JP2005322843A - Alignment equipment and alignment method - Google Patents

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勤 宮武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide alignment equipment which can perform alignment with high precision, even when observation of wafer marks through a mask membrane is difficult. <P>SOLUTION: A rough movement stage moves a rough movement top table in a direction parallel to an XY plane. A jogging stage displaces a jogging top table which holds a wafer in the direction, which is parallel to the XY plane with respect to the rough movement top table. A reference mark is attached on the fine-adjustment top table. A mask stage holds a mask by having a certain spacing from the wafer. A mask alignment sensor attached on the fine-adjustment top table observes a mask mark and the reference mark simultaneously. A wafer alignment sensor is attached on a references base. The reference mark is arranged in an observation-enabled region of the wafer alignment sensor by moving the jogging top table. A position sensor measures the position of the fine-adjustment top table. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、位置合わせ装置及び位置合わせ方法に関し、特にオフアクシスアライメントによりマスクとウエハとの位置合わせを行う位置合わせ装置及び位置合わせ方法に関する。   The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method, and more particularly to an alignment apparatus and an alignment method for aligning a mask and a wafer by off-axis alignment.

特許文献1に、低エネルギ電子ビームリソグラフィ(LEEPL)技術が開示されている。LEEPLでは、ウエハとマスクとを近接配置し、低エネルギの電子ビームを、マスクを介してウエハに照射することにより露光を行う。従来の光を用いたリソグラフィに比べて、より微細なパターンを形成することが可能になる。   Patent Document 1 discloses a low energy electron beam lithography (LEEEPL) technique. In LEEPL, exposure is performed by placing a wafer and a mask close to each other and irradiating the wafer with a low energy electron beam through the mask. A finer pattern can be formed as compared with lithography using conventional light.

LEEPLには、電子線を遮蔽する薄いSiC膜やSiN膜等のマスクメンブレンに、電子線が通過できる開口でマスクパターンが形成されたマスクが用いられる。マスクメンブレンは、マスクパターンを高精度に維持できるように面積、厚さ等が設計される。メンブレンの厚さが増すごとに光透過性が低下する。例えば、SiC膜によりメンブレンを形成した場合、厚さが10μm程度になると可視光に対して不透明になる。   In LEEPL, a mask in which a mask pattern is formed in an opening through which an electron beam can pass through a mask membrane such as a thin SiC film or SiN film that shields the electron beam is used. The mask membrane is designed in terms of area, thickness, etc. so that the mask pattern can be maintained with high accuracy. As the membrane thickness increases, light transmission decreases. For example, when the membrane is formed of a SiC film, it becomes opaque to visible light when the thickness is about 10 μm.

LEEPLにおいて、マスクとウエハとのダイバイダイアライメントを行う場合には、マスクのメンブレンを通してウエハ上のアライメントマーク(以下、ウエハマークと呼ぶ。)を観測する。マスクメンブレンの光透過性が悪い場合には、マスク上のアライメントマーク(以下、マスクマークと呼ぶ。)の像に対してウエハマークの像が暗くなり、ウエハマークの位置を検出することが困難になる。   In LEEPL, when performing die-by-die alignment between a mask and a wafer, an alignment mark (hereinafter referred to as a wafer mark) on the wafer is observed through the mask membrane. When the light transmittance of the mask membrane is poor, the image of the wafer mark becomes darker than the image of the alignment mark (hereinafter referred to as mask mark) on the mask, making it difficult to detect the position of the wafer mark. Become.

特許文献2に、オフアクシスアライメント技術を適用した縮小投影露光装置が開示されている。このオフアクシスアライメント技術によると、まず、ウエハステージ上に設けられた基準マークを露光位置に配置し、スルーザレチクル方式のアライメント顕微鏡で基準マークを観測する。次に、ステージを移動させて基準マークを非露光位置に配置し、ウエハアライメントセンサで基準マークを観測する。露光位置及び非露光位置における基準マークの観測結果により、ベースラインが決定される。   Patent Document 2 discloses a reduction projection exposure apparatus to which an off-axis alignment technique is applied. According to this off-axis alignment technique, first, a reference mark provided on a wafer stage is placed at an exposure position, and the reference mark is observed with a through-the-reticle type alignment microscope. Next, the stage is moved to place the reference mark at the non-exposure position, and the reference mark is observed by the wafer alignment sensor. The baseline is determined based on the observation result of the reference mark at the exposure position and the non-exposure position.

特許文献2の第18頁右上欄に、このオフアクシスアライメント技術をX線露光装置等の近接露光装置に適用することが可能であると示唆されている。特許文献2に開示されたオフアクシスアライメント技術をLEEPLに適用すると、基準マークを露光位置に配置し、マスクメンブレンを通して基準マークの位置が測定されることになる。従って、マスクメンブレンの光透過率が低い場合には、基準マークの位置を検出することが困難になる。   In the upper right column on page 18 of Patent Document 2, it is suggested that this off-axis alignment technique can be applied to a proximity exposure apparatus such as an X-ray exposure apparatus. When the off-axis alignment technique disclosed in Patent Document 2 is applied to LEEPL, the reference mark is arranged at the exposure position, and the position of the reference mark is measured through the mask membrane. Therefore, when the light transmittance of the mask membrane is low, it is difficult to detect the position of the reference mark.

米国特許第5831272号公報US Pat. No. 5,831,272 特開平4−65603号公報JP-A-4-65603

LEEPLにダイバイバイアライメントを適用すると、マスクメンブレンの光透過率が低い場合に、マスクメンブレンを通してウエハマークの位置を検出することが困難になる。また、特許文献2に開示されたオフアクシスアライメントを適用しても、マスクメンブレンを通して基準マークの位置を検出することが困難になる。   When die-by-by alignment is applied to LEEPL, it becomes difficult to detect the position of the wafer mark through the mask membrane when the light transmittance of the mask membrane is low. Even if the off-axis alignment disclosed in Patent Document 2 is applied, it is difficult to detect the position of the reference mark through the mask membrane.

本発明の目的は、マスクメンブレンの光透過率が低く、マスクメンブレンを通してウエハマークや基準マークを観測することが困難な場合であっても、高精度に位置合わせを行うことができる位置合わせ装置及び位置合わせ方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an alignment apparatus capable of performing alignment with high accuracy even when the light transmittance of a mask membrane is low and it is difficult to observe a wafer mark or a reference mark through the mask membrane. It is to provide an alignment method.

本発明の一観点によると、XYZ直交座標系を画定する基準ベースと、前記基準ベースに取り付けられ、XY面に平行な方向に粗動トップテーブルを移動させる粗動ステージと、処理すべきウエハをXY面に平行に保持する微動トップテーブルを、前記粗動トップテーブルに対してXY面に平行な方向に変位させる微動ステージと、前記微動トップテーブルに取り付けられた基準マークと、前記微動トップテーブルに保持されたウエハから、Z方向にある間隔を隔て、かつ前記基準ベースに対する相対位置が拘束されるようにマスクを保持するマスクステージと、前記微動トップテーブルに取り付けられ、前記マスクステージに保持されたマスク上のマスクマークと前記基準マークとを同時に観測することができるマスクアライメントセンサと、前記基準ベースに取り付けられたウエハアライメントセンサであって、前記粗動トップテーブル及び微動トップテーブルを移動させることにより前記基準マークを該ウエハアライメントセンサの観測可能領域内に配置することができるように取り付けられているウエハアライメントセンサと、前記微動トップテーブルのXY面内に関する位置を測定する位置センサとを有する位置合わせ装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a reference base that defines an XYZ rectangular coordinate system, a coarse movement stage that is attached to the reference base and moves a coarse movement top table in a direction parallel to the XY plane, and a wafer to be processed A fine movement stage for displacing a fine movement top table held parallel to the XY plane in a direction parallel to the XY plane with respect to the coarse movement top table, a reference mark attached to the fine movement top table, and the fine movement top table A mask stage that holds the mask so that the relative position with respect to the reference base is constrained from the held wafer at a certain interval in the Z direction, and is attached to the fine movement top table and held on the mask stage. Mask alignment sensor capable of simultaneously observing a mask mark on the mask and the reference mark A wafer alignment sensor attached to the reference base, wherein the reference mark can be arranged in an observable region of the wafer alignment sensor by moving the coarse movement top table and the fine movement top table. There is provided an alignment apparatus having an attached wafer alignment sensor and a position sensor for measuring a position in the XY plane of the fine movement top table.

本発明の他の観点によると、上述の位置合わせ装置を用いて位置合わせを行う方法であって、(a)前記ウエハアライメントセンサで前記基準マークを観測できるように前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す第1の情報と、該ウエハアライメントセンサで観測された前記基準マークの位置を示す第2の情報とを取得する工程と、(b)前記マスクステージに、前記マスクアライメントセンサで観測可能なマスクマークが形成されたマスクを保持する工程と、(c)前記マスクアライメントセンサで、前記基準マーク及び前記マスクマークを同時に観測できるように前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す情報と、前記マスクアライメントセンサで測定された前記基準マークと前記マスクマークとの相対位置を示す情報とに基づいて、前記マスクの位置を示す第3の情報を取得する工程と、(d)前記微動トップテーブルに、前記ウエハアライメントセンサで観測可能なウエハマークが形成されたウエハを保持する工程と、(e)前記ウエハアライメントセンサで前記ウエハマークを観測できるように、前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す情報、及び前記ウエハアライメントセンサで測定された前記ウエハマークの位置を示す情報とに基づいて、前記ウエハの位置を示す第4の情報を取得する工程と、(f)前記ウエハの表面に画定された複数のショット領域の各々の設計上の位置を示す第5の情報と、前記第4の情報とに基づいて、ショット領域の各々の位置を示す第6の情報を取得する工程と、(g)前記第1、第2、第3、及び第6の情報に基づいて、前記ウエハの位置合わせすべきショット領域の位置と前記マスクの位置とが一致するように、前記粗動ステージ及び微動ステージを駆動する工程とを有する位置合わせ方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for performing alignment using the alignment apparatus described above, wherein: (a) the coarse movement stage or the coarse movement stage is arranged so that the reference mark can be observed by the wafer alignment sensor. First information indicating the position of the fine movement top table measured by the position sensor and the position of the reference mark observed by the wafer alignment sensor are driven by both the movement stage and the fine movement stage. 2, (b) a step of holding a mask on which the mask mark observable by the mask alignment sensor is formed on the mask stage, and (c) the reference by the mask alignment sensor. The coarse movement stage or the coarse movement stage and the fine movement stage so that the mark and the mask mark can be observed simultaneously. Based on the information indicating the position of the fine movement top table measured by the position sensor and the information indicating the relative position of the reference mark and the mask mark measured by the mask alignment sensor, Obtaining a third information indicating the position of the mask; (d) holding a wafer on which a wafer mark observable by the wafer alignment sensor is formed on the fine movement top table; Information indicating the position of the fine movement top table measured by the position sensor by driving the coarse movement stage or both the coarse movement stage and the fine movement stage so that the wafer mark can be observed by the wafer alignment sensor. And information indicating the position of the wafer mark measured by the wafer alignment sensor, A step of obtaining fourth information indicating the position of the wafer; (f) fifth information indicating a design position of each of a plurality of shot regions defined on the surface of the wafer; and the fourth information. And (g) aligning the wafer based on the first, second, third, and sixth information, and obtaining sixth information indicating each position of the shot area based on There is provided an alignment method including a step of driving the coarse movement stage and the fine movement stage so that a position of a shot region to be matched with a position of the mask.

ウエハアライメントセンサで、マスクを介することなくウエハマークを観測するため、マスクの光透過率が低い場合であっても、ウエハマークを精度よく観測することができる。マスクアライメントセンサが微動トップテーブルに取り付けられている。この微動トップテーブルは、位置センサにより、その位置及び姿勢が高精度に測定可能である。このため、マスクアライメントセンサの位置及び姿勢を一定に維持することが可能になる。   Since the wafer mark is observed by the wafer alignment sensor without passing through the mask, the wafer mark can be accurately observed even when the light transmittance of the mask is low. A mask alignment sensor is attached to the fine movement top table. The position and orientation of the fine movement top table can be measured with high accuracy by a position sensor. For this reason, the position and posture of the mask alignment sensor can be maintained constant.

図1に、本発明の実施例による位置合わせ装置を採用した露光装置の概略図を示す。下側基準ベース1A及び上側基準ベース1Bにより基準ベース1が構成される。基準ベース1は、他の部品の位置の基準となるXYZ直交座標系を画定する。下側基準ベース1Aの上に、粗動ステージ2が取り付けられている。粗動ステージ2は、粗動機構2Aと粗動トップテーブル2Bとで構成される。粗動機構2Aは、粗動トップテーブル2BをXY面に平行な方向に移動させる。   FIG. 1 shows a schematic view of an exposure apparatus that employs an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. The reference base 1 is constituted by the lower reference base 1A and the upper reference base 1B. The reference base 1 defines an XYZ orthogonal coordinate system that serves as a reference for the positions of other components. A coarse movement stage 2 is mounted on the lower reference base 1A. The coarse movement stage 2 includes a coarse movement mechanism 2A and a coarse movement top table 2B. The coarse movement mechanism 2A moves the coarse movement top table 2B in a direction parallel to the XY plane.

