JP2012195377A - Mark detection method and apparatus, and exposure method and apparatus - Google Patents

Mark detection method and apparatus, and exposure method and apparatus Download PDF

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a plurality of marks provided in an object in shorter time and more accurately.SOLUTION: The mark detection method in which a position of a wafer mark is detected includes the steps of: measuring a defocusing amount between alignment systems AL 1, AL 21 - AL 24 and a surface of a wafer W while moving the wafer W relative to detection areas of a plurality of alignment systems AL 1, AL 21 - AL 24; controlling at least one of a surface position and a tilt angle of the wafer W based on the measurement result; and making the wafer W stand still to detect positions of wafer marks WMC 1, WMD 1 corresponding to the alignment systems AL 22, AL 23 when the wafer mark WMC 1, a wafer mark WMA 1 and the wafer mark WMD 1 reach in the detection areas of the alignment systems AL 22, AL 1, AL 23.

Description

本発明は、半導体ウエハ又はガラス基板等の物体に配置されたマークの位置情報を検出するためのマーク検出技術、このマーク検出技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to a mark detection technique for detecting position information of a mark placed on an object such as a semiconductor wafer or a glass substrate, an exposure technique using the mark detection technique, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

従来、例えば半導体デバイスを製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置は、半導体ウエハ(以下、単にウエハという。)の複数の層間での重ね合わせ精度を高く維持するために、アライメント系を用いて複数のショット領域から選択されたショット領域(アライメントショット)に付設されたマーク(ウエハマーク)の位置を検出している。そして、検出されたマーク位置を例えばEGA方式で統計処理して、各ショット領域の配列座標を求め、この配列座標に基づいてウエハを駆動することによって、ウエハの各ショット領域にレチクルのパターンの像を高精度に重ね合わせて露光している。   Conventionally, for example, an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device uses a plurality of alignment systems to maintain high overlay accuracy between a plurality of layers of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer). The position of the mark (wafer mark) attached to the shot area (alignment shot) selected from the shot area is detected. Then, the detected mark position is statistically processed by, for example, the EGA method, the array coordinates of each shot area are obtained, and the wafer is driven based on the array coordinates, whereby the reticle pattern image is formed on each shot area of the wafer. Are overlaid with high precision.

最近では、ウエハアライメントを効率的に行うために、3眼以上の複数軸のアライメント系を備え、これらのアライメント系に対してウエハを所定方向に相対移動することと、複数軸のアライメント系とウエハとを相対的に静止させて、複数軸のアライメント系でウエハの一列のアライメントショットに付設されたマークの位置を検出することとを繰り返すようにした露光装置が開発されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。この露光装置では、複数軸のアライメント系の被検マーク(被検面)に対するデフォーカス量が互いに異なっている場合には、それらのアライメント系に対して同時に被検マークを合焦させることが困難である。そこで、複数軸のアライメント系の検出領域に被検マークが入った状態で、各アライメント系のデフォーカス量を計測し、この計測結果に基づいて、例えば2軸ずつのアライメント系または1軸のアライメント系で順次合焦及び被検マークの検出を行っていた。   Recently, in order to perform wafer alignment efficiently, a multi-axis alignment system with three or more eyes is provided, the wafer is moved relative to these alignment systems in a predetermined direction, and the multi-axis alignment system and the wafer are aligned. And an exposure apparatus that repeatedly detects a position of a mark attached to an alignment shot in a row of a wafer with a multi-axis alignment system has been developed. 1 and Patent Document 2). In this exposure apparatus, when the defocus amounts with respect to the test marks (test surfaces) of the multi-axis alignment system are different from each other, it is difficult to simultaneously focus the test marks on these alignment systems. It is. Therefore, the defocus amount of each alignment system is measured in a state where the test mark is in the detection area of the multi-axis alignment system. Based on the measurement result, for example, a biaxial alignment system or a single-axis alignment is performed. The system sequentially performed focusing and detection of the test mark.

国際公開第2007/097379号パンフレットInternational Publication No. 2007/097379 Pamphlet 国際公開第2008/029757号パンフレットInternational Publication No. 2008/029757 Pamphlet

従来のウエハアライメントにおいては、複数軸のアライメント系を用いているため、ウエハの多くのアライメントショットに付設されたマークの位置を効率的に計測できる。しかしながら、複数軸のアライメント系の検出領域内に被検マークが入ってからそれぞれデフォーカス量を計測し、この計測結果に基づいて各アライメント系に対する被検マークの合焦を行っていたため、各アライメント系に対して被検マークを合焦させるまでの時間が長いという問題があった。   In the conventional wafer alignment, since a multi-axis alignment system is used, the positions of marks attached to many alignment shots on the wafer can be measured efficiently. However, the defocus amount was measured after the test mark entered the detection area of the multi-axis alignment system, and the test mark was focused on each alignment system based on this measurement result. There is a problem that it takes a long time to focus the test mark on the system.

本発明は、このような事情に鑑み、ウエハ等の物体に設けられた複数のマークの位置情報をより短時間に高精度に検出できるようにすることを目的とする。   In view of such circumstances, it is an object of the present invention to detect position information of a plurality of marks provided on an object such as a wafer in a short time with high accuracy.

本発明の第1の態様によれば、物体の表面に設けられた複数のマークの位置情報を検出するマーク検出方法が提供される。このマーク検出方法は、複数のマーク検出系の複数の検出領域とその物体とを相対移動することと、その物体の相対移動中に、その複数のマーク検出系とその物体の表面との第1のデフォーカス量を計測し、該計測結果に基づいてその物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御することと、その複数のマークがその複数の検出領域内に達したときに、その検出領域とその物体とを相対的に静止させて、その複数のマーク検出系のうち少なくとも2個の第1組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出することと、を含むものである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a mark detection method for detecting position information of a plurality of marks provided on the surface of an object. In this mark detection method, a plurality of detection areas of a plurality of mark detection systems and the object are relatively moved, and a first of the plurality of mark detection systems and the surface of the object is relatively moved during the relative movement of the object. And measuring at least one of the surface position and the inclination angle of the object based on the measurement result, and detecting when the plurality of marks reach the plurality of detection areas. Detecting the position information of the corresponding set of marks with at least two first set of mark detection systems out of the plurality of mark detection systems. It is a waste.

また、第2の態様によれば、露光光でパターンを介して物体を露光する露光方法が提供される。この露光方法は、本発明のマーク検出方法を用いてその物体の表面の複数のマークの位置情報を検出する工程と、この検出結果に基づいて、その物体とそのパターンとの位置合わせを行う工程と、を含むものである。
また、第3の態様によれば、物体の表面に設けられた複数のマークの位置情報を検出するマーク検出装置が提供される。このマーク検出装置は、それぞれそのマークの位置情報を検出するとともにその物体の表面に対するデフォーカス量を計測可能な複数のマーク検出系と、その複数のマーク検出系の検出領域とその物体とを相対移動する移動機構と、その物体の面位置及び傾斜角を制御可能な面位置制御装置と、そのマーク検出系、その移動機構、及びその面位置制御装置を制御する制御装置と、を備え、その制御装置は、その移動機構によるその物体の相対移動中に、その複数のマーク検出系によって計測される第1のデフォーカス量に基づいて、その面位置制御装置を駆動してその物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御し、その複数のマークがその複数の検出領域内に達したときに、その検出領域とその物体とを相対的に静止させて、その複数のマーク検出系のうち少なくとも2個の第1組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出させるものである。
Moreover, according to the 2nd aspect, the exposure method which exposes an object through a pattern with exposure light is provided. The exposure method includes a step of detecting position information of a plurality of marks on the surface of the object using the mark detection method of the present invention, and a step of aligning the object and the pattern based on the detection result And.
Moreover, according to the 3rd aspect, the mark detection apparatus which detects the positional information on the some mark provided in the surface of the object is provided. The mark detection device detects a positional information of the mark and measures a defocus amount with respect to the surface of the object, and relatively detects a detection area of the mark detection system and the object. A moving mechanism that moves, a surface position control device that can control the surface position and tilt angle of the object, a mark detection system, the moving mechanism, and a control device that controls the surface position control device, and The control device drives the surface position control device based on the first defocus amount measured by the plurality of mark detection systems during the relative movement of the object by the movement mechanism to thereby determine the surface position of the object. And at least one of the inclination angles, and when the marks reach the detection areas, the detection area and the object are relatively stationary, It is intended to detect the position information of the corresponding set of marks in at least two of the first set of mark detection system of the mark detection system.

