変換される。
When the above processing is completed, a portion of the mask M1 mounted on the mask stage MS where the mark for position measurement is formed is irradiated with exposure light, and a photoelectric measurement device provided on the stage PS (FIG. 3) is performed to measure the center (exposure center) of the projected image of the pattern formed on the mask mounted on the mask stage MS (step S14). In measuring the exposure center, the main control system 15 moves the stage PS to dispose the reference mark FM1 near the exposure center, and then irradiates the exposure light to the position measurement mark formed on the mask M1 with the exposure light. The image of the mark for position measurement is transferred to the reference mark F via the projection optical system PL.
Irradiated on M1. The light that has passed through the slit pattern 30a (see FIG. 4) formed in the reference mark FM1 enters the field stop 34 through the lens 31, the stop 32, and the lens 33 in order, passes through the field stop 34, and further passes through the lens. The light reaches the photoelectric conversion element 36 via 35 and is subjected to photoelectric conversion.

【0049】光電変換素子36から出力される信号は、
光電変換素子36に入射する光の強度を示す信号であ
り、この信号は主制御系15へ出力される。主制御系1
5は、光電変換素子36から信号が出力されている状態
で、ステージ駆動系16X,16Yを介してステージを
移動させ、レーザ干渉計14X,14Yから出力される
ステージ位置情報と光電変換素子36から出力される信
号との関係を得る。マスクM1に形成される位置計測用
のマークの形状は略十字形状であるため、このマークの
像が照射されている位置とスリットパターン30aの位
置とが一致した場合に光電変換素子36から出力される
信号が最大となる。よって、光電変換素子36から出力
される信号が最大になるときにレーザ干渉計14X,1
4Yから出力されるステージ位置情報を求めることによ
り露光中心を計測する。尚、露光中心の計測は、基準マ
ークFM1及び基準マークFM2の何れを用いて行って
も良い。
The signal output from the photoelectric conversion element 36 is
This is a signal indicating the intensity of light incident on the photoelectric conversion element 36, and this signal is output to the main control system 15. Main control system 1
Reference numeral 5 denotes a state in which a signal is output from the photoelectric conversion element 36, the stage is moved via the stage drive systems 16X and 16Y, and the stage position information output from the laser interferometers 14X and 14Y and the stage position information are output from the photoelectric conversion element 36. Obtain the relationship with the output signal. Since the position measurement mark formed on the mask M1 has a substantially cross shape, the mark is output from the photoelectric conversion element 36 when the position where the image of the mark is irradiated coincides with the position of the slit pattern 30a. Signal is maximum. Therefore, when the signal output from the photoelectric conversion element 36 is maximized, the laser interferometer 14X, 1
The exposure center is measured by obtaining the stage position information output from 4Y. The measurement of the exposure center may be performed using either the reference mark FM1 or the reference mark FM2.

【0050】次に、各プレートアライメントセンサ20
a〜20dの計測中心の計測が行われる(ステップS1
6)。この計測において、主制御系15は図2に示した
基準マークFM1の位置情報をプレートアライメントセ
ンサ20a,20dで順次計測する制御を行った後に、
基準マークFM2の位置情報をプレートアライメントセ
ンサ20b,20cで順次計測する制御を行う。このよ
うに、ステージPS上の異なる位置に基準マークFM
1,FM2をそれぞれ配置することで、ステージPSの
移動量を少なくすることができる。その結果、ステージ
PSの小型化を図ることができる。
Next, each plate alignment sensor 20
Measurement of the measurement center of a to 20d is performed (Step S1)
6). In this measurement, the main control system 15 performs control to sequentially measure the position information of the reference mark FM1 shown in FIG. 2 by the plate alignment sensors 20a and 20d.
Control for sequentially measuring the position information of the reference mark FM2 by the plate alignment sensors 20b and 20c is performed. Thus, the reference mark FM is placed at a different position on the stage PS.
By arranging 1 and FM2, the amount of movement of the stage PS can be reduced. As a result, the size of the stage PS can be reduced.

【0051】いま、プレートアライメントセンサ20a
の計測中心を計測する場合を例に挙げて計測中心の計測
方法を説明する。まず、主制御系15がステージ駆動系
16X,16Yを介してステージを移動させ、基準マー
ク20aをプレートアライメントセンサ20aの直下に
配置させる。次に、図7に示したハロゲンランプ40か
ら400〜800nm程度の波長帯域幅を有する光を射
出させる。この光は、レンズ41、ダイクロイックフィ
ルタ42、及び集光レンズ43を順に介して入射端44
aから光ファイバ44内に入射する。光ファイバ44に
よって、入射端44aから入射した光はプレートアライ
メントセンサ20a内に導かれる。光ファイバ44の1
つの射出端44bから射出された光は検出光IL1とし
て用いられる。検出光IL1はコンデンサレンズ45を
介して視野絞り46を照明する。
Now, the plate alignment sensor 20a
The method of measuring the measurement center will be described by taking as an example the case where the measurement center is measured. First, the main control system 15 moves the stage via the stage drive systems 16X and 16Y, and arranges the reference mark 20a immediately below the plate alignment sensor 20a. Next, light having a wavelength bandwidth of about 400 to 800 nm is emitted from the halogen lamp 40 shown in FIG. This light passes through a lens 41, a dichroic filter 42, and a condenser lens 43 in this order and enters an incident end 44.
The light enters the optical fiber 44 from a. The light incident from the incident end 44a is guided into the plate alignment sensor 20a by the optical fiber 44. 1 of optical fiber 44
Light emitted from the two emission ends 44b is used as detection light IL1. The detection light IL1 illuminates a field stop 46 via a condenser lens 45.

【0052】視野絞り46を透過した検出光IL1はリ
レーレンズ48を介した後、ハーフミラー49で反射さ
れ、対物レンズ50によって集束される。ここで、図3
を参照すると、検出光IL1が基準位置マーク30bを
照明しても視野絞り34によって遮光されるため、検出
光IL1が光電変換素子36で受光されることはない。
検出光IL1を基準位置マーク30bに照射して得られ
る光(反射光や回折光)は対物レンズ50、ハーフミラ
ー49、及び第2対物レンズ51を介して撮像素子52
の撮像面に結像し、画像信号に変換される。
The detection light IL1 transmitted through the field stop 46 passes through the relay lens 48, is reflected by the half mirror 49, and is focused by the objective lens 50. Here, FIG.
Referring to FIG. 7, even if the detection light IL1 illuminates the reference position mark 30b, the detection light IL1 is not received by the photoelectric conversion element 36 because it is shielded by the field stop 34.
Light (reflected light or diffracted light) obtained by irradiating the detection light IL1 onto the reference position mark 30b is transmitted through the objective lens 50, the half mirror 49, and the second objective lens 51 to the image sensor 52.
And is converted into an image signal.

【0053】図10は、撮像素子52の撮像面に結像し
た基準位置マーク30bの像の一例を示す図である。
尚、図10においては、説明の簡単化のために撮像面F
Pの中心に基準位置マーク30bの像Im1の中心位置
が配置された状態で結像している様子を示している。撮
像面FPに対して基準位置マーク30bの像Im1がず
れて配置されている場合には、サーチ計測及びファイン
計測が順に行われる。基準位置マーク30bの像Im1
が図10に示したように撮像面FPのほぼ中心に配置さ
れている場合には、主制御系15はファイン計測を行
う。ファイン計測では、主制御系15は、撮像素子54
の撮像面FP内に設定された計測領域SC1内における
X軸方向の信号強度の変化及び計測領域SC2内におけ
るY軸方向の信号強度の変化に基づいて撮像面FPに結
像した像のエッジ位置を検出し、各エッジ位置の間隔か
ら撮像面FPに対する基準位置マーク30bの像Im1
の中心位置のX軸方向及びY軸方向のずれ量を求める。
FIG. 10 is a diagram showing an example of an image of the reference position mark 30b formed on the image pickup surface of the image pickup device 52.
In FIG. 10, for simplicity of description, the imaging surface F
It shows a state where the image is formed in a state where the center position of the image Im1 of the reference position mark 30b is arranged at the center of P. When the image Im1 of the reference position mark 30b is displaced from the imaging plane FP, the search measurement and the fine measurement are sequentially performed. Image Im1 of reference position mark 30b
Is disposed substantially at the center of the imaging plane FP as shown in FIG. 10, the main control system 15 performs fine measurement. In the fine measurement, the main control system 15
The edge position of the image formed on the imaging plane FP based on the change in the signal intensity in the X-axis direction in the measurement area SC1 set in the imaging area FP and the change in the signal intensity in the Y-axis direction in the measurement area SC2 Is detected, and the image Im1 of the reference position mark 30b with respect to the imaging plane FP is determined from the interval between the edge positions.
Of the center position in the X-axis direction and the Y-axis direction are obtained.