粗動トップテーブル2Bに、微動ステージ3が取り付けられている。微動ステージ3は、微動機構3Aと微動トップテーブル3Bとで構成される。微動機構3Aは、粗動トップテーブル2Bに対して、微動トップテーブル3Bを、XY面に平行な2次元方向、及びZ方向に移動させ、Z軸に平行な軸を中心とした回転方向(θz方向)に微小変位させる。さらに、微動機構3Aは、XY面に対する微動トップテーブル3Bの傾きを調節することができる。すなわち、X軸及びY軸に平行な軸を中心とした回転方向(θx方向及びθy方向)に微小角度変位させることができる。   The fine movement stage 3 is attached to the coarse movement top table 2B. The fine movement stage 3 includes a fine movement mechanism 3A and a fine movement top table 3B. The fine movement mechanism 3A moves the fine movement top table 3B with respect to the coarse movement top table 2B in a two-dimensional direction parallel to the XY plane and in the Z direction, and a rotation direction (θz centered on the axis parallel to the Z axis). Direction). Further, the fine movement mechanism 3A can adjust the inclination of the fine movement top table 3B with respect to the XY plane. In other words, it can be displaced by a minute angle in the rotation direction (θx direction and θy direction) around an axis parallel to the X axis and the Y axis.

微動トップテーブル3Bの上面にウエハチャックが固定されており、ウエハチャックに、処理すべきウエハ20が保持される。ウエハ20の表面がXY面にほぼ平行になる。   A wafer chuck is fixed to the upper surface of fine movement top table 3B, and wafer 20 to be processed is held on the wafer chuck. The surface of the wafer 20 is substantially parallel to the XY plane.

微動トップテーブル3Bに、基準マスク4が固定されている。基準マスク4は、可視光を透過させるメンブレン、及びメンブレン上に形成された基準マーク4Mを含んで構成される。基準マスク4の下方に、マスクアライメントセンサ6が配置されている。マスクアライメントセンサ6は、微動トップテーブル3Bに固定されている。   The reference mask 4 is fixed to the fine movement top table 3B. The reference mask 4 includes a membrane that transmits visible light, and a reference mark 4M formed on the membrane. A mask alignment sensor 6 is disposed below the reference mask 4. Mask alignment sensor 6 is fixed to fine movement top table 3B.

マスクステージ10が、回転機構11を介して上側基準ベース1Bに取り付けられている。マスクステージ10は、その下面にマスク21を保持する。保持されたマスク21は、ウエハ20からZ方向に微小間隔(プロキシミティギャップ)を隔てて配置され、ウエハ20に対向する。回転機構11は、マスクステージ10を、Z軸に平行な軸を中心として回転可能に保持する。マスク21がマスクステージ10に保持されると、基準ベース1に対するマスク21の相対位置及び姿勢が拘束される。   A mask stage 10 is attached to the upper reference base 1 </ b> B via a rotation mechanism 11. The mask stage 10 holds the mask 21 on its lower surface. The held mask 21 is arranged at a minute interval (proximity gap) in the Z direction from the wafer 20 and faces the wafer 20. The rotation mechanism 11 holds the mask stage 10 so as to be rotatable about an axis parallel to the Z axis. When the mask 21 is held on the mask stage 10, the relative position and posture of the mask 21 with respect to the reference base 1 are constrained.

マスク21に形成されたマスクマークが、基準マスク4を通して、マスクアライメントセンサ6により観測される。マスクアライメントセンサ6は、基準マスク4に形成された基準マーク4Mと、マスク21に形成されたマスクマークとを同時に観測することができる。   A mask mark formed on the mask 21 is observed by the mask alignment sensor 6 through the reference mask 4. The mask alignment sensor 6 can simultaneously observe the reference mark 4M formed on the reference mask 4 and the mask mark formed on the mask 21.

上側基準ベース1Bに、ウエハアライメントセンサ12が、微動ステージ3側を向いて取り付けられている。ウエハアライメントセンサ12は、基準マーク4M及びウエハ20上に形成されたウエハマークの位置を測定する。   A wafer alignment sensor 12 is attached to the upper reference base 1B so as to face the fine movement stage 3 side. The wafer alignment sensor 12 measures the position of the reference mark 4M and the wafer mark formed on the wafer 20.

上側基準ベース1Bに位置センサ7が取り付けられている。位置センサ7は、微動トップテーブル3BのX軸方向及びY軸方向の位置、θx、θy、及びθz方向に関する位置を測定する。位置センサ7として、例えばレーザ干渉計を用いることができる。この場合、微動トップテーブル3Bの側面に、YZ面に平行な測長ミラー及びZX面に平行な測長ミラーを取り付け、マスクステージ10に、各測長ミラーに対応する参照ミラーを取り付ければよい。例えば、Y座標の異なる2点を測定することによりθz方向の変位量を検出することができ、Z座標の異なる2点を測定することにより、θx及びθy方向の変位量を検出することができる。   A position sensor 7 is attached to the upper reference base 1B. The position sensor 7 measures the positions of the fine movement top table 3B in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the positions in the θx, θy, and θz directions. As the position sensor 7, for example, a laser interferometer can be used. In this case, a length measuring mirror parallel to the YZ plane and a length measuring mirror parallel to the ZX plane may be attached to the side surface of the fine movement top table 3B, and a reference mirror corresponding to each length measuring mirror may be attached to the mask stage 10. For example, the displacement amount in the θz direction can be detected by measuring two points with different Y coordinates, and the displacement amount in the θx and θy directions can be detected by measuring two points with different Z coordinates. .

マスクステージ10の上方に電子線源15が配置されている。電子線源15から出射された低エネルギ電子線がマスク21を介してウエハ20上に照射される。   An electron beam source 15 is disposed above the mask stage 10. A low energy electron beam emitted from the electron beam source 15 is irradiated onto the wafer 20 through the mask 21.

図2(A)に、微動トップテーブル3Bの平面図を示す。微動トップテーブル3Bの形状は、Z軸に平行な視線で見たとき、X軸およびY軸に平行な辺を有する正方形または長方形である。Y軸に直交する側面に、レーザ干渉計の一部を構成するY用側長ミラー7Yが取り付けられ、X軸に直交する側面に、X用側長ミラー7Xが取り付けられている。微動トップテーブル3Bのほぼ中央に、ウエハチャック3Uが配置されている。   FIG. 2A shows a plan view of fine movement top table 3B. The shape of the fine movement top table 3B is a square or a rectangle having sides parallel to the X axis and the Y axis when viewed with a line of sight parallel to the Z axis. A Y-side long mirror 7Y constituting a part of the laser interferometer is attached to a side surface orthogonal to the Y-axis, and an X-side long mirror 7X is attached to a side surface orthogonal to the X-axis. Wafer chuck 3U is arranged at substantially the center of fine movement top table 3B.

ウエハチャック3Uと、一つの頂点との間に基準マスク4が取り付けられている。基準マスク4内に基準マーク4Mが形成されている。基準マーク4Mは、X用基準マーク4Mと、Y用基準マーク4Mとで構成される。 A reference mask 4 is attached between the wafer chuck 3U and one vertex. A reference mark 4M is formed in the reference mask 4. Reference mark 4M has a reference mark 4M X for X, composed of the Y reference mark 4M Y.

マスクアライメントセンサ6が、X用マスクアライメント顕微鏡6X及びY用マスクアライメント顕微鏡6Yとを含んで構成される。X用マスクアライメント顕微鏡6X及びY用マスクアライメント顕微鏡6Yの各々は、反射照明により対象物の表面を観測する金属顕微鏡で構成される。X用マスクアライメント顕微鏡6Xの対物レンズの光軸は、XY面の法線方向からY方向に傾いている。Y用マスクアライメント顕微鏡6Yの対物レンズの光軸は、XY面の法線方向からX方向に傾いている。   The mask alignment sensor 6 includes an X mask alignment microscope 6X and a Y mask alignment microscope 6Y. Each of the X mask alignment microscope 6X and the Y mask alignment microscope 6Y is configured by a metal microscope that observes the surface of an object by reflected illumination. The optical axis of the objective lens of the X mask alignment microscope 6X is inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane. The optical axis of the objective lens of the Y mask alignment microscope 6Y is inclined in the X direction from the normal direction of the XY plane.

X用マスクアライメント顕微鏡6Xは、X用基準マーク4Mに照明光を照射すると共に、X用基準マーク4Mからの散乱光による像の画像信号を生成する。Y用マスクアライメント顕微鏡6Yは、Y用基準マーク4Mに照明光を照射すると共に、Y用基準マーク4Mからの散乱光による像の画像信号を生成する。 Mask alignment microscope 6X for X is, irradiates the illumination light in the X reference mark 4M X, generates an image signal of an image due to scattered light from the X reference mark 4M X. Mask alignment microscope 6Y for Y is, irradiates the illumination light in the Y reference mark 4M Y, it generates an image signal of an image due to scattered light from the Y reference mark 4M Y.

図2(B)に、基準マーク4の平面図を示す。上述のように、基準マーク4Mは、X用基準マーク4MとY用基準マーク4Mとで構成される。X用基準マーク4Mは、Y軸に平行な中心線4Cに関して対称なパターンを有する。中心線4Cを中心とした幅Wの領域にはパターンが配置されず、その両側の領域に、正方形パターンが行列状に分布している。図2(B)では、X方向に3個、Y方向に10個の正方形パターンが分布する場合を示している。各正方形パターンのエッジが、照明光を散乱させる散乱源となる。X用マスクアライメント顕微鏡6Xの光軸がXY面の法線方向からY方向に傾いているため、X用基準マーク4Mを構成するすべての正方形パターンにピントが合うことは無く、Y方向に関して被写界深度内に位置する正方形パターンにのみピントが合う。 FIG. 2B shows a plan view of the reference mark 4. As described above, the reference mark 4M is composed of an X reference mark 4M X and Y reference mark 4M Y. The X reference mark 4M X has a symmetrical pattern with respect to the center line 4C X parallel to the Y axis. No pattern is arranged in the region of width W centered on the center line 4C X , and square patterns are distributed in a matrix form in the regions on both sides thereof. FIG. 2B shows a case where three square patterns are distributed in the X direction and ten square patterns are distributed in the Y direction. The edge of each square pattern becomes a scattering source that scatters illumination light. Since the optical axis of the X mask alignment microscope 6X is tilted in the Y direction from the normal direction of the XY plane, all square patterns constituting the X reference mark 4MX are not in focus, and the X direction is not covered in the Y direction. Only the square pattern located within the depth of field is in focus.

Y用基準マーク4Mは、X用基準マーク4Mを90°回転させたパターンと同一のパターンを有し、X軸に平行な中心線4Cに関して対称である。X方向に関して、Y用マスクアライメント顕微鏡6Yの被写界深度内に位置する正方形パターンにピントが合う。 The Y reference mark 4M Y has the same pattern as that obtained by rotating the X reference mark 4M X by 90 °, and is symmetric with respect to the center line 4C Y parallel to the X axis. With respect to the X direction, a square pattern positioned within the depth of field of the Y mask alignment microscope 6Y is focused.

X用マスクアライメント顕微鏡6XによるX用基準マーク4Mの観測、及びY用マスクアライメント顕微鏡6YによるY用基準マーク4Mの観測が同時に行えるように、これらのマーク及び顕微鏡の位置が調整されている。 Observation of X reference mark 4M X by X mask alignment microscope 6X, and to allow Y reference mark 4M Y observations simultaneously by Y mask alignment microscope 6Y, positions of these marks and the microscope is adjusted .

図3(A)に、マスク21に形成されたマスクマークの配置を示す。転写すべき回路パターンが形成されている正方形の領域21Aの3つの頂点の近傍のスクライブライン領域内に、それぞれマスクマーク21M〜21Mが配置されている。 FIG. 3A shows the arrangement of mask marks formed on the mask 21. Mask marks 21M 1 to 21M 3 are arranged in the scribe line areas near the three apexes of the square area 21A where the circuit pattern to be transferred is formed.

図3(B)に、1つのマスクマーク21Mの平面図を示す。他のマスクマーク21M及び21Mも、マスクマーク21Mと同様のパターンを有する。マスクマーク21Mは、X用マスクマーク21M1XとY用マスクマーク21M1Yとで構成される。X用マスクマーク21M1Xは、X方向に3個、Y方向に10個行列状に配置された正方形の開口により構成される。Y用マスクマーク21M1Yは、X用マスクマーク21M1Xを90°回転させたパターンを有する。 FIG. 3B shows a plan view of one mask mark 21M1. Other mask mark 21M 2 and 21M 3 also has the same pattern as the mask mark 21M 1. Mask mark 21M 1 is composed of an X mask mark 21M 1X and Y mask mark 21M 1Y. The X mask mark 21M 1X is composed of square openings arranged in a matrix of three in the X direction and ten in the Y direction. The Y mask mark 21M 1Y has a pattern obtained by rotating the X mask mark 21M 1X by 90 °.

図4(A)を参照して、マスクアライメント顕微鏡6X及び6Yにより、基準マーク4M及びマスクマーク21Mを観測する方法について説明する。粗動ステージ2及び微動ステージ3を駆動して基準マーク21Mとマスクマーク4Mとの位置合わせを行った状態では、Z軸に平行な視線で見たとき、X用マスクマーク21M1Xが、X軸方向に関してX用基準マーク4Mのほぼ中央に配置される。同様に、Y用マスクマーク21M1Yが、Y軸方向に関してY用基準マーク4Mのほぼ中央に配置される。 Referring to FIG. 4 (A), the mask alignment microscope 6X and 6Y, describes a method of observing the reference mark 4M and mask marks 21M 1. In a state where the alignment was carried out between the reference mark 21M 1 and the mask mark 4M drives the coarse movement stage 2 and the fine motion stage 3, when viewed in parallel line of sight Z-axis, the mask mark 21M 1X is for X, X With respect to the axial direction, the reference mark 4MX for X is arranged substantially at the center. Similarly, Y mask mark 21M 1Y are arranged substantially in the center of the Y-axis direction with respect to the Y reference mark 4M Y.

図4(B)に、X軸に平行な視線で見たときのX用マスクマーク21M1X、及びX用基準マーク4Mの配置を示す。基準マスク4とマスク21とが微小間隔を隔ててほぼ平行に配置されている。基準マスク4のメンブレンの表面に、X用基準マーク4Mが形成され、マスク21のマスクメンブレンに、複数の開口からなるX用マスクマーク21M1Xが形成されている。 In FIG. 4 (B), shows the arrangement of X mask mark 21M 1X, and X reference mark 4M X when viewed in a parallel line of sight to the X-axis. The reference mask 4 and the mask 21 are arranged substantially in parallel with a minute interval. On the surface of the membrane of the reference mask 4, X reference mark 4M X is formed, the mask membrane mask 21, X mask mark 21M 1X comprising a plurality of openings are formed.