また、第4の態様によれば、露光光でパターンを介して物体を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明のマーク検出装置を備え、そのマーク検出装置のその複数のマーク検出系の検出結果に基づいてその物体とそのパターンとの位置合わせを行うものである。
また、第5の態様によれば、本発明の露光方法又は露光装置を用いて物体に感光パターンを形成することと、その露光された物体をその感光パターンに基づいて処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
Moreover, according to the 4th aspect, the exposure apparatus which exposes an object through a pattern with exposure light is provided. This exposure apparatus includes the mark detection apparatus of the present invention, and aligns the object and the pattern based on the detection results of the mark detection systems of the mark detection apparatus.
According to the fifth aspect, the method includes forming a photosensitive pattern on an object using the exposure method or exposure apparatus of the present invention, and processing the exposed object based on the photosensitive pattern. A device manufacturing method is provided.

本発明によれば、その物体の相対移動中に、その複数のマーク検出系とその物体の表面との第1のデフォーカス量を計測し、この計測結果に基づいて例えばその複数のマーク検出系のうちの第1組のマーク検出系に合焦されるようにその物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御することができる。この後、その検出領域とその物体とを相対的に静止させて、その第1組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出するときにはほぼ合焦が行われている。従って、その複数のマーク検出系に対する合焦を短時間に行うことができ、物体に設けられた複数のマークをより短時間に高精度に検出できる。   According to the present invention, during the relative movement of the object, a first defocus amount between the plurality of mark detection systems and the surface of the object is measured, and for example, the plurality of mark detection systems are based on the measurement result. At least one of the surface position and the tilt angle of the object can be controlled so as to be focused on the first set of mark detection systems. After that, when the detection area and the object are relatively stationary and the position information of the corresponding set of marks is detected by the first set of mark detection systems, focusing is almost performed. Therefore, focusing on the plurality of mark detection systems can be performed in a short time, and a plurality of marks provided on the object can be detected with high accuracy in a shorter time.

実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus which concerns on an example of embodiment. 図1のアライメント系及び位置計測用のエンコーダの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the alignment system of FIG. 1, and the encoder for position measurement. セカンダリアライメント系AL21〜AL24を駆動した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which driven secondary alignment system AL21-AL24. (A)は5眼のAF系を備えたアライメント系の概略構成を示す図、(B)はAF系のフォーカス信号の一例を示す図である。(A) is a figure which shows schematic structure of the alignment system provided with the AF system of 5 eyes, (B) is a figure which shows an example of the focus signal of AF system. 図1の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of a control system of the exposure apparatus in FIG. 1. (A)はファーストアライメントショットの計測を行う状態を示す図、(B)はサードアライメントショットの計測を行う状態を示す図、(C)はアライメントショットの配列の一例を示す図である。(A) is a figure which shows the state which measures the first alignment shot, (B) is a figure which shows the state which measures the third alignment shot, (C) is a figure which shows an example of the arrangement | sequence of an alignment shot. (A)は5眼のアライメント系でデフォーカス量を計測している状態を示す図、(B)は内側の2眼のアライメント系に合焦している状態を示す図である。(A) is a figure which shows the state which is measuring the defocus amount by the alignment system of 5 eyes, (B) is a figure which shows the state which has focused on the inner 2 eyes alignment system. (A)は外側の2眼のアライメント系に合焦している状態を示す図、(B)は内側の2眼のアライメント系に合焦している状態を示す図である。(A) is a figure which shows the state which has focused on the outer 2 eyes alignment system, (B) is a figure which shows the state which has focused on the inner 2 eyes alignment system. プライマリアライメント系AL1に合焦している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has focused on primary alignment system AL1. アライメント及び露光方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of an alignment and an exposure method. (A)はウエハのショット配列の一部を示す平面図、(B)は図11(A)のウエハマークを示す拡大図、(C)はウエハマークの検出方法の説明図である。(A) is a plan view showing a part of a shot arrangement of a wafer, (B) is an enlarged view showing a wafer mark in FIG. 11 (A), and (C) is an explanatory view of a method for detecting a wafer mark. 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of an electronic device.

本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る露光装置EXの概略構成を示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置(走査型露光装置)である。後述するように本実施形態では、投影光学系PLが設けられており、以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向にY軸を、Z軸及びY軸に直交する方向にX軸を取り、X軸、Y軸、及びZ軸の回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。   An exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX according to the present embodiment. The exposure apparatus EX is, for example, a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) composed of a scanning stepper (scanner). As will be described later, in the present embodiment, the projection optical system PL is provided. In the following description, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the reticle and wafer are aligned in a plane perpendicular to the Z-axis. The Y-axis is taken in the direction of relative scanning, the X-axis is taken in the direction perpendicular to the Z-axis and the Y-axis, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are respectively The description will be made with the θz direction.

図1において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)ILによりレチクルRを照明する照明系10、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRST、レチクルRから射出された照明光ILをウエハWの表面に投射する投影光学系PLを含む投影ユニットPU、ウエハWを保持して移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。さらに、露光装置EXは、ウエハWの表面に設けられたアライメントマークとしてのウエハマークの検出を行うウエハアライメント装置80を備えている。   In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an illumination system 10 that illuminates a reticle R with exposure illumination light (exposure light) IL, a reticle stage RST that holds and moves the reticle R, and illumination light IL emitted from the reticle R. Is provided with a projection unit PU including a projection optical system PL that projects the projection onto the surface of the wafer W, a wafer stage WST that holds and moves the wafer W, and a control system thereof. Further, the exposure apparatus EX includes a wafer alignment apparatus 80 that detects a wafer mark as an alignment mark provided on the surface of the wafer W.

照明系10は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号明細書)などに開示されるように、光源と、照明光学系とを有し、照明光学系は、一例として回折光学素子または空間光変調器等を含む光量分布形成光学系と、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ又はロッドインテグレータなど)と、レチクルブラインド等(いずれも不図示)とを有する。照明系10は、レチクルブラインドで規定されたレチクルRのパターン面(レチクル面)のスリット状の照明領域IARを照明光ILによりほぼ均一な照度分布で照明する。照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。なお、照明光としては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)、YAGレーザの高調波、固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波、又は水銀ランプの輝線(i線等)なども使用できる。   The illumination system 10 includes a light source and an illumination optical system as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890), and the illumination optical system. Includes, for example, a light amount distribution forming optical system including a diffractive optical element or a spatial light modulator, an optical integrator (such as a fly-eye lens or a rod integrator), and a reticle blind (not shown). The illumination system 10 illuminates the slit-shaped illumination area IAR on the pattern surface (reticle surface) of the reticle R defined by the reticle blind with illumination light IL with a substantially uniform illuminance distribution. As the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. As illumination light, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), harmonic of a YAG laser, harmonic of a solid laser (such as a semiconductor laser), or a bright line (such as i-line) of a mercury lamp can be used.

レチクルステージRSTの上面には、回路パターンなどが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により保持されている。レチクルステージRSTは、XY平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向(Y方向)に指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージRSTの移動面内の位置情報(X方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む)は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計116によって、移動鏡15を介して例えば0.5〜0.1nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計116の計測値は、図5の主制御装置20に送られる。主制御装置20は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系11を制御することで、レチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。   On the upper surface of reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed is held, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be driven minutely in the XY plane and can be driven at a scanning speed specified in the scanning direction (Y direction). Position information (including the position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle in the θz direction) within the moving surface of the reticle stage RST is, for example, 0. 0 through the moving mirror 15 by the reticle interferometer 116 including a laser interferometer. It is always detected with a resolution of about 5 to 0.1 nm. The measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 in FIG. Main controller 20 controls reticle stage drive system 11 based on the measured value, thereby controlling the position and speed of reticle stage RST.

