JP2006234647A - Method and device for position measurement, exposure method and exposure device - Google Patents

Method and device for position measurement, exposure method and exposure device Download PDF

Info

Publication number
JP2006234647A
JP2006234647A JP2005051037A JP2005051037A JP2006234647A JP 2006234647 A JP2006234647 A JP 2006234647A JP 2005051037 A JP2005051037 A JP 2005051037A JP 2005051037 A JP2005051037 A JP 2005051037A JP 2006234647 A JP2006234647 A JP 2006234647A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
reticle
observation
optical system
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005051037A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tanaka
亮 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2005051037A priority Critical patent/JP2006234647A/en
Publication of JP2006234647A publication Critical patent/JP2006234647A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of position measurement with high precision. <P>SOLUTION: During the reticle alignment, firstly positions are measured of the reticle mark and the wafer fiducial mark at a field of view standard of an alignment sensor as a preliminary measurement, and then their biases are measured. Next, driving positions of the reticle and the wafer stage so as to make each mark to be the center of field of view, the biases of reticle mark and wafer fiducial mark are measured in this condition as a full measurement. Since the marks are placed at the center of field of view of the alignment sensor to observe and since the same component of both the distortion of optical system of the alignment sensor or the fixed pattern noise and the like of the imaging device are superimposed at each time, degradation of reproducibility of measurement caused by them can be prevented to implement the stable reticle alignment. As a result, an alignment can be completed of the reticle alignment mark RM and the wafer fiducial mark. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体素子等の電子デバイスを製造する際のリソグラフィー工程で用いる露光装置に適用して好適なマスク等の物体に形成されたマークの位置を計測する位置計測方法及び位置計測装置、及び、これらを適用したその露光方法及び露光装置に関する。   The present invention is a position measuring method and position measuring apparatus for measuring the position of a mark formed on an object such as a mask suitable for use in an exposure apparatus used in a lithography process when manufacturing an electronic device such as a semiconductor element, and The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus to which these are applied.

半導体素子、液晶表示素子、CCD等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス(以下、電子デバイスと総称する)の製造にあたっては、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル(以下、レチクルと総称する)に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板(以下、ウエハと称する)上に投影露光する。その際、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ(アライメント)し、レチクルのパターンをウエハ上のパターンに精度良く重ね合わせる必要がある。近年、電子デバイスにおけるパターンの微細化や高集積度化が急速に進んでおり、露光装置においては以前にも増して高精度なアライメントが要望されている。   In the manufacture of electronic devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, CCD imaging devices, plasma display devices, thin film magnetic heads and the like (hereinafter collectively referred to as electronic devices), an exposure apparatus is used to manufacture photomasks and reticles (hereinafter referred to as electronic devices). The image of the fine pattern formed on the reticle is generally projected and exposed onto a substrate (hereinafter referred to as a wafer) such as a semiconductor wafer or a glass plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist. At that time, it is necessary to align the reticle and the wafer with high accuracy and to superimpose the reticle pattern on the pattern on the wafer with high accuracy. 2. Description of the Related Art In recent years, pattern refinement and high integration in electronic devices are rapidly progressing, and there is a demand for higher-precision alignment in exposure apparatuses than ever before.

ウエハの位置計測は、ウエハ上に形成されたアライメントマークを検出しその位置を計測することにより行なわれる。アライメントマークの位置を計測するアライメント系として、波長帯域幅の広い光でマークを照射し、反射光をCCDカメラなどで撮像し、得られたアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するFIA(Field Image Alignment)系のオフアクシス・アライメントセンサなどが知られている。このFIA系のアライメントセンサによると、レジスト層による薄膜干渉の影響を受けにくくなり、アルミマークや非対称マーク等についても高精度な位置計測が可能である。   Wafer position measurement is performed by detecting an alignment mark formed on the wafer and measuring the position. As an alignment system that measures the position of the alignment mark, the mark is irradiated with light with a wide wavelength bandwidth, the reflected light is imaged with a CCD camera, etc., and the image data of the resulting alignment mark is processed to measure the mark position An FIA (Field Image Alignment) type off-axis alignment sensor is known. According to this FIA-based alignment sensor, it is difficult to be affected by thin film interference due to the resist layer, and high-accuracy position measurement is also possible for aluminum marks, asymmetric marks and the like.

レチクルの位置計測も、ウエハの位置計測と同様に、レチクルに形成されたアライメントマークを検出しその位置を計測することにより行なわれる。レチクルアライメントマークの位置を計測するアライメント系としては、マーク検出光束として露光光や露光光と同一の波長光を用いるものが一般的であり、例えば、露光光をレチクル上に形成されたアライメントマークに照射し、反射光をCCDカメラなどで撮像し、得られたアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するVRA(Video Reticle Alignment)方式のセンサ(以下、レチクルアライメントセンサと称する場合もある)等が知られている。   Similarly to wafer position measurement, reticle position measurement is performed by detecting an alignment mark formed on the reticle and measuring the position. An alignment system that measures the position of the reticle alignment mark generally uses exposure light or light having the same wavelength as the exposure light as a mark detection light beam. For example, exposure light is applied to an alignment mark formed on the reticle. A VRA (Video Reticle Alignment) type sensor (hereinafter also referred to as a reticle alignment sensor) that irradiates and reflects reflected light with a CCD camera or the like, performs image processing on the obtained alignment mark image data, and measures the mark position. Is known).

この種のレチクルアライメントセンサにおいては、ウエハステージ上に固設された基準板上にパターニングされているウエハフィデュシャルマーク(ウエハ基準マーク)と、レチクル上にパターニングされたレチクルアライメントマークとを、撮像光学系を介して同一視野で撮像し、得られた信号に基づいてウエハフィデュシャルマークとレチクルアライメントマークの相対位置関係、換言すればずれ量を求め、これに基づいてレチクルの位置合わせ(レチクルアライメント)や、ベースライン計測を行なっている。
この際、撮影光学系には通常はディストーション等のそれぞれ固有の結像特性があるため、撮像光学系を通したことによりカメラで撮像した画像に歪が生じ、求めた位置に誤差が生じる可能性がある。そこで、このような状態に対処して高精度にレチクルアライメントマークの位置を検出するため、撮像光学系の結像特性を予め検出してその情報を記憶しておき、この結像特性に関する情報に基づいてウエハフィデュシャルマークやレチクルアライメントマークの位置を補正するアライメント系(位置検出装置)も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In this type of reticle alignment sensor, a wafer fiducial mark (wafer reference mark) patterned on a reference plate fixed on the wafer stage and a reticle alignment mark patterned on the reticle are imaged. The image is taken in the same field of view through the optical system, and the relative positional relationship between the wafer fiducial mark and the reticle alignment mark, in other words, the shift amount is obtained based on the obtained signal, and the reticle alignment (reticle) is obtained based on this. Alignment) and baseline measurement.
At this time, since the imaging optical system usually has its own imaging characteristics such as distortion, there is a possibility that an image captured by the camera will be distorted by passing through the imaging optical system, and an error may occur in the obtained position. There is. Therefore, in order to cope with such a state and detect the position of the reticle alignment mark with high accuracy, the imaging characteristics of the imaging optical system are detected in advance and stored, and the information about the imaging characteristics is stored. An alignment system (position detection device) that corrects the position of a wafer fiducial mark or reticle alignment mark based on this has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、レチクルアライメントマーク(単に、レチクルマークと称する場合もある)をレチクルアライメントセンサで検出する場合、レチクルがレチクルステージに投入された直後は、レチクル描画誤差やレチクルローダの投入再現性誤差等に起因して、アライメントセンサ中心とアライメントマーク中心は大きくずれている。そのため、レチクルの位置合わせを行なう際には、広い視野を計測できる低倍サーチセンサ(サーチカメラ)を用いて、まず、レチクルアライメントマークの位置をラフに計測し、その計測結果に基づいて、高倍ファインセンサ(ファインカメラ)の視野中心にアライメントマークが配置されるようにレチクルステージを駆動する。その上で、高倍ファインセンサを用いてフォーカス計測を行ないピントを合わせて、そのファインセンサで最終的なアライメントマークの検出及びその位置計測を行なうことが行なわれている。
この際、サーチアライメント処理とファインアライメント処理とにおいて各々最適なアライメント用照明光を照射することにより、精度良いマーク位置計測を行なうことができる位置計測方法及び位置計測装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平8−167571号公報 特開2004−111473号公報
In addition, when a reticle alignment mark (sometimes simply referred to as a reticle mark) is detected by a reticle alignment sensor, immediately after the reticle is placed on the reticle stage, it is caused by a reticle drawing error, a reticle loader loading reproducibility error, etc. Thus, the alignment sensor center and the alignment mark center are greatly deviated. For this reason, when aligning the reticle, a low-magnification search sensor (search camera) that can measure a wide field of view is used to first roughly measure the position of the reticle alignment mark. The reticle stage is driven so that the alignment mark is arranged at the center of the visual field of the fine sensor (fine camera). In addition, focus measurement is performed using a high-magnification fine sensor, focusing is performed, and final alignment mark detection and position measurement are performed with the fine sensor.
At this time, a position measuring method and a position measuring apparatus that can accurately measure the mark position by irradiating the optimum alignment illumination light in the search alignment process and the fine alignment process have also been proposed (for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 8-167571 JP 2004-111473 A

前述したレチクルアライメントセンサには、露光処理時には露光光がレチクルを介して投影光学系に入射され、レチクルアライメント時にはマークを検出するための光ビームがレチクル及び投影光学系を介してウエハフィデュシャルマークに照射されるようにするために、レチクルアライメントセンサからの照明光を投影光学系方向に出射させるための落射ミラーを備えている。この落射ミラーは、露光処理時には所定の退避位置に配置され、レチクルアライメントマーク計測時には機械的に移動されて所定の計測位置に配置される。   In the above-described reticle alignment sensor, exposure light is incident on the projection optical system via the reticle during the exposure process, and a light beam for detecting the mark is received through the reticle and the projection optical system during wafer alignment. Is provided with an epi-illumination mirror for emitting illumination light from the reticle alignment sensor in the direction of the projection optical system. The epi-mirror is disposed at a predetermined retracted position during the exposure process, and is mechanically moved and disposed at a predetermined measurement position when measuring the reticle alignment mark.