X用マスクアライメント顕微鏡6Xの光軸30が、XY面の法線方向からY方向に傾いている。X用マスクアライメント顕微鏡6Xの受像面31と共役な関係にある物面32がX用基準マーク4M及びX用マスクマーク21M1Xと交差する。物面32と交差する位置に配置されたパターンにピントが合う。X用基準マーク4MとX用マスクマーク21M1Xとの両方に同時にピントが合うように、X用基準マーク4M及びX用マスクマーク21M1Xは、相互にY方向にずれて配置される。同様に、図4(A)に示したように、Y用基準マーク4M及びY用マスクマーク21M1Yは、相互にX方向にずれて配置される。 The optical axis 30 of the X mask alignment microscope 6X is inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane. Object plane 32 on the image receiving surface 31 and the conjugate relationship of the X mask alignment microscope 6X intersects the X reference mark 4M X and X mask mark 21M 1X. The pattern arranged at the position intersecting the object surface 32 is in focus. At the same time as focus is on both the X reference mark 4M X and X mask mark 21M 1X, reference marks 4M X and X mask mark 21M 1X for X are arranged offset to each other in the Y direction. Similarly, as shown in FIG. 4 (A), Y reference mark 4M Y and Y mask mark 21M 1Y are arranged offset to each other in the X direction.

X用マスクアライメント顕微鏡6Xで、X用基準マーク4M及びX用マスクマーク21M1Xを同時に観測することにより、両者のX軸方向に関する相対位置を示す情報が得られる。同様に、Y用マスクアライメント顕微鏡6Yで、Y用基準マーク4M及びY用マスクマーク21M1Yを同時に観測することにより、両者のY軸方向に関する相対位置を示す情報が得られる。 In the mask alignment microscope 6X for X, by observing the X reference mark 4M X and X mask mark 21M 1X simultaneously, information indicating a relative position in the X-axis direction of both is obtained. Similarly, the mask alignment microscope 6Y for Y, by observing the Y reference mark 4M Y and Y mask mark 21M 1Y simultaneously, information indicating the relative position both the Y-axis direction is obtained.

マスクアライメントセンサ6は、微動トップテーブル3Bに固定され、微動トップテーブル3Bは、位置センサ7及び微動機構3Aにより、その位置及び姿勢が高精度に制御される。このため、マスクアライメントセンサ6の位置及び姿勢も高精度に制御され、その位置及び姿勢を一定に維持することが可能になる。これにより、マスクマーク21M及び基準マーク4Mの位置の測定精度を高めることができる。   The mask alignment sensor 6 is fixed to the fine movement top table 3B, and the position and orientation of the fine movement top table 3B are controlled with high accuracy by the position sensor 7 and the fine movement mechanism 3A. For this reason, the position and orientation of the mask alignment sensor 6 are also controlled with high accuracy, and the position and orientation can be maintained constant. Thereby, the measurement accuracy of the position of the mask mark 21M and the reference mark 4M can be improved.

図5に、ウエハアライメントセンサ12の平面図を示す。中間部材12Aに、X用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yが固定されている。X用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yは、金属顕微鏡で構成される。中間部材12Aが、図1に示した上側基準ベース1Bに固定されている。   FIG. 5 shows a plan view of the wafer alignment sensor 12. An X wafer alignment microscope 12X and a Y wafer alignment microscope 12Y are fixed to the intermediate member 12A. The X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y are composed of metal microscopes. The intermediate member 12A is fixed to the upper reference base 1B shown in FIG.

X用ウエハアライメント顕微鏡12Xの対物レンズの光軸は、XY面の法線方向からY方向に傾き、Y用ウエハアライメント顕微鏡12Yの対物レンズの光軸は、XY面の法線方向からX方向に傾いている。基準マスク4を移動させることにより、X用ウエハアライメント顕微鏡12XでX用基準マーク4Mを観測し、Y用ウエハアライメント顕微鏡12YでY用基準マーク4Mを観測することができる。X用基準マーク4Mの観測と、Y用基準マーク4Mの観測とを、基準マスク4を静止させた状態で同時に行うことができるように、X用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yが配置されている。 The optical axis of the objective lens of the X wafer alignment microscope 12X is tilted in the Y direction from the normal direction of the XY plane, and the optical axis of the objective lens of the Y wafer alignment microscope 12Y is in the X direction from the normal direction of the XY plane. Tilted. By moving the reference mask 4, it is possible to observe the X reference mark 4M X in wafer alignment microscope 12X for X, to observe the Y reference mark 4M Y in Y wafer alignment microscope 12Y. The observation of the X reference mark 4M X, and observation of the Y reference mark 4M Y, so as to perform simultaneously a reference mask 4 in a stationary state, the wafer alignment microscope 12X and Y wafer alignment microscope X 12Y is arranged.

ウエハライメントセンサ12で基準マーク4Mを観測することにより、基準マーク4Mの位置を示す情報を得ることができる。   By observing the reference mark 4M with the wafer alignment sensor 12, information indicating the position of the reference mark 4M can be obtained.

図6に、露光すべきウエハ20の平面図を示す。ウエハ20の表面に、行列状に配置された複数のショット領域35が画定されている。ショット領域35は、マスク21と位置合わせを行う単位であり、ステップアンドリピート方式で露光される単位でもある。   FIG. 6 shows a plan view of the wafer 20 to be exposed. A plurality of shot areas 35 arranged in a matrix are defined on the surface of the wafer 20. The shot area 35 is a unit for alignment with the mask 21 and is also a unit that is exposed by the step-and-repeat method.

ウエハ20のスクライブライン内に、4つのウエハマーク20M〜20Mが形成されている。少なくとも3組のウエハマーク20M〜20Mは、一直線上に位置しないように配置されている。ウエハマーク20Mと20Mとは、1つのショット領域35aに回路パターンを転写する時に同時に転写される。各ウエハマーク20M〜20Mは、図2(B)に示した基準マーク4Mと同様のパターンを有し、ウエハアライメントセンサ12により観測することができる。 Four wafer marks 20M 1 to 20M 4 are formed in the scribe line of the wafer 20. At least three sets of wafer marks 20M 1 to 20M 3 are arranged so as not to be positioned on a straight line. The wafer mark 20M 3 and 20M 4, are simultaneously transferred when transferring a circuit pattern on one shot area 35a. Each of the wafer marks 20M 1 to 20M 4 has the same pattern as the reference mark 4M shown in FIG. 2B and can be observed by the wafer alignment sensor 12.

ウエハ20の表面内にローカル座標系が画定されており、このローカル座標系において、ウエハ中心座標、各ショット領域35の基準点(例えば中心)の設計座標、及び各ウエハマーク20M〜20Mの設計座標が予め決められている。 A local coordinate system is defined in the surface of the wafer 20. In this local coordinate system, the wafer center coordinates, the design coordinates of the reference point (for example, the center) of each shot area 35, and the wafer marks 20M 1 to 20M 4 are displayed. Design coordinates are predetermined.

次に、図7〜図8を参照して、上記露光装置を用いてマスクとウエハとの位置合わせを行う方法について説明する。   Next, a method for aligning a mask and a wafer using the exposure apparatus will be described with reference to FIGS.

図7に、基準ベース1に固定されたXY座標系、微動ステージ3Aに固定されたUV座標系、及びウエハ20上に画定されたローカルなPQ座標系を示す。X軸とU軸とが平行になる。微動トップテーブル3BをX軸方向及びY軸方向に移動させると、XY座標系に対してUV座標系が並進移動する。理想的には、P軸がU軸と平行になるように、ウエハ20が微動トップテーブル3Bに保持される。実際には、ウエハ20を保持する時の機械的精度の限界により、厳密にはP軸とU軸とは平行にならない。   FIG. 7 shows an XY coordinate system fixed to the reference base 1, a UV coordinate system fixed to the fine movement stage 3 </ b> A, and a local PQ coordinate system defined on the wafer 20. The X axis and the U axis are parallel. When the fine movement top table 3B is moved in the X axis direction and the Y axis direction, the UV coordinate system moves in translation with respect to the XY coordinate system. Ideally, the wafer 20 is held on the fine movement top table 3B so that the P-axis is parallel to the U-axis. Actually, the P-axis and the U-axis are not strictly parallel due to the limit of mechanical accuracy when holding the wafer 20.

ウエハアライメンセンサ12の観測可能領域の中心位置CをXY座標系の原点とする。マスク21の基準点(例えば中心)の位置をRとする。ウエハ21のショット領域35内に画定された基準点Sと、マスク21の基準点Rとを一致させることにより、マスク21とウエハ20との位置合わせを行うことができる。   The center position C of the observable area of the wafer alignment sensor 12 is set as the origin of the XY coordinate system. Let R be the position of the reference point (for example, the center) of the mask 21. By aligning the reference point S defined in the shot area 35 of the wafer 21 with the reference point R of the mask 21, the mask 21 and the wafer 20 can be aligned.

微動トップテーブル3Bに固定された基準マスク4の基準マーク4Mの中心点F(図2(B)に示した中心線4Cxと4Cyとが交差する点)を、UV座標系の原点とする。UV座標系にウエハ20が固定される。ウエハ20の表面に画定されたPQ座標系の原点をGとする。各ショット領域35の基準点Sの、PQ座標系における座標は、設計時に決定されている。この設計時の座標を(S,S)とする。 The center point F of the reference mark 4M of the reference mask 4 fixed to the fine movement top table 3B (the point where the center lines 4Cx and 4Cy shown in FIG. 2B intersect) is set as the origin of the UV coordinate system. The wafer 20 is fixed to the UV coordinate system. Let the origin of the PQ coordinate system defined on the surface of the wafer 20 be G. The coordinates of the reference point S of each shot area 35 in the PQ coordinate system are determined at the time of design. The coordinates at the time of design are assumed to be ( SP , SQ ).

図8(A)に示すように、マスクステージ10にマスク21を保持し、微動トップテーブル3Bにウエハ20を保持する。   As shown in FIG. 8A, the mask 21 is held on the mask stage 10 and the wafer 20 is held on the fine movement top table 3B.

基準マーク4Mがウエハアライメントセンサ12の観測可能領域内に配置されるように粗動ステージ2及び微動ステージ3を駆動する。なお、粗動ステージ2のみを駆動してもよい。ただし、粗動ステージ2を駆動することにより、粗動トップテーブル2Bのピッチング、ローリング、及びヨーイングが発生する。ピッチング、ローリング、及びヨーイングにより、微動トップテーブル3Bの姿勢が許容範囲を超えて変化した場合には、微動ステージ3を駆動して、微動トップテーブル3Bの姿勢を修正することが好ましい。   The coarse movement stage 2 and the fine movement stage 3 are driven so that the reference mark 4M is arranged in the observable region of the wafer alignment sensor 12. Note that only the coarse movement stage 2 may be driven. However, when the coarse movement stage 2 is driven, pitching, rolling, and yawing of the coarse movement top table 2B occurs. When the posture of fine movement top table 3B changes beyond the allowable range due to pitching, rolling, and yawing, it is preferable to drive fine movement stage 3 to correct the posture of fine movement top table 3B.

ウエハアライメントセンサ12で基準マーク4Mの位置を観測し、基準マークの位置を示す情報を取得する。具体的には、微動トップテーブル3Bを静止させた状態で、図5に示したX用ウエハアライメント顕微鏡12XによるX用基準マーク4Mの観測、及びY用ウエハアライメント顕微鏡12YによるY用基準マーク4Mの観測を同時に行う。また、位置センサ7により微動トップテーブル3Bの位置を測定し、このときの微動トップテーブル3Bの位置を示す情報を取得する。この2つの位置情報により、XY座標系とUV座標系との相対位置を関連付ける情報が得られる。XY座標系において、基準マーク4Mの中心点Fを移動させるべき目標座標(ベクトルCF、すなわち点FのXY座標(F,F))が与えられると、2つの座標系を関連付ける情報に基づいて、微動トップテーブル3Bを移動させ、基準マーク4Mをその目標位置に配置させることができる。 The position of the reference mark 4M is observed by the wafer alignment sensor 12, and information indicating the position of the reference mark is acquired. Specifically, in a stationary state of the fine movement top table 3B, the observation of the X reference mark 4M X by X for wafer alignment microscope 12X shown in FIG. 5, and by the wafer alignment microscope 12Y for Y Y reference mark 4M Y is observed simultaneously. Further, the position of the fine movement top table 3B is measured by the position sensor 7, and information indicating the position of the fine movement top table 3B at this time is acquired. Information relating the relative positions of the XY coordinate system and the UV coordinate system can be obtained from the two pieces of position information. In the XY coordinate system, given target coordinates (vector CF, that is, XY coordinates (F X , F Y ) of the point F) to which the center point F of the reference mark 4M is to be moved, based on information relating the two coordinate systems. Thus, the fine movement top table 3B can be moved and the reference mark 4M can be arranged at the target position.