【0054】各プレートアライメントセンサ20a〜2
0dの計測中心の計測が終了すると、主制御系15は、
ステップS14で求めた露光中心と、ステップS16で
求めた各プレートアライメントセンサ20a〜20dの
計測中心とから、各プレートアライメントセンサ20a
〜20dに対するベースライン量を算出する(ステップ
S18)。ベースライン量が算出されると、次に主制御
系15は他にマスクが有るか否かを判断する(ステップ
S20)。このステップにおける判断結果は、単一のマ
スクを用いて露光処理を行う場合には「NO」となり、
複数枚のマスクを用いて露光処理を行う場合には「YE
S」となる。ステップS20における判断結果が「N
O」の場合には処理が終了し、「YES」の場合には、
マスクステージMSに載置されているマスクの交換が行
われる(ステップS22)。例えば、マスクステージM
SにマスクM1が載置されている場合には、マスクM2
に交換される。
Each plate alignment sensor 20a-2
When the measurement of the measurement center of 0d is completed, the main control system 15
From the exposure center obtained in step S14 and the measurement centers of the plate alignment sensors 20a to 20d obtained in step S16, each plate alignment sensor 20a
The base line amount for 〜20d is calculated (step S18). After the baseline amount is calculated, the main control system 15 determines whether there is another mask (step S20). The determination result in this step is “NO” when the exposure processing is performed using a single mask,
When performing exposure processing using a plurality of masks, “YE
S ". If the determination result in step S20 is “N
In the case of "O", the process ends, and in the case of "YES",
The mask mounted on the mask stage MS is exchanged (Step S22). For example, the mask stage M
When the mask M1 is placed on S, the mask M2
Will be replaced.

【0055】マスクの交換が終了すると、図1に示した
マスク観察系18a,18bでマスクステージMSに載
置されたマスクM2上のパターン領域外に描画された位
置計測用のマークに検知光を照射し、その反射光を受光
することにより、位置計測用のマークの位置情報を計測
する(ステップS24)。計測された位置情報は主制御
系15へ出力される。主制御系15はこの位置情報とス
テップS10において記憶した位置情報との差を求めて
記憶する(ステップS26)。次に、主制御系15は更
に他のマスクがあるか否かを判断する(ステップS2
8)。この判断結果が「NO」の場合にはベースライン
量の計測処理は終了する。一方、ステップS28におけ
る判断結果が「YES」の場合には、処理がステップS
22に戻り、マスクを交換してマスクステージMS上に
載置されたマスクの位置情報を計測して、ステップS1
0で記憶した位置情報との差を求める処理が行われる。
When the replacement of the mask is completed, the detection light is applied to the mark for position measurement drawn outside the pattern area on the mask M2 mounted on the mask stage MS by the mask observation systems 18a and 18b shown in FIG. By irradiating and receiving the reflected light, the position information of the position measurement mark is measured (step S24). The measured position information is output to the main control system 15. The main control system 15 calculates and stores the difference between the position information and the position information stored in step S10 (step S26). Next, the main control system 15 determines whether or not there is another mask (step S2).
8). If the result of this determination is “NO”, the measurement processing of the baseline amount ends. On the other hand, if the result of the determination in step S28 is "YES", the process proceeds to step S28.
Returning to step 22, the mask is replaced and the positional information of the mask placed on the mask stage MS is measured, and step S1 is performed.
Processing for obtaining a difference from the position information stored as 0 is performed.

【0056】このように、本実施形態においては、複数
枚のマスクを用いて露光処理を行う場合に、ベースライ
ン量を求めるのは最初にマスクステージMSに載置され
たマスクに対してだけである。2枚目以降のマスクに対
してはベースライン量の計測は行わなわず、最初にマス
クステージMSに載置されたマスクの位置情報に対する
差を求め、計測したベースライン量をこの差で補正した
ベースライン量を用いる。
As described above, in the present embodiment, when the exposure processing is performed using a plurality of masks, the baseline amount is obtained only for the mask initially placed on the mask stage MS. is there. The measurement of the baseline amount was not performed for the second and subsequent masks, but the difference with respect to the positional information of the mask placed first on the mask stage MS was obtained, and the measured baseline amount was corrected with this difference. Use the baseline amount.

【0057】以上、ベースライン量の計測方法について
説明したが、次にステージPS上にプレートPを載置し
て、プレートPの位置情報を計測する際の動作について
説明する。図11は、プレートアライメントセンサ20
a〜20dを用いてプレートPに形成されたマークAM
1〜AM4の位置情報を計測する際の動作を示すフロー
チャートである。プレートPがステージPS上に搬送さ
れると、プレートPの基準辺側の位置が不図示のポテン
ショメータで計測され、ステージPSを回転させてプレ
ートPの位置を予め機械的に調整するプリアライメント
が行われる(ステップS30)。尚、反射板RF0及び
基準マークFM1,FM2は、プレートPがプレートス
テージPS上に載置される前にステージPSに没入状態
とされる。
The method of measuring the baseline amount has been described above. Next, the operation of mounting the plate P on the stage PS and measuring the position information of the plate P will be described. FIG. 11 shows the plate alignment sensor 20.
mark AM formed on the plate P by using a to 20d
It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of measuring the positional information of 1-AM4. When the plate P is conveyed onto the stage PS, the position of the reference side of the plate P is measured by a potentiometer (not shown), and pre-alignment is performed by rotating the stage PS to mechanically adjust the position of the plate P in advance. (Step S30). The reflection plate RF0 and the reference marks FM1 and FM2 are immersed in the stage PS before the plate P is placed on the plate stage PS.