ところで、レチクルアライメントは、1つのロット内の先頭ウエハに加えて、ロット内の途中でも計測される場合がある。その場合、レチクルアライメントを行なう度に、前述した落射ミラーが計測位置に挿入されることとなる。
しかしながら、落射ミラーは、機械的に駆動されることもあり、その挿入位置にはある程度のばらつきが生じる。すなわち、その位置投入精度には限界がある。そのため、落射ミラーの挿入精度によって、アライメントセンサの視野におけるマーク位置が計測毎に異なってしまう可能性があるという問題が生じる。
Incidentally, reticle alignment may be measured in the middle of a lot in addition to the first wafer in one lot. In that case, the above-described epi-illumination mirror is inserted into the measurement position every time reticle alignment is performed.
However, the epi-illumination mirror may be mechanically driven, and some variation occurs in the insertion position. That is, there is a limit to the position throwing accuracy. Therefore, there is a problem that the mark position in the visual field of the alignment sensor may be different for each measurement depending on the insertion accuracy of the epi-mirror.

例えば、ロット先頭で行ったレチクルアライメントで得られた信号波形が、アライメントセンサの視野に対して図7(A)に示すような波形であった場合でも、次のレチクルアライメントで得られる信号波形は、図7(B)に示すように、最初の波形とは全体的にずれた波形となる場合がある。なお、図7(A)及び(B)は、アライメントセンサで撮像されたマークの画像信号から得られたX方向のマークの位置を検出する信号波形であり、中心付近に現れる信号がウエハフィデュシャルマークのY方向の線分を示し、両脇の2本ずつの信号がレチクルマークRMのY方向の線分を示している。
このように、視野内でのマークの位置が異なると、アライメントセンサの光学系のディストーションの影響や、受光素子(撮像用CCDカメラ)のノイズ(固定パターンノイズ)等が異なってくることとなり、その影響により計測結果が異なり、計測精度が低下するという問題が生じる。
For example, even if the signal waveform obtained by reticle alignment performed at the lot head is as shown in FIG. 7A with respect to the alignment sensor field of view, the signal waveform obtained by the next reticle alignment is As shown in FIG. 7B, the waveform may be entirely deviated from the initial waveform. 7A and 7B are signal waveforms for detecting the position of the mark in the X direction obtained from the image signal of the mark imaged by the alignment sensor, and the signal appearing near the center is a wafer fidu. A line segment in the Y direction of the char mark is shown, and two signals on each side indicate a line segment in the Y direction of the reticle mark RM.
In this way, if the position of the mark in the field of view is different, the influence of the distortion of the optical system of the alignment sensor, the noise (fixed pattern noise) of the light receiving element (imaging CCD camera), etc. will be different. The measurement results differ depending on the influence, and there arises a problem that the measurement accuracy is lowered.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、アライメントセンサの光学系のディストーションや撮像素子の固定パターンノイズ等の影響を抑え、高精度な位置計測を行なうことができる位置計測方法及び位置計測装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような高精度な位置計測を行なうことにより、所望のパターンを高精度に露光転写することのできる露光方法及び露光装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to suppress the influence of the distortion of the optical system of the alignment sensor, the fixed pattern noise of the image sensor, etc., and perform highly accurate position measurement. An object of the present invention is to provide a position measurement method and a position measurement apparatus that can be used.
Another object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of exposing and transferring a desired pattern with high accuracy by performing such highly accurate position measurement.

前記課題を解決するために、本発明に係る位置計測方法は、物体上に形成されたマークに光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記観察系の観察視野内における前記マーク信号の、当該観察視野内の所定位置からのずれ量を検出する第1工程と(ステップS12)、前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるように、前記マークからの反射ビームの位置を補正する第2工程と(ステップS13)、前記第2工程において位置が補正されて前記観察系の前記観察視野内において観察される前記マーク信号の位置を計測する第3工程と(ステップS14)、前記第2工程における前記補正に係る補正量、及び、前記第3工程において計測された前記マーク信号の位置に基づいて、前記マークの位置を検出する第4工程(ステップS15)とを有する(図5参照)(請求項1)。
In order to solve the above problems, a position measuring method according to the present invention is obtained by irradiating a mark formed on an object with a light beam, receiving a reflected beam from the mark with an observation system, and receiving the light. A position measurement method for measuring the position of the mark based on a mark signal,
A first step of detecting the amount of deviation of the mark signal in the observation field of the observation system from a predetermined position in the observation field (step S12), based on the amount of deviation detected in the first step, A second step of correcting the position of the reflected beam from the mark so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field (step S13), and the position is corrected in the second step and the position is corrected; A third step of measuring the position of the mark signal observed in the observation field of the observation system (step S14), a correction amount related to the correction in the second step, and a measurement in the third step And a fourth step (step S15) for detecting the position of the mark based on the position of the mark signal (see FIG. 5) (Claim 1).

好適には、前記第2工程においては、前記マークの形成された前記物体の位置を前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて移動させることにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにする(請求項2)。
また好適には、前記物体上に形成されたマークに投影光学系を介して前記光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを前記投影光学系を介して前記観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測方法であって、前記第2工程においては、前記投影光学系の光学特性を前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて修正することにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにする(請求項3)
また好適には、前記観察系は、前記反射ビームの位置を当該反射ビームの光軸に対して垂直な面内で移動させるための位置調整用光学系を有し、前記第2工程においては、前記位置調整用光学系の作用により、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにする(請求項4)。
また好適には、前記光ビームを前記マーク上に導き、且つ前記反射ビームを前記観察系に導くために、前記光ビーム及び前記反射ビームの光路上に挿脱可能な可動光学系を更に有し、前記可動光学系が可動された後で前記第1工程乃至前記第4工程を行なうことにより、当該マークの位置の計測を行なう(請求項5)。
Preferably, in the second step, the mark signal is moved within the observation field of view by moving the position of the object on which the mark is formed based on the shift amount detected in the first step. Observation is performed at a predetermined position (claim 2).
Preferably, the mark formed on the object is irradiated with the light beam via a projection optical system, and a reflected beam from the mark is received by the observation system via the projection optical system, and the light reception In the position measurement method for measuring the position of the mark based on the mark signal obtained in this way, in the second step, the optical characteristic of the projection optical system is based on the deviation amount detected in the first step. The mark signal is observed at the predetermined position in the observation field.
Preferably, the observation system includes a position adjusting optical system for moving the position of the reflected beam in a plane perpendicular to the optical axis of the reflected beam. In the second step, The mark signal is observed at the predetermined position in the observation field by the action of the position adjusting optical system.
Further preferably, in order to guide the light beam onto the mark and guide the reflected beam to the observation system, it further includes a movable optical system that can be inserted into and removed from the optical path of the light beam and the reflected beam. The position of the mark is measured by performing the first to fourth steps after the movable optical system is moved (Claim 5).

また、本発明に係る位置計測装置は、物体上に形成されたマークに光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測装置であって、前記観察系の観察視野内における前記マーク信号の、当該観察視野内の所定位置からのずれ量を検出するずれ検出手段と、前記検出されたずれ量に基づいて、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるように、前記マークからの反射ビームの位置を補正する補正手段と、前記位置が補正されて前記観察系の前記観察視野内において観察される前記マーク信号の位置を計測する位置計測手段と、前記補正に係る補正量、及び、前記検出された前記マーク信号の位置に基づいて、前記マークの位置を検出する位置検出手段と、を有する(請求項6)。   The position measuring apparatus according to the present invention irradiates a mark formed on an object with a light beam, receives a reflected beam from the mark by an observation system, and based on the mark signal obtained by receiving the light A position measuring device for measuring a position of a mark, wherein the mark signal in the observation field of the observation system detects a deviation amount from a predetermined position in the observation field, and the detected deviation Correction means for correcting the position of the reflected beam from the mark so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field based on the amount, and the position is corrected to correct the position of the observation system. Based on the position measuring means for measuring the position of the mark signal observed in the observation field, the correction amount for the correction, and the position of the detected mark signal, A position detecting means for detecting the position, the (claim 6).

また、本発明に係る露光方法は、マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、上述の何れかの位置計測方法により、前記物体としての基板又は前記基板を載置するステージ上に形成された第1のマークと、前記マスク上に形成された第2のマークとの相対的な位置を計測し、前記第1のマーク及び前記第2のマークの相対的な位置計測結果に基づいて、前記基板と前記マスクとの位置合わせを行ない、当該位置合わせされた前記基板の所望の位置に前記マスク上に形成されたパターンと投影露光する(請求項10)。   An exposure method according to the present invention is an exposure method for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system, and the substrate as the object is obtained by any one of the position measurement methods described above. Alternatively, the relative position between the first mark formed on the stage on which the substrate is placed and the second mark formed on the mask is measured, and the first mark and the second mark are measured. Based on the measurement result of the relative position of the mark, the substrate and the mask are aligned, and a pattern formed on the mask is projected and exposed at a desired position of the aligned substrate. Item 10).