図1において、レチクルステージRSTの下方に配置された投影ユニットPUは、鏡筒40と、該鏡筒40内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系PLとを含む。投影光学系PLは、例えば両側(又はウエハ側に片側)テレセントリックで所定の投影倍率β(例えば1/4倍、1/5倍など)を有する。投影光学系PLを介して照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの像が、ウエハWの一つのショット領域の露光領域IA(照明領域IARに共役な領域)に形成される。ウエハW(半導体ウエハ)は、例えば直径が200mmから450mm程度の円板状のシリコン等よりなる基材の表面に、感光剤(感光層)であるフォトレジストを所定の厚さ(例えば数10〜200nm程度)で塗布したものを含む。本実施形態のウエハWの各ショット領域には、これまでのパターン形成工程によって所定の単層又は複数層の回路パターン及び対応するウエハマークが形成されている。   In FIG. 1, the projection unit PU disposed below the reticle stage RST includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL having a plurality of optical elements held in the lens barrel 40 in a predetermined positional relationship. . The projection optical system PL is, for example, telecentric on both sides (or one side on the wafer side) and has a predetermined projection magnification β (eg, 1/4 times, 1/5 times, etc.). An image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR is formed in the exposure area IA (an area conjugate to the illumination area IAR) of one shot area of the wafer W via the projection optical system PL. Wafer W (semiconductor wafer) has a predetermined thickness (for example, several 10 to 10) of photoresist, which is a photosensitive agent (photosensitive layer), on the surface of a substrate made of, for example, disc-shaped silicon having a diameter of about 200 mm to 450 mm. (Approx. 200 nm). In each shot area of the wafer W of the present embodiment, a predetermined single layer or a plurality of layers of circuit patterns and corresponding wafer marks are formed by the pattern forming process so far.

なお、露光装置EXでは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子である先端レンズ191を保持する鏡筒40の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置8の一部を構成するノズルユニット32が設けられている。ノズルユニット32は、露光用の液体Lqを供給可能な供給口と、液体Lqを回収可能な回収口とを有する。その供給口は、供給管31Aを介して、液体Lqを送出可能な液体供給装置5(図5参照)に接続されている。その回収口は、回収管31Bを介して、液体Lqを回収可能な液体回収装置6(図5参照)に接続されている。   In the exposure apparatus EX, in order to perform exposure using the liquid immersion method, the lower end of the lens barrel 40 that holds the tip lens 191 that is the optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL. A nozzle unit 32 constituting a part of the local liquid immersion device 8 is provided so as to surround the part periphery. The nozzle unit 32 has a supply port that can supply the exposure liquid Lq and a recovery port that can recover the liquid Lq. The supply port is connected to a liquid supply device 5 (see FIG. 5) capable of delivering the liquid Lq via a supply pipe 31A. The recovery port is connected to a liquid recovery apparatus 6 (see FIG. 5) that can recover the liquid Lq via a recovery pipe 31B.

図5の液体供給装置5から送出された露光用の液体Lqは、図1の供給管31A、及びノズルユニット32の供給流路を流れた後、その供給口より照明光ILの光路空間に供給される。また、ノズルユニット32の回収口から回収された液体Lqは、回収管31Bを介して液体回収装置6に回収される。この動作によって、走査露光中、先端レンズ191とウエハWとの間の照明光ILの光路空間を含む液浸領域14(図2参照)が液体Lqで満たされる。   The liquid Lq for exposure sent from the liquid supply device 5 in FIG. 5 flows through the supply pipe 31A and the supply flow path of the nozzle unit 32 in FIG. 1, and then is supplied from the supply port to the optical path space of the illumination light IL. Is done. Further, the liquid Lq recovered from the recovery port of the nozzle unit 32 is recovered by the liquid recovery device 6 via the recovery pipe 31B. By this operation, the liquid immersion region 14 (see FIG. 2) including the optical path space of the illumination light IL between the tip lens 191 and the wafer W is filled with the liquid Lq during the scanning exposure.

図1において、ベース盤12の上面にウエハステージWSTが配置され、ウエハステージWSTの位置情報を計測するY軸干渉計16を含む干渉計システム118(図5参照)が設けられている。なお、ベース盤12の上面には、投影光学系PLの結像特性を計測する装置等を有する計測用ステージ(不図示)も配置されている。ウエハステージWSTは、X方向、Y方向に移動するXYステージ93XY(図5参照)を有するステージ本体91と、ステージ本体91の上面に搭載されたウエハテーブルWTBと、ステージ本体91内に設けられて、ステージ本体91に対してZ方向、θx方向、及びθy方向にウエハテーブルWTB(ウエハW)を相対的に微小駆動するZステージ93Z(図5参照)とを備えている。XYステージ93XY及びZステージ93Zは、それぞれ図5のステージ駆動系124A及びZステージ駆動系124Bによって駆動される。   In FIG. 1, a wafer stage WST is disposed on the upper surface of a base board 12, and an interferometer system 118 (see FIG. 5) including a Y-axis interferometer 16 for measuring positional information of the wafer stage WST is provided. A measurement stage (not shown) having an apparatus for measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL is also disposed on the upper surface of the base board 12. Wafer stage WST is provided in stage main body 91, a stage main body 91 having an XY stage 93XY (see FIG. 5) that moves in the X and Y directions, a wafer table WTB mounted on the upper surface of stage main body 91, and stage main body 91. A Z stage 93Z (see FIG. 5) that relatively finely drives the wafer table WTB (wafer W) in the Z direction, θx direction, and θy direction with respect to the stage main body 91 is provided. The XY stage 93XY and the Z stage 93Z are driven by the stage drive system 124A and the Z stage drive system 124B of FIG. 5, respectively.

ウエハテーブルWTBの中央には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が設けられている。また、ウエハテーブルWTBの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハの表面とほぼ同じ高さの、液体Lqに対して撥液化処理された表面(撥液面)を有し、かつ外形(輪郭)が矩形でその中央部にウエハホルダ(ウエハの載置領域)よりも一回り大きな円形の開口が形成された低熱膨張率のプレート(撥液板)28が設けられている。プレート28の一部には、ベースライン計測用の基準マークが形成されるとともに、レチクルRのパターンの像の位置を計測するためのスリットが形成された基準部材FM(図2参照)が設けられている。基準部材FMの底面には、そのスリットを通過した光束を受光する空間像計測装置45(図5参照)が設けられている。   At the center of wafer table WTB, a wafer holder (not shown) for holding wafer W by vacuum suction or the like is provided. Further, the upper surface of wafer table WTB has a surface (liquid repellent surface) that is liquid repellent with respect to liquid Lq and has the same height as the surface of the wafer placed on the wafer holder, and has an outer shape ( A plate (liquid repellent plate) 28 having a low thermal expansion coefficient having a rectangular outline and a circular opening that is slightly larger than the wafer holder (wafer mounting region) is provided at the center thereof. A part of the plate 28 is provided with a reference member FM (see FIG. 2) in which a reference mark for baseline measurement is formed and a slit for measuring the position of the pattern image of the reticle R is formed. ing. On the bottom surface of the reference member FM, an aerial image measuring device 45 (see FIG. 5) that receives the light beam that has passed through the slit is provided.

図2に示すように、プレート28の周囲の枠状の領域には後述のエンコーダシステムのための1対のYスケール39Y1,39Y2及び1対のXスケール39X1,39X2が形成されている。Yスケール39Y1,39Y2はそれぞれY方向に所定ピッチの回折格子であり、スケール39X1,39X2はそれぞれX方向に所定ピッチの回折格子である。その所定ピッチは例えば138nm〜4μm程度である。   As shown in FIG. 2, a pair of Y scales 39Y1 and 39Y2 and a pair of X scales 39X1 and 39X2 for an encoder system to be described later are formed in a frame-shaped region around the plate 28. Each of the Y scales 39Y1 and 39Y2 is a diffraction grating having a predetermined pitch in the Y direction, and each of the scales 39X1 and 39X2 is a diffraction grating having a predetermined pitch in the X direction. The predetermined pitch is, for example, about 138 nm to 4 μm.