図8(B)に示すように、マスクアライメントセンサ6で基準マーク4Mとマスクマーク21Mとを同時に観測できる位置まで微動トップテーブル3Bを移動させる。図3(A)に示した3つのマスクマーク21M〜21Mを観測し、各マスクマーク21M〜21MのXY座標を取得する。1つのマスクマーク21Mを観測する期間には、微動トップテーブル3Bを静止させた状態で、図4(A)に示したX用マスクアライメント顕微鏡6XによるX用基準マーク4MとX用マスクマーク21M1Xとの観測、及びY用マスクアライメント顕微鏡6YによるY用基準マーク4MとY用マスクマーク21M1Yとの観測を同時に行う。 As shown in FIG. 8B, the fine movement top table 3B is moved to a position where the reference mark 4M and the mask mark 21M can be simultaneously observed by the mask alignment sensor 6. Observing Figure 3 of three as shown in (A) the mask marks 21M 1 ~21M 3, to obtain the XY coordinates of each mask marks 21M 1 ~21M 3. The period of observing one mask marks 21M 1, are kept stationary during fine movement top table 3B, the reference mark 4M X and X mask mark X by X mask alignment microscope 6X that shown in FIG. 4 (A) observation with 21M 1X, and simultaneously observed with the Y reference mark 4M Y and Y mask mark 21M 1Y by the Y mask alignment microscope 6Y.

マスクマーク21Mを観測する直前に、X用マスクアライメント顕微鏡6X及びY用マスクアライメント顕微鏡6Yの照明用光源を点灯し、すべてのマスクマーク21Mの観測が終了したら、次の工程に移る前に、照明用光源を消灯する。これにより、マスクアライメントセンサ6からの発熱を抑制することができる。   Immediately before observing the mask mark 21M, the illumination light sources of the X mask alignment microscope 6X and the Y mask alignment microscope 6Y are turned on. When the observation of all the mask marks 21M is completed, the illumination is performed before proceeding to the next step. Turn off the light source. Thereby, the heat generation from the mask alignment sensor 6 can be suppressed.

この3つの座標から、マスク21の基準点RのXY座標(R,R)を求めることができる。ベクトルCRは一般にベースラインと呼ばれる。この工程で、XY座標系におけるマスク21の位置を示す情報が得られる。 From these three coordinates, the XY coordinates (R X , R Y ) of the reference point R of the mask 21 can be obtained. The vector CR is generally called a baseline. In this step, information indicating the position of the mask 21 in the XY coordinate system is obtained.

図8(C)に示すように、ウエハ20のウエハマーク20Mをウエハアライメントセンサ12の観測可能領域内に移動させ、ウエハマーク20Mを観測する。例えば、図6に示した一直線上に配置されていない少なくとも3個のウエハマーク20M〜20Mを観測する。1つのウエハマーク20Mを観測する期間は、微動トップテーブル3Bを静止させた状態で、図5に示したX用ウエハアライメント顕微鏡12XによるX用ウエハマークの観測と、Y用ウエハアライメント顕微鏡12YによるY用ウエハマークの観測とを同時に行う。 As shown in FIG. 8C, the wafer mark 20M of the wafer 20 is moved into the observable area of the wafer alignment sensor 12, and the wafer mark 20M is observed. For example, to observe at least three wafer marks are not arranged on a straight line 20M 1 to 20 m 3 shown in FIG. Period for observing one wafer marks 20M 1 is in a stationary state of the fine movement top table 3B, the observation of X for the wafer mark by X for wafer alignment microscope 12X shown in FIG. 5, according to the wafer alignment microscope 12Y for Y The Y wafer mark is observed simultaneously.

ウエハマーク20を観測する直前に、X用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yの照明用光源を点灯する。すべてのウエハマーク20Mの観測が終了すると、次の工程に移る前に照明用光源を消灯する。これにより、ウエハアライメントセンサ12からの発熱を抑制することができ、さらに照明光が照射されることによるウエハ20の温度上昇を抑制することができる。   Immediately before the wafer mark 20 is observed, the illumination light sources of the X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y are turned on. When the observation of all the wafer marks 20M is completed, the illumination light source is turned off before proceeding to the next step. Thereby, the heat generation from the wafer alignment sensor 12 can be suppressed, and further, the temperature rise of the wafer 20 due to irradiation with illumination light can be suppressed.

位置センサ7で測定された微動トップテーブル3Bの位置を示す情報、及びウエハアライメントセンサ12で観測された3つのウエハマークの位置を示す情報から、ウエハ20の位置及び姿勢を示す情報が得られる。ウエハ20の位置及び姿勢を示す情報は、例えばウエハ伸縮量(r、r)、ウエハ残渣回転量θ、ウエハ直交度ω、ウエハ21のローカル座標の原点GのUV座標(Q,Q)を含む。ここで、ウエハ伸縮量rは、ウエハ20上のあるショット領域から他のショット領域までのP軸方向の長さの測定値を、その長さの設計値で除した値である。ウエハ伸縮量rは、ウエハ20上のあるショット領域から他のショット領域までのQ軸方向の長さの測定値を、その長さの設計値で除した値である。 Information indicating the position and orientation of the wafer 20 is obtained from information indicating the position of the fine movement top table 3B measured by the position sensor 7 and information indicating the positions of the three wafer marks observed by the wafer alignment sensor 12. The information indicating the position and orientation of the wafer 20 includes, for example, the wafer expansion / contraction amount (r P , r Q ), the wafer residue rotation amount θ U , the wafer orthogonality ω U , and the UV coordinate (Q U of the origin G of the local coordinate of the wafer 21. , Q V ). Here, the wafer expansion amount r P is a measure of the P-axis direction of the length from the shot area on the wafer 20 to the other shot areas, is a value obtained by dividing the design value of its length. Wafer expansion amount r Q is the Q-axis direction from the shot area on the wafer 20 to another shot region length measurement of a value obtained by dividing the design value of its length.

ウエハ残渣回転量θは、P軸とU軸とのなす角度である。ウエハ直交度ωは、ウエハマークの位置の測定結果から算出したQ軸方向が、P軸に直交する方向からずれた角度であり、両者が直交する時に0°になる。ウエハ20のこれらの位置情報により、PQ座標系とUV座標系とを関連付けることができる。 Wafer residue amount of rotation theta U is the angle between the P axis and the U axis. The wafer orthogonality ω U is an angle in which the Q-axis direction calculated from the measurement result of the wafer mark position is shifted from the direction orthogonal to the P-axis, and is 0 ° when both are orthogonal. Based on the position information of the wafer 20, the PQ coordinate system and the UV coordinate system can be associated with each other.

ローカルなPQ座標系における1つのショット領域の基準点Sの設計座標を(S,S)、PQ座標系の原点GのUV座標を(G,G)とすると、基準点SのUV座標(S,S)は下記の式で表される。 If the design coordinates of the reference point S of one shot area in the local PQ coordinate system is (S P , S Q ) and the UV coordinates of the origin G of the PQ coordinate system are (G U , G V ), The UV coordinates (S U , S V ) are expressed by the following formula.

Figure 2005322843
Figure 2005322843

式(1)に示すように、ウエハ20の位置及び姿勢を示す情報、及び各ショット領域35の基準点Sの設計座標から、ショット領域35の基準点のUV座標(ショット領域の配列情報)が算出される。   As shown in Expression (1), UV coordinates (shot region arrangement information) of the reference point of the shot region 35 are obtained from information indicating the position and orientation of the wafer 20 and the design coordinates of the reference point S of each shot region 35. Calculated.

図8(D)に示すように、図8(A)から図8(C)の工程で得られた情報に基づいて、ウエハ20の露光すべきショット領域とマスク21との位置合わせを行う。以下、この位置合わせ方法について説明する。   As shown in FIG. 8D, based on the information obtained in the steps of FIGS. 8A to 8C, the shot area to be exposed on the wafer 20 and the mask 21 are aligned. Hereinafter, this positioning method will be described.

図7において、ベクトルCFにベクトルFSを足した合成ベクトルが、ベクトルCRに等しくなるように微動トップテーブル3Bを移動させれば、ショット領域35の基準点Sがマスク21の基準点Rに一致する。この条件から、次の式が得られる。   In FIG. 7, if the fine movement top table 3B is moved so that the combined vector obtained by adding the vector FS to the vector CF is equal to the vector CR, the reference point S of the shot area 35 coincides with the reference point R of the mask 21. . From this condition, the following equation is obtained.

Figure 2005322843
Figure 2005322843

座標(R,R)は、図8(B)に示した工程で測定されている。座標(S,S)は、上述の式(1)により算出される。従って、基準マーク4Mで規定される点Fを移動させるべき座標(F,F)が求まる。図8(A)の工程で得られたXY座標系とUV座標系とを関連付ける情報に基づいて、点Fが座標(F,F)に配置されるように粗動ステージ2及び微動ステージ3を駆動する。 The coordinates (R X , R Y ) are measured in the process shown in FIG. The coordinates (S U , S V ) are calculated by the above equation (1). Accordingly, the coordinates (F X , F Y ) to move the point F defined by the reference mark 4M are obtained. Based on the information relating the XY coordinate system and the UV coordinate system obtained in the process of FIG. 8A, the coarse movement stage 2 and the fine movement stage are arranged so that the point F is arranged at the coordinates (F X , F Y ). 3 is driven.

上記実施例による方法では、式(2)により、ショット領域35ごとに、ショット領域35とマスク21との位置合わせを行うための粗動ステージ2及び微動ステージ3の制御情報が得られる。この制御情報が得られた後は、マスクマークやウエハマークの観測を行うことなく、粗動ステージ2及び微動ステージ3の制御のみにより位置合わせが行われる。このため、ダイバイダイアライメントを行う場合に比べて、位置合わせに必要な時間の短縮化を図ることができる。これにより、スループットを高めることが可能になる。なお、本願発明者らが既に出願している特願2004−98571号明細書に記載されたように、1つの粗動トップテーブル2Bに複数台の微動ステージを取り付け、微動ステージごとに電子線源を配置することにより、さらにスループットを高めることができる。   In the method according to the above embodiment, the control information of the coarse movement stage 2 and the fine movement stage 3 for aligning the shot area 35 and the mask 21 is obtained for each shot area 35 by the equation (2). After this control information is obtained, alignment is performed only by controlling the coarse movement stage 2 and the fine movement stage 3 without observing the mask mark or wafer mark. For this reason, compared with the case where die-by-die alignment is performed, the time required for alignment can be shortened. Thereby, the throughput can be increased. In addition, as described in Japanese Patent Application No. 2004-98571 already filed by the present inventors, a plurality of fine movement stages are attached to one coarse movement top table 2B, and an electron beam source is provided for each fine movement stage. By arranging this, it is possible to further increase the throughput.

また、上記実施例では、図8(C)に示した工程において、ウエハマーク20Mをウエハアライメントセンサ12で観測する。この時、マスク21のメンブレンを介することなく直接ウエハマーク20Mが観測される。このため、マスクメンブレンの光透過率が十分でない場合にも、ウエハマークの位置を高精度に検出することができる。   In the above embodiment, the wafer mark 20M is observed by the wafer alignment sensor 12 in the process shown in FIG. At this time, the wafer mark 20M is directly observed without passing through the membrane of the mask 21. For this reason, even when the light transmittance of the mask membrane is not sufficient, the position of the wafer mark can be detected with high accuracy.

また、上記実施例では、図8(B)に示した工程において、1つのマスクアライメントセンサ6をXY面内方向に移動させることにより、複数のマスクマーク21Mを観測した。同様に、図8(C)に示した工程において、ウエハ20をXY面内方向に移動させることにより、1つのウエハアライメントセンサ12で複数のウエハマーク20Mを観測した。これに対し、ダイバイダイアライメントを行う場合には、マスク及びウエハを固定して複数のマークを観測する必要があるため、マークの数に応じたアライメントセンサを準備しなければならない。さらに、マスクによってマスクマークの位置が変わるため、アライメントセンサにX方向及びY方向の移動機構を取り付けなければならない。上記実施例の装置では、ダイバイダイアライメントを行う装置に比べて、アライメントセンサの数を削減することができる。さらに、アライメントセンサの移動機構が不要であるため、装置の低コスト化を図ることが可能になる。   Further, in the above embodiment, a plurality of mask marks 21M are observed by moving one mask alignment sensor 6 in the XY plane direction in the step shown in FIG. 8B. Similarly, in the process shown in FIG. 8C, the wafer 20 is moved in the XY plane direction, and a plurality of wafer marks 20M are observed by one wafer alignment sensor 12. On the other hand, when performing die-by-die alignment, it is necessary to fix a mask and a wafer and observe a plurality of marks, so an alignment sensor corresponding to the number of marks must be prepared. Furthermore, since the position of the mask mark changes depending on the mask, it is necessary to attach a movement mechanism in the X direction and the Y direction to the alignment sensor. In the apparatus of the above embodiment, the number of alignment sensors can be reduced as compared with an apparatus that performs die-by-die alignment. Further, since the alignment sensor moving mechanism is unnecessary, the cost of the apparatus can be reduced.

上記実施例では、図8(A)に示した基準マーク4Mの観測工程の前に、マスク21及びウエハ20を、それぞれマスクステージ10及び微動トップテーブル3Bに保持した。マスク21は、図8(A)に示した基準マーク4Mの観測工程後に、マスクステージ10に保持してもよい。また、ウエハ20は、図8(B)に示したマスクマーク21Mの観測工程の後に、微動トップテーブル3Bに保持してもよい。1枚のウエハ20の処理が終了すると、次に処理すべきウエハを微動トップテーブル3Bに保持し、図8(C)に示したウエハマークの観測工程と、図8(D)に示した位置合わせ工程及び露光工程を行えばよい。   In the above embodiment, the mask 21 and the wafer 20 are held on the mask stage 10 and fine movement top table 3B, respectively, before the reference mark 4M observation step shown in FIG. 8A. The mask 21 may be held on the mask stage 10 after the observation process of the reference mark 4M shown in FIG. Further, the wafer 20 may be held on the fine movement top table 3B after the observation step of the mask mark 21M shown in FIG. When the processing of one wafer 20 is completed, the wafer to be processed next is held on the fine movement top table 3B, the wafer mark observation step shown in FIG. 8C, and the position shown in FIG. 8D. What is necessary is just to perform a matching process and an exposure process.

