JP2006135015A - Exposure device - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a base line fluctuates and overlay precision is deteriorated while a wafer one lot (about 25 sheets) is exposed, and that throughput is deteriorated when the base line is frequently measured for preventing deterioration of overlay precision. <P>SOLUTION: A mark arranged in an UL mirror cylinder is observed in a reticle microscope and an off-axis microscope. Relative dislocation of a meter system and a projection optical system is always measured and corrected. Thus, deterioration of overlay precision between base line measurement intervals is set to be a minimum. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、オフアクシス方式の原版および基板位置測定系を備えた露光装置に関する。本発明は、特に原版と感光性基板とを同期してそれぞれ所定の方向に走査することにより、原版上のパターンを逐次感光性の基板上に露光する走査型の投影露光装置に好適に適用される。   The present invention relates to an exposure apparatus including an off-axis original plate and a substrate position measurement system. The present invention is particularly suitably applied to a scanning projection exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on an original onto a photosensitive substrate by scanning the original and the photosensitive substrate in respective predetermined directions in synchronization. The

従来、LSIあるいは超LSIなどの極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、マスクに描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付け形成する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターン線幅のより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応として解像力の向上がなされてきた。   Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor element formed from an extremely fine pattern such as LSI or VLSI, a reduced projection exposure in which a circuit pattern drawn on a mask is reduced and projected onto a substrate coated with a photosensitive agent. The device is in use. As the mounting density of semiconductor elements has increased, further refinement of the pattern line width has been demanded, and the resolution has been improved in response to the development of the resist process and the miniaturization of the exposure apparatus.

解像力の向上と同時にこれら半導体素子の集積度を上げていくにつれ、マスクパタ−ンと感光基板パタ−ンとの整合状態の許容範囲も年々厳しくなってきている。感光基板、所謂ウエハの位置情報を得る為のウエハ面上のアライメント(位置合わせ)マ−クの観察方式としては、従来以下の3通りの方式が用いられている。   As the degree of integration of these semiconductor elements is increased at the same time as the resolution is improved, the allowable range of the alignment state between the mask pattern and the photosensitive substrate pattern is becoming stricter year by year. Conventionally, the following three methods are used as the observation method of the alignment mark on the wafer surface for obtaining the position information of the photosensitive substrate, so-called wafer.

1.投影光学系を介してウエハのアライメントマークの位置を測定するTTL方式
2.投影光学系を介することなく直接ウエハのアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式
3.投影光学系を介してウエハとレチクルを同時に観察し、両者の相対位置関係を検出するTTR方式
等がある。
1. TTL method for measuring the position of the alignment mark on the wafer via the projection optical system. 2. An off-axis system that directly measures the position of an alignment mark on a wafer without using a projection optical system. There is a TTR system that simultaneously observes a wafer and a reticle via a projection optical system and detects the relative positional relationship between them.

上記のTTL方式の例として、TTL−AA(Through the Lens Auto Alignment)と呼ばれる投影光学系を介して、非露光光のアライメント波長の光を用いてウエハ上のアライメントマークを検出する方法がある。このTTL−AAのメリットとしては次の点が挙げられる。投影光学系の光軸とTTL−AAの光軸を結ぶライン(所謂、ベースライン)の距離を非常に短く配置出来る為、アライメント計測時と露光時のウエハステージの駆動量が少ない。従って、ウエハステージ回りの環境変化による投影光学系の光軸とTTL−AAの光軸までの距離の変動で発生する測定誤差を小さく抑える事が出来る。つまり、ベースラインの変動が少ないと言うメリットがある。   As an example of the above TTL method, there is a method of detecting alignment marks on a wafer using light having an alignment wavelength of non-exposure light via a projection optical system called TTL-AA (Through the Lens Auto Alignment). The following points are mentioned as the merits of this TTL-AA. Since the distance between the optical axis of the projection optical system and the optical axis of TTL-AA (so-called base line) can be arranged very short, the amount of wafer stage drive during alignment measurement and exposure is small. Therefore, a measurement error caused by a change in the distance between the optical axis of the projection optical system and the optical axis of TTL-AA due to an environmental change around the wafer stage can be suppressed. In other words, there is an advantage that the fluctuation of the baseline is small.

ところが、露光光がArFレーザやF2レーザを光源とした短波長光に移行すると、使用硝材が限定される為、投影光学系のアライメント波長に対する色収差の補正が困難になる。従って、投影光学系の色収差の影響を受けないオフアクシス方式のウエハ観察顕微鏡(以下、オフアクシス顕微鏡と呼ぶ。)が有効になる。   However, when exposure light shifts to short wavelength light using an ArF laser or F2 laser as a light source, the glass material used is limited, so that it becomes difficult to correct chromatic aberration with respect to the alignment wavelength of the projection optical system. Therefore, an off-axis wafer observation microscope (hereinafter referred to as an off-axis microscope) that is not affected by the chromatic aberration of the projection optical system is effective.

また、オフアクシス顕微鏡の場合、投影光学系を介さない為、任意の波長を用いることができ、加えて広い波長域の光源を使用出来ると言うメリットもある。広帯域の波長光を使用するメリットとしては、ウエハ上に塗布された感光材(レジスト)に対して、薄膜干渉の影響を除去できるといった事が上げられる。従って、広帯域の波長光に対して収差補正可能なオフアクシス顕微鏡は重要なアライメント検出系と言える。   Further, in the case of an off-axis microscope, since there is no projection optical system, any wavelength can be used, and in addition, there is an advantage that a light source in a wide wavelength range can be used. As an advantage of using broadband wavelength light, it is possible to remove the influence of thin film interference on the photosensitive material (resist) coated on the wafer. Therefore, an off-axis microscope capable of correcting aberrations with respect to broadband wavelength light is an important alignment detection system.

観察位置と露光位置の関係を直接測定することができないオフアクシス顕微鏡を使用して、レチクルとウエハとのアライメントを行う場合、予めオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心(露光中心)との間隔である、いわゆるベースライン量を求める必要がある。そして、オフアクシス顕微鏡測定によってウエハ上ショット内のアライメントマークの計測中心からのずれ量が検出され、このずれ量とベースライン量を加味した距離だけウエハをオフアクシス顕微鏡観察位置から移動することによって当該ショット領域の中心が露光中心に正確に位置合わせされる。   When aligning a reticle and wafer using an off-axis microscope that cannot directly measure the relationship between the observation position and the exposure position, the measurement center of the off-axis microscope and the projection image center of the pattern on the reticle (exposure center) are preliminarily measured. It is necessary to obtain a so-called baseline amount that is an interval between Then, the amount of deviation of the alignment mark in the shot on the wafer from the measurement center is detected by the off-axis microscope measurement, and the wafer is moved from the off-axis microscope observation position by a distance including the amount of deviation and the baseline amount. The center of the shot area is accurately aligned with the exposure center.

ところが、露光装置を使用していく過程で、経時変化により次第にベースライン量が変動することがある。このようなベースライン変動が生じると、ウエハ上ショット中心をレチクル上パターンの投影像中心に送り込むことができないためアライメント精度(重ね合わせ精度)が低下することになる。従って、定期的にオフアクシス顕微鏡の計測中心とレチクル上パターンの投影像中心との間隔を正確に計測するためのベースライン計測を行う必要がある。   However, in the process of using the exposure apparatus, the baseline amount may gradually vary due to changes over time. When such a baseline variation occurs, the alignment accuracy (superimposition accuracy) decreases because the shot center on the wafer cannot be sent to the center of the projection image of the pattern on the reticle. Therefore, it is necessary to periodically perform baseline measurement for accurately measuring the distance between the measurement center of the off-axis microscope and the projection image center of the pattern on the reticle.