図1において、ウエハテーブルWTBの−Y方向及び−X方向の端面は、それぞれ鏡面加工が施されて反射面とされている。干渉計16等はこれらの反射面にそれぞれ測長ビームを投射して、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(X方向、Y方向の位置、θx方向、θy方向、θz方向の角度)を例えば0.5〜0.1nm程度の分解能で計測し、この計測値を主制御装置20に供給する。   In FIG. 1, end surfaces in the −Y direction and −X direction of wafer table WTB are each mirror-finished to be reflecting surfaces. The interferometer 16 and the like project the measurement beams onto these reflecting surfaces, respectively, and position information (X direction, Y direction position, θx direction, θy direction, θz direction angle) of the wafer stage WST in the XY plane. For example, measurement is performed with a resolution of about 0.5 to 0.1 nm, and this measurement value is supplied to the main controller 20.

但し、本実施形態では、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY平面内の位置情報は、主として、上述のYスケール及びXスケールなどを含む、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計16等の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動を補正する場合などに補助的に用いられる。また、干渉計16は、ウエハ交換のため、アンローディングポジション及びローディングポジション付近においてウエハテーブルWTBのY方向の位置等を計測するのにも用いられる。   However, in this embodiment, the position information of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY plane is mainly measured by an encoder system described later including the above-described Y scale and X scale, and the interferometer 16 and the like. The measured value is used supplementarily when correcting long-term fluctuations in the measured value of the encoder system. The interferometer 16 is also used for measuring the position of the wafer table WTB in the Y direction in the vicinity of the unloading position and the loading position for wafer replacement.

また、ウエハテーブルWTBの上面(又は不図示の計測用ステージの上面)には、図3に示すように、断面矩形の低熱膨張率の棒状部材から成る基準部材としてのコンフィデンシャルバー(以下、CDバーと略述する)46がX方向に延設されている。このCDバー46の上面には、所定の配置で複数の基準マークMが形成されている。各基準マークMとしては、後述するプライマリ及びセカンダリのアライメント系によって検出可能な2次元マークが用いられている。これらの基準マークMの位置関係は予め高精度に計測されており、その位置関係の情報が主制御装置20の記憶部に記憶されている。   On the upper surface of wafer table WTB (or the upper surface of a measurement stage (not shown)), as shown in FIG. 3, a confidential bar (hereinafter referred to as CD) as a reference member made of a rod-shaped member having a rectangular cross section and a low thermal expansion coefficient. 46 (abbreviated as a bar) extends in the X direction. A plurality of reference marks M are formed in a predetermined arrangement on the upper surface of the CD bar 46. As each reference mark M, a two-dimensional mark that can be detected by a primary and secondary alignment system described later is used. The positional relationship of these reference marks M is measured in advance with high accuracy, and information on the positional relationship is stored in the storage unit of the main controller 20.

本実施形態の露光装置EXでは、図1では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図2に示すように、投影光学系PLの光軸AXを通りかつY軸と平行な直線LV上で、光軸AXから−Y方向側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系AL1が配置されている。不図示のメインフレームに支持されるプライマリアライメント系AL1を挟んで、X方向の両側に、その直線LVに関してほぼ対称に検出中心が配置される2眼のセカンダリアライメント系AL21,AL22、及び2眼のセカンダリアライメント系AL23,AL24がそれぞれ設けられている。すなわち、5眼のアライメント系AL1,AL21〜AL24はその検出領域(検出中心)がX方向に沿って配置されている。   In the exposure apparatus EX of the present embodiment, illustration is omitted in FIG. 1 from the viewpoint of avoiding complication of the drawing, but actually, as shown in FIG. 2, it passes through the optical axis AX of the projection optical system PL and Y On the straight line LV parallel to the axis, a primary alignment system AL1 having a detection center at a position spaced a predetermined distance from the optical axis AX to the −Y direction side is arranged. A two-lens secondary alignment system AL21, AL22 in which detection centers are arranged almost symmetrically with respect to the straight line LV on both sides in the X direction across a primary alignment system AL1 supported by a main frame (not shown), Secondary alignment systems AL23 and AL24 are provided. That is, the detection areas (detection centers) of the five-eye alignment systems AL1, AL21 to AL24 are arranged along the X direction.

各セカンダリアライメント系AL21〜AL24は、それぞれ回転中心(例えば中心O)を中心として回動可能なアーム56の先端(回動端)に固定されている。各アーム56は、それぞれバキュームパッド58を介して不図示のメインフレームに固定可能である。本実施形態では、各セカンダリアライメント系AL21〜AL24は、その一部(例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の被検マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む部分)がアーム56に固定され、残りの一部はメインフレームに設けられる。主制御装置20の制御のもとで、回転駆動機構60(図5参照)を介してセカンダリアライメント系AL21〜AL24のアーム56をそれぞれ回動することで、各検出領域のX位置が調整される。各検出領域のX位置は不図示のエンコーダによって計測されている。   Each of the secondary alignment systems AL21 to AL24 is fixed to the tip (rotation end) of an arm 56 that can be rotated around the rotation center (for example, the center O). Each arm 56 can be fixed to a main frame (not shown) via a vacuum pad 58. In the present embodiment, each of the secondary alignment systems AL21 to AL24 includes at least a part thereof (for example, an optical system that irradiates the detection region with alignment light and guides light generated from the test mark in the detection region to the light receiving element). (Including the portion) is fixed to the arm 56, and the remaining portion is provided on the main frame. Under the control of the main controller 20, the X position of each detection region is adjusted by rotating the arms 56 of the secondary alignment systems AL21 to AL24 via the rotation drive mechanism 60 (see FIG. 5). . The X position of each detection area is measured by an encoder (not shown).

本実施形態では、アライメント系AL1,AL21〜AL24として、それぞれ例えば画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。このFIA系では、ウエハのレジストを感光させないブロードバンドな検出光を被検マークに照射し、その被検マークからの反射光により受光面に結像された被検マークの像を撮像素子(CCD型又はCMOS型等)を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する。この場合、例えば撮像素子内の所定画素の位置を基準として被検マークの像の位置を検出する。   In the present embodiment, as the alignment systems AL1, AL21 to AL24, for example, an image processing type FIA (Field Image Alignment) system is used. In this FIA system, a broadband detection light that does not expose the resist on the wafer is irradiated to the test mark, and an image of the test mark formed on the light receiving surface by the reflected light from the test mark is captured by an image sensor (CCD type). Alternatively, a CMOS type or the like is used to output an image signal. In this case, for example, the position of the image of the test mark is detected based on the position of a predetermined pixel in the image sensor.

図4(A)は、5眼のアライメント系AL1,AL21〜AL24がそれぞれ図3(A)のCDバー46上の基準マークM1,M21,M22,M23,M24(図3(A)の基準マークMのいずれかに対応する)を検出している状態を示している。図4(A)において、プライマリアライメント系AL1は、被検マークからの反射光を受光する第1対物レンズ系5aと、その反射光を分岐するビームスプリッタ5bと、開口絞り(不図示)と、第1対物レンズ系5aからの反射光を集光して被検マークの拡大像を形成する第2対物レンズ系5cと、その像を撮像する2次元の撮像素子5dとを含んでいる。実際には、例えば第2対物レンズ系5cとビームスプリッタ5bとの間に、不図示の光源からのアライメント光ALを被検マークに導くビームスプリッタ(不図示)が備えられている。また、撮像素子5dの撮像面と共役な被検面上の視野が、プライマリアライメント系AL1の検出領域ALF1である。   4A shows that the five-lens alignment systems AL1, AL21 to AL24 are respectively connected to the reference marks M1, M21, M22, M23, and M24 on the CD bar 46 in FIG. 3A (reference marks in FIG. 3A). (Corresponding to any of M) is detected. 4A, a primary alignment system AL1 includes a first objective lens system 5a that receives reflected light from a test mark, a beam splitter 5b that branches the reflected light, an aperture stop (not shown), It includes a second objective lens system 5c that condenses the reflected light from the first objective lens system 5a to form an enlarged image of the test mark, and a two-dimensional image sensor 5d that captures the image. Actually, for example, a beam splitter (not shown) for guiding the alignment light AL from a light source (not shown) to the test mark is provided between the second objective lens system 5c and the beam splitter 5b. Further, the field of view on the test surface conjugate with the imaging surface of the image sensor 5d is the detection region ALF1 of the primary alignment system AL1.