また、本発明に係る露光装置は、マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、前記物体としての前記基板又は前記基板を載置するステージ上に形成された第1のマークと、前記マスク上に形成された第2のマークとの相対的な位置を計測する上述の何れかの位置計測装置と、前記第1のマーク及び前記第2のマークの相対的な位置計測結果に基づいて、前記基板と前記マスクとの位置合わせを行なう位置合わせ手段と、当該位置合わせされた前記基板の所望の位置に前記マスク上に形成されたパターンと投影露光する露光手段と、を有する(請求項11)。   An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system, the substrate serving as the object, or a stage on which the substrate is placed. Any one of the above-described position measuring devices for measuring a relative position between the first mark formed on the mask and the second mark formed on the mask; and the first mark and the second mark Positioning means for aligning the substrate and the mask based on the result of relative position measurement of the mark, and a pattern and projection formed on the mask at a desired position of the aligned substrate Exposure means for exposing (claim 11).

なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。   In this column, the reference numerals of the corresponding components shown in the attached drawings are shown for each component, but this is only for easy understanding and does not relate to the present invention. It is not intended to indicate that the means is limited to the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、アライメントセンサの光学系のディストーションや撮像素子の固定パターンノイズ等の影響を抑え、高精度な位置計測を行なうことができる位置計測方法及び位置計測装置を提供することができる。
また、そのような高精度な位置計測を行なうことにより、所望のパターンを高精度に露光転写することのできる露光方法及び露光装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a position measurement method and a position measurement apparatus that can suppress the influence of the distortion of the optical system of the alignment sensor, the fixed pattern noise of the image sensor, and the like and perform highly accurate position measurement.
In addition, by performing such highly accurate position measurement, it is possible to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of exposing and transferring a desired pattern with high accuracy.

本発明の一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
本実施形態においては、ウエハ上にレチクル上のデバイスパターンを露光する電子デバイス製造用の投影露光装置を例示して本発明を説明する。
図1は、その投影露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
図1に示す露光装置100は、マスクとしてのレチクルRと基板としてのウエハWとを一次元方向(図1に示す例においてはY方向)に同期移動させつつ、レチクルRに形成された回路パターンをウエハW上に規定されるショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニング・ステッパ)である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the present invention will be described by exemplifying a projection exposure apparatus for manufacturing an electronic device that exposes a device pattern on a reticle onto a wafer.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the projection exposure apparatus.
An exposure apparatus 100 shown in FIG. 1 has a circuit pattern formed on a reticle R while synchronously moving a reticle R as a mask and a wafer W as a substrate in a one-dimensional direction (Y direction in the example shown in FIG. 1). Is a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that transfers the image to a shot area defined on the wafer W.

まず、露光装置100の全体構成について説明する。
露光装置100は、照明系110、レチクルステージ部120、レチクルアライメント系200、投影光学系130、ウエハステージ部140、メインフォーカス系150、主制御装置160及びウエハアライメントセンサ170を有する。
First, the overall configuration of the exposure apparatus 100 will be described.
The exposure apparatus 100 includes an illumination system 110, a reticle stage unit 120, a reticle alignment system 200, a projection optical system 130, a wafer stage unit 140, a main focus system 150, a main controller 160, and a wafer alignment sensor 170.

照明系110は、例えばエキシマレーザからなる光源111、ビーム整形用レンズ及びオプチカルインテグレータ(フライアイレンズ)等を含む照度均一化光学系112、照明系開口絞り板(レボルバ)113、レボルバ駆動系114、リレー光学系116及び折り曲げミラー117を有する。これらの構成部の他にも、照明系110は、コンデンサレンズ等の光学部材やレチクルブラインド等の図示しない構成部を更に有する。
このような照明系110においては、まず光源111から、例えばKrFエキシマレーザ光あるいはArFエキシマレーザ光等の照明ビームILが射出される。光源111におけるレーザパルスの発光は、主制御装置160により制御される。なお、光源111としては、超高圧水銀ランプを用いても良い。その場合は、g線、i線等の紫外域の輝線が照明ビームILとして用いられる。
The illumination system 110 includes, for example, a light source 111 made of an excimer laser, an illuminance uniformizing optical system 112 including a beam shaping lens and an optical integrator (fly eye lens), an illumination system aperture stop plate (revolver) 113, a revolver drive system 114, A relay optical system 116 and a bending mirror 117 are included. In addition to these components, the illumination system 110 further includes components (not shown) such as optical members such as condenser lenses and reticle blinds.
In such an illumination system 110, first, an illumination beam IL such as KrF excimer laser light or ArF excimer laser light is emitted from the light source 111, for example. The light emission of the laser pulse in the light source 111 is controlled by the main controller 160. Note that an ultra-high pressure mercury lamp may be used as the light source 111. In that case, bright lines in the ultraviolet region such as g-line and i-line are used as the illumination beam IL.

光源111から射出された照明ビームILは、照度均一化光学系112により光束が一様化され、スペックルの低減化等が行なわれる。   The illumination beam IL emitted from the light source 111 is uniformed by the illuminance uniformizing optical system 112, and speckle reduction or the like is performed.

照明系開口絞り板113の後段には、図示しないレチクルブラインドを介在させてリレー光学系116が配置されている。レチクルブラインドの設置面は、レチクルRと共役関係にあり、このレチクルブラインドによりレチクルR上の照明ビームILにより照明される領域が規定される。
リレー光学系116の後段には、リレー光学系116を通過した照明ビームILをレチクルRに向けて反射する折り曲げミラー117が配置され、この折り曲げミラー117の更に後段(反射された照明ビームILの光路上の後段)に、図示しないコンデンサレンズが配置される。
照明系開口絞り板113を通過した照明ビームILは、リレー光学系116を通過する際に、図示しない可動レチクルブラインドでレチクルRの照明領域を規定され、折り曲げミラー117により垂直下方に反射され、図示しないコンデンサレンズを介して、レチクルステージ121上に載置されたレチクルRの所定の領域を均一な照度で照明する。
A relay optical system 116 is disposed behind the illumination system aperture stop plate 113 with a reticle blind (not shown) interposed therebetween. The installation surface of the reticle blind has a conjugate relationship with the reticle R, and an area illuminated by the illumination beam IL on the reticle R is defined by the reticle blind.
A folding mirror 117 that reflects the illumination beam IL that has passed through the relay optical system 116 toward the reticle R is disposed at the subsequent stage of the relay optical system 116, and further downstream of the folding mirror 117 (light of the reflected illumination beam IL). A condenser lens (not shown) is disposed on the rear stage of the road.
When the illumination beam IL that has passed through the illumination system aperture stop plate 113 passes through the relay optical system 116, the illumination area of the reticle R is defined by a movable reticle blind (not shown), and is reflected vertically downward by the bending mirror 117. The predetermined region of the reticle R placed on the reticle stage 121 is illuminated with uniform illuminance through the condenser lens that is not.

レチクルステージ部120は、レチクルステージ121、レーザ干渉計122、移動鏡123及びモータ124を有する。
レチクルステージ121は、載置されるレチクルRを、図示しないバキュームチャックや静電チャック等を介して吸着保持する。レチクルステージ121は、モータ124によって投影光学系130の光軸AXの方向に微動可能で、且つその光軸AXに垂直な面(水平面、XY平面)内で2次元移動及び微小回転可能に設置される。
レチクルステージ121上には、X軸方向及びY軸方向を各々反射面方向とする移動鏡(図1においては、X軸方向の移動鏡123のみを示す)が設けられており、各軸方向に設けられたレーザ干渉計(図1においては、X軸方向レーザ干渉計122のみを示す)により、X軸方向及びY軸方向の位置が、例えば0.01μm程度の分解能で計測される。
The reticle stage unit 120 includes a reticle stage 121, a laser interferometer 122, a moving mirror 123, and a motor 124.
The reticle stage 121 sucks and holds the mounted reticle R via a vacuum chuck, electrostatic chuck or the like (not shown). The reticle stage 121 can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 130 by a motor 124 and can be moved two-dimensionally and finely rotated in a plane (horizontal plane, XY plane) perpendicular to the optical axis AX. The
On the reticle stage 121, there are provided movable mirrors (only the movable mirror 123 in the X-axis direction is shown in FIG. 1) having the X-axis direction and the Y-axis direction as reflection surface directions, respectively. With the provided laser interferometer (in FIG. 1, only the X-axis direction laser interferometer 122 is shown), the positions in the X-axis direction and the Y-axis direction are measured with a resolution of about 0.01 μm, for example.

レチクルアライメント系200は、レチクルRの上方に配置されるアライメントセンサ201及び202を有し、これらのアライメントセンサによりレチクルRに形成された例えば図3に示すようなレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMを検出(撮像)し、その位置情報を主制御装置160に出力する。主制御装置160においては、入力されるレチクルマークRMの位置情報に基づいて、モータ124を制御してレチクルステージ121を移動させ、レチクルRの位置決めを行なう。具体的には、レチクルRのパターン領域PAの中心点が投影光学系130の光軸AXと一致するようにレチクルステージ121の位置を制御する。
なお、レチクルRにおいて、レチクルアライメントマークRMは、図3に示すように、レチクルRの周縁近くに形成される。
また、レチクルRは図示しないレチクル交換装置により適宜交換される。
The reticle alignment system 200 includes alignment sensors 201 and 202 disposed above the reticle R, and the reticle mark RM and wafer fiducial mark as shown in FIG. 3, for example, formed on the reticle R by these alignment sensors. WFM is detected (imaged), and the position information is output to main controller 160. In main controller 160, based on the input positional information of reticle mark RM, motor 124 is controlled to move reticle stage 121 so that reticle R is positioned. Specifically, the position of reticle stage 121 is controlled so that the center point of pattern area PA of reticle R coincides with optical axis AX of projection optical system 130.
In reticle R, reticle alignment mark RM is formed near the periphery of reticle R as shown in FIG.
The reticle R is appropriately replaced by a reticle exchange device (not shown).