図1は、投影露光装置のベースライン計測の原理を模式的に示した図である。擬似レチクルR2には、投影光学系露光エリア内にマークM1が設けられている。図1に示すように、擬似レチクルR2はレチクル駆動ステージ1上に保持され、このレチクル駆動ステージ1は擬似レチクルR2の中心を投影光学系2の光軸AXに合致させるように移動される。ウエハ駆動ステージ3上には、ウエハW1の表面に形成されたアライメントマークと同等のマークM2を有する擬似ウエハW2がウエハW1と干渉しない位置に付設され、このマークM2が投影光学系2の投影エリア内の所定位置にくるように不図示のレーザ干渉計によりウエハ駆動ステージ3を位置決めすると、擬似レチクルR2の上方に設けられたTTR(Through the Reticle)方式の観察顕微鏡4(以下TTR顕微鏡と呼ぶ)によって、擬似レチクルR2のマークM1と擬似ウエハのマークM2とが同時に検出され相対位置測定を行う。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the principle of baseline measurement of a projection exposure apparatus. The pseudo reticle R2 is provided with a mark M1 in the projection optical system exposure area. As shown in FIG. 1, the pseudo reticle R2 is held on the reticle drive stage 1, and the reticle drive stage 1 is moved so that the center of the pseudo reticle R2 is aligned with the optical axis AX of the projection optical system 2. On the wafer drive stage 3, a pseudo wafer W2 having a mark M2 equivalent to the alignment mark formed on the surface of the wafer W1 is provided at a position where it does not interfere with the wafer W1, and this mark M2 is the projection area of the projection optical system 2. When the wafer drive stage 3 is positioned by a laser interferometer (not shown) so as to be at a predetermined position, a TTR (Through the Reticle) type observation microscope 4 (hereinafter referred to as a TTR microscope) provided above the pseudo reticle R2. Thus, the mark M1 on the pseudo reticle R2 and the mark M2 on the pseudo wafer are simultaneously detected and the relative position is measured.

投影光学系2の外側(露光エリア外)には、オフアクシス顕微鏡5が配置されている。オフアクシス顕微鏡5の光軸は、投影像側面では投影光学系2の光軸AXと平行である。そしてオフアクシス顕微鏡5の内部には、ウエハW1上のマーク、または擬似ウエハ上マークM2の位置測定をする際の基準となる指標マークM3がガラス板に設けられ、投影像面(ウエハW1表面または擬似ウエハW2表面)とほぼ共役に配置されている。   An off-axis microscope 5 is disposed outside the projection optical system 2 (outside the exposure area). The optical axis of the off-axis microscope 5 is parallel to the optical axis AX of the projection optical system 2 on the side of the projection image. Inside the off-axis microscope 5, an index mark M3 serving as a reference for measuring the position of the mark on the wafer W1 or the pseudo-on-wafer mark M2 is provided on the glass plate, and a projection image plane (the surface of the wafer W1 or It is arranged almost conjugate with the surface of the pseudo wafer W2.

図1に示すように、TTR顕微鏡4を用いて擬似レチクルR2のマークM1と擬似ウエハW2上のマークM2とが位置合わせされた時のウエハ駆動ステージ3の位置を不図示のレーザ干渉計で計測する。この値をX1とする。オフアクシス顕微鏡5の指標マークM3とマークM2とが位置合わせされたときのウエハステージ3の位置をレーザ干渉計で計測する。このときの値をX2とするとベースライン量BLは、差(X1−X2)を計算することで求められる。このベースライン量BLは、後でウエハW1上のアライメントマークをオフアクシス顕微鏡5で計測して投影光学系2の直下に送り込むときの基準量となるものである。   As shown in FIG. 1, the position of the wafer drive stage 3 when the mark M1 on the pseudo reticle R2 and the mark M2 on the pseudo wafer W2 are aligned using a TTR microscope 4 is measured by a laser interferometer (not shown). To do. This value is X1. The position of the wafer stage 3 when the index mark M3 and the mark M2 of the off-axis microscope 5 are aligned is measured with a laser interferometer. If the value at this time is X2, the baseline amount BL can be obtained by calculating the difference (X1−X2). This baseline amount BL becomes a reference amount when the alignment mark on the wafer W1 is later measured by the off-axis microscope 5 and sent directly under the projection optical system 2.

すなわち、ウエハW1上の1ショット(被露光領域)の中心とアライメントマークとの間隔をXP、ウエハW1上のアライメントマークがオフアクシス顕微鏡の指標マークM3と合致したときのウエハ駆動ステージ3の位置をX3とすると、ショット中心とレチクル中心Cとを合致させるためには、ウエハ駆動ステージ3を次式の位置に移動させればよい(X3−BL−XP)。   That is, the distance between the center of one shot (exposed area) on the wafer W1 and the alignment mark is XP, and the position of the wafer drive stage 3 when the alignment mark on the wafer W1 matches the index mark M3 of the off-axis microscope. Assuming X3, in order to match the shot center and the reticle center C, the wafer drive stage 3 may be moved to the position of the following equation (X3-BL-XP).

このように、オフアクシス顕微鏡を用いてウエハW1上のアライメントマーク位置を測定した後、ベースライン量BLに関連する一定量だけウエハ駆動ステージ3を送り込むだけで、直ちにレチクルR1のパターンをウエハW1上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することができる。但しレチクルセットマークM4と擬似レチクルR2上マークM1間寸法は別手段により測定しておきレチクルセットマークM4にレチクルR1を位置合わせしておく必要がある。なお、ここでは1次元方向についてのみ考えたが、実際には2次元で考える必要がある。さらにここでは単純化のためマーク1個でベースライン測定を行ったが実際には露光領域複数点で計測しレチクル、ウエハ間の角度ずれについても補正を行う。   As described above, after the alignment mark position on the wafer W1 is measured using the off-axis microscope, the wafer drive stage 3 is fed by a fixed amount related to the baseline amount BL, and the pattern of the reticle R1 is immediately transferred onto the wafer W1. Thus, exposure can be performed with accurate overlay on the shot area. However, it is necessary to measure the dimension between the reticle set mark M4 and the mark M1 on the pseudo reticle R2 by another means, and align the reticle R1 with the reticle set mark M4. Although only one-dimensional direction is considered here, it is actually necessary to consider it in two dimensions. Further, for simplicity, the baseline measurement is performed with one mark, but actually, the measurement is performed at a plurality of points in the exposure area and the angular deviation between the reticle and the wafer is corrected.

以上のようにオフアクシス顕微鏡を使用した場合、ベースライン量を常に正確に測定しその値を反映することによりレチクルとウエハの正確な位置合わせが可能となっている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−170754号公報
As described above, when the off-axis microscope is used, the reticle and wafer can be accurately aligned by always accurately measuring the baseline amount and reflecting the value (see, for example, Patent Document 1). ).
JP 2002-170754 A

ベースラインは投影像の中心に対するマーク位置測定装置全体の位置の変動あるいは、ウエハステージの駆動精度等により変動する。投影像の中心からマーク位置測定装置の計測中心までを距離BLとすると、温度が変化することにより、投影光学系およびマーク位置測定装置を支持している構造物の(熱膨張係数)×BLだけ熱変形が発生する。また、ウエハステージの駆動精度、例えばヨーイング成分がθ発生すると、θ×BLだけ計測誤差が発生する。これらがレチクル、ウエハ間の位置合わせ誤差となる。   The base line varies depending on the position of the entire mark position measuring device with respect to the center of the projected image or the driving accuracy of the wafer stage. Assuming that the distance BL from the center of the projected image to the measurement center of the mark position measuring device is a temperature change, only (thermal expansion coefficient) × BL of the structure supporting the projection optical system and the mark position measuring device. Thermal deformation occurs. Further, when the driving accuracy of the wafer stage, for example, a yawing component is generated by θ, a measurement error is generated by θ × BL. These are alignment errors between the reticle and the wafer.

これらのずれを検知、補正するためには先述のベースライン計測を行う必要がある。しかしベースライン測定を行うためには擬似レチクル、擬似ウエハ上のマークを同時観察するTTR顕微鏡を用いた測定が入る。このTTR顕微鏡は通常は対物レンズが露光光を遮るのを防止するため、退避位置に逃げており測定時のみ露光光通過領域まで移動することにより測定している。   In order to detect and correct these deviations, it is necessary to perform the baseline measurement described above. However, in order to perform baseline measurement, measurement using a TTR microscope that simultaneously observes a pseudo reticle and a mark on the pseudo wafer is included. In order to prevent the objective lens from blocking the exposure light, the TTR microscope is usually measured by moving to the exposure light passing region only at the time of measurement while escaping to the retracted position.