セカンダリアライメント系AL21〜AL24も、基本的な構成はプライマリアライメント系AL1と同様であり、被検マークの拡大像を形成する対物レンズ系と、その像を撮像する2次元の撮像素子5dとを含んでいる。また、セカンダリアライメント系AL21〜AL24の各撮像素子の撮像面と共役な被検面上の視野が検出領域ALF21〜ALF24(図7(A)参照)である。さらに、一例として、アライメント系AL1,AL21〜AL24の撮像素子5dの中心の画素(原点)に対応する被検面上の点がアライメント系AL1,AL21〜AL24の検出中心である。   The secondary alignment systems AL21 to AL24 have the same basic configuration as the primary alignment system AL1, and include an objective lens system that forms an enlarged image of the test mark and a two-dimensional image sensor 5d that captures the image. It is out. Moreover, the visual field on the test surface conjugate with the imaging surface of each imaging device of the secondary alignment systems AL21 to AL24 is the detection region ALF21 to ALF24 (see FIG. 7A). Further, as an example, a point on the test surface corresponding to the pixel (origin) at the center of the imaging device 5d of the alignment systems AL1, AL21 to AL24 is the detection center of the alignment systems AL1, AL21 to AL24.

アライメント系AL1,AL21〜AL24の撮像素子5dからの撮像信号はそれぞれ検出信号処理部131A,131B,131C,131D,131Eに供給される。検出信号処理部131A〜131Eでは、各撮像素子5dの撮像信号を所定範囲で被検面上でのY方向、X方向に対応する方向に積算して、それぞれX方向及びY方向に周期的なマークの像の撮像信号SX,SYを生成し、撮像信号SX,SYをアライメント制御部132に供給する。アライメント制御部132では、それぞれの撮像信号SX,SYを例えば所定の閾値でスライスして、対応するマークの検出中心に対するX方向、Y方向の位置ずれ量を求める。この位置ずれ量は主制御装置20を介して図5のEGA演算部134に供給される。EGA演算部134では、その位置ずれ量、各アライメント系のベースライン、及びウエハステージWSTの座標(X,Y)より、被検マークのステージ座標系(X,Y)での座標値を求める。   Imaging signals from the imaging devices 5d of the alignment systems AL1, AL21 to AL24 are supplied to the detection signal processing units 131A, 131B, 131C, 131D, and 131E, respectively. In the detection signal processing units 131A to 131E, the image pickup signals of the respective image pickup devices 5d are accumulated in a predetermined range in a direction corresponding to the Y direction and the X direction on the surface to be measured, and periodically in the X direction and the Y direction, respectively. Imaging signals SX and SY of the mark image are generated, and the imaging signals SX and SY are supplied to the alignment control unit 132. The alignment control unit 132 slices each of the imaging signals SX and SY with a predetermined threshold, for example, and obtains the amount of positional deviation in the X and Y directions with respect to the detection center of the corresponding mark. This misalignment amount is supplied to the EGA calculation unit 134 of FIG. The EGA calculation unit 134 obtains a coordinate value in the stage coordinate system (X, Y) of the test mark from the positional deviation amount, the baseline of each alignment system, and the coordinates (X, Y) of the wafer stage WST.

また、各アライメント系AL1,AL21〜AL24のベストフォーカス位置と被検面とのZ方向のずれ量(デフォーカス量)を計測するために、アライメント系AL1,AL21〜AL24には、それぞれ同一構成のオートフォーカス系(以下、AF系という)6A,6B〜6Eが装着されている。一例として、AF系6Aは、プライマリアライメント系AL1のビームスプリッタ5b(又は部分反射ミラー等)で分岐(又は反射)された焦点検出光FLを瞳面近傍で2分割して反射する瞳分割用のミラー6bと、ミラー6bからの光を集光して被検面のパターンの2つの拡大像を形成する集光レンズ系6cと、その2つの拡大像を撮像する1次元のラインセンサ(2次元の撮像素子でもよい)6dとを含んで構成されている。実際には、AF系6Aには、不図示の光源からの焦点検出光FLによって照明された焦点検出用パターン(スリットパターン等)を通過した光をビームスプリッタ5b側に送光する光学部材(不図示)が組み込まれており、そのラインセンサ6d上にはその焦点検出用パターンの2つの像が形成される。ラインセンサ6dの検出信号は検出信号処理部131Aに供給される。この場合、被検面がZ方向にデフォーカス量δFだけ変位すると、ラインセンサ6d上の2つのパターン像の間隔が変化するため、検出信号処理部131Aでは、その間隔に対応する図4(B)のフォーカス信号FSをアライメント制御部132に供給する。   In addition, in order to measure the amount of shift (defocus amount) in the Z direction between the best focus position of each alignment system AL1, AL21 to AL24 and the surface to be measured, each of the alignment systems AL1, AL21 to AL24 has the same configuration. Autofocus systems (hereinafter referred to as AF systems) 6A, 6B to 6E are mounted. As an example, the AF system 6A is for pupil division that reflects the focus detection light FL branched (or reflected) by the beam splitter 5b (or a partial reflection mirror or the like) of the primary alignment system AL1 in the vicinity of the pupil plane. A mirror 6b, a condensing lens system 6c for condensing the light from the mirror 6b to form two magnified images of the pattern on the surface to be examined, and a one-dimensional line sensor (two-dimensional) for capturing the two magnified images 6d) may be included. Actually, the AF system 6A has an optical member (not shown) that transmits light that has passed through a focus detection pattern (such as a slit pattern) illuminated by focus detection light FL from a light source (not shown) to the beam splitter 5b side. 2), and two images of the focus detection pattern are formed on the line sensor 6d. The detection signal of the line sensor 6d is supplied to the detection signal processing unit 131A. In this case, when the test surface is displaced in the Z direction by the defocus amount δF, the interval between the two pattern images on the line sensor 6d changes, and therefore the detection signal processing unit 131A uses FIG. 4B corresponding to the interval. ) Is supplied to the alignment control unit 132.

他のAF系6B〜6EもAF系6Aと同様に構成され、AF系6B〜6Eのラインセンサからの検出信号が供給された検出信号処理部131B〜131Eは、それぞれセカンダリアライメント系AL21〜AL24(撮像素子5d)のベストフォーカス位置に対する被検面のデフォーカス量に対応するフォーカス信号をアライメント制御部132に供給する。なお、AF系6A〜6Eとしては、瞳面のほぼ半面の光束を用いるオートフォーカス系等も使用可能である。   The other AF systems 6B to 6E are configured in the same manner as the AF system 6A, and the detection signal processing units 131B to 131E to which the detection signals from the line sensors of the AF systems 6B to 6E are supplied are secondary alignment systems AL21 to AL24 ( A focus signal corresponding to the defocus amount of the test surface with respect to the best focus position of the image sensor 5d) is supplied to the alignment control unit 132. Note that as the AF systems 6A to 6E, an autofocus system using a light beam on a substantially half surface of the pupil plane can be used.

アライメント制御部132は、それらのフォーカス信号に予め求められている係数を乗じて得られるアライメント系AL1,AL21〜AL24毎のデフォーカス量(図4(A)では、δF1,δF21〜δF24)の情報を主制御装置20に供給する。主制御装置20は、そのデフォーカス量の情報を用いて、後述のように被検面がそれぞれアライメント系AL1,AL21〜AL24のベストフォーカス位置に合焦されるように、Zステージ駆動系124Bを介してウエハステージWST内のZステージ93Zを駆動する。   The alignment control unit 132 obtains information on defocus amounts (δF1, δF21 to δF24 in FIG. 4A) for each of the alignment systems AL1, AL21 to AL24, which are obtained by multiplying those focus signals by a coefficient obtained in advance. Is supplied to the main controller 20. Main controller 20 uses the information on the defocus amount to adjust Z stage drive system 124B so that the test surface is focused on the best focus position of alignment systems AL1, AL21 to AL24, as will be described later. Via the Z stage 93Z in the wafer stage WST.