投影光学系130は、光軸AXを有し、両側テレセントリックな光学配置となるように配置された複数枚のレンズエレメントから構成されている。また、投影光学系130としては、投影倍率が一例として1/4又は1/5のものが使用されている。照明ビームILによってレチクルR上の照明領域が照明されると、そのレチクルRのパターン面に形成されたパターンが、投影光学系130によって、表面にレジストRが塗布されたウエハW上に縮小投影され、ウエハW上の1つのショット領域に、レチクルRのパターンの縮小像が転写される。   The projection optical system 130 includes a plurality of lens elements that have an optical axis AX and are arranged so as to have a telecentric optical arrangement on both sides. As the projection optical system 130, a projection magnification of 1/4 or 1/5 is used as an example. When the illumination area on the reticle R is illuminated by the illumination beam IL, the pattern formed on the pattern surface of the reticle R is reduced and projected onto the wafer W whose surface is coated with the resist R by the projection optical system 130. The reduced image of the pattern of the reticle R is transferred to one shot area on the wafer W.

ウエハステージ部140は、投影光学系130を介して照射される露光光により、ウエハWの所望の領域にレチクルRのパターンが適切に転写されるように、ウエハWを所望の位置に所望の状態で保持する。ウエハステージ部140において、ウエハステージ142は、投影光学系130の下方に配置された定盤(ステージ定盤)141上に載置される。ウエハステージ142は、実際には、水平面(XY面)内を2次元移動可能なXYステージと、このXYステージ上に搭載され光軸方向(Z方向)に微動可能なZステージ等から構成されるが、図1においては、これらを単にウエハステージ142として示している。ウエハステージ142は、駆動系147によって定盤141の上面に沿ってXY2次元方向に駆動されるとともに、例えば100μm程度の微小範囲内で光軸AX方向にも駆動されるようになっている。なお、定盤141の表面は平坦に加工されており、黒クロム等の低反射率の物質により一様にめっき加工が施されているものとする。   The wafer stage unit 140 places the wafer W in a desired state at a desired position so that the pattern of the reticle R is appropriately transferred to a desired area of the wafer W by exposure light irradiated through the projection optical system 130. Hold on. In the wafer stage unit 140, the wafer stage 142 is placed on a surface plate (stage surface plate) 141 disposed below the projection optical system 130. The wafer stage 142 is actually composed of an XY stage that can move two-dimensionally in a horizontal plane (XY plane), a Z stage that is mounted on the XY stage and can be moved in the optical axis direction (Z direction), and the like. However, in FIG. 1, these are simply shown as a wafer stage 142. The wafer stage 142 is driven in the XY two-dimensional direction along the upper surface of the surface plate 141 by the drive system 147, and is also driven in the optical axis AX direction within a minute range of, for example, about 100 μm. Note that the surface of the surface plate 141 is processed to be flat and is uniformly plated with a low reflectance material such as black chrome.

ウエハステージ142上には、ウエハホルダー143を介してウエハWが真空吸着又は静電吸着等により保持されている。
また、ウエハステージ142上には、X軸方向及びY軸方向を各々反射面方向とする移動鏡(図1においては、X軸方向の移動鏡144のみを示す)が設けられており、各軸方向に設けられたレーザ干渉計(図1においては、X軸方向レーザ干渉計145のみを示す)により、ウエハステージ142の位置は、X軸方向及びY軸方向において各々1nm程度の分解能で計測される。レーザ干渉計145によるウエハステージ142の位置計測結果は、主制御装置160に出力され、主制御装置160は、その情報に基づいて駆動系147を制御する。このような閉ループ制御系により、例えば、ウエハステージ142は、ウエハW上の1つのショット領域に対するレチクルRのパターンの転写露光(スキャン露光)が終了すると、次のショットの露光位置までステッピングされる。また、全てのショット位置に対する露光が終了すると、ウエハWは図示しないウエハ交換装置により他のウエハWと交換される。なお、ウエハ交換装置は、ウエハステージ142から外れた位置に配置され、ウエハローダ等のウエハ搬送系を介してウエハWの受け渡しを行なうように構成されている。
A wafer W is held on the wafer stage 142 by vacuum suction or electrostatic suction through a wafer holder 143.
Further, on the wafer stage 142, there are provided movable mirrors (only the movable mirror 144 in the X-axis direction is shown in FIG. 1) with the X-axis direction and the Y-axis direction as the reflecting surface directions. The position of the wafer stage 142 is measured with a resolution of about 1 nm in each of the X-axis direction and the Y-axis direction by a laser interferometer provided in the direction (only the X-axis direction laser interferometer 145 is shown in FIG. 1). The The position measurement result of the wafer stage 142 by the laser interferometer 145 is output to the main controller 160, and the main controller 160 controls the drive system 147 based on the information. By such a closed loop control system, for example, the wafer stage 142 is stepped to the exposure position of the next shot when the transfer exposure (scan exposure) of the pattern of the reticle R on one shot area on the wafer W is completed. When exposure for all shot positions is completed, the wafer W is exchanged with another wafer W by a wafer exchange device (not shown). The wafer exchange device is arranged at a position off the wafer stage 142, and is configured to deliver the wafer W via a wafer transfer system such as a wafer loader.

ウエハステージ142上には、図3に示すように、後述するレチクルアライメント及びベースライン計測のための1つ以上のウエハフィデュシャルマークWFM(ウエハ基準マーク)が形成された基準板146が設けられている。この基準板146の表面位置(Z方向の位置/基準マーク形成面)は、ウエハWの表面位置と同じとなるように設定されている。本実施形態において基準板146上には、図3に示すようなウエハフィデュシャルマークWFMが形成されている。   As shown in FIG. 3, a reference plate 146 on which one or more wafer fiducial marks WFM (wafer reference marks) for later-described reticle alignment and baseline measurement are formed is provided on the wafer stage 142. ing. The surface position of the reference plate 146 (Z-direction position / reference mark formation surface) is set to be the same as the surface position of the wafer W. In the present embodiment, a wafer fiducial mark WFM as shown in FIG. 3 is formed on the reference plate 146.

メインフォーカス系150は、ウエハWの表面のZ方向の位置を測定する。
メインフォーカス系150は、ウエハW表面又は基準板146表面に斜め方向より光を照射する照射光学系151と、その光の反射光を受光する受光光学系152とを有する斜入射光式の焦点検出系である。受光光学系152は、照射光学系151により照射された結像光束もしくは平行光束のウエハW表面又は基準板146表面での反射光束を受光し、得られた検出信号を主制御装置160に出力する。この信号に基づいて、主制御装置160は、投影光学系130の最良結像面に対するウエハWのZ方向の位置を駆動系147を介して制御する。
The main focus system 150 measures the position of the surface of the wafer W in the Z direction.
The main focus system 150 includes an irradiation optical system 151 that irradiates light on the surface of the wafer W or the reference plate 146 from an oblique direction, and a light incident optical system 152 that receives reflected light of the light and detects obliquely incident light type focus. It is a system. The light receiving optical system 152 receives a reflected light beam on the surface of the wafer W or the reference plate 146 of the imaging light beam or the parallel light beam irradiated by the irradiation optical system 151, and outputs the obtained detection signal to the main controller 160. . Based on this signal, main controller 160 controls the position of wafer W in the Z direction with respect to the best image plane of projection optical system 130 via drive system 147.

主制御装置160は、各構成部が協働して露光装置100全体として所望の露光処理が行なわれるように、露光装置100の各部を制御する。具体的には、例えば、レチクルRとウエハWの位置合わせ(アライメント)、ウエハWのステッピング、露光タイミング等の制御や調整等を行なう。なお、主制御装置160は、例えばマイクロコンピュータ等により構成される。   The main control device 160 controls each part of the exposure apparatus 100 so that each constituent part cooperates and the exposure apparatus 100 as a whole performs a desired exposure process. Specifically, for example, alignment (alignment) of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, control and adjustment of the exposure timing, etc. are performed. Note that the main control device 160 is constituted by, for example, a microcomputer.

ウエハアライメントセンサ170は、ウエハステージ142に設けられた基準板146上に形成されたウエハフィデュシャルマーク(WFM)、あるいは、ウエハW上のウエハアライメントマークの位置を計測し、計測結果を主制御装置160に出力する。本実施形態においては、ウエハアライメントセンサ170として、計測基準となる指標を備え、その指標を基準としてマークの位置を計測する例えば特開平4−65603号公報等で開示されている画像処理方式の結像式センサを用いる。ただし、例えば特開平10−141915号公報等で公知のレーザスキャン式センサや、レーザ干渉式センサ等の他の方式のものを用いても良い。   The wafer alignment sensor 170 measures the position of the wafer fiducial mark (WFM) formed on the reference plate 146 provided on the wafer stage 142 or the wafer alignment mark on the wafer W, and controls the measurement result as a main control. Output to the device 160. In this embodiment, the wafer alignment sensor 170 is provided with an index serving as a measurement reference, and the position of the mark is measured using the index as a reference. For example, the result of the image processing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-65603 is disclosed. An image sensor is used. However, other types such as a laser scanning sensor known in Japanese Patent Laid-Open No. 10-141915 or a laser interference sensor may be used.

レチクルアライメント系200は、例えばロット先頭毎あるいはロット先頭に加えてロット内で所定枚数のウエハを処理する毎等に、レチクルの位置合わせ(レチクルアライメント)を行なう。レチクルアライメント系200の2つのアライメントセンサ201及び202の構成及び機能は同一なので、以下、アライメントセンサ201について、その構成、機能及び動作について詳細に説明する。   The reticle alignment system 200 performs reticle alignment (reticle alignment), for example, every time the lot head is processed or every time a predetermined number of wafers are processed in the lot in addition to the lot head. Since the configuration and function of the two alignment sensors 201 and 202 of the reticle alignment system 200 are the same, the configuration, function, and operation of the alignment sensor 201 will be described in detail below.