したがってTTR顕微鏡による計測を行うにはこの対物レンズの駆動のための時間が必要となる。また擬似レチクル、擬似ウエハ上マークを測定点に移動させるためのステージ駆動時間や計測自体の時間も必要となる。これらベースライン計測時間は生産性を悪化させる。高精度化とともに生産性が露光装置に求められているため、生産性を悪化させるTTR方式の測定器を用いた上記ベースライン計測を頻繁に行うことは許されない状況になっている。このため一度先述のベースライン計測を行った後スループットを落とすことなくいかにベースラインずれ量を補正できるかが現状の露光装置が抱えている課題となっている。   Therefore, it takes time to drive the objective lens in order to perform measurement with the TTR microscope. In addition, a stage drive time for moving the pseudo-reticle and the mark on the pseudo-wafer to the measurement point and the time for measurement itself are required. These baseline measurement times degrade productivity. Since the exposure apparatus is required to be highly accurate and highly productive, it is not permitted to frequently perform the above-described baseline measurement using a TTR measuring instrument that deteriorates productivity. For this reason, the current exposure apparatus has a problem of how to correct the baseline deviation amount without reducing the throughput once the above-described baseline measurement is performed.

本発明は斯かる点に鑑み、ベースライン計測間のベースライン変動による位置合わせ誤差の影響を小さくし、スループットを悪化させることなくレチクル、ウエハの位置合わせを高精度に行うことができる露光装置を提供することを目的とする。   In view of such points, the present invention provides an exposure apparatus that can reduce the influence of alignment errors caused by baseline fluctuations between baseline measurements and perform high-precision alignment of reticles and wafers without degrading throughput. The purpose is to provide.

上記の目的を達成するため本発明では、投影光学系鏡筒または光学部品にマークを配置し、そのマークをオフアクシス顕微鏡にて観察しオフアクシス顕微鏡自身が持っている測定基準と成る指標マークと比較する。両者の相対位置変動量をオフアクシス顕微鏡の測定中心と投影光学系との位置関係のずれと認識し補正する。これによりベースライン変動の一要素である投影光学系とオフアクシス顕微鏡の熱変形などによる相対位置ずれを補正することが可能となる。これにより、常に投影光学系下の正しい位置にウエハを送り込むことができる。   In order to achieve the above object, in the present invention, a mark is placed on the projection optical system barrel or optical component, the mark is observed with an off-axis microscope, and an index mark serving as a measurement standard possessed by the off-axis microscope itself, Compare. The relative positional fluctuation amount of both is recognized and corrected as a positional shift between the measurement center of the off-axis microscope and the projection optical system. This makes it possible to correct a relative positional shift caused by thermal deformation of the projection optical system and the off-axis microscope, which is an element of baseline fluctuation. Thereby, the wafer can always be sent to the correct position under the projection optical system.

同様にレチクル側においても、投影光学系鏡筒または光学部品にマークを配置しそのマークをオフアクシスレチクル観察顕微鏡(以下レチクル顕微鏡と呼ぶ)にて観察しレチクル顕微鏡自身が持っている測定基準となる指標マークと比較し両者の相対位置変動量をレチクル顕微鏡と投影光学系の相対位置ずれと認識し補正する。これによりウエハ側と同様に変動の一要因である測定器系と投影光学系の位置関係のずれが補正可能となる。一定のウエハ処理枚数毎にレチクル、ウエハ同時観察可能な露光光TTR顕微鏡による先述のベースライン計測を行い、その計測と計測の間はこれらのような測定系と投影光学系との位置ずれ補正を行うことによりレチクル、ウエハの位置ずれを最小限に抑えることができ精度よい位置合わせ行うことができる。   Similarly, on the reticle side, a mark is placed on the projection optical system barrel or optical component, and the mark is observed with an off-axis reticle observation microscope (hereinafter referred to as a reticle microscope), which becomes a measurement standard possessed by the reticle microscope itself. Compared with the index mark, the relative positional fluctuation amount of both is recognized and corrected as a relative positional deviation between the reticle microscope and the projection optical system. As a result, as in the wafer side, it is possible to correct a shift in the positional relationship between the measuring instrument system and the projection optical system, which is a factor of fluctuation. The above-mentioned baseline measurement is performed with a reticle and wafer exposure light TTR microscope that allows simultaneous observation of wafers for every fixed number of wafers processed, and the misalignment between the measurement system and the projection optical system is corrected between the measurements. By doing so, the positional deviation of the reticle and wafer can be minimized, and the alignment can be performed with high accuracy.

すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。   That is, the technical contents of the present invention can solve the above-described problems by including the following configuration.

(1)露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し、前記感光性基板上の位置合わせ用マークの位置を測定する基板上マーク位置測定装置を有する露光装置において、投影光学系に設けられたマークを前記基板上マーク位置測定装置で観察することを特徴とする露光装置。   (1) From an illumination optical system for irradiating an original with illumination light from an exposure light source, a projection optical system for projecting a pattern formed on the original onto a photosensitive substrate, and an optical axis of the projection optical system In an exposure apparatus having a detection area at a distant position and having an on-substrate mark position measuring device for measuring the position of an alignment mark on the photosensitive substrate, the mark provided on the projection optical system is the mark on the substrate. An exposure apparatus characterized by observing with a position measuring apparatus.

本発明によれば、ベースライン計測から次のベースライン測定の間のベースライン変動要因のうち原版、基板位置測定系が投影光学系に対して相対的にずれる量を検知、補正できる。これによりベースライン計測から次のベースライン計測の間のずれを少なくすることができる。したがってスループットを低下させることなく高精度なアライメント性能の維持が可能になり、微細な回路パターンが効率よく安定して露光できる。   According to the present invention, it is possible to detect and correct the amount of deviation of the original plate and the substrate position measurement system relative to the projection optical system among the baseline fluctuation factors between the baseline measurement and the next baseline measurement. This can reduce the deviation between the baseline measurement and the next baseline measurement. Therefore, it is possible to maintain highly accurate alignment performance without reducing the throughput, and a fine circuit pattern can be exposed efficiently and stably.

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図2は本発明を実施する露光装置の概略図である。各部の名称、機能のうち図1と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view of an exposure apparatus for carrying out the present invention. Of the names and functions of the respective parts, the same parts as those in FIG.

本実施例の露光装置は、一般にエキシマレーザからなる光源6と、光源6から発せられた照明光であるレーザ光L1を所定の形状の光束に成形する光学系である光源レンズ系7と、該光源レンズ系7によって所定の形状に形成されたレーザ光L1をレチクルR1を経て、基板であるウエハW1に結像させる投影光学系2からなる。   The exposure apparatus of the present embodiment generally includes a light source 6 made of an excimer laser, a light source lens system 7 that is an optical system for shaping laser light L1 that is illumination light emitted from the light source 6 into a light beam having a predetermined shape, It comprises a projection optical system 2 that forms an image of a laser beam L1 formed in a predetermined shape by a light source lens system 7 on a wafer W1, which is a substrate, through a reticle R1.

レチクルR1およびウエハW1はそれぞれレチクル駆動ステージ1、ウエハ駆動ステージ3に搭載されており、投影光学系2の倍率分駆動量比率を変えて2つのステージを同期させて駆動することにより走査露光を可能としている。2つのステージは不図示のレーザ干渉計により位置測定ができる。2つのステージ上にはそれぞれベースライン計測時に用いるために擬似レチクルR2上にマークM1、擬似ウエハW2上にマークM2が設置されている。   Reticle R1 and wafer W1 are mounted on reticle drive stage 1 and wafer drive stage 3, respectively, and scanning exposure is possible by driving the two stages in synchronization by changing the drive amount ratio corresponding to the magnification of projection optical system 2. It is said. The positions of the two stages can be measured by a laser interferometer (not shown). On each of the two stages, a mark M1 is provided on the pseudo reticle R2 and a mark M2 is provided on the pseudo wafer W2 for use in baseline measurement.