【0058】次に、主制御系15は、ステージPSを移
動させてプレートPに形成されたマークAM1〜AM4
がプレートアライメントセンサ20a〜20dの計測視
野近傍に配置する。このとき、プレートアライメントセ
ンサ20a〜20dに対してマークAM1〜AM4を所
定量(例えば、数十μm)だけずれた位置に配置する
(ステップS32)。これは、主制御系15がプレート
アライメントセンサ20a〜20d各々から出力される
画像信号に対して行う画像処理に要する時間を短縮する
ためである。つまり、サーチ計測においては図8に示し
た計測領域W11,W12,W21,W22に結像した
マークの像の画像信号に基づいてマークの位置情報を求
める訳であるが、計測領域W11,W12,W21,W
22全てに対して画像処理を行うと時間を要する。そこ
で、X軸方向については計測領域W11又は計測領域W
12、Y軸方向については計測領域W21又は計測領域
W22から得られる画像信号のみを処理することにより
サーチ計測に要する時間を短縮している。このように、
計測領域の数を減じるとプレートPの倍率(スケーリン
グ)等の影響により、マークがプレートセンサ20a〜
20dに対してどの位置に配置されるかはプレートP毎
(計測対象のマーク毎)に異なるため、マーク毎に計測
領域を設定する処理が必要になり、その分処理に要する
時間が長くなる。このため、予めプレートアライメント
センサ20a〜20dに対してマークAM1〜AM4を
所定量だけずれた位置に配置することにより、アライメ
ントセンサ20a〜20dに対するマークAM1〜AM
4の配置方向及び距離が一定になるのでマーク毎に計測
領域を設定する処理が必要になり、その結果として計測
処理に要する時間を短縮することができる。
Next, the main control system 15 moves the stage PS to move the marks AM1 to AM4 formed on the plate P.
Are arranged near the measurement field of view of the plate alignment sensors 20a to 20d. At this time, the marks AM1 to AM4 are arranged at positions shifted by a predetermined amount (for example, several tens of μm) with respect to the plate alignment sensors 20a to 20d (step S32). This is to reduce the time required for image processing performed by the main control system 15 on image signals output from each of the plate alignment sensors 20a to 20d. That is, in the search measurement, the position information of the mark is obtained based on the image signal of the image of the mark formed in the measurement areas W11, W12, W21, and W22 shown in FIG. W21, W
Performing image processing on all 22 takes time. Therefore, in the X-axis direction, the measurement region W11 or the measurement region W
12. In the Y-axis direction, the time required for search measurement is reduced by processing only image signals obtained from the measurement region W21 or the measurement region W22. in this way,
When the number of the measurement areas is reduced, the marks are changed to the plate sensors 20a to 20d due to the influence of the magnification (scaling) of the plate P.
Since the position to be placed with respect to 20d is different for each plate P (for each mark to be measured), a process of setting a measurement area for each mark is required, and the time required for the process is lengthened accordingly. For this reason, the marks AM1 to AM4 are displaced by a predetermined amount with respect to the plate alignment sensors 20a to 20d in advance, so that the marks AM1 to AM4 for the alignment sensors 20a to 20d.
Since the arrangement direction and distance of 4 are constant, processing for setting a measurement area for each mark is required, and as a result, the time required for the measurement processing can be reduced.

【0059】マークAM1〜AM4の配置が完了する
と、プレートアライメントセンサ20a,20bを用い
てサーチ計測が行われる(ステップS)。図12は、プ
レートアライメントセンサ20a,20bを用いてサー
チ計測を行う様子を示す図である。図12において、F
P1はプレートアライメントセンサ20aが備える撮像
素子52の撮像面を示し、Im11は撮像面FP1に結
像するマークAM1の像を示している。また、FP2は
プレートアライメントセンサ20bが備える撮像素子5
2の撮像面を示し、Im12は撮像面FP2に結像する
マークAM2の像を示している。
When the arrangement of the marks AM1 to AM4 is completed, search measurement is performed using the plate alignment sensors 20a and 20b (step S). FIG. 12 is a diagram illustrating a state where search measurement is performed using the plate alignment sensors 20a and 20b. In FIG. 12, F
P1 indicates an imaging surface of the imaging element 52 provided in the plate alignment sensor 20a, and Im11 indicates an image of the mark AM1 formed on the imaging surface FP1. FP2 is an image pickup device 5 provided in the plate alignment sensor 20b.
2 shows an imaging surface, and Im12 shows an image of the mark AM2 formed on the imaging surface FP2.

【0060】図12に示した例では、図11に示したス
テップS32により、マークAM1及びマークAM2が
プレートアライメントセンサ20a,20bそれぞれに
対して+X方向及び+Y方向にずれて配置されている。
この場合、プレートアライメントセンサAM1,AM2
が備える撮像素子52には、計測領域W11及び計測領
域W21が設定される。また、図12に示した例では、
撮像面FP2に対する像Im12のY軸方向の位置が撮
像面FP1に対する像Im11のY軸方向の位置よりも
−Y方向に配置されている。これはアライメントセンサ
20a〜20dに対してプレートPが回転した状態で配
置された場合に得られるものである。プレートPが回転
していると、厳密には像Im11,Im12も撮像面F
P1,FP2各々に対して回転した状態で結像する。し
かしながら、マークAM1及びマークAM2はプレート
Pの隅に形成されるため、その距離は数百ミリメートル
程度の距離になるが、マークAM1,AM2の寸法は、
数十〜数百ミクロン程度であるので、プレートPが僅か
に回転していたとしても、マークAM1,AM2の像I
m1,Im2は殆ど回転してない状態で撮像面FP1,
FP2に結像する。
In the example shown in FIG. 12, the marks AM1 and AM2 are displaced in the + X direction and the + Y direction with respect to the plate alignment sensors 20a and 20b, respectively, in step S32 shown in FIG.
In this case, the plate alignment sensors AM1, AM2
The measurement region W11 and the measurement region W21 are set in the imaging element 52 provided in. In the example shown in FIG.
The position of the image Im12 in the Y-axis direction with respect to the imaging surface FP2 is arranged in the −Y direction with respect to the position of the image Im11 in the Y-axis direction with respect to the imaging surface FP1. This is obtained when the plate P is arranged in a state of being rotated with respect to the alignment sensors 20a to 20d. Strictly speaking, when the plate P is rotated, the images Im11 and Im12 are also formed on the imaging surface F.
An image is formed while rotating each of P1 and FP2. However, since the marks AM1 and AM2 are formed at the corners of the plate P, the distance between them is about several hundred millimeters.
Since it is about several tens to several hundreds of microns, even if the plate P is slightly rotated, the images I of the marks AM1 and AM2
m1 and Im2 are hardly rotated and the imaging planes FP1 and FP1 are not rotated.
An image is formed on FP2.

【0061】プレートアライメントセンサ20aが備え
る撮像素子52の撮像面FP1に結像した像は撮像素子
52にて画像信号に変換されて主制御系15に出力され
る。同様にプレートアライメントセンサ20bが備える
撮像素子52の撮像面FP2に結像した像は撮像素子5
2にて画像信号に変換されて主制御系15に出力され
る。主制御系15は、プレートアライメントセンサ20
a,20bから出力される画像信号に対して画像処理を
施し、計測領域W11,W12にそれぞれに結像した像
Im11,Im12のエッジ位置を求める。撮像面FP
1に設定された計測領域W11からは信号SX1が得ら
れ、計測領域W21からは信号SY1が得られる。ま
た、撮像面FP2に設定された計測領域W12からは信
号SX2が得られ、計測領域W21からは信号SY2が
得られる。
The image formed on the image pickup surface FP1 of the image pickup device 52 provided in the plate alignment sensor 20a is converted into an image signal by the image pickup device 52 and output to the main control system 15. Similarly, the image formed on the imaging surface FP2 of the imaging device 52 provided in the plate alignment sensor 20b is the imaging device 5
The signal is converted into an image signal at 2 and output to the main control system 15. The main control system 15 includes a plate alignment sensor 20
Image processing is performed on the image signals output from a and 20b to determine the edge positions of the images Im11 and Im12 formed on the measurement areas W11 and W12, respectively. Imaging surface FP
The signal SX1 is obtained from the measurement area W11 set to 1, and the signal SY1 is obtained from the measurement area W21. Further, a signal SX2 is obtained from the measurement area W12 set on the imaging surface FP2, and a signal SY2 is obtained from the measurement area W21.