上記実施例では、図8(B)に示した工程で、マスク21の基準点の位置を算出したが、基準点の位置以外の情報を得ることもできる。次に、マスク21の回転残渣及び線形伸縮量を求める方法について説明する。   In the above embodiment, the position of the reference point of the mask 21 is calculated in the step shown in FIG. 8B, but information other than the position of the reference point can also be obtained. Next, a method for obtaining the rotation residue and linear expansion / contraction amount of the mask 21 will be described.

図3において、マスクマーク21M〜21MのXY座標の測定結果を、それぞれ(x、y)、(x、y)、及び(x、y)とする。マスクマーク21Mと21Mとの、設計上のY座標は同一であり、マスクマーク21Mと21Mとの、設計上のX座標は同一である。マスク21の回転残渣θは、 In FIG. 3, the measurement results of the XY coordinates of the mask marks 21M 1 to 21M 3 are respectively (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), and (x 3 , y 3 ). The mask mark 21M 1 and 21M 2, Y coordinates of the design is the same, the mask mark 21M 1 and 21M 3, X coordinate of the design are the same. The rotational residue θ M of the mask 21 is

(数3)
θ=(y−y)/(x−x
と表される。X方向及びY方向の線形伸縮量MMX及びMMYは、
(Equation 3)
θ M = (y 1 −y 2 ) / (x 1 −x 2 )
It is expressed. The linear expansion and contraction amounts M MX and M MY in the X direction and the Y direction are

(数4)
MX=(x−x)/A
MY=(y−y)/B
と表される。ここで、Aは、マスクマーク21Mと21Mとの設計上のX軸方向の間隔を表し、Bは、マスクマーク21Mと21Mとの設計上のY軸方向の間隔を表す。
(Equation 4)
M MX = (x 1 −x 2 ) / A
M MY = (y 1 -y 3 ) / B
It is expressed. Here, A is represents the distance between the X-axis direction on the design of the mask mark 21M 1 and 21M 2, B represents the distance between the Y-axis direction on the design of the mask mark 21M 1 and 21M 3.

また、上記実施例では、図8(C)に示した工程で、ウエハ20の位置情報を取得したが、ショット領域内に転写されているパターンの回転方向の変位量(回転量)、及び線形伸縮量を測定することも可能である。転写されたパターンのこれらの情報を得るための計測を、イントラフィールド計測と呼ぶ。次に、イントラフィールド計測の方法について説明する。   Further, in the above embodiment, the position information of the wafer 20 is acquired in the process shown in FIG. 8C. However, the displacement amount (rotation amount) in the rotation direction of the pattern transferred in the shot area is linear and linear. It is also possible to measure the amount of expansion and contraction. Measurement for obtaining such information of the transferred pattern is called intra-field measurement. Next, the method of intrafield measurement will be described.

図6において、イントラフィールド計測用のショット領域35aの周囲に、2つのウエハマーク20M及び20Mが形成されている。このウエハマーク20M及び20Mは、イントラフィールド計測用のショット領域35a内の回路パターンの転写時に、回路パターンと同時に転写されたものである。 6, around the shot area 35a for intra field measurement, two wafer marks 20M 3 and 20M 4 are formed. The wafer mark 20M 3 and 20M 4, upon the transfer of a circuit pattern in the shot area 35a for intra field measurement, is one which is simultaneously transferred to the circuit pattern.

この2つのウエハマーク20M及び20Mの位置を計測することにより、回転量θ、及び伸縮量rを求めることができる。なお、イントラフィールド計測用のショット領域を複数個準備し、ショット領域ごとに算出された回転量及び伸縮量のそれぞれを平均してもよい。ここで算出される回転量θは、式(1)に示されているウエハ回転量θと、イントラフィールド回転量θとを合計したものである。従って、ショット領域35a内のパターンの回転量θは、 By measuring the position of the two wafer marks 20M 3 and 20M 4, it can be determined rotation amount theta C, and the amount of expansion or contraction r C. In addition, a plurality of shot areas for intrafield measurement may be prepared, and the rotation amount and the expansion / contraction amount calculated for each shot area may be averaged. The rotation amount θ C calculated here is the sum of the wafer rotation amount θ U and the intra-field rotation amount θ S shown in Equation (1). Therefore, the rotation amount θ S of the pattern in the shot area 35a is

(数5)
θ=θ−θ
となる。また、伸縮量rは、式(1)に示されたウエハ伸縮量r及びrと、イントラフィールド伸縮量rとを合成したものである。イントラフィールド伸縮量rは、
(Equation 5)
θ S = θ C −θ U
It becomes. The expansion / contraction amount r C is a combination of the wafer expansion / contraction amounts r X and r Y shown in the equation (1) and the intra-field expansion / contraction amount r S. Intrafield expansion / contraction amount r S is

(数6)
=r/((r+r)/2)
となる。
(Equation 6)
r S = r C / ((r X + r Y ) / 2)
It becomes.

次に、マスク回転残渣θ、及びイントラフィールド回転量θとを考慮して位置合わせする方法について説明する。図8(C)に示したウエハマークの観測工程の後、イントラフィールド回転量が、マスク回転残渣θに一致するように、ウエハ20を角度θだけ回転させる。その後、微動トップテーブル3BをX方向及びY方向に並進移動させながら、マスク21の基準点と各ショット領域35の基準点との位置合わせを行う。ここで、ウエハ20を回転させるべき角度θは、 Next, a method for aligning in consideration of the mask rotation residue θ M and the intra-field rotation amount θ S will be described. After the wafer mark observation step shown in FIG. 8 (C), the intra-field rotation amount, so as to match the mask rotation residue theta M, to rotate the wafer 20 by an angle theta J. Thereafter, the reference point of the mask 21 and the reference point of each shot area 35 are aligned while the fine movement top table 3B is translated in the X and Y directions. Here, the angle θ J to rotate the wafer 20 is:

(数7)
θ=θ−θ
と表される。
(Equation 7)
θ J = θ M −θ C
It is expressed.

ウエハ20を回転させる代わりに、マスク21を角度θだけ回転させてもよい。または、マスク21とショット領域35内の回路パターンとの回転方向に関する位置ずれを補正するように、露光用の電子線を偏向させてもよい。 The wafer 20 instead of rotating may rotate the mask 21 by an angle theta J. Alternatively, the electron beam for exposure may be deflected so as to correct the positional shift in the rotation direction between the mask 21 and the circuit pattern in the shot area 35.

さらに、マスク伸縮量MMX、MMY、及びショット領域35の伸縮量rとが異なる場合には、この伸縮量の相違に起因するマスクパターンとウエハ上のパターンとの位置ずれを補正するように、電子線を偏向させることが好ましい。 Further, when the mask expansion / contraction amounts M MX and M MY and the expansion / contraction amount r C of the shot area 35 are different, the positional deviation between the mask pattern and the pattern on the wafer due to the difference in the expansion / contraction amount is corrected. Further, it is preferable to deflect the electron beam.

図9に、基準マスク4の他の構成例を示す。図2(A)及び(B)では、基準マスク4内に1個の基準マーク4Mが形成されていた。図9に示す構成例では、基準マスク4内に3個の基準マーク4M〜4Mが形成されている。基準マーク4M〜4Mの各々は、図2(B)に示した基準マーク4Mと同一の形状を有する。例えば、装置組み立て当初に、基準マーク4Mを使用し、基準マーク4M及び4Mが予備の基準マークとなる。基準マーク4Mが何らかの原因で、例えばパーティクルの付着、基準マークの形状欠陥、基準マスク4のメンブレンの破損等により使用できなくなった場合には、基準マスク4の位置をずらして、予備の基準マーク4Mまたは4Mを使用することができる。 FIG. 9 shows another configuration example of the reference mask 4. 2A and 2B, one reference mark 4M is formed in the reference mask 4. In the configuration example shown in FIG. 9, three reference marks 4M 1 to 4M 3 are formed in the reference mask 4. Each of the reference marks 4M 1 to 4M 3 has the same shape as the reference mark 4M shown in FIG. For example, at the beginning of the device assembly, the reference mark 4M 1 is used, and the reference marks 4M 2 and 4M 3 become spare reference marks. For some reason the reference mark 4M 1 is, for example, adhesion of particles, the shape defects of the reference marks, when it becomes unusable by a membrane such as breakage of the reference mask 4, by shifting the position of the reference mask 4, the reference mark of the pre 4M 2 or 4M 3 can be used.

通常、基準マークの数が増えても、基準マスク4の製造コストはほとんど変わらない。このため、基準マスク4に複数の基準マークを形成しておくことにより、基準マーク1個あたりの製造コストの低減を図ることができる。   Usually, even if the number of reference marks increases, the manufacturing cost of the reference mask 4 hardly changes. For this reason, by forming a plurality of reference marks on the reference mask 4, the manufacturing cost per reference mark can be reduced.

図10を参照して、マスクアライメント顕微鏡の他の効果について説明する。図10に、微動ステージ3、マスクステージ10、及びこれらに取り付けられた構成部品の概略図を示す。図1を参照して説明した構成部品については、ここでは説明を省略する。微動トップテーブル3Bに、マスクステージ10側を向くようにレベリングセンサ40が取り付けられている。マスクステージ10に、微動トップテーブル3B側を向くようにレベリングセンサ41が取り付けられている。これらのレベリングセンサ40及び41は、例えば静電容量センサで構成される。   With reference to FIG. 10, another effect of the mask alignment microscope will be described. FIG. 10 shows a schematic diagram of fine movement stage 3, mask stage 10, and components attached thereto. Description of the components described with reference to FIG. 1 is omitted here. A leveling sensor 40 is attached to the fine movement top table 3B so as to face the mask stage 10 side. A leveling sensor 41 is attached to the mask stage 10 so as to face the fine movement top table 3B side. These leveling sensors 40 and 41 are constituted by electrostatic capacitance sensors, for example.

レベリングセンサ40がマスク21に対向する位置まで微動トップテーブル3Bを移動させることにより、マスク21のZ方向の位置(高さ)を計測することができる。マスク21の少なくとも3点の高さを測定することにより、XY面に対するマスク21の傾きを検出することができる。マスクステージ10は、マスク21の傾きを微調整する微調機構を有し、マスク21のレベリングを行うことができる。   By moving the fine movement top table 3B to a position where the leveling sensor 40 faces the mask 21, the position (height) of the mask 21 in the Z direction can be measured. By measuring the height of at least three points on the mask 21, the inclination of the mask 21 with respect to the XY plane can be detected. The mask stage 10 has a fine adjustment mechanism that finely adjusts the inclination of the mask 21, and can perform leveling of the mask 21.

また、レベリングセンサ41がウエハ20に対向する位置まで微動トップテーブル3Bを移動させることにより、ウエハ20の表面のZ方向の位置(高さ)を測定することができる。ウエハ20の少なくとも3点の高さを測定することにより、ウエハ20のレベリングを行うことができる。また、マスク21とウエハ20との間隔を求めることができる。   Further, by moving the fine movement top table 3B to a position where the leveling sensor 41 faces the wafer 20, the position (height) in the Z direction of the surface of the wafer 20 can be measured. By measuring the height of at least three points on the wafer 20, the wafer 20 can be leveled. Further, the distance between the mask 21 and the wafer 20 can be obtained.

ウエハの厚さには、ウエハごとのばらつきがある。マスク21とウエハ20との間隔を所定の値にするために、微動トップテーブル3BをZ方向に移動させる。微動トップテーブル3BをZ方向に移動させると、マスク21からマスクアライメントセンサ6までの距離も変動してしまう。   The wafer thickness varies from wafer to wafer. In order to set the distance between the mask 21 and the wafer 20 to a predetermined value, the fine movement top table 3B is moved in the Z direction. When the fine movement top table 3B is moved in the Z direction, the distance from the mask 21 to the mask alignment sensor 6 also varies.

図4(B)を参照して説明したように、マスクアライメントセンサ6を構成するX用マスクアライメント顕微鏡6Xの光軸30は、XY面に対して傾いている。マスク21からX用マスクアライメント顕微鏡6Xまでの距離が変動すると、物面32とマスク21とが交差する位置がY方向に移動する。この交差位置がX用マスクマーク21M1X内に納まっていれば、X用マスクマーク21M1XのX軸方向に関する位置を検出することができる。このように、ウエハ20の厚さのばらつきにより、微動トップステージ3BをZ方向に移動させても、マスクアライメントセンサ6でマスクマーク21Mを観測することができる。 As described with reference to FIG. 4B, the optical axis 30 of the X mask alignment microscope 6X constituting the mask alignment sensor 6 is inclined with respect to the XY plane. When the distance from the mask 21 to the X mask alignment microscope 6X changes, the position where the object surface 32 and the mask 21 intersect moves in the Y direction. If this intersection is accommodated in the mask mark 21M in 1X for X, it is possible to detect the position in the X-axis direction of the X mask mark 21M 1X. As described above, the mask mark 21M can be observed by the mask alignment sensor 6 even if the fine movement top stage 3B is moved in the Z direction due to the variation in the thickness of the wafer 20.

また、マスクとウエハとの間隔を変えて露光したい場合にも、マスクアライメントセンサ6の位置を調節することなく、柔軟に対応することが可能である。   Further, even when exposure is performed by changing the distance between the mask and the wafer, it is possible to respond flexibly without adjusting the position of the mask alignment sensor 6.

図11(A)に、LEEPLで用いられるマスクの回路パターンが形成される部分の斜視図を示す。マスクメンブレン21Aの機械的強度を維持するために、格子状に梁21Bが設けられている。マスクメンブレン21Aのうち梁21Bの設けられていない領域に、転写すべき回路パターンが配置される。   FIG. 11A is a perspective view of a portion where a circuit pattern of a mask used in LEEPL is formed. In order to maintain the mechanical strength of the mask membrane 21A, beams 21B are provided in a lattice shape. A circuit pattern to be transferred is arranged in an area where the beam 21B is not provided in the mask membrane 21A.