さらにマークM1、M2を同時に観察し、その位置関係を計測する機能として露光光を用いたTTR顕微鏡4が備わっている。TTR顕微鏡4の光源は光源レンズ系7内に光路切り換えミラー機構8を設けておきTTR顕微鏡4使用時にはミラーをレーザ光L1光路中に入れてTTR顕微鏡4光源用レーザ光L2を取り出す。レーザ光L2はレーザ導入光学系9を経てTTR顕微鏡4に入射される。TTR顕微鏡4には露光時に露光光を遮らないよう可動式の対物レンズ10が設けられている。   Further, a TTR microscope 4 using exposure light is provided as a function of observing the marks M1 and M2 simultaneously and measuring the positional relationship. The light source of the TTR microscope 4 is provided with an optical path switching mirror mechanism 8 in the light source lens system 7. When the TTR microscope 4 is used, the mirror is placed in the optical path of the laser light L1 and the laser light L2 for the TTR microscope 4 light source is taken out. The laser beam L2 is incident on the TTR microscope 4 through the laser introducing optical system 9. The TTR microscope 4 is provided with a movable objective lens 10 so as not to block exposure light during exposure.

レチクル側にはレチクルマーク位置を測定するレチクル顕微鏡11が設置されている。レチクル顕微鏡11内部には測定基準となる指標マークM5が内蔵されておりこのマークを基準にレチクル上マーク位置測定を行い、レチクル位置合わせ機構12によりずれ量を追い込むことによりレチクル駆動ステージ1に対してレチクルR1を所望の位置にあわせる機能を持っている。ウエハ側にはウエハ上マーク位置を測定するためのオフアクシス顕微鏡13が設けられている。オフアクシス顕微鏡13内部にも測定基準となる指標マークM3が内蔵されておりこのマークを基準にウエハ上マーク位置測定を行うことができる。投影光学系2の上下にはそれぞれ投影光学系基準マークM6、M7を設置しこのマークをレチクル顕微鏡11、オフアクシス顕微鏡13で観察できるように配置されている。以上の構成概略図をもとに機能の説明を以下に示す。   A reticle microscope 11 for measuring the reticle mark position is installed on the reticle side. An index mark M5 serving as a measurement reference is built in the reticle microscope 11, the mark position on the reticle is measured based on this mark, and the amount of deviation is driven by the reticle alignment mechanism 12, whereby the reticle drive stage 1 is moved. It has a function of aligning the reticle R1 to a desired position. An off-axis microscope 13 for measuring the mark position on the wafer is provided on the wafer side. The off-axis microscope 13 has a built-in index mark M3 as a measurement reference, and the mark position on the wafer can be measured based on this mark. Projection optical system reference marks M6 and M7 are provided above and below the projection optical system 2, respectively, so that these marks can be observed with the reticle microscope 11 and the off-axis microscope 13. The function will be described below based on the schematic configuration diagram described above.

レチクル駆動ステージ1に保持されたレチクルR1のパターンを、ウエハに重ね合わせて走査露光をする際には、両ステージを正確に同期させて駆動させる必要があると共に、レチクルR1とウエハW1の絶対位置を一致させる必要がある。このため従来技術で述べたようにTTR顕微鏡4を用いてベースライン計測を行う。擬似レチクルR2をレチクル駆動ステージ1により投影光学系2露光範囲内に送り込む。擬似レチクルR2は投影光学系露光範囲内にベースライン計測用マークM1が配置してあると共に、レチクルR1と同様に露光範囲外にも位置合わせ用マークが配置されている。   When scanning exposure is performed with the reticle R1 pattern held on the reticle drive stage 1 superimposed on the wafer, both stages need to be driven in precise synchronization, and the absolute position of the reticle R1 and the wafer W1. Need to match. Therefore, baseline measurement is performed using the TTR microscope 4 as described in the prior art. The pseudo reticle R2 is sent into the projection optical system 2 exposure range by the reticle driving stage 1. In the pseudo reticle R2, the baseline measurement mark M1 is disposed within the exposure range of the projection optical system, and the alignment mark is disposed outside the exposure range as in the reticle R1.

次に擬似ウエハW2を投影光学系2下に来るようにウエハ駆動ステージ3を移動する。擬似ウエハW2にも擬似レチクルR2同様にベースライン計測用マークM2が配置されている。レチクル、ウエハ両ベースライン計測用マークを投影光学系中心に配置するように、不図示干渉計で位置測定しながらレチクル駆動ステージ1、ウエハ駆動ステージ3を駆動する。駆動後マークM1、M2を重ねてTTR顕微鏡4で観察するTTR顕微鏡4は照明光としてレーザ光L2を導入し、ウエハおよびレチクル上のマークをCCDカメラにて画像として取り込み2つのマークの位置関係を計測する機能を持っている。通常の露光時にはTTR顕微鏡4内の対物レンズ10は露光光を遮らないように露光光通過エリアから退避させている。TTR顕微鏡測定時には対物レンズ10を測定像高まで駆動させる。このTTR顕微鏡4によりレチクル、ウエハマーク両者のずれ量が最小になるようウエハ駆動ステージ3を駆動すると共に位置合わせ残差量を測定する。このときのレチクル駆動ステージ1、ウエハ駆動ステージ3の位置をそれぞれレーザ干渉計で測定しておく。   Next, the wafer drive stage 3 is moved so that the pseudo wafer W2 comes under the projection optical system 2. Similarly to the pseudo reticle R2, a baseline measurement mark M2 is also arranged on the pseudo wafer W2. The reticle drive stage 1 and wafer drive stage 3 are driven while measuring the position with an interferometer (not shown) so that the reticle and wafer baseline measurement marks are arranged at the center of the projection optical system. After driving, the marks M1 and M2 are overlapped and observed with the TTR microscope 4. The TTR microscope 4 introduces laser light L2 as illumination light, captures the mark on the wafer and the reticle as an image with a CCD camera, and the positional relationship between the two marks. Has a function to measure. During normal exposure, the objective lens 10 in the TTR microscope 4 is retracted from the exposure light passage area so as not to block the exposure light. At the time of TTR microscope measurement, the objective lens 10 is driven to the measurement image height. The TTR microscope 4 drives the wafer drive stage 3 and measures the alignment residual amount so that the deviation amount between both the reticle and the wafer mark is minimized. The positions of the reticle driving stage 1 and the wafer driving stage 3 at this time are measured with a laser interferometer, respectively.

次に擬似レチクルR2上マークM1および擬似ウエハW2上マークM2をレチクル顕微鏡11,オフアクシス顕微鏡13計測中心に移動する。レチクル顕微鏡11にて指標マークM5を基準に擬似レチクルR2上マークM1位置を測定するとともに、このときのレチクル駆動ステージ1の位置をレーザ干渉計にて測定する。   Next, the mark M1 on the pseudo reticle R2 and the mark M2 on the pseudo wafer W2 are moved to the measurement center of the reticle microscope 11 and the off-axis microscope 13. The position of the mark M1 on the pseudo reticle R2 is measured by the reticle microscope 11 with reference to the index mark M5, and the position of the reticle driving stage 1 at this time is measured by a laser interferometer.

従来例でウエハ側について先述したものと同様の原理にて上記TTR顕微鏡4測定値、レチクル顕微鏡11測定値、レーザ干渉計測定値を基に投影光学系2中心とレチクル顕微鏡11計測中心の位置関係、つまりレチクル側ベースラインRBLを測定することができる。ウエハ側も同様にオフアクシス顕微鏡13により擬似ウエハW2上マークM2の位置を内臓の指標マークM3基準で測定する。ウエハステージ干渉計測定値を基に投影光学系2とオフアクシス顕微鏡13計測中心つまりウエハ側ベースラインWBLを測定することができる。レチクル、ウエハ側両ベースラインが求められたことによりレチクル顕微鏡11,オフアクシス顕微鏡13計測中心にレチクルR1、ウエハW1上マークの位置合わせを行いベースライン分両ステージを駆動することによりレチクルR1、ウエハW1の相対位置を合わせることができる。   The positional relationship between the center of the projection optical system 2 and the center of measurement of the reticle microscope 11 based on the measured values of the TTR microscope 4, the reticle microscope 11, and the laser interferometer based on the same principle as described above for the wafer side in the conventional example. That is, the reticle side base line RBL can be measured. Similarly, on the wafer side, the position of the mark M2 on the pseudo wafer W2 is measured by the off-axis microscope 13 with reference to the built-in index mark M3. Based on the measured values of the wafer stage interferometer, the measurement center of the projection optical system 2 and the off-axis microscope 13, that is, the wafer-side baseline WBL can be measured. Since both the reticle and wafer side baselines are obtained, the reticle R1 and the off-axis microscope 13 are aligned at the measurement center of the reticle R1 and the mark on the wafer W1, and the reticle R1 and wafer are driven by driving both stages for the baseline. The relative position of W1 can be adjusted.