【0062】図12を参照すると、撮像面FP1に対す
る像Im11の結像位置及び撮像面FP2に対する像I
m12の結像位置に応じて、計測領域W11,W21で
計測されるエッジ位置(信号強度が変化する位置)及び
エッジの数が異なることが分かる。主制御系15は、プ
レートアライメントセンサ20aが備える撮像素子52
の撮像面FP1に設定した計測領域W11,W21及び
プレートアライメントセンサ20bが備える撮像素子5
2の撮像面FP2に設定した計測領域W11,W21を
把握しており、マークAM1,AM2の形状の情報も予
め記憶している。よって、計測されたエッジ位置からマ
ークAM1の中心CP1を算出するとともに、マークA
M2の中心位置CP2を算出する。尚、サーチ計測にお
いては、プレートPの回転量及びシフト量を求めれば良
いので、サーチ計測に要する時間を更に短縮するため
に、マークAM1のX軸方向の位置情報及びY軸方向の
位置情報並びにマークAM2のX軸方向の位置情報及び
Y軸方向の位置情報の計4つの位置情報の内の3つのみ
を計測するようにしても良い、
Referring to FIG. 12, the image forming position of image Im11 with respect to image pickup plane FP1 and image I with respect to image pickup plane FP2.
It can be seen that the edge positions (positions where the signal intensity changes) and the number of edges measured in the measurement areas W11 and W21 differ depending on the image formation position of m12. The main control system 15 includes an image sensor 52 provided in the plate alignment sensor 20a.
Measurement areas W11 and W21 set on the imaging plane FP1 of the image sensor 5 and the imaging element 5 provided in the plate alignment sensor 20b.
The measurement areas W11 and W21 set on the second imaging plane FP2 are known, and information on the shapes of the marks AM1 and AM2 is also stored in advance. Therefore, the center CP1 of the mark AM1 is calculated from the measured edge position, and the mark A
The center position CP2 of M2 is calculated. In the search measurement, the rotation amount and the shift amount of the plate P may be obtained, and in order to further reduce the time required for the search measurement, the position information of the mark AM1 in the X-axis direction, the position information in the Y-axis direction, and Only three of the four pieces of the position information of the mark AM2 in the X-axis direction and the position information in the Y-axis direction may be measured.

【0063】以上、撮像面FP1,FP2について計測
領域W11,W21を設定してマークAM1,AM2の
位置情報を求める場合について説明したが、計測領域W
11,W21を設定した場合にエッジ位置を求めること
ができない場合がある。例えば、マークAM1,AM2
がプレートアライメントセンサ20a,20bに対して
大きくずれて配置された場合である。かかる場合には、
計測領域を切り換えてエッジ位置を求める処理が行われ
る。図13は、計測領域を切り換えてエッジ位置を求め
る処理の一例を示すフローチャートである。尚、図13
に示したフローは、個々のプレートアライメントセンサ
20a〜20dで個別に行われる。
The case where the measurement areas W11 and W21 are set for the imaging planes FP1 and FP2 to obtain the position information of the marks AM1 and AM2 has been described above.
When 11, W21 is set, the edge position may not be obtained in some cases. For example, marks AM1, AM2
Are arranged so as to be largely displaced from the plate alignment sensors 20a and 20b. In such cases,
A process for obtaining the edge position by switching the measurement area is performed. FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a process of obtaining an edge position by switching a measurement area. Note that FIG.
Are performed individually by the individual plate alignment sensors 20a to 20d.

【0064】処理が開始すると、まず主制御系15は計
測領域W11,W12を設定し(ステップS50)、計
測領域W11,W21内でエッジを求める処理を行う
(ステップS52)。次に、計測領域W11内でエッジ
位置が求められたか否かを判断し、求められた場合(判
断結果が「YES」の場合)にはステップS62へ進
む。一方、求められない場合(ステップS54の判断結
果が「NO」の場合)には、計測領域を計測領域W11
から計測領域W12に切り換える設定を行い、計測領域
W12内でエッジ位置を求める(ステップS56)。次
に、新たに設定された計測領域W12内でエッジ位置が
求められたか否かを判断する(ステップS58)。エッ
ジ位置が求められた場合(判断結果が「YES」の場
合)にはステップS62へ進み、求められない場合(判
断結果が「NO」の場合)には、例えばエラー表示や警
告音を発する等のエラー処理を行う(ステップS6
0)。
When the processing is started, first, the main control system 15 sets the measurement areas W11 and W12 (step S50), and performs processing for obtaining an edge in the measurement areas W11 and W21 (step S52). Next, it is determined whether or not an edge position has been obtained in the measurement area W11. If the edge position has been obtained (the determination result is “YES”), the process proceeds to step S62. On the other hand, when it is not obtained (when the determination result of step S54 is “NO”), the measurement area is changed to the measurement area W11.
Is set to switch to the measurement area W12, and the edge position is obtained within the measurement area W12 (step S56). Next, it is determined whether or not an edge position has been obtained in the newly set measurement area W12 (step S58). When the edge position is obtained (when the determination result is “YES”), the process proceeds to step S62. When the edge position is not obtained (when the determination result is “NO”), for example, an error display or a warning sound is issued. (Step S6)
0).

【0065】ステップS62では、ステップS52の処
理において計測領域W21内でエッジ位置が求められた
か否かが判断される。この判断結果が「YES」の場合
には、ステップS68へ進む。一方、ステップS62の
判断結果が「NO」の場合には計測領域を計測領域W2
1から計測領域W22に切り換える設定を行い、計測領
域W22内でエッジ位置を求める(ステップS42)。
次に、新たに設定された計測領域W22内でエッジ位置
が求められたか否かを判断する(ステップS66)。エ
ッジ位置が求められた場合(判断結果が「YES」の場
合)にはステップS68へ進み、求められない場合(判
断結果が「NO」の場合)には、ステップS60へ進ん
でエラー処理を行う。ステップS68では、求められた
X軸方向のエッジ位置及びY軸方向のエッジ位置からマ
ークの中心位置を算出する処理が行われる。このよう
に、本実施形態では、エッジ位置が求められない場合に
は、計測領域W11と計測領域W12とを切り換え、又
は計測領域W21と計測領域W22とを切り換える処理
を行っている。
In step S62, it is determined whether or not an edge position has been obtained in the measurement area W21 in the processing in step S52. If this determination is "YES", the flow proceeds to step S68. On the other hand, when the determination result of step S62 is “NO”, the measurement area is set to the measurement area W2.
The setting for switching from 1 to the measurement area W22 is made, and the edge position is obtained in the measurement area W22 (step S42).
Next, it is determined whether or not an edge position has been obtained in the newly set measurement area W22 (step S66). When the edge position is obtained (when the determination result is “YES”), the process proceeds to step S68. When the edge position is not obtained (when the determination result is “NO”), the process proceeds to step S60 to perform error processing. . In step S68, a process of calculating the center position of the mark from the obtained X-axis direction edge position and Y-axis direction edge position is performed. As described above, in the present embodiment, when the edge position is not obtained, the processing of switching between the measurement area W11 and the measurement area W12 or the processing of switching between the measurement area W21 and the measurement area W22 is performed.

【0066】尚、図13に示したフローチャートは、エ
ッジ位置が求められなかった場合に、求められなかった
計測領域を切り換えてエッジ位置を求める処理を行って
いた。この処理ではステップS52の処理で計測領域W
11,W21において共にエッジ位置が求められない場
合には、ステップS56によって新たな計測領域W12
を設定して計測領域W12内でエッジ位置を求めた後
に、ステップS64によって新たな計測領域W22を設
定して計測領域W22内でエッジ位置を求める処理が行
われる。しかしながら、処理に要する時間を考慮する
と、計測領域W11,W21において共にエッジ位置が
求められない場合には、計測領域W11及び計測領域W
21を、同時に計測領域W12及び計測領域W22にそ
れぞれ切り換えて各計測領域W12,W22で並列して
エッジ位置を求める方が好ましい。
In the flow chart shown in FIG. 13, when the edge position is not obtained, the processing for obtaining the edge position is performed by switching the measurement area for which the edge position has not been obtained. In this processing, the measurement area W
If the edge position cannot be obtained in both steps 11 and W21, a new measurement area W12 is determined in step S56.
Is set and the edge position is obtained in the measurement area W12, then, in step S64, a process of setting a new measurement area W22 and obtaining the edge position in the measurement area W22 is performed. However, considering the time required for the processing, if the edge position cannot be obtained in both the measurement areas W11 and W21, the measurement area W11 and the measurement area W
It is preferable to switch 21 to the measurement area W12 and the measurement area W22 at the same time, and to obtain the edge position in parallel in the measurement areas W12 and W22.