ウエハアライメント装置80は、AF系6A〜6Eを備えたアライメント系AL1,AL21〜AL24、主制御装置20、XYステージ93XY、及びZステージ93Zを含んで構成されている。本実施形態では5眼のアライメント系AL1,AL21〜AL24を設けているため、アライメントを効率的に行うことができる。しかしながら、アライメント系の数は5つに限られるものでなく、2つ以上かつ4つ以下、あるいは6つ以上でも良いし、奇数ではなく偶数でも良い。   Wafer alignment apparatus 80 includes alignment systems AL1, AL21 to AL24 including AF systems 6A to 6E, main controller 20, XY stage 93XY, and Z stage 93Z. In this embodiment, since the five-eye alignment systems AL1, AL21 to AL24 are provided, alignment can be performed efficiently. However, the number of alignment systems is not limited to five, and may be two or more and four or less, or six or more, or may be an even number instead of an odd number.

本実施形態の露光装置EXでは、図2に示すように、前述したノズルユニット32の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの4つのヘッドユニット62A〜62Dが配置されている。これらのヘッドユニット62A〜62Dを構成する複数のYヘッド64及びXヘッド66は、メインフレーム(不図示)の底面に固定されている。
図2において、ヘッドユニット62A,62Cは、投影ユニットPUの±X方向側に、それぞれ投影光学系PLの光軸AXを通りかつX軸と平行な直線LH上にX方向に所定間隔で配置された複数のYヘッド64を備えている。Yヘッド64は、それぞれYスケール39Y1又は39Y2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY方向の位置をレーザ干渉計と同じ程度の分解能で計測する。また、ヘッドユニット62B,62Dは、投影ユニットPUの±Y方向側にそれぞれ光軸AXを通りかつY軸と平行な直線LV上にY方向にほぼ所定間隔で配置された複数のXヘッド66を備えている。Xヘッド66は、それぞれXスケール39X1又は39X2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX方向の位置をレーザ干渉計と同じ程度の分解能で計測する。Yヘッド64及びXヘッド66の構成の一例は、国際公開第2008/029757号パンフレット(及びこれに対応する米国特許出願公開第2008/094593号明細書)に開示されている。
In the exposure apparatus EX of the present embodiment, as shown in FIG. 2, four head units 62 </ b> A to 62 </ b> D of the encoder system are arranged so as to surround the nozzle unit 32 from four directions. A plurality of Y heads 64 and X heads 66 constituting these head units 62A to 62D are fixed to the bottom surface of a main frame (not shown).
In FIG. 2, head units 62A and 62C are arranged at a predetermined interval in the X direction on a straight line LH passing through the optical axis AX of the projection optical system PL and parallel to the X axis on the ± X direction side of the projection unit PU. A plurality of Y heads 64 are provided. Y head 64 uses Y scale 39Y1 or 39Y2 to measure the position of wafer stage WST (wafer table WTB) in the Y direction with the same resolution as the laser interferometer. The head units 62B and 62D each include a plurality of X heads 66 arranged on the straight line LV passing through the optical axis AX on the ± Y direction side of the projection unit PU and parallel to the Y axis at substantially predetermined intervals in the Y direction. I have. X head 66 uses X scale 39X1 or 39X2 to measure the position of wafer stage WST (wafer table WTB) in the X direction with the same resolution as the laser interferometer. An example of the configuration of the Y head 64 and the X head 66 is disclosed in International Publication No. 2008/029757 (and the corresponding US Patent Application Publication No. 2008/094593).

図2のヘッドユニット62A及び62Cは、それぞれYスケール39Y1及び39Y2を用いて、ウエハステージWSTのY位置を計測する多眼のY軸のリニアエンコーダ(以下、Yエンコーダと略述する)70A及び70C(図5参照)を構成する。Yエンコーダ70A,70Cはそれぞれ複数のYヘッド64の計測値の切り替えを行う切り替え制御部を備えている。   Head units 62A and 62C in FIG. 2 use multi-scale Y-axis linear encoders (hereinafter abbreviated as Y encoders) 70A and 70C that measure the Y position of wafer stage WST using Y scales 39Y1 and 39Y2, respectively. (See FIG. 5). Each of the Y encoders 70A and 70C includes a switching control unit that switches the measurement values of the plurality of Y heads 64.

また、ヘッドユニット62B及び62Dは、それぞれXスケール39X1及び39X2を用いて、ウエハステージWSTのX位置を計測する、多眼のX軸のリニアエンコーダ(以下、Xエンコーダと略述する)70B及び70D(図5参照)を構成する。Xエンコーダ70B,70Dはそれぞれ複数のXヘッド66の計測値の切り替えを行う切り替え制御部を備えている。さらに、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、ウエハステージWSTのY位置を計測するためのYヘッド(不図示)によって構成されるリニアエンコーダであるY軸エンコーダ70E,70F(図5参照)も設けられている。   The head units 62B and 62D use X scales 39X1 and 39X2, respectively, to measure the X position of the wafer stage WST, and are multi-lens X-axis linear encoders (hereinafter abbreviated as X encoders) 70B and 70D. (See FIG. 5). Each of the X encoders 70B and 70D includes a switching control unit that switches the measurement values of the plurality of X heads 66. Furthermore, in the present embodiment, a Y-axis encoder 70E, which is a linear encoder configured by a Y head (not shown) for measuring the Y position of wafer stage WST, for example, during baseline measurement of a secondary alignment system described later. 70F (see FIG. 5) is also provided.

上述した6つのエンコーダ70A〜70Fの計測値は、主制御装置20及びEGA演算部134に供給され、主制御装置20は、エンコーダ70A〜70Fの計測値に基づいて、ウエハステージWST等のXY平面内の位置を制御する。
本実施形態の露光装置EXは、図2に示すように、照射系90a及び受光系90bから成る、例えば特開平6−283403号公報(対応する米国特許第5,448,332号明細書)等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系(以下、多点AF系と略述する)が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット62Cの−Y方向側に照射系90aが配置され、これに対向する状態で、前述のヘッドユニット62Aの−Y方向側に受光系90bが配置されている。
The measured values of the six encoders 70A to 70F described above are supplied to the main controller 20 and the EGA arithmetic unit 134, and the main controller 20 determines the XY plane of the wafer stage WST or the like based on the measured values of the encoders 70A to 70F. Control the position within.
As shown in FIG. 2, the exposure apparatus EX of the present embodiment comprises an irradiation system 90a and a light receiving system 90b, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 (corresponding US Pat. No. 5,448,332). Is provided with an oblique incidence type multi-point focus position detection system (hereinafter abbreviated as a multi-point AF system) having the same configuration as that disclosed in FIG. In the present embodiment, as an example, the irradiation system 90a is disposed on the −Y direction side of the head unit 62C, and the light receiving system 90b is disposed on the −Y direction side of the head unit 62A in a state of facing the irradiation system 90a. ing.

図2の多点AF系(90a,90b)の複数の検出点は、被検面上でX方向に延びる細長い検出領域AF内にX方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、その複数の検出点は、例えば1行M列(Mは検出点の総数)又は2行N列(Nは検出点の総数の1/2)のマトリックス状に配置される。その検出領域AFは、X方向の長さがウエハWの直径と同程度に設定されているので、ウエハWをY方向に1回スキャンするだけで、ウエハWのほぼ全面でZ方向の位置情報(面位置情報)を計測できる。また、検出領域AFは、Y方向に関して、前述の液浸領域14(露光領域IA)とアライメント系(AL1,AL21〜AL24)の検出領域との間に配置されているため、多点AF系とアライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点AF系は、投影ユニットPUを保持するメインフレームに設けても良い。   A plurality of detection points of the multi-point AF system (90a, 90b) in FIG. 2 are arranged at predetermined intervals along the X direction in an elongated detection area AF extending in the X direction on the test surface. In the present embodiment, the plurality of detection points are arranged in a matrix of, for example, 1 row and M columns (M is the total number of detection points) or 2 rows and N columns (N is 1/2 of the total number of detection points). Since the length of the detection area AF in the X direction is set to be approximately the same as the diameter of the wafer W, position information in the Z direction can be obtained on almost the entire surface of the wafer W by scanning the wafer W once in the Y direction. (Surface position information) can be measured. Since the detection area AF is arranged between the liquid immersion area 14 (exposure area IA) and the detection areas of the alignment systems (AL1, AL21 to AL24) in the Y direction, The detection operation can be performed in parallel with the alignment system. The multipoint AF system may be provided in the main frame that holds the projection unit PU.