レチクル側、ウエハ側両方のベースラインを測定後露光動作中はレチクルR1上マーク、ウエハW1上マークをレチクル顕微鏡11,オフアクシス顕微鏡13で位置測定しベースライン分ステージを移動させ走査露光するという動作を繰り返すが、熱変形などにより投影光学系2とレチクル顕微鏡11,オフアクシス顕微鏡13の位置関係が変化することによりベースラインは変化する。先述のTTR顕微鏡4を用いたベースライン計測を頻繁に行うことにより様々な要因によるベースライン変動をキャンセルすることができるが、TTR顕微鏡4の対物レンズ10駆動や測定時間が余分に必要な為スループットを悪化させることになる。そのため本実施例ではベースライン計測後の位置合わせ誤差を減らすため投影光学系2に設けられた基準マークM6、M7をレチクル顕微鏡11,オフアクシス顕微鏡13で観察し指標マークM5,M3との相対位置変化量を測定することにより投影光学系2と計測系11、13の相対位置ずれを計測する。   During exposure operation after measuring the baselines on both the reticle side and the wafer side, the position of the mark on the reticle R1 and the mark on the wafer W1 are measured by the reticle microscope 11 and the off-axis microscope 13, and the stage is moved by the baseline to scan exposure. However, the baseline changes when the positional relationship between the projection optical system 2, the reticle microscope 11, and the off-axis microscope 13 changes due to thermal deformation or the like. Although the baseline measurement using the TTR microscope 4 described above is frequently performed, the baseline fluctuation due to various factors can be canceled. However, since the objective lens 10 driving and the measurement time of the TTR microscope 4 are extra, throughput is required. Will worsen. Therefore, in this embodiment, the reference marks M6 and M7 provided on the projection optical system 2 are observed with the reticle microscope 11 and the off-axis microscope 13 in order to reduce the alignment error after the baseline measurement, and the relative positions with respect to the index marks M5 and M3. The relative positional deviation between the projection optical system 2 and the measurement systems 11 and 13 is measured by measuring the change amount.

図3(a)にオフアクシス顕微鏡13および投影光学系2下部拡大図を示す。オフアクシス顕微鏡13は自身の基準となる指標マークM3を基準としてウエハ上マーク位置を測定し、その測定値と先に測定したベースライン分を加味してウエハ駆動ステージ3を移動させることにより、投影光学系2のレチクル像中心にウエハのショット中心を合わせこむことができる。   FIG. 3A is an enlarged view of the lower part of the off-axis microscope 13 and the projection optical system 2. The off-axis microscope 13 measures the mark position on the wafer with reference to the index mark M3 as its reference, and moves the wafer drive stage 3 by taking the measured value and the previously measured baseline into consideration, thereby projecting. The shot center of the wafer can be aligned with the reticle image center of the optical system 2.

ここで投影光学系2を構成する部品の一部であり、またオフアクシス顕微鏡13からみてウエハと共役な面に投影光学系基準マークM7を設けておき、オフアクシス顕微鏡13にてこれを観察できるように、オフアクシス顕微鏡13内にハーフミラーなどの投影光学系基準マーク観察用光学系14を配置する。   Here, the projection optical system 2 is provided with a projection optical system reference mark M7 on a surface conjugate with the wafer as viewed from the off-axis microscope 13 and can be observed by the off-axis microscope 13. As described above, the projection optical system reference mark observation optical system 14 such as a half mirror is disposed in the off-axis microscope 13.

投影光学系基準マークM7は投影光学系2を構成する部品であれば構造体でも光学部品でもいずれに設置されていてもよい。また、投影光学系近傍であれば投影光学系を構成する部品以外の部品に取り付けてもよい。オフアクシス顕微鏡13にて投影光学系基準マークM7を自身の指標マークM3基準で位置測定ができるためオフアクシス顕微鏡13、投影光学系2間の距離が熱変形等により変化しベースラインがΔWBLだけ変動した場合、オフアクシス顕微鏡は、それを投影光学系基準マークずれΔWBLとして計測することができる。オフアクシス顕微鏡にてウエハマークを指標マークM3基準で測定後その測定値とベースラインWBLとΔWBLを加味した量だけ干渉計基準でウエハを移動させることによりオフアクシス顕微鏡13、投影光学系2間距離変動にかかわらず投影光学系2の一定の位置にウエハ上ショット中心を送り込むことが可能となる。   As long as the projection optical system reference mark M7 is a component constituting the projection optical system 2, it may be installed in either a structure or an optical component. Further, if it is in the vicinity of the projection optical system, it may be attached to a component other than the components constituting the projection optical system. Since the off-axis microscope 13 can measure the position of the projection optical system reference mark M7 based on its own index mark M3, the distance between the off-axis microscope 13 and the projection optical system 2 changes due to thermal deformation or the like, and the baseline fluctuates by ΔWBL. In this case, the off-axis microscope can measure it as the projection optical system reference mark deviation ΔWBL. The distance between the off-axis microscope 13 and the projection optical system 2 is measured by measuring the wafer mark with the off-axis microscope on the basis of the index mark M3 and then moving the wafer on the basis of the interferometer with the measured value and the baseline WBL and ΔWBL. Regardless of the fluctuation, it is possible to send the shot center on the wafer to a fixed position of the projection optical system 2.

なお図3(a)では投影光学系基準マークM7を常時観察する光学構成になっているが、マーク配置の都合上必要であれば投影光学系基準マーク観察用光学系14の途中に可動機構をもった遮光版や吸収版を設けて投影光学系基準マークM7を必要な時だけ観察可能にすることもできる。こうすることにより投影光学系基準マークM7をウエハ上マークと同一にすることが可能となり画像処理機能の共通化を図ることができる。レチクル側もウエハ側同様にレチクル顕微鏡と投影光学系の相対位置ずれを補正する。   In FIG. 3 (a), the projection optical system reference mark M7 is optically observed at all times. However, if necessary for the arrangement of the mark, a movable mechanism is provided in the middle of the projection optical system reference mark observation optical system 14. It is also possible to provide a light-shielding plate or absorption plate with which the projection optical system reference mark M7 can be observed only when necessary. By doing so, the projection optical system reference mark M7 can be made the same as the on-wafer mark, and the image processing function can be shared. Similar to the wafer side, the reticle side also corrects the relative displacement between the reticle microscope and the projection optical system.

図3(b)にレチクル顕微鏡、投影光学系上部の拡大図を示す。レチクル顕微鏡11は自身の基準となる指標マークM5に対してレチクルR1上マークの相対位置測定を行い両者の位置が合うようにレチクル位置合わせ機構12を駆動させ位置合わせを行う。合わせ誤差をレチクル顕微鏡にて測定しこの測定値と先に測定したベースラインRBL分を加味した量だけレチクルステージによりレチクルR1を投影光学系2上に送り込むことにより、投影光学系を通したレチクル像中心とウエハ上ショット中心との相対位置を合わせることができる。   FIG. 3B shows an enlarged view of the upper part of the reticle microscope and the projection optical system. The reticle microscope 11 measures the relative position of the mark on the reticle R1 with respect to the index mark M5 serving as its reference, and drives the reticle alignment mechanism 12 so that the positions of the marks match each other. The alignment error is measured with a reticle microscope, and the reticle R1 is fed onto the projection optical system 2 by the reticle stage by an amount that takes into account this measured value and the baseline RBL previously measured, thereby allowing the reticle image through the projection optical system to pass through. The relative position between the center and the shot center on the wafer can be matched.

ここで投影光学系上部に投影光学系基準マークM6を設ける。このマークはウエハ側と同様に投影光学系2を構成する部品であればいずれの部品に取り付けられていてもよい。   Here, a projection optical system reference mark M6 is provided above the projection optical system. This mark may be attached to any component as long as it is a component constituting the projection optical system 2 as in the wafer side.