図2は、アライメントセンサ201の構成を示す図である。
アライメントセンサ201は、ベース205、アライメント光源211、CCD等の撮像素子226X及び226Y、モニタ用撮像素子222、ハーフミラー215,216及び225、コンデンサレンズや対物レンズ等の光学素子212,214,218,221及び224、反射ミラー223、照野絞り213、絞り217、及び内焦系レンズ219を有する。
また、図1に示すように、アライメントセンサ201とレチクルRとの間には、投影光学系130に入射する露光光がけられない退避位置と、レチクルR又はウエハWの位置合わせ計測を行なう計測位置との間で駆動される落射ミラー203(アライメントセンサ202に対する204も同じ)が設置されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the alignment sensor 201.
The alignment sensor 201 includes a base 205, an alignment light source 211, image pickup devices 226X and 226Y such as a CCD, a monitor image pickup device 222, half mirrors 215, 216 and 225, optical elements 212, 214, 218 such as a condenser lens and an objective lens. 221 and 224, a reflection mirror 223, an illumination field stop 213, a stop 217, and an internal focusing lens 219.
Further, as shown in FIG. 1, a retracted position where the exposure light incident on the projection optical system 130 cannot be shifted between the alignment sensor 201 and the reticle R, and a measurement position for measuring the alignment of the reticle R or the wafer W. The epi-illumination mirror 203 (204 for the alignment sensor 202 is also the same) that is driven between them is installed.

アライメント光源211は、アライメントのための検出ビームを出射する光源である。本実施形態においてアライメント光源211は、光源111(図1参照)から出射される露光用照明光を導いて用いる構成となっている。すなわち、照明ビームILの一部の光束が図示せぬミラー等で分岐され、光ファイバーによりアライメントセンサ201内に導かれ、アライメント光源211たる光ファイバーの端部より検出ビーム(照明ビーム)として出射される。
アライメント光源211から出射された検出ビームは、光学素子212,214,218、照野絞り213、ハーフミラー215,216及び絞り217を介して、内焦系レンズ219に到達する。
内焦系レンズ219は、図示せぬ駆動部により検出ビームの光路に沿って移動される焦点調節機構(AFレンズ)である。内焦系レンズ219の位置情報は、図示せぬ位置計測部により計測されて主制御装置160に出力され、この情報に基づいて、主制御装置160が、アライメントセンサ201より出射する検出ビームが所望のフォーカス状態となるように、駆動系を介して内焦系レンズ219の位置を制御する。
The alignment light source 211 is a light source that emits a detection beam for alignment. In the present embodiment, the alignment light source 211 is configured to guide and use exposure illumination light emitted from the light source 111 (see FIG. 1). That is, a part of the light beam of the illumination beam IL is branched by a mirror (not shown), guided into the alignment sensor 201 by an optical fiber, and emitted as a detection beam (illumination beam) from the end of the optical fiber as the alignment light source 211.
The detection beam emitted from the alignment light source 211 reaches the inner focusing lens 219 via the optical elements 212, 214, 218, the illumination field stop 213, the half mirrors 215, 216, and the stop 217.
The inner focus system lens 219 is a focus adjustment mechanism (AF lens) that is moved along the optical path of the detection beam by a driving unit (not shown). The position information of the internal focusing lens 219 is measured by a position measuring unit (not shown) and output to the main controller 160. Based on this information, the detection beam emitted from the alignment sensor 201 by the main controller 160 is desired. The position of the in-focus lens 219 is controlled via the drive system so that the focus state becomes.

内焦系レンズ219でフォーカス調整された検出ビームは、アライメントセンサ201から出射され、落射ミラー203で反射されて照野絞り213で規定された照野でレチクルR上の図3に示すようなレチクルアライメントマークRM(2つのレチクルアライメントマークRMのうちの一方)を照明するとともに、レチクルR及び投影光学系130(図1参照)を介して基準板146上の同じく図3に示すようなウエハフィデュシャルマークWFM(2つのウエハフィデュシャルマークWFMのうちの一方)を照明する。
レチクルアライメントマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMからの反射ビームは、落射ミラー203で反射され、内焦系レンズ219、光学素子218及び絞り217を介してハーフミラー216に到達し、ハーフミラー216で分岐されてラフ計測系228及びファイン観察系229へ各々入射される。
なお、図3には2つのレチクルアライメントマークRM及びウエハフィディシャルマークWFMが示されているが、これは、2つのアライメントセンサ201及び202において各々検出されるマークを示している。従って、ここで説明をしている一方のアライメントセンサ201においては、このうちの一方のレチクルアライメントマークRM及びウエハフィディシャルマークWFMが検出される。
The detection beam whose focus is adjusted by the inner focus lens 219 is emitted from the alignment sensor 201, reflected by the epi-illumination mirror 203, and at the illumination field defined by the illumination field stop 213, the reticle as shown in FIG. An alignment mark RM (one of the two reticle alignment marks RM) is illuminated, and a wafer fiddle on the reference plate 146 is also shown in FIG. 3 through the reticle R and the projection optical system 130 (see FIG. 1). The char mark WFM (one of the two wafer fiducial marks WFM) is illuminated.
Reflected beams from the reticle alignment mark RM and the wafer fiducial mark WFM are reflected by the epi-illumination mirror 203, reach the half mirror 216 via the internal focusing lens 219, the optical element 218, and the aperture 217, and are reflected by the half mirror 216. The light is branched and incident on the rough measurement system 228 and the fine observation system 229, respectively.
FIG. 3 shows two reticle alignment marks RM and wafer fiducial mark WFM, which are marks detected by two alignment sensors 201 and 202, respectively. Therefore, in one alignment sensor 201 described here, one of the reticle alignment mark RM and the wafer fiducial mark WFM is detected.

ハーフミラー216で分岐されラフ計測系228に入射された反射ビームは、光学素子221を介してモニタ用撮像素子(ラフ計測用カメラ)222に入射される。モニタ用撮像素子222は、後述するファイン観察系229のX方向センサ226X及びY方向センサ226Yと比べて広い計測視野範囲(換言すれば低倍率で)を観察するものであり、このモニタ用撮像素子222によりその広い視野範囲を観察して得られた撮像信号は、不図示の観察用モニタに出力されるとともに主制御装置160(図1)に出力される。
主制御装置160では、入力された撮像信号に基づいてX方向及びY方向各々のレチクルアライメントマークRMとウエハフィデュシャルマークWFMとの位置ずれ量が計測され、その位置ずれ量に基づいてレチクルステージ121の位置が制御される。すなわち、レチクルマークがファイン計測系229の視野中心に配置されるようにレチクルステージ121の位置が制御される。
The reflected beam branched by the half mirror 216 and incident on the rough measurement system 228 enters the monitor image sensor (rough measurement camera) 222 via the optical element 221. The monitor imaging element 222 is for observing a wider measurement visual field range (in other words, at a lower magnification) than the X direction sensor 226X and the Y direction sensor 226Y of the fine observation system 229 described later. An imaging signal obtained by observing the wide visual field range 222 is output to an observation monitor (not shown) and to the main controller 160 (FIG. 1).
Main controller 160 measures the amount of misalignment between reticle alignment mark RM and wafer fiducial mark WFM in each of the X and Y directions based on the input imaging signal, and the reticle stage based on the misalignment amount. The position of 121 is controlled. That is, the position of the reticle stage 121 is controlled so that the reticle mark is arranged at the center of the visual field of the fine measurement system 229.

ハーフミラー216で分岐されファイン観察系229に入射された反射ビームは、反射ミラー223及び光学素子224を介してハーフミラー225に到達し、ハーフミラー225で更に分岐されて、X方向センサ226X及びY方向センサ226Yに各々入射される。X方向センサ226Xは、観察したマークのX方向の位置を計測するために、図4(A)に示すような視野範囲内に設定されるX方向に延伸した所定の撮像エリアPx内の画像を撮像する撮像素子であり、Y方向センサ226Yは、観察したマークのY方向の位置を計測するために、同じく図4(A)に示すような視野範囲内に設定されるY方向に延伸した所定の撮像エリアPy内の画像を計測する撮像素子である。そして、例えばX方向センサ226Xからは、図4(B)に示すような、X軸方向のパターン信号の信号強度を示す信号波形が得られる。これらのX方向センサ226X及びY方向センサ226Yで得られた撮像信号は、主制御装置160に出力される。   The reflected beam branched by the half mirror 216 and incident on the fine observation system 229 reaches the half mirror 225 via the reflection mirror 223 and the optical element 224, and is further branched by the half mirror 225, so that the X direction sensors 226X and Y Each is incident on the direction sensor 226Y. The X direction sensor 226X measures an image in a predetermined imaging area Px extended in the X direction set within the visual field range as shown in FIG. 4A in order to measure the position of the observed mark in the X direction. The Y-direction sensor 226Y is an image pickup device that picks up an image, and in order to measure the position of the observed mark in the Y-direction, the Y-direction sensor 226Y extends in the Y-direction that is set within the visual field range as shown in FIG. This is an image sensor that measures an image in the imaging area Py. For example, a signal waveform indicating the signal intensity of the pattern signal in the X-axis direction as shown in FIG. 4B is obtained from the X-direction sensor 226X. The imaging signals obtained by these X direction sensor 226X and Y direction sensor 226Y are output to main controller 160.

ベース205は、レチクルアライメント系が搭載されている定盤である。ベース205は、非磁性材料で形成された部材、あるいは表面に非磁性材料がコーティングされている部材により構成される。
以上が、露光装置100の概略構成の説明である。
The base 205 is a surface plate on which a reticle alignment system is mounted. The base 205 is composed of a member formed of a nonmagnetic material or a member whose surface is coated with a nonmagnetic material.
The above is the description of the schematic configuration of the exposure apparatus 100.