さらに、前述したヘッドユニット62C及び62Aは、複数のYヘッド64を結ぶ直線LHを挟むX軸に平行な2本の直線にそれぞれ沿って且つ所定間隔で配置された複数のZセンサ74及び76を備えている。各Zセンサ74,76としては、例えばCDピックアップ方式のセンサが用いられている。Zセンサ74,76は計測フレーム21の底面に固定されている。また、この図2において、符号78は、多点AF系(90a,90b)のビーム路近傍に所定温度に温度調整されたドライエアーを、図2中の白抜き矢印で示されるように、例えばダウンフローにて送風する局所空調システムを示す。また、符号UP及びLPは、それぞれ投影光学系PLに対して−Y方向に所定間隔で並行に配置され、ウエハテーブルWTBに対してウエハのアンロード及びロードが行われるアンロードポジション及びローディングポジションを示す。   Further, the head units 62C and 62A described above include a plurality of Z sensors 74 and 76 disposed along two straight lines parallel to the X axis that sandwich the straight line LH connecting the plurality of Y heads 64 and at predetermined intervals. I have. As each of the Z sensors 74 and 76, for example, a CD pickup type sensor is used. Z sensors 74 and 76 are fixed to the bottom surface of the measurement frame 21. In FIG. 2, reference numeral 78 denotes dry air whose temperature is adjusted to a predetermined temperature in the vicinity of the beam path of the multipoint AF system (90a, 90b), as indicated by the white arrow in FIG. The local air-conditioning system which ventilates by a down flow is shown. Reference symbols UP and LP are arranged in parallel at a predetermined interval in the −Y direction with respect to the projection optical system PL, respectively, and have an unload position and a loading position at which the wafer is unloaded and loaded with respect to the wafer table WTB. Show.

図5には、露光装置EXの制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するコンピュータから成る主制御装置20を中心として構成されている。
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置EXでは、前述したようなウエハテーブルWTBのXスケール、Yスケールの配置及び前述したようなXヘッド、Yヘッドの配置を採用したことから、図6(B)などに例示されるように、ウエハステージWSTの有効ストローク範囲では、必ず、Xスケール39X1,39X2とヘッドユニット62B,62D(Xヘッド66)とがそれぞれ対向し、かつYスケール39Y1,39Y2とヘッドユニット62A,62C(Yヘッド64)又は不図示のYヘッドとがそれぞれ対向するようになっている。
FIG. 5 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus EX. This control system is mainly configured of a main control device 20 composed of a computer that performs overall control of the entire device.
The exposure apparatus EX of the present embodiment configured as described above employs the X scale and Y scale arrangement of the wafer table WTB as described above and the X head and Y head arrangement as described above. As illustrated in FIG. 6B and the like, in the effective stroke range of wafer stage WST, X scale 39X1, 39X2 and head units 62B, 62D (X head 66) always face each other, and Y scale 39Y1. , 39Y2 and the head units 62A, 62C (Y head 64) or a Y head (not shown) are opposed to each other.

このため、主制御装置20は、前述のウエハステージWSTの有効ストローク範囲では、エンコーダ70A〜70Fの少なくとも3つの計測値に基づいて、ステージ駆動系124Aを構成する各モータを制御することで、ウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転角を含む)を、高精度に制御することができる。エンコーダ70A〜70Fの計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計に比べては無視できるほど小さいので、空気揺らぎに起因する計測値の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。   Therefore, main controller 20 controls each motor constituting stage drive system 124A based on at least three measurement values of encoders 70A to 70F in the effective stroke range of wafer stage WST described above, thereby allowing wafers to be processed. The position of stage WST in the XY plane (including the rotation angle in the θz direction) can be controlled with high accuracy. Since the influence of the air fluctuations on the measurement values of the encoders 70A to 70F is negligibly small compared to the interferometer, the short-term stability of the measurement values caused by the air fluctuation is much better than that of the interferometer.

以下、本実施形態の露光装置EXにおいて、主制御装置20の制御のもとで1ロットのウエハに順次レチクルRのパターンの像を露光する際のアライメント及び露光動作の一例につき、図10のフローチャートを参照して説明する。
先ず図10のステップ302において、図1のレチクルステージRSTにレチクルRをロードし、主制御装置20は、不図示の露光データファイルより露光対象のウエハのショット配列の情報を読み出し、このショット配列の情報から、ウエハの各ショット領域に付設されているウエハマークのX方向の間隔(設計上の間隔)を求める。
Hereinafter, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, an example of the alignment and exposure operation when sequentially exposing the image of the pattern of the reticle R onto one lot of wafers under the control of the main controller 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. Will be described with reference to FIG.
First, in step 302 in FIG. 10, the reticle R is loaded onto the reticle stage RST in FIG. 1, and the main controller 20 reads out information on the shot arrangement of the wafer to be exposed from an exposure data file (not shown). From the information, the interval (design interval) in the X direction of the wafer mark attached to each shot area of the wafer is obtained.

ウエハのショット配列は、一例として図6(C)に示すように設定され、ウエハWの全部のショット領域から選ばれた例えば黒色で区別される16個のアライメントショット(サンプルショット)ASに付設されたウエハマーク(不図示)をアライメント系AL1,AL21〜AL24で計測するものとする。この場合、アライメントショットASは、+Y方向から順にX方向に4つのショット領域の幅を配列ピッチとして、3つのファーストアライメントショット、2列の5つのセカンド及びサードアライメントショット及び3つのフォースアライメントショットから構成されている。なお、ウエハマークは、ショット領域内に形成されていてもよいが、本実施形態では、ウエハマークはショット領域間のストリートラインに形成されているものとする。主制御装置20は、検出対象のウエハマークのX方向の間隔に合わせて、図3に示すように、回転駆動機構60を介してセカンダリアライメント系AL21〜AL24のX方向の位置を調整する。   The wafer shot arrangement is set as shown in FIG. 6C as an example, and is attached to, for example, 16 alignment shots (sample shots) AS selected from all shot areas of the wafer W, for example, black. The wafer mark (not shown) is measured by alignment systems AL1, AL21 to AL24. In this case, the alignment shot AS is composed of three first alignment shots, two rows of five second and third alignment shots, and three force alignment shots, with the width of four shot regions arranged in the X direction in order from the + Y direction. Has been. The wafer mark may be formed in the shot area, but in the present embodiment, the wafer mark is formed on a street line between the shot areas. Main controller 20 adjusts the positions of secondary alignment systems AL21 to AL24 in the X direction via rotational drive mechanism 60, as shown in FIG.

その後、ウエハステージWST(又は不図示の計測ステージ)を駆動して、図3に示すように、CDバー46の複数の基準マークM1,M21〜M24(図4参照)をアライメント系AL1,AL21〜AL24の検出領域に移動する。この状態で、アライメント系AL1,AL21〜AL24で基準マークM1,M21〜M24の位置ずれ量を検出し、検出結果をEGA演算部134に供給する。この際に、図4(A)に示すように、各アライメント系AL1,AL21〜AL24において、例えばCDバー46をZ方向に移動して撮像素子5dで検出される被検マークの像の検出信号のコントラストが最大になるときのZ位置をそれぞれのベストフォーカス位置としてもよい。さらに、各ベストフォーカス位置でフォーカス信号FSが0になるようにフォーカス信号のキャリブレーションを行ってもよい。   Thereafter, wafer stage WST (or a measurement stage (not shown)) is driven, and as shown in FIG. 3, a plurality of reference marks M1, M21 to M24 (see FIG. 4) of CD bar 46 are aligned with alignment systems AL1, AL21 to AL21. Move to the AL24 detection area. In this state, the alignment systems AL1, AL21 to AL24 detect misalignment amounts of the reference marks M1, M21 to M24, and supply the detection results to the EGA calculation unit 134. At this time, as shown in FIG. 4A, in each of the alignment systems AL1, AL21 to AL24, for example, the detection signal of the image of the test mark detected by the image sensor 5d by moving the CD bar 46 in the Z direction. The best focus position may be the Z position when the contrast of the image becomes the maximum. Further, the focus signal may be calibrated so that the focus signal FS becomes 0 at each best focus position.