また投影光学系2近傍であれば、投影光学系2を構成する部品以外の部品に取り付けても構わない。レチクル顕微鏡11からみて投影光学系基準マークM6がレチクル上マーク面と共役になるよう、投影光学系基準マーク観察光学系15を配置する。レチクル顕微鏡11はレチクルR1上マークと同様に投影光学系基準マークM6を自身の指標マークM5基準で位置測定する。   Further, as long as it is in the vicinity of the projection optical system 2, it may be attached to a component other than the components constituting the projection optical system 2. The projection optical system reference mark observation optical system 15 is arranged so that the projection optical system reference mark M6 is conjugated with the on-reticle mark surface when viewed from the reticle microscope 11. The reticle microscope 11 measures the position of the projection optical system reference mark M6 with reference to its own index mark M5 in the same way as the mark on the reticle R1.

レチクル顕微鏡11、投影光学系2間の距離が熱変形により変化しベースラインがΔRBLだけ変動した場合、レチクル顕微鏡11はそれを投影光学系基準マークM6のずれΔRBLとして計測することができる。   When the distance between the reticle microscope 11 and the projection optical system 2 changes due to thermal deformation and the baseline changes by ΔRBL, the reticle microscope 11 can measure it as a deviation ΔRBL of the projection optical system reference mark M6.

レチクル顕微鏡11にてレチクルR1上マークを、指標マークM5基準で測定した後、その測定値とベースラインRBLとΔRBLを加味した量だけレチクル駆動ステージ1を干渉計基準で移動させることにより、レチクル顕微鏡11,投影光学系2相対位置変動の影響を受けることなくレチクルR1を投影光学系の一定位置に送り込めるため、投影光学系2レチクル像中心にウエハ上ショット中心を合わせ込むことができる。但しベースライン変動の要因は測定系と投影光学系の物理的な距離変動の他にも要因が考えられる。例えば投影系内部の光学部品が熱変形した場合には投影系の外側の部品に対して光軸のみが変化することも考えられる。   After measuring the mark on the reticle R1 with the reticle microscope 11 on the basis of the index mark M5, the reticle driving stage 1 is moved on the basis of the interferometer by an amount including the measured value, the baselines RBL and ΔRBL. 11. Projection optical system 2 Since reticle R1 can be sent to a fixed position of the projection optical system without being affected by relative position fluctuations, the shot center on the wafer can be aligned with the center of the projection optical system 2 reticle image. However, the cause of the baseline fluctuation may be other than the physical distance fluctuation between the measurement system and the projection optical system. For example, when the optical component inside the projection system is thermally deformed, only the optical axis may be changed with respect to the component outside the projection system.

本実施例のように投影光学系基準マークを観察するだけではこのような要因によるベースライン変動は補正することができないため一定期間経る度に先述のTTR顕微鏡を用いたベースライン計測を行う必要がある。   Baseline fluctuations due to such factors cannot be corrected by simply observing the projection optical system reference mark as in the present embodiment, so it is necessary to perform baseline measurement using the above-described TTR microscope every time a certain period of time elapses. is there.

本実施例はベースライン計測を実施してから次のベースライン計測を実施するまでの位置ずれを最小限に抑えるための機能として有効である。   The present embodiment is effective as a function for minimizing the positional deviation from the execution of the baseline measurement to the execution of the next baseline measurement.

図4は第2実施例の装置の概略図である。図4は実施例1の図2と同様の露光装置の中で同様の機能をもつレチクル、ウエハ測定系における別の実施形態を示している。各部の名称、機能のうち図2と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。本実施例ではレチクル顕微鏡,オフアクシス顕微鏡内部に基準となる指標マークを持たずレチクル顕微鏡、オフアクシス顕微鏡ともに投影光学系に設置された投影光学系基準マークを測定基準として用いている点が実施例1と異なる。   FIG. 4 is a schematic view of the apparatus of the second embodiment. FIG. 4 shows another embodiment of the reticle / wafer measurement system having the same function in the same exposure apparatus as in FIG. 2 of the first embodiment. Of the names and functions of the respective parts, the same parts as those in FIG. In this embodiment, there is no reference mark inside the reticle microscope or off-axis microscope, and both the reticle microscope and off-axis microscope use the projection optical system reference mark installed in the projection optical system as a measurement standard. Different from 1.

図4を基に実施例2についての詳細を説明する。実施例2においても実施例1と同様に露光動作前にベースライン計測を行う。ベースライン計測手法の説明は実施例1と同一のため割愛する。本実施例ではレチクル顕微鏡16,オフアクシス顕微鏡17内部に基準となる指標マークを持たず投影系基準マークM6、M7を測定基準として用いる。   Details of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the baseline measurement is performed before the exposure operation as in the first embodiment. Since the description of the baseline measurement method is the same as that of the first embodiment, it is omitted. In the present embodiment, the projection microscope reference marks M6 and M7 are used as the measurement reference without the reference mark inside the reticle microscope 16 and the off-axis microscope 17 as a reference.

図5(a)に実施例2のオフアクシス顕微鏡17および投影光学系下部拡大図を示す。各部の名称、機能のうち実施例1の図3(a)と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。オフアクシス顕微鏡は自身の測定基準となる投影光学系基準マーク7との相対位置測定により、ウエハW1上マーク位置を測定し、その測定値と先に測定したベースラインWBL分を加味してウエハステージを移動させることにより、投影光学系の一定位置にウエハのショット中心を合わせ込むことができる。   FIG. 5A shows an enlarged view of the lower part of the off-axis microscope 17 and the projection optical system of the second embodiment. Of the names and functions of the respective parts, the same parts as those in FIG. The off-axis microscope measures the position of the mark on the wafer W1 by measuring the relative position with the projection optical system reference mark 7 serving as its own measurement reference, and takes into account the measured value and the baseline WBL previously measured. By moving the wafer, the shot center of the wafer can be adjusted to a fixed position of the projection optical system.

オフアクシス顕微鏡17、投影光学系2間の距離が熱変形によりΔWBLだけ変動した場合、オフアクシス顕微鏡17の測定基準となる投影光学系基準マークM7も同様に変動するため、この投影光学系基準マークM7を基準にウエハW1上マークを測定し測定値にベースラインWBLを加味した量だけウエハ駆動ステージ3を干渉計基準で移動させることによりオフアクシス顕微鏡17、投影光学系2相対位置変動にかかわらず、投影光学系2の一定位置にウエハW1上のショット中心を合わせ込むことが可能となる。レチクル側も同様にレチクル顕微鏡と投影光学系の相対位置ずれをキャンセルすることができる。   When the distance between the off-axis microscope 17 and the projection optical system 2 fluctuates by ΔWBL due to thermal deformation, the projection optical system reference mark M7 as the measurement reference of the off-axis microscope 17 also fluctuates in the same manner. By measuring the mark on the wafer W1 with reference to M7 and moving the wafer drive stage 3 by the interferometer reference by an amount in which the base line WBL is added to the measured value, the off-axis microscope 17 and the projection optical system 2 regardless of relative position fluctuations. The shot center on the wafer W1 can be aligned with a certain position of the projection optical system 2. Similarly, the relative displacement between the reticle microscope and the projection optical system can be canceled on the reticle side.

図5(b)にレチクル顕微鏡、投影光学系上部の拡大図を示す。各部の名称、機能のうち実施例1の図3(b)と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。レチクル顕微鏡16は自身の測定基準となる投影光学系基準マークM6に対して、レチクルX上マークの相対位置測定を行い両者の位置が合うようにレチクル位置合わせ機構12を駆動させる。合わせ誤差を測定しこの測定値と先に測定したベースラインRBL分を加味した量だけレチクル駆動ステージ1を干渉計基準で移動させることにより、レチクルを投影光学系上の一定の位置に送り込むことができる。   FIG. 5B shows an enlarged view of the upper part of the reticle microscope and the projection optical system. Of the names and functions of the respective parts, the same parts as those in FIG. The reticle microscope 16 measures the relative position of the mark on the reticle X with respect to the projection optical system reference mark M6 serving as its own measurement reference, and drives the reticle alignment mechanism 12 so that the positions of the marks match. By measuring the alignment error and moving the reticle driving stage 1 on the basis of the interferometer by an amount that includes the measured value and the baseline RBL previously measured, the reticle can be sent to a fixed position on the projection optical system. it can.