【0067】図11に戻り、以上説明した処理が行われ
てプレートアライメントセンサ20a,20bでマーク
AM1,AM2のサーチ計測が終了すると、サーチ計測
の結果に基づいてプレートPのシフト量及び回転量を算
出する処理が行われる(ステップS36)。次に、プレ
ートPの回転量が次の計測処理(ファイン計測)に影響
を与えるのを防止するために、プレートPの回転量が予
め定められた許容範囲内であるか否かが判断される(ス
テップS38)。
Returning to FIG. 11, when the processing described above is performed and the search measurement of the marks AM1 and AM2 is completed by the plate alignment sensors 20a and 20b, the shift amount and the rotation amount of the plate P are determined based on the search measurement result. A calculation process is performed (step S36). Next, in order to prevent the rotation amount of the plate P from affecting the next measurement process (fine measurement), it is determined whether the rotation amount of the plate P is within a predetermined allowable range. (Step S38).

【0068】ステップS38における判断結果が「N
O」の場合には、ステップS40にてプレートPの回転
量が許容値内に収まるようステージPSを回転してステ
ップS42へ進む。また、プレートPがX軸方向又はY
軸方向へシフトしている場合には、ステージPSをX軸
方向又はY軸方向へ移動させて位置合わせを行う。一
方、ステップS38における判断結果が「YES」の場
合には、そのままステップS42へ進む。以上の処理を
行うことにより、プレートアライメントセンサ20a〜
20d各々が備える撮像素子の撮像面に対してマークA
M1〜AM4の像がそれぞれ図14に示したように配置
される。図14は、プレートアライメントセンサ20a
〜20dに対するプレートPの位置調整を行った後の、
撮像素子の撮像面に結像するマークAM1〜AM4の像
の一例を示す図である。
When the result of the determination in step S38 is "N
In the case of "O", the stage PS is rotated so that the rotation amount of the plate P falls within the allowable value in step S40, and the process proceeds to step S42. Further, if the plate P is in the X axis direction or Y
When the stage PS is shifted in the axial direction, the stage PS is moved in the X-axis direction or the Y-axis direction to perform positioning. On the other hand, if the result of the determination in step S38 is "YES", the flow proceeds directly to step S42. By performing the above processing, the plate alignment sensors 20a to 20a
Mark A on the imaging surface of the imaging device provided for each
The images of M1 to AM4 are respectively arranged as shown in FIG. FIG. 14 shows a plate alignment sensor 20a.
After adjusting the position of the plate P with respect to 20d,
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of images of marks AM1 to AM4 formed on an imaging surface of an imaging element.

【0069】図14において、FP1〜FP4は、プレ
ートライメントセンサ20a〜20d各々が備える撮像
素子の撮像面を示し、Im1〜Im4はプレートPに形
成されたマークAM1〜AM4の像をそれぞれ示す。図
14に示したように、ファイン計測の前には、各撮像面
FP1〜FP4各々に設定された計測領域SC1,SC
1に、アライメントマークAM1〜AM4をなすコ字上
のマーク要素の対面する4辺の像のみが含まれるように
プレートPの調整がなされる。
In FIG. 14, FP1 to FP4 indicate the imaging planes of the imaging elements provided in the plate alignment sensors 20a to 20d, and Im1 to Im4 indicate the images of the marks AM1 to AM4 formed on the plate P, respectively. As shown in FIG. 14, before the fine measurement, the measurement areas SC1 and SC set on each of the imaging surfaces FP1 to FP4 are set.
The plate P is adjusted so that 1 includes only the images of the four sides facing the mark elements on the U-shape that form the alignment marks AM1 to AM4.

【0070】撮像面FP1〜FP4とマークAM〜AM
4の像Im11〜Im14とが図14に示した関係に配
置された後、プレートアライメントセンサ20a〜20
dを用いてファイン計測が行われる(ステップS4
2)。このとき、プレートアライメントセンサ20a〜
20dは、ステージPSの移動を伴うことなく撮像面F
P1〜FP4に結像した像Im1〜Im4の中心位置を
ほぼ同時に計測することによりマークAM1〜AM4の
位置情報をほぼ同時に計測する。この処理によって、マ
ークAM1〜AM4のX軸方向の位置情報及びY軸方向
の位置情報がそれぞれ求められ、計8つの位置情報がほ
ぼ同時に得られることになるので、計測時間に要する時
間を短縮することができる。また、ステップS42にお
いて、マークAM1〜AM4の位置情報を計測する際に
は、ステージPSの移動を伴わないので、従来のLSA
方式のアライメントセンサを用いて位置情報を計測する
場合に比べて飛躍的に計測に要する時間を短縮すること
ができる。
Imaging planes FP1 to FP4 and marks AM to AM
After the images Im11 to Im14 of FIG. 4 are arranged in the relation shown in FIG.
Fine measurement is performed using d (step S4).
2). At this time, the plate alignment sensors 20a-
20d is an imaging plane F without moving the stage PS.
By measuring the center positions of the images Im1 to Im4 formed on P1 to FP4 almost simultaneously, the position information of the marks AM1 to AM4 is measured almost simultaneously. By this processing, the position information in the X-axis direction and the position information in the Y-axis direction of the marks AM1 to AM4 are obtained, respectively, and a total of eight position information can be obtained almost simultaneously, so that the time required for the measurement time is reduced. be able to. In step S42, the position information of the marks AM1 to AM4 is measured without moving the stage PS.
The time required for measurement can be drastically reduced as compared with the case where position information is measured using an alignment sensor of a system.

【0071】次に、ステップS42の処理で得られた8
つの位置情報を用いて所謂エンハンスト・グローバル・
アライメント(EGA)計測と称される統計演算処理を
行って、プレートの線形歪み等の誤差成分(プレートP
のX軸方向へのずれ量(シフト)、Y軸方向へのずれ
量、プレートPの回転量(ローテーション)、倍率(ス
ケーリング)、及び直交度の5つの成分等)を求めて露
光領域SA1〜SA4の配列座標を算出する処理が行わ
れる(ステップS44)。以上の処理でプレートPに形
成されたマークの位置情報を計測する処理は終了する。
次に、主制御系15は、EGA計測にて得られた露光領
域SA1〜SA4の配列座標及び予め求めてあるベース
ライン量に基づいて、プレートPの露光領域SA1と露
光中心との位置合わせを行い、照明光学系からの露光光
をマスクM1上に照射してマスクM1に形成されたパタ
ーンの像を、投影光学系PLを介してプレートPの露光
領域SA1に転写する。
Next, the 8 obtained in the processing of step S42
So-called enhanced global
By performing a statistical calculation process called alignment (EGA) measurement, an error component such as linear distortion of the plate (plate P
(Shift, shift in the X-axis direction, shift in the Y-axis direction, rotation amount (rotation) of plate P, magnification (scaling), five components of orthogonality, etc.) are obtained. A process of calculating the array coordinates of SA4 is performed (step S44). The process of measuring the position information of the mark formed on the plate P by the above process ends.
Next, the main control system 15 aligns the exposure area SA1 of the plate P with the exposure center based on the array coordinates of the exposure areas SA1 to SA4 obtained by the EGA measurement and the base line amount obtained in advance. Then, exposure light from the illumination optical system is irradiated onto the mask M1, and an image of a pattern formed on the mask M1 is transferred to the exposure area SA1 of the plate P via the projection optical system PL.