ダイバイダイアライメントを行う場合には、マスクメンブレン21Aに形成されたマスクマークを観測すると同時に、マスクメンブレン21Aを通してウエハ上のウエハマークを観測する。このため、マスクマークは、梁21Bの設けられていない領域に配置しなければならない。これに対し、本願実施例の場合には、図8(B)及び図11(B)に示したように、マスクマーク21Mをウエハ20に対向する面から観測する。このため、マスクマーク21Mを、梁21Bの設けられている領域に配置することができる。   When performing die-by-die alignment, the mask mark formed on the mask membrane 21A is observed, and simultaneously the wafer mark on the wafer is observed through the mask membrane 21A. For this reason, the mask mark must be arranged in a region where the beam 21B is not provided. On the other hand, in the case of this embodiment, the mask mark 21M is observed from the surface facing the wafer 20 as shown in FIGS. 8B and 11B. For this reason, the mask mark 21M can be arranged in the region where the beam 21B is provided.

マスクメンブレン21Aは、回路パターンが配置されている領域の周囲において、マスクメンブレン21Aを支持する支持部材に固定されている。この支持部材に固定された領域にマスクマークを配置することも可能である。   The mask membrane 21A is fixed to a support member that supports the mask membrane 21A around the area where the circuit pattern is disposed. It is also possible to arrange a mask mark in a region fixed to the support member.

図5に、ウエハアライメントセンサ12の構成例を示したが、次に、ウエハアライメントセンサ12の他の構成例について説明する。   FIG. 5 shows a configuration example of the wafer alignment sensor 12. Next, another configuration example of the wafer alignment sensor 12 will be described.

図12(A)及び(B)に、それぞれ他の構成例によるウエハアライメントセンサ12の平面図及び側面図を示す。鏡筒12Bの先端に、3つの対物レンズ44X、44Y及び44Zが取り付けられている。鏡筒12Bの他方の端部に、3つの受像機45X、45Y、及び45Zが取り付けられている。対物レンズ44Xと受像機45Xが、X用ウエハアライメント顕微鏡12Xを構成し、対物レンズ44Yと受像機45Yが、Y用ウエハアライメント顕微鏡12Yを構成し、対物レンズ44Zと受像機45Zが、垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡12Zを構成する。X用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yは、それぞれ図5に示したX用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yに相当する。   FIGS. 12A and 12B are a plan view and a side view of a wafer alignment sensor 12 according to another configuration example, respectively. Three objective lenses 44X, 44Y and 44Z are attached to the tip of the lens barrel 12B. Three receivers 45X, 45Y, and 45Z are attached to the other end of the lens barrel 12B. The objective lens 44X and the receiver 45X constitute the X wafer alignment microscope 12X, the objective lens 44Y and the receiver 45Y constitute the Y wafer alignment microscope 12Y, and the objective lens 44Z and the receiver 45Z are used for vertical observation. A wafer alignment microscope 12Z is configured. The X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y correspond to the X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y shown in FIG. 5, respectively.

対物レンズ44Xの光軸は、XY面の法線方向からY方向に傾いており、対物レンズ44Yの光軸は、XY面の法線方向からX方向に傾いている。対物レンズ44Zの光軸は、XY面の法線に平行である。   The optical axis of the objective lens 44X is inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane, and the optical axis of the objective lens 44Y is inclined in the X direction from the normal direction of the XY plane. The optical axis of the objective lens 44Z is parallel to the normal line of the XY plane.

図13に、ウエハアライメントセンサ12を基準ベース1Bに取り付けた部分の平面図を示す。ウエハアライメントセンサ12は、低熱膨張部材47を介して基準ベース1Bに取り付けられている。低熱膨張部材47は、円環から、そのほぼ半周部分を切り出した形状を有する。低熱膨張部材47は、その両端において固定ネジ46a及び46bにより基準ベース1Bに固定されている。固定ネジ46a及び46bで固定された位置は、X軸方向に関して、マスク21の回転中心の位置と同一である。また、固定ネジ46a及び46bで固定された位置を結ぶ線分の中点が、マスク21の回転中心と一致する。   FIG. 13 is a plan view of a portion where the wafer alignment sensor 12 is attached to the reference base 1B. The wafer alignment sensor 12 is attached to the reference base 1B via a low thermal expansion member 47. The low thermal expansion member 47 has a shape obtained by cutting out a substantially semicircular portion of the ring. The low thermal expansion member 47 is fixed to the reference base 1B by fixing screws 46a and 46b at both ends thereof. The position fixed by the fixing screws 46a and 46b is the same as the position of the rotation center of the mask 21 in the X-axis direction. Further, the midpoint of the line segment connecting the positions fixed by the fixing screws 46 a and 46 b coincides with the rotation center of the mask 21.

低熱膨張部材47は、その内周の一部からY方向に突出した突出部47aを有する。ウエハアライメントセンサ12は、突出部47aの先端に、固定ネジ48により固定されている。X軸方向に関して、固定ネジ48による固定位置が、対物レンズ44Xの光軸の位置と一致する。Y軸方向に関して、対物レンズ44Yの光軸の位置がマスク21の回転中心の位置に一致する。   The low thermal expansion member 47 has a protruding portion 47a protruding in the Y direction from a part of its inner periphery. The wafer alignment sensor 12 is fixed to the tip of the protruding portion 47a by a fixing screw 48. With respect to the X-axis direction, the fixing position by the fixing screw 48 coincides with the position of the optical axis of the objective lens 44X. With respect to the Y-axis direction, the position of the optical axis of the objective lens 44Y coincides with the position of the rotation center of the mask 21.

低熱膨張部材47は、基準ベース1Bやウエハアライメントセンサ12の鏡筒の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有する材料で形成されている。低熱膨張部材47の材料として、例えば株式会社日本セラテック製のZFP(商品名)等を用いることができる。   The low thermal expansion member 47 is formed of a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the reference base 1 </ b> B or the lens barrel of the wafer alignment sensor 12. As a material of the low thermal expansion member 47, for example, ZFP (trade name) manufactured by Nippon Ceratech Co., Ltd. can be used.

基準ベース1B及びウエハアライメントセンサ12の鏡筒が、X方向及びY方向に熱膨張した場合を想定する。このとき、低熱膨張部材47はほとんど膨張しないと仮定する。低熱膨張部材47が固定ネジ46a及び46bで固定されている位置を結ぶ中点にマスク21の回転中心が一致するため、低熱膨張部材47は、マスク21に対してX方向にもY方向にもほとんど変位しない。   Assume that the reference base 1B and the lens barrel of the wafer alignment sensor 12 are thermally expanded in the X direction and the Y direction. At this time, it is assumed that the low thermal expansion member 47 hardly expands. Since the rotation center of the mask 21 coincides with the midpoint connecting the positions where the low thermal expansion member 47 is fixed by the fixing screws 46a and 46b, the low thermal expansion member 47 is in the X direction and the Y direction with respect to the mask 21. Almost no displacement.

X軸方向に関して、対物レンズ44Xの光軸の位置と固定ネジ48の位置とが一致するため、鏡筒が膨張しても、対物レンズ44Xの光軸は、X方向にほとんど変位しない。また、Y軸方向に関して、対物レンズ44Yの光軸の位置と固定ネジ48の位置とを近づけることにより、対物レンズ44Yの光軸のY方向への変位も小さくすることができる。   Since the position of the optical axis of the objective lens 44X coincides with the position of the fixing screw 48 with respect to the X-axis direction, the optical axis of the objective lens 44X is hardly displaced in the X direction even when the lens barrel is expanded. Further, with respect to the Y-axis direction, the displacement of the optical axis of the objective lens 44Y in the Y direction can be reduced by bringing the position of the optical axis of the objective lens 44Y closer to the position of the fixing screw 48.

このように、ウエハアライメントセンサ12を、低熱膨張部材47を介して基準ベース1Bに取り付けることにより、基準ベース1Bやウエハアライメントセンサ12の鏡筒の熱膨張による光軸のずれを抑制することができる。   As described above, by attaching the wafer alignment sensor 12 to the reference base 1B via the low thermal expansion member 47, it is possible to suppress the deviation of the optical axis due to the thermal expansion of the reference base 1B or the lens barrel of the wafer alignment sensor 12. .

図13では、固定ネジ46a及び46bを結ぶ線分の中点を、マスク21の回転中心と一致させたが、必ずしも中点に一致させる必要はない。固定ネジ46a及び46bが、Y方向に関してマスクステージの両側に配置されるような構成とにても、対物レンズ44X及び44Yの光軸の位置が、基準ベース1Bの熱膨張の影響を受けにくくなる。また、対物レンズ44Yの光軸とマスク21の回転中心とが、Y方向に関して一致するような構成としたが、両者を必ずしも一致させなくてもよい。Y軸方向に関して、ウエハアライメントセンサ12がマスクステージと重なる位置に配置すれば、熱膨張の影響が緩和される。   In FIG. 13, the midpoint of the line connecting the fixing screws 46a and 46b is made to coincide with the rotation center of the mask 21, but it is not always necessary to coincide with the midpoint. Even if the fixing screws 46a and 46b are arranged on both sides of the mask stage with respect to the Y direction, the positions of the optical axes of the objective lenses 44X and 44Y are hardly affected by the thermal expansion of the reference base 1B. . In addition, the optical axis of the objective lens 44Y and the rotation center of the mask 21 are configured to coincide with each other in the Y direction. If the wafer alignment sensor 12 is arranged at a position overlapping the mask stage in the Y-axis direction, the influence of thermal expansion is mitigated.

上記実施例では、X用ウエハアライメント顕微鏡12XとY用ウエハアライメント顕微鏡12Yを用いた位置合わせ方法について説明した。次に、図12(A)及び(B)に示した垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡12Zを用いて位置合わせを行う方法について説明する。   In the above embodiment, the alignment method using the X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y has been described. Next, a method of performing alignment using the vertical observation wafer alignment microscope 12Z shown in FIGS. 12A and 12B will be described.

図8(A)に示した工程において、垂直観測用ウエハアライメントセンサ12Zで図2(B)に示したX用基準マーク4M及びY用基準マーク4Mを観測する。X用基準マーク4Mの中心線4Cから基準マーク4MのX方向の位置が算出され、Y用基準マーク4Mの中心線4Cから基準マーク4MのY方向の位置が算出される。 In the step shown in FIG. 8 (A), to observe the X reference mark 4M X and Y reference mark 4M Y shown in vertical observation wafer alignment sensor 12Z in FIG 2 (B). X-direction position of the reference mark 4M from the center line 4C X of X reference mark 4M X is calculated, the position of the Y direction of the reference mark 4M is calculated from the center line 4C Y of Y reference mark 4M Y.

図8(B)に示したマスクマーク観測工程は、上記実施例の方法と同様である。   The mask mark observation process shown in FIG. 8B is the same as the method of the above embodiment.

図8(C)に示した工程において、垂直観測用ウエハアライメントセンサ12Zでウエハマーク20Mを観測する。この場合、ウエハマーク20Mとして、例えば株式会社ニコンの提案によるFIAマークや、キャノン株式会社の提案によるHe−Neマルチマーク等のフォトマークを用いることができる。   In the step shown in FIG. 8C, the wafer mark 20M is observed by the vertical observation wafer alignment sensor 12Z. In this case, as the wafer mark 20M, for example, an FIA mark proposed by Nikon Corporation or a He-Ne multimark proposed by Canon Inc. can be used.

ここまでの工程で、上記実施例の場合と同様の位置情報を得ることができる。図8(D)に示した位置合わせ及び露光工程は、上記実施例の方法と同様である。   Through the steps so far, the same position information as in the case of the above embodiment can be obtained. The alignment and exposure process shown in FIG. 8D is the same as the method of the above embodiment.

図12及び図13では、X用ウエハアライメント顕微鏡12X、Y用ウエハアライメント顕微鏡12Y、及び垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡12Zを、一つの鏡筒12Bに取付け、この鏡筒12Bを上側基準ベース1Bに固定したが、他の構成としてもよい。例えば、図5に示したX用ウエハアライメント顕微鏡12X及びY用ウエハアライメント顕微鏡12Yを、中間部材12Aを介して上側基準ベース1Bに取り付けるとともに、垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡を、個別に上側基準ベース1Bに取り付けてもよい。   12 and 13, the X wafer alignment microscope 12X, the Y wafer alignment microscope 12Y, and the vertical observation wafer alignment microscope 12Z are attached to one lens barrel 12B, and the lens barrel 12B is fixed to the upper reference base 1B. However, other configurations may be used. For example, the X wafer alignment microscope 12X and the Y wafer alignment microscope 12Y shown in FIG. 5 are attached to the upper reference base 1B via the intermediate member 12A, and the vertical observation wafer alignment microscope is individually connected to the upper reference base 1B. You may attach to.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