次に、このような構成の露光装置100における本発明に係るレチクルアライメント方法、すなわち、レチクルRの位置計測方法について図5及び図6を参照して説明する。
なお、露光装置100において、レチクルアライメントは、新たなレチクルが露光装置100にロードされた時、各ロットの先頭ウエハに対して露光処理を行なう直前、あるいは、ロット内で所定枚数のウエハを処理した時等に行なわれる。
図5は、そのレチクルアライメントの処理の流れを示すフローチャートである。
Next, a reticle alignment method according to the present invention in the exposure apparatus 100 having such a configuration, that is, a method for measuring the position of the reticle R will be described with reference to FIGS.
In the exposure apparatus 100, the reticle alignment is performed when a new reticle is loaded on the exposure apparatus 100, or immediately before the exposure process is performed on the first wafer of each lot, or a predetermined number of wafers are processed in the lot. It is performed at times.
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the reticle alignment process.

レチクルアライメントを行なう場合、まず、露光処理のために退避位置に配置されていた落射ミラー203及び204(図1参照)(以下においては、落射ミラー203に係るアライメントセンサ201について説明する)を機械的に移動し、計測位置に挿入する(ステップS11)。これにより、例えばアライメント光源211(図2参照)からの検出ビームが落射ミラー203により反射され、レチクルマークRM及び投影光学系130を介してウエハフィディシャルマークWFMを照明する状態とされる。   When performing reticle alignment, first, the epi-illumination mirrors 203 and 204 (see FIG. 1) (refer to FIG. 1) arranged in the retracted position for the exposure process (the alignment sensor 201 relating to the epi-illumination mirror 203 will be described below) mechanically. And is inserted into the measurement position (step S11). Thereby, for example, the detection beam from the alignment light source 211 (see FIG. 2) is reflected by the incident mirror 203, and the wafer fiducial mark WFM is illuminated through the reticle mark RM and the projection optical system 130.

次に、予備計測としてのアライメント計測を行なう。すなわち、アライメントセンサ201の視野範囲内の視野中心(観察視野内の所定位置に相当)に対するレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMのずれ量の検出を行なう(ステップS12)。
予備計測においては、まず、サーチ観察系228を用いたサーチ計測を行なう。サーチ計測においては、まず、レチクルRのレチクルアライメントマークRMがアライメントセンサ201のサーチ観察系228の視野中心に配置されるように、主制御装置160が、設計情報等に基づいてモータ124を駆動し、レチクルステージ121を移動させる。その状態で、サーチ観察系228によりレチクルアライメントマークRMを、ファイン観察系229に対して相対的に低い倍率で観察し、その像をモニタ用撮像素子222で撮像し、モニタ用撮像素子222の視野中心Oからのずれ量(レチクルアライメントマークRMの位置)を計測する。そして、そのずれ量に基づいて、レチクルアライメントマークRMが視野中心に来るように、主制御装置160がモータ124を駆動してレチクルステージ121を移動させ、その位置を調整する。
Next, alignment measurement is performed as preliminary measurement. That is, the shift amount of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM with respect to the field center (corresponding to a predetermined position in the observation field) within the field range of the alignment sensor 201 is detected (step S12).
In the preliminary measurement, first, search measurement using the search observation system 228 is performed. In search measurement, first, main controller 160 drives motor 124 based on design information and the like so that reticle alignment mark RM of reticle R is arranged at the center of the visual field of search observation system 228 of alignment sensor 201. The reticle stage 121 is moved. In this state, the reticle alignment mark RM is observed at a relatively low magnification with respect to the fine observation system 229 by the search observation system 228, and the image is captured by the monitor image sensor 222. The amount of deviation from the center O (the position of the reticle alignment mark RM) is measured. Then, based on the amount of deviation, main controller 160 drives motor 124 to move reticle stage 121 so that reticle alignment mark RM is at the center of the field of view, and adjusts its position.

このようなサーチ計測が終了したら、次に、ファイン観察系229を用いたファイン計測を行なう。ファイン計測においては、ファイン観察系229によりレチクルアライメントマークRMを、サーチ観察系228に対して相対的に高い倍率で観察し、その波形データをX方向センサ226X及びY方向センサ226Yにより検出する。そしてその波形データに基づいて、この予備計測においては、視野範囲の中心O(視野中心O)に対するレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMのずれ量を計測する。
具体的には、今、予備計測としてのアライメント計測により図6(A)に示すような信号波形が検出されたとすると、これに基づいて、レチクルマークRMの視野中心Oに対するずれ量Δr、及び、ウエハフィデュシャルマークWFMの視野中心Oに対するずれ量Δwを計測する。
After such search measurement is completed, next, fine measurement using the fine observation system 229 is performed. In the fine measurement, the reticle alignment mark RM is observed at a relatively high magnification with respect to the search observation system 228 by the fine observation system 229, and the waveform data is detected by the X direction sensor 226X and the Y direction sensor 226Y. Based on the waveform data, in this preliminary measurement, a deviation amount of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM with respect to the center O of the visual field range (the visual field center O) is measured.
Specifically, assuming that a signal waveform as shown in FIG. 6A is detected by the alignment measurement as a preliminary measurement, a deviation amount Δr of the reticle mark RM with respect to the visual field center O based on this, The amount of deviation Δw of the wafer fiducial mark WFM with respect to the visual field center O is measured.

予備計測が終了したら、計測したずれ量Δr及びΔwが各々0(零)となるように、すなわち、アライメントセンサ201(ファイン観察系229)の観察視野において、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの観察像がその観察中心Oに配置されるように、レチクルR(レチクルステージ121)及びウエハステージ121の位置を調整する(ステップS13)。具体的には、計測したずれ量Δr及びΔwに基づいて、主制御装置160がモータ124を介してレチクルステージ121を駆動し、また、駆動系147を介してウエハステージ142を駆動し、レチクルR(レチクルステージ121)及びウエハステージ121の位置を調整する。なお、主制御装置160は、この時の調整量(補正駆動量、すなわちずれ量Δr及びΔw)を、本計測の後の計測結果の補正に用いるために記憶しておく。   When the preliminary measurement is completed, the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are set so that the measured deviation amounts Δr and Δw become 0 (zero), that is, in the observation field of the alignment sensor 201 (fine observation system 229). The positions of the reticle R (reticle stage 121) and the wafer stage 121 are adjusted so that the observed image is arranged at the observation center O (step S13). Specifically, based on the measured deviation amounts Δr and Δw, main controller 160 drives reticle stage 121 via motor 124, and also drives wafer stage 142 via drive system 147 to provide reticle R The positions of (reticle stage 121) and wafer stage 121 are adjusted. The main controller 160 stores the adjustment amount (correction drive amount, that is, the deviation amounts Δr and Δw) at this time for use in correcting the measurement result after the main measurement.

次に、本計測としてのアライメント計測、すなわち、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMのずれ量の検出を行なう(ステップS14)。
本計測においては、まず、ファイン観察系229によりレチクルアライメントマークRMを相対的に高い倍率で観察し、その波形データをX方向センサ226X及びY方向センサ226Yにより検出し、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの位置を計測する。
前述したように、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMは、予備計測により、図6(B)に示すようにアライメントセンサ201の視野中心に配置されるように調整されているため、基本的には、そのずれ量は0(零)に非常に近い数値である。しかしながら、予備計測は、図6(A)に示すように、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMを、アライメントセンサ201の視野範囲中の視野中心とはずれた位置で観察しており(Δr及びΔwが0(零)でない場合)、その調整は、アライメントセンサ201のディストーションの相違(予備計測時の観察位置と視野中心との間のディストーションの相違)に起因する誤差を含んだものとなる。この本計測においては、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMを、そのようなアライメントセンサ201の視野中心Oに極近い位置において観察した場合のずれ量であって、従ってそのようなディストーションの相違に起因する誤差をふくまないずれ量を観察する。
Next, alignment measurement as main measurement, that is, detection of the deviation amount of reticle mark RM and wafer fiducial mark WFM is performed (step S14).
In this measurement, first, the reticle alignment mark RM is observed at a relatively high magnification by the fine observation system 229, the waveform data is detected by the X direction sensor 226X and the Y direction sensor 226Y, and the reticle mark RM and the wafer fiducial are detected. The position of the char mark WFM is measured.
As described above, the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are adjusted so as to be arranged at the center of the visual field of the alignment sensor 201 as shown in FIG. The amount of deviation is very close to 0 (zero). However, in the preliminary measurement, as shown in FIG. 6A, the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are observed at a position deviated from the center of the visual field in the visual field range of the alignment sensor 201 (Δr and When Δw is not 0 (zero), the adjustment includes an error caused by a difference in distortion of the alignment sensor 201 (a difference in distortion between the observation position and the visual field center at the time of preliminary measurement). In this main measurement, the amount of deviation when the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are observed at a position very close to the visual field center O of the alignment sensor 201, and therefore, such a difference in distortion. Observe any amount including errors caused by.

レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの位置計測が終了したら、次に、この位置計測結果と、主制御装置16に記憶されている予備計測結果に基づく補正駆動量とに基づいて、すなわち、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの各々について、今回の視野中心Oからのずれ量と補正駆動量(予備計測の際の視野中心Oからのずれ量)とを加算し、最終的なずれ量(真のずれ量)を検出する(ステップS15)。そして、これらの相対的な位置関係を計測し、ベースラインチェック(BCHK)を含むアライメント計測結果を求める。
また、この結果に基づいて、レチクルR(レチクルアライメントマークRM)とウエハフィデュシャルマークWFMとを高精度に位置合わせする。
After the position measurement of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM is completed, next, based on the position measurement result and the correction drive amount based on the preliminary measurement result stored in the main controller 16, that is, For each of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM, the amount of deviation from the current visual field center O and the correction driving amount (deviation amount from the visual field center O at the time of preliminary measurement) are added to obtain the final deviation. The amount (true shift amount) is detected (step S15). Then, these relative positional relationships are measured, and an alignment measurement result including a baseline check (BCHK) is obtained.
Further, based on this result, the reticle R (reticle alignment mark RM) and the wafer fiducial mark WFM are aligned with high accuracy.

レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの本計測が終了したら、落射ミラー203を退避位置に戻し(ステップS16)、一連のレチクルアライメント処理を終了する。   When the main measurement of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM is completed, the epi-illumination mirror 203 is returned to the retracted position (step S16), and a series of reticle alignment processes are completed.

このように、本実施形態の露光装置100においては、レチクルアライメントの際に、まず、予備計測として、アライメントセンサ201の視野基準でのレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMの位置を計測し、視野中心からの各ずれ量を計測し、この計測結果に基づいて、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMがともに視野中心となるようにレチクルR及びウエハステージ142の位置を駆動し、この状態でレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMのずれ量を計測している。従って、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMを、必ずアライメントセンサ201の視野中心において観察していることとなり、アライメントセンサ201の光学系のディストーション、あるいは、撮像素子(CCDカメラ)の固定パターンノイズ(特定画素の欠陥等)等については、毎回同じ成分が重畳されることとなる。その結果、これらのディストーション及び固定パターンノイズ等に起因する計測再現性の悪化を防ぐことができ、安定したレチクルアライメントを行なうことができる。
そしてその結果、レチクルアライメントマークRMとウエハフィデュシャルマークとを高精度に位置合わせすることができる。
As described above, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, at the time of reticle alignment, first, as preliminary measurement, the positions of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM with respect to the field of view of the alignment sensor 201 are measured, Each shift amount from the center of the visual field is measured, and based on the measurement result, the positions of the reticle R and the wafer stage 142 are driven so that the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are both in the visual field center. The amount of deviation between the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM is measured. Accordingly, the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are always observed at the center of the visual field of the alignment sensor 201, and the distortion of the optical system of the alignment sensor 201 or the fixed pattern noise of the image sensor (CCD camera). For (defects of specific pixels) and the like, the same component is superimposed each time. As a result, deterioration of measurement reproducibility due to such distortion and fixed pattern noise can be prevented, and stable reticle alignment can be performed.
As a result, the reticle alignment mark RM and the wafer fiducial mark can be aligned with high accuracy.

なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。   In addition, this embodiment is described in order to make an understanding of this invention easy, and does not limit this invention at all. Each element disclosed in the present embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention, and various suitable modifications can be made.

例えば、本実施形態のレチクルアライメント計測においては、予備計測及び本計測において、アライメントセンサ201の視野中心Oに対するレチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMのずれ量を計測し、また、これらの位置をその視野中心Oに合わせるように調整した。しかし、この基準位置(計測基準及び位置合わせ基準)は、視野中心に限られるものではなく、計測視野内の任意の位置で良い。本発明は、この基準位置を所定の位置に特定してこれに合わせることにより、各計測の際に重畳するディストーション等の成分を同一にすることを目的としている。従って、各計測の際に同じ位置を基準とするものであれば、その位置は視野中心に限られず、任意の位置で良い。   For example, in the reticle alignment measurement of the present embodiment, the amount of deviation of the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM with respect to the visual field center O of the alignment sensor 201 is measured in preliminary measurement and main measurement, and these positions are also measured. Adjustments were made to match the visual field center O. However, the reference position (measurement reference and alignment reference) is not limited to the center of the visual field, and may be an arbitrary position within the measurement visual field. An object of the present invention is to make the components such as distortion superimposed in each measurement the same by specifying the reference position as a predetermined position and matching it. Therefore, as long as the same position is used as a reference in each measurement, the position is not limited to the center of the visual field, and may be an arbitrary position.

また、本実施形態においては、予備計測の結果に基づいて、レチクルR(レチクルステージ121)及びウエハステージ142の位置を駆動調整して、レチクルマークRM及びウエハフィデュシャルマークWFMがアライメントセンサ201の視野中心に配置されるように補正した。しかしながら、この補正は、これらのマークがアライメントセンサ201の所定の位置(本実施形態では視野中心)で観察されるようにするものであれば、マーク及びステージの移動に限られず、任意の補正を行なってよい。
例えば、主制御装置160が投影光学系130の所定のレンズの位置を調整することにより、あるいは、投影光学系の気圧を調整することにより、投影光学系130の光学特性(結像特性)を調整し、これにより、ウエハフィデュシャルマークWFMの像がアライメントセンサ201の所定の位置に配置するようにしても良い。
In this embodiment, the positions of the reticle R (reticle stage 121) and the wafer stage 142 are driven and adjusted based on the result of the preliminary measurement, and the reticle mark RM and the wafer fiducial mark WFM are aligned with the alignment sensor 201. Correction was made so that it was placed at the center of the field of view. However, this correction is not limited to the movement of the mark and the stage as long as these marks are observed at a predetermined position of the alignment sensor 201 (in this embodiment, the center of the visual field). You can do it.
For example, the main control device 160 adjusts the optical characteristics (imaging characteristics) of the projection optical system 130 by adjusting the position of a predetermined lens of the projection optical system 130 or by adjusting the atmospheric pressure of the projection optical system. Then, the image of the wafer fiducial mark WFM may be arranged at a predetermined position of the alignment sensor 201.

また、アライメントセンサ201中に、反射ビームの位置を補正するための光学部材を設け、これによりアライメントセンサ201を通過する反射ビームの位置が所定の位置となるように調整するようにしても良い。例えば、入射ビームをその面に平行な方向で平行移動させて、入射角度と同じ角度で出射するハービング部材等を用いて、その位置を調整するようにしても良い。
また、上述するような調整手段を併用するような構成であっても良い。
Further, an optical member for correcting the position of the reflected beam may be provided in the alignment sensor 201 so that the position of the reflected beam passing through the alignment sensor 201 is adjusted to a predetermined position. For example, the position of the incident beam may be adjusted by translating the incident beam in a direction parallel to the surface and using a herving member that emits light at the same angle as the incident angle.
Moreover, the structure which uses the adjustment means as mentioned above together may be sufficient.

図1は、本発明の一実施形態の露光装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した露光装置のアライメントセンサの構成を示す図である。FIG. 2 is a view showing the arrangement of the alignment sensor of the exposure apparatus shown in FIG. 図3は、レチクルアライメントマーク及びウエハフィデュシャルマークを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a reticle alignment mark and a wafer fiducial mark. 図4は、図3に示したレチクルアライメントマークとウエハフィデュシャルマークを重ね合わせて観察される画像及びその信号波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an image observed by superimposing the reticle alignment mark and the wafer fiducial mark shown in FIG. 3 and its signal waveform. 図5は、レチクルアライメントの流れを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the flow of reticle alignment. 図6は、図5に示したレチクルアライメントの処理を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the reticle alignment processing shown in FIG. 図7は、従来のレチクルアライメントの処理を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional reticle alignment process.

符号の説明Explanation of symbols

100…露光装置。
110…照明系
112…照度均一化光学系
113…照明系開口絞り板(レボルバ)
114…レボルバ駆動系
116…リレー光学系
117…折り曲げミラー
120…レチクルステージ部
121…レチクルステージ
122…レーザ干渉計
123…移動鏡
124…モータ
130…投影光学系
140…ウエハステージ部
141…定盤
142…ウエハステージ
143…ウエハホルダー
144…移動鏡
145…レーザ干渉計
146…基準板
147…駆動系
150…メインフォーカス系
151…照射光学系
152…受光光学系
160…主制御装置
200…レチクルアライメント系
201,202…アライメントセンサ
203,204…落射ミラー
205…ベース
211…アライメント光学系
212,213,218,221,224…光学素子
213…照野絞り
214、223…反射ミラー
217…絞り
219…内焦系レンズ
222…モニタ用撮像素子
226…撮像素子
228…サーチ観察系
229…ファイン観察系
100: Exposure apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Illumination system 112 ... Illuminance equalization optical system 113 ... Illumination system aperture stop plate (revolver)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 114 ... Revolver drive system 116 ... Relay optical system 117 ... Bending mirror 120 ... Reticle stage part 121 ... Reticle stage 122 ... Laser interferometer 123 ... Moving mirror 124 ... Motor 130 ... Projection optical system 140 ... Wafer stage part 141 ... Surface plate 142 ... Wafer stage 143 ... Wafer holder 144 ... Moving mirror 145 ... Laser interferometer 146 ... Reference plate 147 ... Drive system 150 ... Main focus system 151 ... Irradiation optical system 152 ... Light receiving optical system 160 ... Main controller 200 ... Reticle alignment system 201 , 202 ... Alignment sensor 203, 204 ... Epi-illumination mirror 205 ... Base 211 ... Alignment optical system 212, 213, 218, 221, 224 ... Optical element 213 ... Illumination diaphragm 214, 223 ... Reflection mirror 217 ... Diaphragm 219 ... In-focus Lens 222 ... monitor image sensor 226 ... imaging element 228 ... search observation system 229 ... Fine observation system

Claims (11)