【0072】次に、主制御系15は、マスクステージM
S上に載置されているマスクM1からマスクM2に交換
するとともに、ステージPSをステッピング駆動してプ
レートP露光領域SA2を露光中心に位置合わせしてマ
スクM2に形成されたパターンの像を、投影光学系PL
を介して露光領域SA2に転写する。以下、同様に、マ
スクM3及びマスクM4に対しても同様な処理を行っ
て、プレートPに設定された全露光領域SA1〜SA4
を露光する。以上で、露光処理の一連の動作は終了す
る。
Next, the main control system 15 controls the mask stage M
The mask M1 mounted on S is replaced with a mask M2, and the stage PS is driven by stepping to align the plate P exposure area SA2 with the exposure center, thereby projecting the image of the pattern formed on the mask M2. Optical system PL
Is transferred to the exposure area SA2 via the. Hereinafter, similarly, the same processing is performed on the mask M3 and the mask M4, and all the exposure areas SA1 to SA4 set on the plate P are set.
Is exposed. Thus, a series of operations of the exposure processing ends.

【0073】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範
囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態
ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に
挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光
装置の照明光学系の光源は、超高圧水銀ランプから射出
されるg線(436nm)及びi線(365nm)等を
用いていたが、これに限らず、KrFエキシマレーザ
(248nm)、ArFエキシマレーザ(193n
m)、F2レーザ(157nm)から射出されるレーザ
光、X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6)、タ
ンタル(Ta)を用いることができる。また、前述した
実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例
に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子の製造に
用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含む
ディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンを半
導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造
に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ
転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用
いられる露光装置等にも本発明を適用することができ
る。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely modified within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the step-and-repeat type exposure apparatus has been described as an example, but the present invention is also applicable to a step-and-scan type exposure apparatus. In addition, the light source of the illumination optical system of the exposure apparatus of the present embodiment uses the g-line (436 nm) and the i-line (365 nm) emitted from the ultra-high pressure mercury lamp, but is not limited thereto, and the KrF excimer laser is used. (248 nm), ArF excimer laser (193n)
m), a laser beam emitted from an F 2 laser (157 nm), or a charged particle beam such as an X-ray or an electron beam. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB 6 ) or tantalum (Ta) can be used as an electron gun. Further, in the above-described embodiment, the case of manufacturing a liquid crystal display element has been described as an example. An exposure apparatus used to transfer a device pattern onto a semiconductor substrate, an exposure apparatus used to manufacture a thin-film magnetic head to transfer a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus used to manufacture an imaging device such as a CCD. The present invention can also be applied to

【0074】また、本発明の位置計測装置が備える基準
マークFM1,FM2に形成される基準位置マーク30
b及びプレートPに形成されるマークAM1〜AM4は
図5に示した形状に制限されることはない。基準位置マ
ーク30b及びプレートPに形成されるマークAM1〜
AM4の形状は、画像処理等の処理に合わせて適宜設計
することができる。
The reference position mark 30 formed on the reference marks FM1 and FM2 provided in the position measuring device of the present invention.
The marks AM1 to AM4 formed on the plate b and the plate P are not limited to the shapes shown in FIG. The reference position mark 30b and the marks AM1 formed on the plate P
The shape of AM4 can be appropriately designed according to processing such as image processing.

【0075】次に本発明の一実施形態による露光装置を
リソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方
法の実施形態について説明する。図15は、マイクロデ
バイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、
CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例
のフローチャートを示す図である。図15に示すよう
に、まず、ステップS70(設計ステップ)において、
マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デ
バイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するため
のパターン設計を行う。引き続き、ステップS71(マ
スク製作ステップ)において、設計した回路パターンを
形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステッ
プS72(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等
の材料を用いてウェハを製造する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a micro device using an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention in a lithography process will be described. FIG. 15 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel,
FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of a manufacturing example of a CCD, a thin-film magnetic head, a micromachine, and the like). As shown in FIG. 15, first, in step S70 (design step),
The function / performance design of the micro device (for example, the circuit design of a semiconductor device) is performed, and the pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S71 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S72 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

【0076】次に、ステップS73(ウェハ処理ステッ
プ)において、ステップS70〜ステップS72で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップS74(デバイス組立ステッ
プ)において、ステップS73で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップS74には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップS75(検査ステップ)において、ス
テップS74で作製されたマイクロデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷され
る。
Next, in step S73 (wafer processing step), an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like using the mask and the wafer prepared in steps S70 to S72, as described later. . Next, in step S74 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S73. Step S74 includes, as necessary, processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation).
Finally, in step S75 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the micro device manufactured in step S74 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.

【0077】図16は、半導体デバイスの場合におけ
る、図15のステップS73の詳細なフローの一例を示
す図である。図18において、ステップS81(酸化ス
テップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステッ
プS82(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップS83(電極形成ステップ)
においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップS84(イオン打込みステップ)においてはウェ
ハにイオンを打ち込む。以上のステップS81〜ステッ
プS84のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工
程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて
選択されて実行される。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S73 in FIG. 15 for a semiconductor device. In FIG. 18, in step S81 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S82 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. Step S83 (electrode forming step)
In, electrodes are formed on a wafer by vapor deposition. In step S84 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S81 to S84 constitutes a pre-processing step in each stage of wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process in each stage.

【0078】ウェハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS
85(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップS86(露光ステッ
プ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露
光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウェハに転写する。次に、ステップS87(現像ステッ
プ)においては露光されたウェハを現像し、ステップS
88(エッチングステップ)において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップS89(レジスト除去ステ
ップ)において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。
At each stage of the wafer process, when the above-mentioned pre-processing step is completed, a post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, step S
At 85 (resist forming step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S86 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in Step S87 (developing step), the exposed wafer is developed, and Step S87 is performed.
In step 88 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. Then, in step S89 (resist removing step), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these pre-processing and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0079】以上説明した本実施形態のマイクロデバイ
ス製造方法を用いれば、露光工程(ステップS86)に
おいて上記の露光装置及び上で説明した露光方法が用い
られ、真空紫外域の照明光により解像力の向上が可能と
なり、しかも露光量制御を高精度に行うことができるの
で、結果的に最小線幅が0.1μm程度の高集積度のデ
バイスを歩留まり良く生産することができる。
If the microdevice manufacturing method of the present embodiment described above is used, the above-described exposure apparatus and the above-described exposure method are used in the exposure step (step S86), and the resolution is improved by the illumination light in the vacuum ultraviolet region. In addition, since the exposure amount can be controlled with high precision, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield.