本発明の実施例による位置合わせ装置の概略図である。1 is a schematic view of an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention. (A)は、微動トップテーブルの平面図であり、(B)は基準マークの平面図である。(A) is a plan view of a fine movement top table, and (B) is a plan view of a reference mark. (A)はマスクの平面図であり、(B)はマスクマークの平面図である。(A) is a plan view of the mask, and (B) is a plan view of the mask mark. マスクマーク、基準マーク、及びマスクアライメントセンサの位置関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the positional relationship of a mask mark, a reference mark, and a mask alignment sensor. ウエハアライメントセンサの平面図である。It is a top view of a wafer alignment sensor. ウエハの平面図である。It is a top view of a wafer. 座標系の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship of a coordinate system. 実施例による位置合わせ方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the alignment method by an Example. 基準マスクの他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of a reference | standard mask. 微動トップテーブル、マスクステージ及びこれらに取り付けられた構成部品を示す概略図である。It is the schematic which shows a fine movement top table, a mask stage, and the component attached to these. (A)はマスクの回路パターンが形成される部分の斜視図であり、(B)はその断面図である。(A) is a perspective view of a portion where a circuit pattern of a mask is formed, and (B) is a sectional view thereof. (A)はウエハアライメントセンサの他の構成例の平面図であり、(B)はその側面図である。(A) is a top view of the other structural example of a wafer alignment sensor, (B) is the side view. 低熱膨張部材及びウエハアライメントセンサの平面図である。It is a top view of a low thermal expansion member and a wafer alignment sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 基準ベース
2 粗動ステージ
2A 粗動機構
2B 粗動トップテーブル
3 微動ステージ
3A 微動機構
3B 微動トップテーブル
4 基準マスク
4M 基準マーク
6 マスクアライメントセンサ
7 位置センサ
7X、7Y 測長ミラー
10 マスクステージ
11 回転機構
12 ウエハアライメントセンサ
15 電子線源
20 ウエハ
20M〜20M ウエハマーク
21 マスク
21M〜21M マスクマーク
30 光軸
31 受像面
32 物面
35 ショット領域
40、41 レベリングセンサ
44X、44Y、44Z 対物レンズ
45X、45Y、45Z 受像装置
46a、46b、48 固定ネジ
47 低熱膨張部材
1 reference base 2 coarse movement stage 2A coarse movement mechanism 2B coarse movement top table 3 fine movement stage 3A fine movement mechanism 3B fine movement top table 4 reference mask 4M reference mark 6 mask alignment sensor 7 position sensor 7X, 7Y measuring mirror 10 mask stage 11 rotation Mechanism 12 Wafer alignment sensor 15 Electron beam source 20 Wafers 20M 1 to 20M 4 Wafer mark 21 Mask 21M 1 to 21M 3 Mask mark 30 Optical axis 31 Image receiving surface 32 Object surface 35 Shot area 40, 41 Leveling sensors 44X, 44Y, 44Z Objective Lenses 45X, 45Y, 45Z Image receiving devices 46a, 46b, 48 Fixing screw 47 Low thermal expansion member

Claims (26)