レチクル顕微鏡16、投影光学系2間の距離が熱変形によりΔRBLだけ変動した場合、レチクル顕微鏡16の測定基準となる投影光学系基準マークM6位置も同様に変動するため、この投影光学系基準マークM6を基準にレチクルR1上マークを測定し測定値にベースラインRBLを加味した量だけステージ干渉計基準でレチクル駆動ステージ1を移動させることにより、レチクル顕微鏡16、投影光学系2相対位置変動による影響を受けずに投影光学系に対して常に同じ位置にレチクルR1を送り込めるため、投影光学系2のレチクル像中心とウエハ上のショット中心が合わせ込まれた状態での露光が可能となる。   When the distance between the reticle microscope 16 and the projection optical system 2 changes by ΔRBL due to thermal deformation, the position of the projection optical system reference mark M6 that becomes the measurement reference of the reticle microscope 16 also changes in the same manner. Therefore, the projection optical system reference mark M6 By measuring the mark on the reticle R1 using the reference and moving the reticle driving stage 1 based on the stage interferometer by an amount that includes the baseline RBL in the measurement value, the influence of the reticle microscope 16 and the projection optical system 2 relative position fluctuations is affected. Since the reticle R1 can always be sent to the same position with respect to the projection optical system without being received, exposure can be performed in a state where the reticle image center of the projection optical system 2 and the shot center on the wafer are aligned.

但し実施例1と同様にベースライン変動の要因は測定系と投影光学系の物理的な距離の変動他にも要因が考えられるため、実施例1と同様に本実施例においても一定期間を経る度に先述のTTR顕微鏡を用いたベースライン計測を行う必要がある。本実施例も実施例1と同様にベースライン計測を実施してから次のベースライン計測を実施するまでのレチクル、ウエハ位置合わせ誤差を最小限に抑える手段として有効である。   However, as with the first embodiment, the baseline fluctuation may be caused by a physical distance between the measurement system and the projection optical system, as well as the physical distance. It is necessary to perform baseline measurement using the aforementioned TTR microscope every time. This embodiment is also effective as a means for minimizing the reticle and wafer alignment errors from the baseline measurement to the next baseline measurement, as in the first embodiment.

本実施例は測定基準となるマークをレチクル顕微鏡,オフアクシス顕微鏡から削除した分光学パーツが減らせるため、コスト、大きさの点で実施例1よりも優位である反面レチクルおよびウエハをレチクル顕微鏡,オフアクシス顕微鏡で計測して初めて測定系と投影系位置ずれによるベースライン変動がキャンセルできるため、例えば1枚のウエハを処理する間にショットごとにリアルタイムにずれ量をキャンセルすることができない点が実施例1に対して不利な点となる。   In this embodiment, spectroscopic parts in which marks used as measurement standards are deleted from the reticle microscope and the off-axis microscope can be reduced. Therefore, the reticle and wafer are more advantageous than the first embodiment in terms of cost and size. Baseline fluctuations due to measurement system and projection system misalignment can be canceled only after measurement with an off-axis microscope, so it is not possible to cancel the deviation amount in real time for each shot while processing one wafer, for example. This is a disadvantage to Example 1.

図6(a)(b)は第3実施例のレチクル顕微鏡,オフアクシス顕微鏡部の拡大図である。この他の構成、機能は実施例2と同一であるため説明を割愛する。本実施例では投影光学系基準マークM6、M7が投影光学系を構成するパーツに直にとりつけられておらず、保持用部品18、19を介して投影光学系に取り付けられている点が実施例2と異なる。   FIGS. 6A and 6B are enlarged views of the reticle microscope and off-axis microscope unit of the third embodiment. Since other configurations and functions are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted. In this embodiment, the projection optical system reference marks M6 and M7 are not directly attached to the parts constituting the projection optical system, but are attached to the projection optical system via the holding parts 18 and 19. Different from 2.

図に基づいて実施例3について説明する。実施例3において投影光学系基準マークは投影光学系構成部品に直に取り付けられていないため、マーク位置の配置に自由度ができる。このためため図6(a)(b)のようにレチクル顕微鏡16,オフアクシス顕微鏡17からみてウエハW1およびレチクルR1と同一方向に投影光学系基準マークM6、M7を取り付けることが可能となる。この場合投影光学系2と測定系の相対距離が変化する以外にも測定系の対物レンズ近傍が傾いた場合に生じる計測値の変動をキャンセルすることができる。   Example 3 will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, since the projection optical system reference mark is not directly attached to the components of the projection optical system, there is a degree of freedom in the arrangement of the mark positions. Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, the projection optical system reference marks M6 and M7 can be attached in the same direction as the wafer W1 and the reticle R1 when viewed from the reticle microscope 16 and the off-axis microscope 17. In this case, in addition to the change in the relative distance between the projection optical system 2 and the measurement system, it is possible to cancel the variation in the measurement value that occurs when the vicinity of the objective lens of the measurement system is tilted.

図6(a)(b)において、レチクル顕微鏡16、オフアクシス顕微鏡17両測定系のミラーが熱変形などによりθだけ傾いた場合、ミラーから測定面までのスパンをLとすると、レチクルR1およびウエハW1がL×tanθ分だけ投影光学系2に近づいたようにレチクル顕微鏡16,オフアクシス顕微鏡17計測値が変動する。そのままベースラインRBL、WBL分レチクルR1、ウエハW1を送り込むとL×tanθ分送り不足ずれが生じる。   6A and 6B, when the mirrors of both the reticle microscope 16 and the off-axis microscope 17 are tilted by θ due to thermal deformation or the like, assuming that the span from the mirror to the measurement surface is L, the reticle R1 and the wafer The measurement values of the reticle microscope 16 and the off-axis microscope 17 change so that W1 approaches the projection optical system 2 by L × tan θ. If the base line RBL, the WBL reticle R1, and the wafer W1 are fed as they are, a feed shortage deviation occurs by L × tan θ.

ところが本実施例においては測定基準である投影光学系基準マークM6、M7もL×tanθ分ずれて計測される。ずれる方向はウエハ、レチクルと同じ為この投影光学系マークM6、M7を基準にするとL×tanθのずれはキャンセルされる。   However, in this embodiment, the projection optical system reference marks M6 and M7, which are measurement references, are also measured with a deviation of L × tan θ. Since the deviation direction is the same as that of the wafer and the reticle, the deviation of L × tan θ is canceled with reference to the projection optical system marks M6 and M7.

以上のように実施例1,2に対して実施例3は測定系対物レンズ近傍の傾きによる位置合わせ変動もキャンセルできる優位性がある。その反面実施例1,2にくらべ投影光学系基準マークを保持する部品18,19の熱変形が変動要素として増える点は不利な点と言える。さらにマーク配置として、図7のような配置を行うことも可能となる。   As described above, the third embodiment is superior to the first and second embodiments in that it can cancel the alignment variation due to the inclination in the vicinity of the measurement system objective lens. On the other hand, it can be said that it is a disadvantage that the thermal deformation of the parts 18 and 19 holding the projection optical system reference mark increases as a variable factor compared to the first and second embodiments. Further, as a mark arrangement, an arrangement as shown in FIG. 7 can be performed.

図7はオフアクシス顕微鏡部分拡大図である。各部の名称、機能のうち図6(a)と同様のものに対しては同符号をつけ詳細説明を割愛する。図6(a)と異なる点は投影光学系2に支持部品20を取り付けて投影光学系基準マークM7をウエハマーク上ガラスパーツ21下面に配置した図である。このマーク配置によりオフアクシス顕微鏡内の投影光学系基準マーク測定用の光学部品を減らすことができるうえ、ウエハ上マークと基準マークが完全に同一の光学系を通してCCDに結像されるため光路を分けた場合に比べて、光学系の違いによる計測誤差要因を排除することが可能となる。このような配置はレチクル側においても可能である。ウエハ側と同様にレチクルマーク下に投影光学系より支持したガラス部品を配置しその上面に投影光学系基準マークを設けることによりウエハ側と同様な効果が得られる。   FIG. 7 is a partially enlarged view of the off-axis microscope. Of the names and functions of the respective parts, the same parts as those in FIG. 6A differs from FIG. 6A in that the support component 20 is attached to the projection optical system 2 and the projection optical system reference mark M7 is arranged on the lower surface of the glass part 21 on the wafer mark. This mark arrangement reduces the number of optical components for measuring the projection optical system reference mark in the off-axis microscope, and the optical path is separated because the mark on the wafer and the reference mark are imaged on the CCD through the same optical system. Compared to the case of the measurement, it is possible to eliminate the measurement error factor due to the difference in the optical system. Such an arrangement is also possible on the reticle side. Similar to the wafer side, the same effect as that on the wafer side can be obtained by arranging a glass component supported by the projection optical system under the reticle mark and providing a projection optical system reference mark on the upper surface thereof.