【0080】また、半導体素子等のマイクロデバイスだ
けではなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装
置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマ
スクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板
やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置
にも本発明を適用できる。ここで、DUV(深紫外)や
VUV(真空紫外)光等を用いる露光装置では、一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プ
ロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置等で
は、透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマス
ク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等
が用いられる。なお、このような露光装置は、WO99
/34255号、WO99/50712号、WO99/
66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453
号、特開2000−29202号等に開示されている。
In addition to a micro device such as a semiconductor element, a reticle or a mask used for an optical exposure apparatus, an EUV exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, etc. The present invention is also applicable to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a glass substrate, a silicon wafer, or the like. Here, in an exposure apparatus using DUV (deep ultraviolet) or VUV (vacuum ultraviolet) light, a transmission type reticle is generally used, and as a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In a proximity type X-ray exposure apparatus, electron beam exposure apparatus, or the like, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is described in WO99
No./34255, WO99 / 50712, WO99 /
66370, JP-A-11-194479, JP-A-2000-12453
And JP-A-2000-29202.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、第1象限から第4象限の各々に形成されたマーク各
々にほぼ同時に検出光を照射し、検出光をマーク各々に
照射して得られる光に基づいてマーク各々の位置情報を
ほぼ同時に得ている。よって、従来の計測とは異なりマ
ークの位置情報を計測する際にステージの移動を伴わな
いのでマークの位置情報をスループットを低下させずに
計測することができるという効果がある。また、第1象
限〜第4象限に形成されたマーク各々の位置情報を計測
しているため、被位置検出体の歪みを算出するために必
要なマークの位置情報が被位置検出体全体に亘って均等
に得ているため、被位置検出体の位置情報を高い精度で
求めることができるという効果がある。また、本発明に
よれば、検出光をマークに照射して得られる光に含まれ
るマークの像の内、撮像素子の撮像面の周辺部に設定さ
れた周辺計測領域に結像する像に基づいてマークのおお
まかな位置情報を計測し、この計測結果に基づいて被位
置検出体を移動させ、撮像面の中央部を含んで設定され
た中央計測領域に結像する像に基づいてマーク各々の位
置情報をほぼ同時に得ている。よって、中央計測領域に
結像する像に基づいて位置情報の計測が行われる前に、
マークの大まかな位置情報に基づいて被位置検出体の位
置が調整されるため、被位置検出体がセンサ部に対して
ずれて配置されたとしても、各マークの位置情報を高速
に計測することができるという効果がある。また、大ま
かな位置情報を計測するためのマークと高精度の位置情
報を計測するためのマークとは同一のマークであるの
で、被位置検出体に形成するマークの数を低減すること
ができるという効果がある。更に、大まかな位置情報を
計測する場合と高精度の位置情報を計測する場合とにお
いて、光学系の切り換え(例えば、倍率の切り換え)を
行う必要がないため、高速に計測することができるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention, the marks formed in each of the first to fourth quadrants are irradiated with the detection light almost simultaneously, and the detection light is irradiated on each of the marks. The position information of each mark is obtained almost simultaneously based on the obtained light. Therefore, unlike the conventional measurement, the position information of the mark can be measured without lowering the throughput because the stage information is not moved when measuring the position information of the mark. Also, since the position information of each of the marks formed in the first to fourth quadrants is measured, the position information of the mark necessary to calculate the distortion of the position detection object is provided throughout the position detection object. This provides an effect that the position information of the position detection target can be obtained with high accuracy. Further, according to the present invention, the image of the mark included in the light obtained by irradiating the mark with the detection light is based on the image formed on the peripheral measurement area set in the peripheral portion of the imaging surface of the image sensor. The approximate position information of the mark is measured, and the position detection object is moved based on the measurement result, and each mark is determined based on the image formed on the central measurement area set including the central portion of the imaging surface. Location information is obtained almost simultaneously. Therefore, before the position information is measured based on the image formed in the central measurement area,
Since the position of the position detection object is adjusted based on the rough position information of the mark, the position information of each mark can be measured at high speed even if the position detection object is displaced from the sensor unit. There is an effect that can be. In addition, since the mark for measuring rough position information and the mark for measuring high-precision position information are the same mark, it is possible to reduce the number of marks formed on the position detection target. effective. Furthermore, there is no need to switch the optical system (for example, switching of the magnification) between the case where rough position information is measured and the case where high-precision position information is measured, so that high-speed measurement can be performed. There is.

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

【図1】 本発明の一実施形態による位置計測装置を備
える本発明の実施形態による露光装置の全体構成を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention including a position measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 各種の位置情報を計測する際に用いられるス
テージPSに設けられた部材の配置を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of members provided on a stage PS used when measuring various types of position information.

【図3】 ステージPSにベースライン量を求める際に
用いられる光電計測装置の構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric measurement device used when obtaining a baseline amount on a stage PS.

【図4】 基準マークFM1,FM2に形成されたスリ
ットパターン30a及び基準位置マーク30bの一例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a slit pattern 30a and a reference position mark 30b formed on reference marks FM1 and FM2.

【図5】 基準位置マーク30bの拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a reference position mark 30b.

【図6】 プレートPに形成されるマーク及びプレート
アライメントセンサ20a〜20dの配置の関係を示す
模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a relationship between marks formed on a plate P and arrangements of plate alignment sensors 20a to 20d.

【図7】 本発明の一実施形態による位置計測装置の一
部をなすプレートアライメントセンサ20a〜20dの
光学系の構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an optical system of plate alignment sensors 20a to 20d forming a part of the position measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図8】 サーチ計測用の計測領域及びファイン計測用
の計測領域を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a measurement area for search measurement and a measurement area for fine measurement.

【図9】 本発明の一実施形態による露光装置のベース
ライン量計測時の概略動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a schematic operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention when measuring a baseline amount.

【図10】 撮像素子52の撮像面に結像した基準位置
マーク30bの像の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an image of a reference position mark 30b formed on an imaging surface of an imaging element 52.

【図11】 プレートアライメントセンサ20a〜20
dを用いてプレートPに形成されたマークAM1〜AM
4の位置情報を計測する際の動作を示すフローチャート
である。
FIG. 11 shows plate alignment sensors 20a to 20
marks AM1 to AM formed on plate P using
4 is a flowchart showing an operation when measuring position information of No. 4;

【図12】 プレートアライメントセンサ20a,20
bを用いてサーチ計測を行う様子を示す図である。
FIG. 12 shows plate alignment sensors 20a, 20
It is a figure showing signs that search measurement is performed using b.

【図13】 計測領域を切り換えてエッジ位置を求める
処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a process of switching a measurement area to obtain an edge position.

【図14】 プレートアライメントセンサ20a〜20
dに対するプレートPの位置調整を行った後の、撮像素
子の撮像面に結像するマークAM1〜AM4の像の一例
を示す図である。
FIG. 14 shows plate alignment sensors 20a to 20
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of images of marks AM1 to AM4 formed on an imaging surface of an imaging element after the position of a plate P is adjusted with respect to d.

【図15】 マイクロデバイスを製造する際のフローチ
ャートを示す図である。
FIG. 15 is a view showing a flowchart when manufacturing a micro device.