物体上に形成されたマークに光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記観察系の観察視野内における前記マーク信号の、当該観察視野内の所定位置からのずれ量を検出する第1工程と、
前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるように、前記マークからの反射ビームの位置を補正する第2工程と、
前記第2工程において位置が補正されて前記観察系の前記観察視野内において観察される前記マーク信号の位置を計測する第3工程と、
前記第2工程における前記補正に係る補正量、及び、前記第3工程において計測された前記マーク信号の位置に基づいて、前記マークの位置を検出する第4工程と、
を有することを特徴とする位置計測方法。
A position measurement method in which a mark formed on an object is irradiated with a light beam, a reflected beam from the mark is received by an observation system, and the position of the mark is measured based on the mark signal obtained by the light reception. And
A first step of detecting an amount of deviation of the mark signal in the observation field of the observation system from a predetermined position in the observation field;
A second step of correcting the position of the reflected beam from the mark so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field based on the shift amount detected in the first step;
A third step of measuring the position of the mark signal observed in the observation field of the observation system by correcting the position in the second step;
A fourth step of detecting the position of the mark based on the correction amount related to the correction in the second step and the position of the mark signal measured in the third step;
A position measurement method characterized by comprising:
前記第2工程においては、前記マークの形成された前記物体の位置を前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて移動させることにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。   In the second step, the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field by moving the position of the object on which the mark is formed based on the shift amount detected in the first step. The position measurement method according to claim 1, wherein the position measurement method is performed. 前記物体上に形成されたマークに投影光学系を介して前記光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを前記投影光学系を介して前記観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測方法であって、
前記第2工程においては、前記投影光学系の光学特性を前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて修正することにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。
A mark obtained by irradiating the mark formed on the object with the light beam through a projection optical system, receiving a reflected beam from the mark with the observation system through the projection optical system, and receiving the light. A position measurement method for measuring the position of the mark based on a signal,
In the second step, the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field by correcting the optical characteristics of the projection optical system based on the shift amount detected in the first step. The position measuring method according to claim 1, wherein:
前記観察系は、前記反射ビームの位置を当該反射ビームの光軸に対して垂直な面内で移動させるための位置調整用光学系を有し、
前記第2工程においては、前記位置調整用光学系の作用により、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにすることを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。
The observation system has a position adjusting optical system for moving the position of the reflected beam in a plane perpendicular to the optical axis of the reflected beam,
2. The position measuring method according to claim 1, wherein, in the second step, the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field by the action of the position adjusting optical system. .
前記光ビームを前記マーク上に導き、且つ前記反射ビームを前記観察系に導くために、前記光ビーム及び前記反射ビームの光路上に挿脱可能な可動光学系を更に有し、
前記可動光学系が可動された後で前記第1工程乃至前記第4工程を行なうことにより、当該マークの位置の計測を行なうことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の位置計測方法。
In order to guide the light beam onto the mark and guide the reflected beam to the observation system, the optical system further includes a movable optical system that can be inserted into and removed from the optical path of the light beam and the reflected beam.
5. The position of the mark is measured by performing the first to fourth steps after the movable optical system is moved. 6. Position measurement method.
物体上に形成されたマークに光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測装置であって、
前記観察系の観察視野内における前記マーク信号の、当該観察視野内の所定位置からのずれ量を検出するずれ検出手段と、
前記検出されたずれ量に基づいて、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるように、前記マークからの反射ビームの位置を補正する補正手段と、
前記位置が補正されて前記観察系の前記観察視野内において観察される前記マーク信号の位置を計測する位置計測手段と、
前記補正に係る補正量、及び、前記検出された前記マーク信号の位置に基づいて、前記マークの位置を検出する位置検出手段と、
を有することを特徴とする位置計測装置。
A position measurement device that irradiates a mark formed on an object with a light beam, receives a reflected beam from the mark by an observation system, and measures the position of the mark based on the mark signal obtained by the light reception. And
A deviation detecting means for detecting a deviation amount of the mark signal in the observation visual field of the observation system from a predetermined position in the observation visual field;
Correction means for correcting the position of the reflected beam from the mark so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field based on the detected shift amount;
Position measuring means for measuring the position of the mark signal that is corrected in the position and observed in the observation field of the observation system;
Position detection means for detecting the position of the mark based on the correction amount related to the correction and the position of the detected mark signal;
A position measuring device comprising:
前記補正手段は、前記マークの形成された前記物体の位置を前記ずれ検出手段で検出されたずれ量に基づいて移動させることにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにすることを特徴とする請求項6に記載の位置計測装置。   The correction means moves the position of the object on which the mark is formed based on the amount of deviation detected by the deviation detection means, so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field. The position measuring device according to claim 6, wherein the position measuring device is configured as described above. 前記物体上に形成されたマークに投影光学系を介して前記光ビームを照射し、該マークからの反射ビームを前記投影光学系を介して前記観察系により受光し、前記受光して得たマーク信号に基づいて前記マークの位置を計測する位置計測装置であって、
前記補正手段は、前記投影光学系の光学特性を前記第1工程で検出されたずれ量に基づいて修正することにより、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにすることを特徴とする請求項6に記載の位置計測装置。
A mark obtained by irradiating the mark formed on the object with the light beam through a projection optical system, receiving a reflected beam from the mark with the observation system through the projection optical system, and receiving the light. A position measuring device that measures the position of the mark based on a signal,
The correction means corrects the optical characteristic of the projection optical system based on the shift amount detected in the first step so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field. The position measuring device according to claim 6.
前記観察系は、前記反射ビームの位置を当該反射ビームの光軸に対して垂直な面内で移動させ、前記マーク信号が前記観察視野内の前記所定位置において観察されるようにする位置調整用光学系を有することを特徴とする請求項6に記載の位置計測装置。   The observation system moves the position of the reflected beam in a plane perpendicular to the optical axis of the reflected beam so that the mark signal is observed at the predetermined position in the observation field. The position measuring apparatus according to claim 6, further comprising an optical system. マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、
請求項1〜5の何れか一項に記載の位置計測方法により、前記物体としての基板又は前記基板を載置するステージ上に形成された第1のマークと、前記マスク上に形成された第2のマークとの相対的な位置を計測し、
前記第1のマーク及び前記第2のマークの相対的な位置計測結果に基づいて、前記基板と前記マスクとの位置合わせを行ない、
当該位置合わせされた前記基板の所望の位置に前記マスク上に形成されたパターンと投影露光する
ことを特徴とする露光方法。
An exposure method for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system,
The position measurement method according to any one of claims 1 to 5, wherein a first mark formed on a substrate as the object or a stage on which the substrate is placed, and a first mark formed on the mask. Measure the relative position with the 2 mark,
Based on the relative position measurement result of the first mark and the second mark, the substrate and the mask are aligned,
An exposure method comprising: projecting exposure with a pattern formed on the mask at a desired position of the aligned substrate.
マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、
前記物体としての前記基板又は前記基板を載置するステージ上に形成された第1のマークと、前記マスク上に形成された第2のマークとの相対的な位置を計測する請求項6〜9の何れか一項に記載の位置計測装置と、
前記第1のマーク及び前記第2のマークの相対的な位置計測結果に基づいて、前記基板と前記マスクとの位置合わせを行なう位置合わせ手段と、
当該位置合わせされた前記基板の所望の位置に前記マスク上に形成されたパターンと投影露光する露光手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system,
10. The relative position between a first mark formed on the substrate as the object or a stage on which the substrate is placed and a second mark formed on the mask is measured. A position measuring device according to any one of
An alignment means for aligning the substrate and the mask based on a relative position measurement result of the first mark and the second mark;
An exposure unit that performs projection exposure with a pattern formed on the mask at a desired position of the aligned substrate;
An exposure apparatus comprising:
JP2005051037A 2005-02-25 2005-02-25 Method and device for position measurement, exposure method and exposure device Pending JP2006234647A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005051037A JP2006234647A (en) 2005-02-25 2005-02-25 Method and device for position measurement, exposure method and exposure device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005051037A JP2006234647A (en) 2005-02-25 2005-02-25 Method and device for position measurement, exposure method and exposure device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006234647A true JP2006234647A (en) 2006-09-07

Family

ID=37042455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005051037A Pending JP2006234647A (en) 2005-02-25 2005-02-25 Method and device for position measurement, exposure method and exposure device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006234647A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009300205A (en) * 2008-06-12 2009-12-24 Horiba Ltd End point detecting apparatus
JP2016080534A (en) * 2014-10-17 2016-05-16 株式会社リコー Projection device and parallax acquisition device
CN115031626A (en) * 2022-05-05 2022-09-09 智慧星空(上海)工程技术有限公司 Substrate coordinate measuring method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009300205A (en) * 2008-06-12 2009-12-24 Horiba Ltd End point detecting apparatus
JP2016080534A (en) * 2014-10-17 2016-05-16 株式会社リコー Projection device and parallax acquisition device
CN115031626A (en) * 2022-05-05 2022-09-09 智慧星空(上海)工程技术有限公司 Substrate coordinate measuring method
CN115031626B (en) * 2022-05-05 2023-08-18 智慧星空(上海)工程技术有限公司 Substrate coordinate measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6538740B1 (en) Adjusting method for position detecting apparatus
JP5203675B2 (en) Position detector, position detection method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JPWO2008132799A1 (en) Measuring method, exposure method, and device manufacturing method
TWI722389B (en) Pattern forming apparatus, alignment mark detection method, and pattern forming method
US20030090661A1 (en) Focusing method, position-measuring method, exposure method, method for producing device, and exposure apparatus
JP2005337912A (en) Position measuring apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2002231616A (en) Instrument and method for measuring position aligner and method of exposure, and method of manufacturing device
JP2006234647A (en) Method and device for position measurement, exposure method and exposure device
US20100208228A1 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US11531276B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method
US20040027573A1 (en) Position measuring method, exposure method and system thereof, device production method
JP2006030021A (en) Position detection apparatus and position detection method
JP3531227B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
US20050128455A1 (en) Exposure apparatus, alignment method and device manufacturing method
JPH11233424A (en) Projection optical device, aberration measuring method, projection method, and manufacture of device
US20230229095A1 (en) Detection apparatus, detection method, exposure apparatus and article manufacturing method
JPH1064808A (en) Mask aligning method and projection exposing method
JP2771136B2 (en) Projection exposure equipment
JP2821148B2 (en) Projection exposure equipment
JP2003035511A (en) Position detector and aligner equipped with it
JP2771138B2 (en) Projection exposure equipment
JP2771137B2 (en) Projection exposure equipment
JP2003338448A (en) Method and apparatus for measuring position, method and apparatus for exposure, and mark measuring method
JP2003197505A (en) Exposing method and aligner
JP2005197276A (en) Exposure method and exposure apparatus, and method of manufacturing electronic device using the exposure method