従来技術のベースライン計測方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the baseline measuring method of a prior art. 本発明の第一の実施例を表す概略図である。It is the schematic showing the 1st Example of this invention. (a)は本発明の第一の実施例のオフアクシス顕微鏡部の模式図である。(b)は本発明の第一の実施例のレチクル顕微鏡部の模式図である。(A) is a schematic diagram of the off-axis microscope part of the first embodiment of the present invention. (B) is a schematic diagram of a reticle microscope section of the first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例を表す概略図である。It is the schematic showing the 2nd Example of this invention. (a)は本発明の第二の実施例のオフアクシス顕微鏡部の模式図である。(b)は本発明の第二の実施例のレチクル顕微鏡部の模式図である。(A) is a schematic diagram of the off-axis microscope section of the second embodiment of the present invention. (B) is a schematic diagram of the reticle microscope section of the second embodiment of the present invention. (a)は本発明の第三の実施例のオフアクシス顕微鏡部の模式図である。(b)は本発明の第三の実施例のレチクル顕微鏡部の模式図である。(A) is a schematic diagram of the off-axis microscope section of the third embodiment of the present invention. (B) is a schematic diagram of a reticle microscope section of a third embodiment of the present invention. 本発明の第三の実施例の投影光学系基準マーク位置変更タイプのオフアクシス顕微鏡部の模式図である。It is a schematic diagram of a projection optical system reference mark position change type off-axis microscope unit of the third embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

AX 投影光学系光軸
BL ベースライン
L1 露光光源レーザ光
L2 計測用光源レーザ光
R1 レチクル
R2 擬似レチクル
W1 ウエハ
W2 擬似ウエハ
M1 擬似レチクル上位置合わせマーク
M2 擬似ウエハ上位置合わせマーク
M3 オフアクシス顕微鏡指標マーク
M4 レチクルセットマーク
M5 レチクル顕微鏡指標マーク
M6 投影光学系基準マーク
M7 投影光学系基準マーク
RBL レチクル側ベースライン
WBL ウエハ側ベースライン
1 レチクル駆動ステージ
2 投影光学系
3 ウエハ駆動ステージ
4 TTR顕微鏡
5 オフアクシス顕微鏡
6 光源レーザ
7 光源レンズ系
8 光路切り換えミラー機構
9 TTR顕微鏡レーザ導入光学系
10 可動式対物レンズ
11 レチクル顕微鏡
12 レチクル位置合わせ機構
13 オフアクシス顕微鏡
14 投影光学系基準マーク観察用光学系
15 投影光学系基準マーク観察用光学系
16 レチクル顕微鏡
17 オフアクシス顕微鏡
18 レチクル側投影光学系基準マーク保持部品
19 ウエハ側投影光学系基準マーク保持部品
20 ウエハ側投影光学系基準マーク保持部品
21 ウエハ側投影光学系基準マーク保持ガラス部品
AX Projection optical system optical axis BL Base line L1 Exposure light source laser light L2 Measurement light source laser light R1 Reticle R2 Pseudo reticle W1 Wafer W2 Pseudo wafer M1 Pseudo reticle alignment mark M2 Pseudo wafer alignment mark M3 Off-axis microscope index mark M4 reticle set mark M5 reticle microscope index mark M6 projection optical system reference mark M7 projection optical system reference mark RBL reticle side base line WBL wafer side base line 1 reticle driving stage 2 projection optical system 3 wafer driving stage 4 TTR microscope 5 off-axis microscope 6 Light source laser 7 Light source lens system 8 Optical path switching mirror mechanism 9 TTR microscope laser introduction optical system 10 Movable objective lens 11 Reticle microscope 12 Reticle alignment mechanism 13 Off-axis microscope 14 Projection optics System reference mark observation optical system 15 Projection optical system reference mark observation optical system 16 Reticle microscope 17 Off-axis microscope 18 Reticle side projection optical system reference mark holding part 19 Wafer side projection optical system reference mark holding part 20 Wafer side projection optical system Reference mark holding component 21 Wafer side projection optical system reference mark holding glass component

Claims (6)

露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し、前記感光性基板上の位置合わせ用マークの位置を測定する基板上マーク位置測定装置を有する露光装置において、投影光学系に設けられたマークを前記基板上マーク位置測定装置で観察することを特徴とする露光装置。   An illumination optical system for irradiating an original with illumination light from an exposure light source, a projection optical system for projecting a pattern formed on the original onto a photosensitive substrate, and a position away from the optical axis of the projection optical system An exposure apparatus having an on-substrate mark position measuring device for measuring a position of an alignment mark on the photosensitive substrate, wherein a mark provided in a projection optical system is used as the on-substrate mark position measuring device. An exposure apparatus characterized by observing with. 露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し、原版上の位置決め用マークの位置を測定する原版位置測定装置を有する露光装置において、投影光学系に設けられたマークを前記原版上マーク位置測定装置で観察することを特徴とする露光装置。   An illumination optical system for irradiating an original with illumination light from an exposure light source, a projection optical system for projecting a pattern formed on the original onto a photosensitive substrate, and a position away from the optical axis of the projection optical system In the exposure apparatus having an original position measuring device for measuring the position of the positioning mark on the original plate, the mark provided on the projection optical system is observed by the original mark position measuring device. An exposure apparatus. 露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し、前記感光性基板上の位置合わせ用マークの位置を測定する基板上マーク位置測定装置を有する露光装置において、投影光学系に設けられたマークを前記基板上マーク位置測定装置で観察し基板上マーク位置測定装置内部に設けられた指標マークとの相対位置ずれ量をモニターすることにより投影光学系、基板上マーク位置測定装置間の相対位置ずれによる基板側ベースライン変動を認識し補正することを特徴とする露光装置。   An illumination optical system for irradiating an original with illumination light from an exposure light source, a projection optical system for projecting a pattern formed on the original onto a photosensitive substrate, and a position away from the optical axis of the projection optical system An exposure apparatus having an on-substrate mark position measuring device for measuring a position of an alignment mark on the photosensitive substrate, wherein a mark provided in a projection optical system is used as the on-substrate mark position measuring device. By monitoring the amount of relative position deviation from the index mark provided inside the on-board mark position measurement device, the substrate side baseline fluctuation due to the relative displacement between the projection optical system and the on-board mark position measurement device is recognized. An exposure apparatus characterized in that correction is performed. 露光光源からの照明光を原版に照射する照明光学系と、前記原版に形成されたパターンを感光性の基板上に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸から離れた位置に検出領域を有し、原版上の位置決め用マークの位置を測定する原版位置測定装置を有する露光装置において、投影光学系に設けられたマークを前記原版上マーク位置測定装置で観察し、原版上マーク位置測定装置内部に設けられた指標マークとの相対位置ずれ量をモニターすることにより投影光学系、原版上マーク位置測定装置間の相対位置ずれによる原版側ベースライン変動を認識し補正することを特徴とする露光装置。   An illumination optical system for irradiating an original with illumination light from an exposure light source, a projection optical system for projecting a pattern formed on the original onto a photosensitive substrate, and a position away from the optical axis of the projection optical system In the exposure apparatus having the original position measuring device for measuring the position of the positioning mark on the original plate, the mark provided on the projection optical system is observed with the on-original mark position measuring device, By monitoring the amount of relative positional deviation from the index mark provided inside the mark position measuring device, it is possible to recognize and correct variations in the original side baseline due to relative positional deviation between the projection optical system and the original mark position measuring device. A featured exposure apparatus. 請求項1記載の露光装置において、前記基板位置測定装置は投影光学系に設けられたマークそのものを基板位置測定時の指標マークとして用いることを特徴とする露光装置。   2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the substrate position measuring apparatus uses a mark itself provided on the projection optical system as an index mark when measuring the substrate position. 請求項2露光装置において、前記原版位置測定装置は投影光学系に設けられたマークそのものを原版位置測定時の指標マークとして用いることを特徴とする露光装置   3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the original position measuring device uses a mark itself provided in the projection optical system as an index mark when measuring the original position.
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