【図16】 半導体デバイスの場合における、図15の
ステップS73の詳細なフローの一例を示す図である。
16 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S73 in FIG. 15 in the case of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 光源(露光光源) 15 主制御系(制御系、位置合わ
せ手段) 16X,16Y ステージ駆動系 20a〜20d プレートアライメントセンサ
(センサ部) 52 撮像素子 AM1〜AM4 マーク FP,FP1〜FP4 撮像面 IL1 検出光 Im1〜Im4 像(マークの像) L1 直線(第1方向に伸びる直
線) L2 直線(第2方向に伸びる直
線) M1〜M4 マスク P プレート(基板、被位置検出
体) PS ステージ R1 第1象限 R2 第2象限 R3 第3象限 R4 第4象限 SC1,SC2 計測領域(中央計
測領域) W11,W12,W21,W22 計測領域(周辺計
測領域)
Reference Signs List 2 light source (exposure light source) 15 main control system (control system, positioning means) 16X, 16Y stage drive system 20a to 20d plate alignment sensor (sensor unit) 52 imaging device AM1 to AM4 mark FP, FP1 to FP4 imaging surface IL1 detection Light Im1 to Im4 Image (image of mark) L1 Straight line (straight line extending in first direction) L2 Straight line (straight line extending in second direction) M1 to M4 Mask P plate (substrate, object to be detected) PS stage R1 First quadrant R2 Second quadrant R3 Third quadrant R4 Fourth quadrant SC1, SC2 Measurement area (central measurement area) W11, W12, W21, W22 Measurement area (peripheral measurement area)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸口 学 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 帆引 豊 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2F065 AA03 BB02 BB29 CC20 DD03 FF42 FF55 GG02 JJ01 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 LL22 LL30 MM02 PP12 QQ21 QQ32 5F046 BA04 DA14 EB01 EB03 ED01 ED02 ED03 FA03 FA10 FA17 FA18 FC05 FC07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Manabu Toguchi 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Yutaka Hobiki 3-2-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Nikon Corporation (reference) 2F065 AA03 BB02 BB29 CC20 DD03 FF42 FF55 GG02 JJ01 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 LL22 LL30 MM02 PP12 QQ21 QQ32 5F046 BA04 DA14 EB01 EB03 ED01 ED02 ED03 FA03 FC10 FA10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被位置検出体の中央部を通り、第1方向
に伸びる直線及び当該第1方向と直交する第2方向に伸
びる直線で区分される第1象限から第4象限の各々に形
成されたマーク各々に対応して設けられ、対応するマー
クに検出光を照射して得られる光に基づいて対応するマ
ークの位置情報を計測する少なくとも4つのセンサ部
と、 前記第1象限から第4象限各々に形成された前記マーク
の前記第1方向及び前記第2方向における位置情報を、
前記4つのセンサ部を少なくとも用いて同時に計測する
制御系とを具備することを特徴とする位置計測装置。
1. A first quadrant and a fourth quadrant, each of which is divided by a straight line extending in a first direction and a straight line extending in a second direction orthogonal to the first direction, passing through a central portion of the position detection object. At least four sensor units that are provided corresponding to each of the marked marks and measure position information of the corresponding mark based on light obtained by irradiating the corresponding mark with detection light; Position information of the mark formed in each quadrant in the first direction and the second direction,
A position measurement device comprising: a control system that simultaneously measures at least the four sensor units.
【請求項2】 前記少なくとも4つのセンサ部は、前記
検出光を前記マークに照射して得られる光に含まれる前
記マークの像を撮像面で受光して撮像する撮像素子を備
え、 前記制御系は、前記撮像面の中央部を含んで設定された
中央計測領域に結像される前記マークの像に基づいて前
記マーク各々の位置を同時に計測することを特徴とする
請求項1記載の位置計測装置。
2. The control system according to claim 2, wherein the at least four sensor units include an image sensor that receives an image of the mark included in light obtained by irradiating the mark with the detection light on an image capturing surface and captures the image. 2. The position measurement according to claim 1, wherein the position of each of the marks is simultaneously measured based on an image of the mark formed in a center measurement area including a center of the imaging surface. 3. apparatus.
【請求項3】 前記被位置検出体を載置した状態で移動
可能なステージを備え、 前記制御系は、前記撮像面の周辺部に設定された周辺計
測領域に結像される前記マークの像に基づいて前記マー
クのおおまかな位置情報を計測し、当該計測結果に基づ
いて前記ステージを移動させ、前記中央計測領域を用い
た計測を行うことを特徴とする請求項2記載の位置計測
装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a stage movable with the position detection object mounted thereon, wherein the control system is configured to form an image of the mark formed on a peripheral measurement area set in a peripheral portion of the imaging surface. 3. The position measuring device according to claim 2, wherein the approximate position information of the mark is measured based on the measurement result, the stage is moved based on the measurement result, and the measurement is performed using the central measurement region.
【請求項4】 露光光を射出する露光光源を備え、該露
光光をマスクに照射して該マスクに形成されたパターン
の像を基板に転写する露光装置において、 前記基板を前記被位置検出体として前記基板に形成され
たマークの位置情報を計測するための請求項3記載の位
置計測装置を備え、 前記位置計測装置の計測結果に基づいて前記ステージを
移動させ、前記マスクと前記基板との相対的な位置合わ
せを行うための位置合わせ手段を更に備えることを特徴
とする露光装置。
4. An exposure apparatus comprising: an exposure light source for emitting exposure light; irradiating the exposure light onto a mask to transfer an image of a pattern formed on the mask onto the substrate; And a position measuring device according to claim 3 for measuring position information of a mark formed on the substrate, wherein the stage is moved based on a measurement result of the position measuring device, and An exposure apparatus further comprising a positioning unit for performing relative positioning.
【請求項5】 被位置検出体の中央部を通り、第1方向
に伸びる直線及び当該第1方向と直交する第2方向に伸
びる直線で区分される第1象限から第4象限の各々に形
成されたマーク各々にほぼ同時に検出光を照射する照射
工程と、 前記検出光を前記マーク各々に照射して得られる光に基
づいて前記マーク各々の位置情報をほぼ同時に得る計測
工程とを有することを特徴とする位置計測方法。
5. Each of the first to fourth quadrants, which is divided by a straight line extending in a first direction and a straight line extending in a second direction orthogonal to the first direction, passing through a central portion of the position detection object. Irradiation step of irradiating each of the marks with detection light substantially simultaneously; and a measurement step of obtaining position information of each of the marks almost simultaneously based on light obtained by irradiating each of the marks with the detection light. Characteristic position measurement method.
【請求項6】 前記計測工程は、前記検出光を前記マー
クに照射して得られる光に含まれる前記マークの像の
内、撮像素子の撮像面の周辺部に設定された周辺計測領
域に結像する像に基づいて前記マークのおおまかな位置
情報を計測する第1計測工程と、 前記第1計測工程における計測結果に基づいて前記被位
置検出体を移動させる移動工程と、 前記撮像面の中央部を含んで設定された中央計測領域に
結像する像に基づいて前記マーク各々の位置情報をほぼ
同時に得る第2計測工程とを有することを特徴とする請
求項5記載の位置計測方法。
6. The method according to claim 1, wherein the measuring step includes forming, in an image of the mark included in light obtained by irradiating the mark with the detection light, a peripheral measurement area set around an imaging surface of an image sensor. A first measurement step of measuring approximate position information of the mark based on an image to be imaged; a movement step of moving the position detection target based on a measurement result in the first measurement step; and a center of the imaging surface. 6. A position measurement method according to claim 5, further comprising: a second measurement step of obtaining position information of each of said marks substantially simultaneously based on an image formed on a central measurement region set including a portion.
【請求項7】 前記第1計測工程は、前記第1象限から
第4象限の各々に形成されたマークの少なくとも2つの
マークの位置情報を計測することを特徴とする請求項6
記載の位置計測方法。
7. The method according to claim 6, wherein the first measuring step measures position information of at least two of marks formed in each of the first to fourth quadrants.
The position measurement method described.
【請求項8】 前記周辺計測領域には、前記第1方向に
沿う2本の第1計測部と前記第2方向に沿う2本の第2
計測部とが設定され、 前記第1計測工程は、一方の第1計測部と一方の第2計
測部とを用いて得られた計測結果に応じて、他の第1計
測部若しくは他の第2計測部、又は他の第1計測部及び
他の第2計測部に切り換えて計測を行う切換工程を有す
ることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の位置計
測方法。
8. The peripheral measurement area includes two first measurement units along the first direction and two second measurement units along the second direction.
A measurement unit is set, and the first measurement step is performed in accordance with a measurement result obtained by using one first measurement unit and one second measurement unit. The position measurement method according to claim 6 or 7, further comprising a switching step of performing measurement by switching to two measurement units or another first measurement unit and another second measurement unit.
【請求項9】 前記マーク各々の位置情報の計測に先だ
って、前記マーク各々が前記センサ部各々に対して所定
量ずれた位置に配置されるように前記被位置検出体を配
置する工程を有することを特徴とする請求項6から請求
項8の何れか一項に記載の位置計測方法。
9. A step of arranging the position detection object such that each mark is arranged at a position shifted by a predetermined amount with respect to each of the sensor units before measuring position information of each of the marks. The position measurement method according to any one of claims 6 to 8, wherein:
【請求項10】 請求項5から請求項9の何れか一項に
記載の位置計測方法を用いて、基板を前記被位置検出体
として該基板に形成されたマークの位置情報を計測する
位置計測工程と、 前記位置計測工程における計測結果に基づいて、マスク
と前記基板との相対位置合わせを行う位置合わせ工程
と、 露光光を前記マスクに照射し、前記マスクに形成された
パターンの像を前記基板上に転写する転写工程と、 転写された前記基板を現像する現像工程とを含むことを
特徴とするデバイス製造方法。
10. A position measurement for measuring position information of a mark formed on a substrate using the substrate as the position detection target, using the position measurement method according to claim 5. A step of performing relative positioning between a mask and the substrate based on a measurement result in the position measurement step, irradiating the mask with exposure light, and forming an image of a pattern formed on the mask into the mask. A method for manufacturing a device, comprising: a transfer step of transferring onto a substrate; and a developing step of developing the transferred substrate.
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