XYZ直交座標系を画定する基準ベースと、
前記基準ベースに取り付けられ、XY面に平行な方向に粗動トップテーブルを移動させる粗動ステージと、
処理すべきウエハをXY面に平行に保持する微動トップテーブルを、前記粗動トップテーブルに対してXY面に平行な方向に変位させる微動ステージと、
前記微動トップテーブルに取り付けられた基準マークと、
前記微動トップテーブルに保持されたウエハから、Z方向にある間隔を隔て、かつ前記基準ベースに対する相対位置が拘束されるようにマスクを保持するマスクステージと、
前記微動トップテーブルに取り付けられ、前記マスクステージに保持されたマスク上のマスクマークと前記基準マークとを同時に観測することができるマスクアライメントセンサと、
前記基準ベースに取り付けられたウエハアライメントセンサであって、前記粗動トップテーブル及び微動トップテーブルを移動させることにより前記基準マークを該ウエハアライメントセンサの観測可能領域内に配置することができるように取り付けられているウエハアライメントセンサと、
前記微動トップテーブルのXY面内に関する位置を測定する位置センサと
を有する位置合わせ装置。
A reference base defining an XYZ Cartesian coordinate system;
A coarse movement stage attached to the reference base and moving the coarse movement top table in a direction parallel to the XY plane;
A fine movement stage that displaces a fine movement top table that holds a wafer to be processed parallel to the XY plane in a direction parallel to the XY plane with respect to the coarse movement top table;
A reference mark attached to the fine movement top table;
A mask stage that holds the mask so that the relative position with respect to the reference base is constrained from the wafer held on the fine movement top table at a certain interval in the Z direction;
A mask alignment sensor attached to the fine movement top table and capable of simultaneously observing a mask mark on the mask held on the mask stage and the reference mark;
A wafer alignment sensor attached to the reference base, wherein the reference mark can be arranged in an observable region of the wafer alignment sensor by moving the coarse top table and the fine top table. A wafer alignment sensor,
And a position sensor for measuring a position of the fine movement top table in the XY plane.
前記位置センサは、前記微動トップテーブルの、XY面からの傾き量及びZ軸に平行な軸を中心とした回転方向に関する位置を検出することができ、
前記微動ステージは、前記微動トップテーブルの、XY面からの傾き量を調整し、かつZ軸に平行な軸を中心とした回転方向に、該微動トップテーブルを変位させることができる請求項1に記載の位置合わせ装置。
The position sensor can detect the position of the fine movement top table with respect to the amount of inclination from the XY plane and the rotation direction about an axis parallel to the Z axis,
The fine movement stage is capable of adjusting the amount of inclination of the fine movement top table from the XY plane and displacing the fine movement top table in a rotation direction about an axis parallel to the Z axis. The alignment apparatus as described.
前記マスクアライメントセンサは、
XY面の法線方向からY方向に傾いた光軸を有するX用マスクアライメント顕微鏡と、
XY面の法線方向からX方向に傾いた光軸を有するY用マスクアライメント顕微鏡と
を含み、
前記基準マークは、前記X用マスクアライメント顕微鏡で観測されるX用基準マークと、前記Y用マスクアライメント顕微鏡で観測されるY用基準マークとを含む請求項1または2に記載の位置合わせ装置。
The mask alignment sensor is
A mask alignment microscope for X having an optical axis inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane;
A Y mask alignment microscope having an optical axis inclined in the X direction from the normal direction of the XY plane,
The alignment apparatus according to claim 1, wherein the reference mark includes an X reference mark observed with the X mask alignment microscope and a Y reference mark observed with the Y mask alignment microscope.
前記X用マスクアライメント顕微鏡による前記X用基準マークの観測、及び前記Y用マスクアライメント顕微鏡による前記Y用基準マークの観測が同時に行えるように、前記X用マスクアライメント顕微鏡、前記Y用マスクアライメント顕微鏡、前記X用基準マーク、及び前記Y用基準マークが配置されている請求項3に記載の位置合わせ装置。 The X mask alignment microscope, the Y mask alignment microscope, so that the observation of the X reference mark by the X mask alignment microscope and the observation of the Y reference mark by the Y mask alignment microscope can be performed simultaneously, The alignment apparatus according to claim 3, wherein the X reference mark and the Y reference mark are arranged. 前記基準マークは、観測用の照明光を透過させる透過部材に形成された複数の散乱源を含んで構成され、
さらに、該透過部材に、該基準マークと同一形状を有する予備基準マークが、該基準マークと異なる位置に形成されている請求項4に記載の位置合わせ装置。
The reference mark includes a plurality of scattering sources formed on a transmissive member that transmits illumination light for observation,
The alignment apparatus according to claim 4, wherein a preliminary reference mark having the same shape as the reference mark is formed on the transmitting member at a position different from the reference mark.
前記ウエハアライメントセンサは、
XY面の法線方向からY方向に傾いた光軸を有するX用ウエハアライメント顕微鏡と、
XY面の法線方向からX方向に傾いた光軸を有するY用ウエハアライメント顕微鏡と
を含む請求項4または5に記載の位置合わせ装置。
The wafer alignment sensor is
A wafer alignment microscope for X having an optical axis inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane;
The alignment apparatus according to claim 4, further comprising a Y wafer alignment microscope having an optical axis inclined in the X direction from a normal direction of the XY plane.
前記粗動トップテーブル及び前記微動トップテーブルを静止させた状態で、前記X用ウエハアライメント顕微鏡による前記X用基準マークの観測、及び前記Y用ウエハアライメント顕微鏡による前記Y用基準マークの観測が同時に行えるように、該X用ウエハアライメント顕微鏡及びY用ウエハアライメント顕微鏡が配置されている請求項6に記載の位置合わせ装置。 Observation of the X reference mark by the X wafer alignment microscope and observation of the Y reference mark by the Y wafer alignment microscope can be performed simultaneously with the coarse movement top table and the fine movement top table stationary. The alignment apparatus according to claim 6, wherein the X wafer alignment microscope and the Y wafer alignment microscope are arranged. さらに、Y軸方向に関して、前記マスクステージの両側において前記基準ベースに固定されるように前記基準ベースに取り付けられ、該基準ベースの材料よりも熱膨張係数の小さな材料で形成された低熱膨張部材を有し、
前記ウエハアライメントセンサが、Y軸方向に関して前記マスクステージと重なる位置に配置され、前記低熱膨張部材を介して前記基準ベースに取り付けられている請求項7に記載の位置合わせ装置。
Furthermore, a low thermal expansion member attached to the reference base so as to be fixed to the reference base on both sides of the mask stage with respect to the Y-axis direction and formed of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the material of the reference base. Have
The alignment apparatus according to claim 7, wherein the wafer alignment sensor is disposed at a position overlapping with the mask stage in the Y-axis direction, and is attached to the reference base via the low thermal expansion member.
前記ウエハアライメントセンサは、X軸方向に関して、前記X用ウエハアライメント顕微鏡の光軸の位置と同一の位置において、前記低熱膨張部材に固定されている請求項8に記載の位置合わせ装置。 The alignment apparatus according to claim 8, wherein the wafer alignment sensor is fixed to the low thermal expansion member at the same position as the optical axis of the X wafer alignment microscope in the X-axis direction. 前記ウエハアライメントセンサは、Z軸と平行な光軸を有する垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡を有し、該垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡は、前記基準マークを観測することができる請求項1〜9のいずれかに記載の位置合わせ装置。 The wafer alignment sensor includes a vertical observation wafer alignment microscope having an optical axis parallel to the Z axis, and the vertical observation wafer alignment microscope is capable of observing the reference mark. The alignment apparatus of crab. XYZ直交座標系を画定する基準ベースと、
前記基準ベースに取り付けられ、XY面に平行な方向に粗動トップテーブルを移動させる粗動ステージと、
処理すべきウエハをXY面に平行に保持する微動トップテーブルを、前記粗動トップテーブルに対してXY面に平行な方向に変位させる微動ステージと、
前記微動トップテーブルに取り付けられた基準マークと、
前記微動トップテーブルに保持されたウエハから、Z方向にある間隔を隔て、かつ前記基準ベースに対する相対位置が拘束されるようにマスクを保持するマスクステージと、
前記微動トップテーブルに取り付けられ、前記マスクステージに保持されたマスク上のマスクマークと前記基準マークとを同時に観測することができるマスクアライメントセンサと、
前記基準ベースに取り付けられたウエハアライメントセンサであって、前記粗動トップテーブル及び微動トップテーブルを移動させることにより前記基準マークを該ウエハアライメントセンサの観測可能領域内に配置することができるウエハアライメントセンサと、
前記微動トップテーブルのXY面内に関する位置を測定する位置センサと
を有する位置合わせ装置を用いて位置合わせを行う方法であって、
(a)前記ウエハアライメントセンサで前記基準マークを観測できるように前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す第1の情報と、該ウエハアライメントセンサで観測された前記基準マークの位置を示す第2の情報とを取得する工程と、
(b)前記マスクステージに、前記マスクアライメントセンサで観測可能なマスクマークが形成されたマスクを保持する工程と、
(c)前記マスクアライメントセンサで、前記基準マーク及び前記マスクマークを同時に観測できるように前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す情報と、前記マスクアライメントセンサで測定された前記基準マークと前記マスクマークとの相対位置を示す情報とに基づいて、前記マスクの位置を示す第3の情報を取得する工程と、
(d)前記微動トップテーブルに、前記ウエハアライメントセンサで観測可能なウエハマークが形成されたウエハを保持する工程と、
(e)前記ウエハアライメントセンサで前記ウエハマークを観測できるように、前記粗動ステージ、または該粗動ステージと前記微動ステージとの両方を駆動し、前記位置センサで測定された前記微動トップテーブルの位置を示す情報、及び前記ウエハアライメントセンサで測定された前記ウエハマークの位置を示す情報とに基づいて、前記ウエハの位置を示す第4の情報を取得する工程と、
(f)前記ウエハの表面に画定された複数のショット領域の各々の設計上の位置を示す第5の情報と、前記第4の情報とに基づいて、ショット領域の各々の位置を示す第6の情報を取得する工程と、
(g)前記第1、第2、第3、及び第6の情報に基づいて、前記ウエハの位置合わせすべきショット領域の位置と前記マスクの位置とが一致するように、前記粗動ステージ及び微動ステージを駆動する工程と
を有する位置合わせ方法。
A reference base defining an XYZ Cartesian coordinate system;
A coarse movement stage attached to the reference base and moving the coarse movement top table in a direction parallel to the XY plane;
A fine movement stage that displaces a fine movement top table that holds a wafer to be processed parallel to the XY plane in a direction parallel to the XY plane with respect to the coarse movement top table;
A reference mark attached to the fine movement top table;
A mask stage that holds the mask so that the relative position with respect to the reference base is constrained from the wafer held on the fine movement top table at a certain interval in the Z direction;
A mask alignment sensor attached to the fine movement top table and capable of simultaneously observing a mask mark on the mask held on the mask stage and the reference mark;
A wafer alignment sensor attached to the reference base, wherein the reference mark can be arranged in an observable region of the wafer alignment sensor by moving the coarse movement top table and the fine movement top table. When,
A method of performing alignment using an alignment device having a position sensor that measures a position in the XY plane of the fine movement top table,
(A) The coarse movement stage or both the coarse movement stage and the fine movement stage are driven so that the reference mark can be observed by the wafer alignment sensor, and the position of the fine movement top table measured by the position sensor Obtaining the first information indicating the position and the second information indicating the position of the reference mark observed by the wafer alignment sensor;
(B) holding a mask on which mask marks observable by the mask alignment sensor are formed on the mask stage;
(C) The mask alignment sensor drives the coarse movement stage or both the coarse movement stage and the fine movement stage so that the reference mark and the mask mark can be observed at the same time, and is measured by the position sensor. Third information indicating the position of the mask is acquired based on information indicating the position of the fine movement top table and information indicating a relative position between the reference mark and the mask mark measured by the mask alignment sensor. And a process of
(D) holding the wafer on which the wafer mark observable by the wafer alignment sensor is formed on the fine movement top table;
(E) The coarse movement stage or both the coarse movement stage and the fine movement stage are driven so that the wafer mark can be observed by the wafer alignment sensor, and the fine movement top table measured by the position sensor is used. Obtaining fourth information indicating the position of the wafer based on information indicating the position and information indicating the position of the wafer mark measured by the wafer alignment sensor;
(F) A sixth information indicating the position of each shot area based on the fifth information indicating the design position of each of the plurality of shot areas defined on the surface of the wafer and the fourth information. Obtaining information on
(G) based on the first, second, third, and sixth information, the coarse movement stage and the mask so that the position of the shot region to be aligned with the position of the mask matches And a step of driving the fine movement stage.
前記工程eにおいて、前記ウエハの一直線上にない少なくとも3箇所のウエハマークの位置を測定し、前記第4の情報が、XY面内方向に関する位置、XY面内方向に関する伸縮量、Z軸に平行な軸を中心とした回転方向に関する位置、及び複数のショット領域の配列の直交度を示す情報を含む請求項11に記載の位置合わせ方法。 In step e, the positions of at least three wafer marks that are not on a straight line of the wafer are measured, and the fourth information is a position in the XY plane direction, an expansion / contraction amount in the XY plane direction, and parallel to the Z axis. The alignment method according to claim 11, comprising information indicating a position in a rotation direction about a simple axis and an orthogonality of an arrangement of a plurality of shot areas. 前記工程cにおいて、前記マスクアライメントセンサで前記基準マーク及びマスクマークを観測する前に、照明用の光源を点灯し、観測が終了すると、該照明用の光源を消灯する請求項11または12に記載の位置合わせ方法。 13. In the step c, the illumination light source is turned on before observing the reference mark and mask mark with the mask alignment sensor, and the illumination light source is turned off when the observation is completed. Alignment method. 前記マスクアライメントセンサは、
XY面の法線方向からY方向に傾いた光軸を有するX用マスクアライメント顕微鏡と、
XY面の法線方向からX方向に傾いた光軸を有するY用マスクアライメント顕微鏡とを含み、
前記基準マークは、前記X用マスクアライメント顕微鏡で観測されるX用基準マークと、前記Y用マスクアライメント顕微鏡で観測されるY用基準マークとを含み、
前記マスクマークは、前記X用マスクアライメント顕微鏡で観測されるX用マスクマークと、前記Y用マスクアライメント顕微鏡で観測されるY用マスクマークとを含み、
前記X用マスクアライメント顕微鏡による前記X用基準マークと前記X用マスクマークとの観測、及び前記Y用マスクアライメント顕微鏡による前記Y用基準マークと前記Y用マスクマークとの観測が同時に行えるように、前記X用マスクアライメント顕微鏡、前記Y用マスクアライメント顕微鏡、前記X用基準マーク、前記Y用基準マーク、前記X用マスクマーク、及び前記Y用マスクマークが配置されており、
前記工程cにおいて、前記粗動トップテーブル及び前記微動トップテーブルを静止させた状態で、前記X用基準マーク、前記X用マスクマーク、前記Y用基準マーク、及び前記Y用マスクマークを観測する請求項11〜13のいずれかに記載の位置合わせ方法。
The mask alignment sensor is
A mask alignment microscope for X having an optical axis inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane;
A Y mask alignment microscope having an optical axis inclined in the X direction from the normal direction of the XY plane,
The reference mark includes an X reference mark observed with the X mask alignment microscope, and a Y reference mark observed with the Y mask alignment microscope,
The mask mark includes an X mask mark observed with the X mask alignment microscope, and a Y mask mark observed with the Y mask alignment microscope,
The observation of the X reference mark and the X mask mark by the X mask alignment microscope, and the observation of the Y reference mark and the Y mask mark by the Y mask alignment microscope can be performed simultaneously. The X mask alignment microscope, the Y mask alignment microscope, the X reference mark, the Y reference mark, the X mask mark, and the Y mask mark are arranged,
In the step c, the X reference mark, the X mask mark, the Y reference mark, and the Y mask mark are observed in a state where the coarse movement top table and the fine movement top table are stationary. Item 14. The alignment method according to any one of Items 11 to 13.
前記ウエハアライメントセンサは、
XY面の法線方向からY方向に傾いた光軸を有するX用ウエハアライメント顕微鏡と、
XY面の法線方向からX方向に傾いた光軸を有するY用ウエハアライメント顕微鏡とを含み、
前記X用ウエハアライメント顕微鏡による前記X用基準マークの観測、及び前記Y用ウエハアライメント顕微鏡による前記Y用基準マークの観測が同時に行えるように、前記X用ウエハアライメント顕微鏡、及び前記Y用ウエハアライメント顕微鏡が配置されており、
前記工程aにおいて、前記粗動トップテーブル及び前記微動トップテーブルを静止させた状態で、前記X用基準マーク及び前記Y用基準マークの両方を観測する請求項11〜14のいずれかに記載の位置合わせ方法。
The wafer alignment sensor is
A wafer alignment microscope for X having an optical axis inclined in the Y direction from the normal direction of the XY plane;
A Y wafer alignment microscope having an optical axis inclined in the X direction from the normal direction of the XY plane,
The wafer alignment microscope for X and the wafer alignment microscope for Y so that the observation of the reference mark for X with the wafer alignment microscope for X and the observation of the reference mark for Y with the wafer alignment microscope for Y can be performed simultaneously. Is placed,
The position according to any one of claims 11 to 14, wherein in the step a, both the X reference mark and the Y reference mark are observed in a state where the coarse movement top table and the fine movement top table are stationary. How to match.
前記ウエハマークは、前記X用ウエハアライメント顕微鏡で観測されるX用ウエハマークと、前記Y用ウエハアライメント顕微鏡で観測されるY用ウエハマークとを含み、
前記X用ウエハアライメント顕微鏡による前記X用ウエハマークの観測、及び前記Y用ウエハアライメント顕微鏡による前記Y用ウエハマークの観測が同時に行えるように、前記X用ウエハマーク及び前記Y用ウエハマークが配置されており、
前記工程eにおいて、前記トップテーブル及び前記微動トップテーブルを静止させた状態で、前記X用ウエハマーク及び前記Y用ウエハマークの両方を観測する請求項15に記載の位置合わせ方法。
The wafer mark includes an X wafer mark observed with the X wafer alignment microscope, and a Y wafer mark observed with the Y wafer alignment microscope,
The X wafer mark and the Y wafer mark are arranged so that observation of the X wafer mark by the X wafer alignment microscope and observation of the Y wafer mark by the Y wafer alignment microscope can be performed simultaneously. And
The alignment method according to claim 15, wherein in the step e, both the X wafer mark and the Y wafer mark are observed while the top table and the fine movement top table are stationary.
前記ウエハアライメントセンサは、Z軸に平行な光軸を有する垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡を含み、前記工程aにおいて、該垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡で、前記X用基準マークとY用基準マークとを同時に観測する請求項14に記載の位置合わせ方法。 The wafer alignment sensor includes a vertical observation wafer alignment microscope having an optical axis parallel to the Z-axis. In the step a, the vertical reference wafer alignment microscope uses the X reference mark and the Y reference mark. The alignment method according to claim 14, wherein observation is performed simultaneously. 前記ウエハマークは、ウエハ表面に対して垂直な光軸を有する顕微鏡で観測するためのマークであり、前記工程eにおいて、前記垂直観測用ウエハアライメント顕微鏡で前記ウエハマークを観測する請求項17に記載の位置合わせ方法。 18. The wafer mark is a mark for observation with a microscope having an optical axis perpendicular to the wafer surface, and the wafer mark is observed with the vertical observation wafer alignment microscope in the step e. Alignment method. 前記工程eにおいて、前記ウエハマークを観測する前に、該ウエハマークを照明するための光源を点灯し、すべてのウエハマークの観測が終了した時点で、該光源を消灯する請求項11〜18のいずれかに記載の位置合わせ方法。 The light source for illuminating the wafer mark is turned on before observing the wafer mark in the step e, and the light source is turned off when observation of all the wafer marks is completed. The alignment method according to any one of the above. 前記マスクにマスク基準点が画定され、前記ウエハの各ショット領域に、前記マスクの基準点と位置合わせすべきショット基準点が画定されており、
前記工程aにおいて、前記基準ベースに固定されたXY座標系と、前記微動トップテーブルに固定されたUV座標系とを関連付ける情報が取得され、
前記工程cにおいて、XY座標系における前記マスクの基準点の座標を取得し、
前記工程eにおいて、ウエハ上に固定された設計座標と、前記UV座標とを関連付ける情報が取得され、
前記工程fにおいて、UV座標系における各ショット領域のショット基準点の座標が取得され、
前記工程gにおいて、位置合わせすべきショット領域のショット基準点を、前記マスク基準点に一致させるために、UV座標系をXY座標系に対してX軸方向及びY軸方向に移動させるべき距離を求め、求められた距離だけ、前記微動トップテーブルが移動するように、前記粗動ステージ及び微動ステージを駆動する請求項11〜19のいずれかに記載の位置合わせ方法。
A mask reference point is defined in the mask, and a shot reference point to be aligned with the reference point of the mask is defined in each shot area of the wafer,
In the step a, information associating the XY coordinate system fixed to the reference base and the UV coordinate system fixed to the fine movement top table is acquired,
In the step c, the coordinates of the reference point of the mask in the XY coordinate system are acquired,
In the step e, information that associates the design coordinates fixed on the wafer with the UV coordinates is acquired,
In the step f, the coordinates of the shot reference point of each shot area in the UV coordinate system are acquired,
In the step g, in order to make the shot reference point of the shot region to be aligned coincide with the mask reference point, the distance to move the UV coordinate system in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the XY coordinate system is set. The positioning method according to claim 11, wherein the coarse movement stage and the fine movement stage are driven so that the fine movement top table moves by the obtained distance.
前記工程cにおいて、前記マスク上の一直線上にない少なくとも3箇所のマスクマークの位置を測定し、前記第3の情報は、該マスクのX軸及びY軸方向に関する位置、Z軸に平行な軸を中心とした回転方向に関する位置、X軸及びY軸方向に関する伸縮量を示す情報を含む請求項11〜20のいずれかに記載の位置合わせ方法。 In the step c, the positions of at least three mask marks that are not on a straight line on the mask are measured, and the third information is a position in the X-axis and Y-axis directions of the mask, an axis parallel to the Z-axis. The alignment method according to any one of claims 11 to 20, including information indicating a position related to a rotation direction centered on the axis and an amount of expansion and contraction related to the X-axis and Y-axis directions. 前記工程gの後、さらに、
前記工程cで得られたマスクの回転方向に関する位置及び伸縮量に基づき、該マスクの回転方向の位置ずれ及び伸縮に起因する位置ずれを補償するように、電子ビームを偏向させて、該マスクを通して前記ウエハのショット領域に、マスク上のパターンを転写する工程を有する請求項21に記載の位置合わせ方法。
After step g,
Based on the position in the rotational direction of the mask and the amount of expansion / contraction obtained in the step c, the electron beam is deflected so as to compensate for the positional deviation in the rotational direction of the mask and the positional displacement due to the expansion / contraction, and passed through the mask. The alignment method according to claim 21, further comprising a step of transferring a pattern on a mask to a shot region of the wafer.
前記ウエハの複数のショット領域の少なくとも1つがイントラフィールド計測用ショット領域とされ、該イントラフィールド計測用ショット領域に少なくとも2個のウエハマークが形成されており、
前記工程eが、前記イントラフィールド計測用ショット領域に設けられた少なくとも2個のウエハマークの位置を測定し、測定結果に基づいて、Z軸に平行な軸を中心とした回転方向に関して、ショット領域内に形成されたパターンの回転量を示す情報を得る工程を含む請求項11〜21のいずれかに記載の位置合わせ方法。
At least one of the plurality of shot areas of the wafer is an intra-field measurement shot area, and at least two wafer marks are formed in the intra-field measurement shot area;
The step e measures the positions of at least two wafer marks provided in the intra-field measurement shot area, and, based on the measurement result, the shot area with respect to the rotation direction about an axis parallel to the Z-axis. The alignment method according to any one of claims 11 to 21, further comprising a step of obtaining information indicating a rotation amount of a pattern formed therein.
前記工程eにおいて、前記イントラフィールド計測用ショット領域のウエハマークの位置計測結果に基づいて、ショット領域内のパターンの伸縮量を示す情報を得る請求項23に記載の位置合わせ方法。 24. The alignment method according to claim 23, wherein in the step e, information indicating a pattern expansion / contraction amount in the shot area is obtained based on a wafer mark position measurement result in the intra-field measurement shot area. 前記工程gの後、さらに、
前記工程eで得られたショット領域内のパターンの回転量及び伸縮量に基づき、該ショット領域内のパターンの回転量に起因する位置ずれ及び伸縮量に起因する位置ずれを補償するように、電子ビームを偏向させて、前記マスクを通して前記ウエハのショット領域に、マスク上のパターンを転写する工程を有する請求項24に記載の位置合わせ方法。
After step g,
Based on the rotation amount and expansion / contraction amount of the pattern in the shot area obtained in the step e, the electron is compensated for the positional deviation due to the rotation amount of the pattern in the shot region and the positional deviation due to the expansion / contraction amount. The alignment method according to claim 24, further comprising a step of transferring a pattern on the mask to the shot region of the wafer through the mask by deflecting a beam.
前記項工程gの後、さらに、
前記工程eで得られたショット領域内のパターンの回転量に起因する位置ずれを補償するように、前記マスクを回転させる工程を含む請求項23または24に記載の位置合わせ方法。
After the item step g,
The alignment method according to claim 23 or 24, further comprising a step of rotating the mask so as to compensate for a positional shift caused by a rotation amount of the pattern in the shot region obtained in the step e.
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