また、本実施形態では、5眼のアライメント系AL1,AL21〜AL24のベストフォーカス位置は一直線上にはなく、さらに、3眼のアライメント系のベストフォーカス位置が一直線上にあることもないとする。次のステップ304において、EGA演算部134では、その基準マークの位置ずれ量及び主制御装置20から供給された既知の基準マークM1,M21〜M24の配列座標から、プライマリアライメント系AL1の検出中心に対するセカンダリアライメント系AL21〜AL24の検出中心のX方向の間隔SBL1〜SBL4及びY方向の間隔よりなるセカンダリベースラインを算出する。   In the present embodiment, it is assumed that the best focus position of the five-lens alignment systems AL1, AL21 to AL24 is not in a straight line, and further, the best focus position of the three-eye alignment system is not in a straight line. In the next step 304, the EGA calculation unit 134 calculates the positional deviation of the reference mark and the arrangement coordinates of the known reference marks M1, M21 to M24 supplied from the main controller 20 with respect to the detection center of the primary alignment system AL1. A secondary baseline composed of the X-direction intervals SBL1 to SBL4 of the detection centers of the secondary alignment systems AL21 to AL24 and the Y-direction intervals is calculated.

次のステップ306において、未露光のウエハWをウエハステージWSTにロードする。次のステップ308において、ウエハステージWSTを+Y方向に駆動し、図2に示すように、基準マーク部材FM中の所定の基準マークをプライマリアライメント系AL1の検出領域に移動し、プライマリアライメント系AL1でその基準マークの位置ずれ量を検出する。この位置ずれ量及びその基準マークの位置情報から、EGA演算部134はプライマリアライメント系AL1のベースラインを求める。なお、本実施形態では、レチクルRのレチクルマークの像の検出が後で行われるため、その検出後にそのベースラインが補正される。   In the next step 306, an unexposed wafer W is loaded onto wafer stage WST. In the next step 308, wafer stage WST is driven in the + Y direction, and a predetermined reference mark in reference mark member FM is moved to the detection region of primary alignment system AL1 as shown in FIG. The amount of positional deviation of the reference mark is detected. From the positional deviation amount and the position information of the reference mark, the EGA calculation unit 134 obtains the baseline of the primary alignment system AL1. In the present embodiment, since the detection of the reticle mark image of the reticle R is performed later, the baseline is corrected after the detection.

次のステップ310で、例えばアライメント系AL1,AL22,AL24でウエハWの複数のサーチアライメントマーク(不図示)を検出することによって、ウエハWのおおまかなショット配列の算出(サーチアライメント)が行われる。次のステップ312において、ウエハステージWSTのXYステージ93XYの駆動によりウエハWの+Y方向への移動が開始される。この後、ウエハWの移動中に、ステップ314において、図7(A)に示すように、5眼のアライメント系AL1,AL22〜AL24のAF系6A〜6Eによって、ウエハW(又はプレート28)の表面のベストフォーカス位置からのデフォーカス量δF1,δF21〜δF24を計測し、計測結果を主制御装置20に供給する。この計測はウエハWの移動中に行われるため、デフォーカス量のラフ計測とも呼ぶ。   In the next step 310, for example, a plurality of search alignment marks (not shown) on the wafer W are detected by the alignment systems AL1, AL22, AL24, thereby calculating a rough shot arrangement (search alignment) of the wafer W. In the next step 312, movement of wafer W in the + Y direction is started by driving XY stage 93XY of wafer stage WST. Thereafter, during the movement of the wafer W, in step 314, as shown in FIG. 7A, the AF system 6A to 6E of the five-lens alignment system AL1, AL22 to AL24 causes the wafer W (or plate 28) to move. The defocus amounts δF1, δF21 to δF24 from the best focus position on the surface are measured, and the measurement results are supplied to the main controller 20. Since this measurement is performed while the wafer W is moving, it is also called rough measurement of the defocus amount.

ウエハWの移動中の次のステップ316において、主制御装置20は、この段階では内側の2つのセカンダリアライメント系AL22,AL23のデフォーカス量δF22,δF23を用いて、ウエハWの表面が2つのセカンダリアライメント系AL22,AL23のベストフォーカス位置に合致するように、ウエハステージWSTのZステージ93Zを駆動して、ウエハWの傾斜角及びZ位置(線形成分)を補正する。次のステップ318で、サーチアライメントの結果を用いて、複数のファーストアライメントショットのウエハマークがアライメント系AL1,AL22,AL23の検出領域に入ったかどうかを判定する。複数のウエハマークが対応する検出領域に入っていない場合には、ステップ314及び316が繰り返される。ステップ318で複数のウエハマークが対応する検出領域に入ったときには、ステップ320に移行して、図6(A)に示すようにウエハステージWST(ウエハW)を停止させる。   In the next step 316 during the movement of the wafer W, the main controller 20 uses the defocus amounts δF22 and δF23 of the two inner secondary alignment systems AL22 and AL23 at this stage, so that the surface of the wafer W has two secondary surfaces. The Z stage 93Z of wafer stage WST is driven so as to match the best focus position of alignment systems AL22 and AL23, and the tilt angle and Z position (linear component) of wafer W are corrected. In the next step 318, it is determined using the search alignment result whether or not a plurality of first alignment shot wafer marks have entered the detection areas of the alignment systems AL1, AL22, AL23. If a plurality of wafer marks are not in the corresponding detection area, steps 314 and 316 are repeated. When a plurality of wafer marks enter the corresponding detection area in step 318, the process proceeds to step 320, and the wafer stage WST (wafer W) is stopped as shown in FIG.

このようにウエハWが停止した状態では、ステップ316のウエハWの線形成分の補正動作によって、図7(B)に示すように、ウエハWの表面は内側の2眼のセカンダリアライメント系AL22,AL23のベストフォーカス位置にほぼ合致している。次のステップ322において、5眼のアライメント系AL1,AL22〜AL24のAF系6A〜6Eによって焦点検出光FLを照射して、ウエハWの表面のベストフォーカス位置からの残存しているデフォーカス量を計測し、計測結果を主制御装置20に供給する。この計測はウエハWの停止中に行われるため、デフォーカス量のファイン計測とも呼ぶ。次のステップ322において、主制御装置20は、そのファイン計測の結果を用いてウエハステージWSTのZステージ93Zを駆動して、ウエハWの表面を2眼のセカンダリアライメント系AL22,AL23のベストフォーカス位置に合焦させる。この際に、デフォーカス量のラフ計測によって、ウエハWの表面はほぼセカンダリアライメント系AL22,AL23のベストフォーカス位置に合焦していたため、ステップ322のデフォーカス量のファイン計測及びステップ324の合焦は極めて短時間に行われる。従って、アライメント時間が短縮される。   In the state where the wafer W is stopped in this manner, the surface of the wafer W is arranged on the inner two-lens secondary alignment systems AL22 and AL23 by the correction operation of the linear component of the wafer W in step 316 as shown in FIG. It almost matches the best focus position. In the next step 322, the focus detection light FL is irradiated by the AF systems 6A to 6E of the five-lens alignment systems AL1 and AL22 to AL24, and the defocus amount remaining from the best focus position on the surface of the wafer W is determined. Measure and supply the measurement result to the main controller 20. Since this measurement is performed while the wafer W is stopped, it is also referred to as fine measurement of the defocus amount. In the next step 322, main controller 20 drives Z stage 93Z of wafer stage WST using the result of the fine measurement, so that the surface of wafer W is positioned at the best focus position of two-lens secondary alignment systems AL22 and AL23. Focus on. At this time, the rough measurement of the defocus amount causes the surface of the wafer W to be in focus at the best focus position of the secondary alignment systems AL22 and AL23. Therefore, the fine measurement of the defocus amount in step 322 and the focus in step 324 are performed. Is performed in a very short time. Therefore, the alignment time is shortened.

そのように合焦した状態で、主制御装置20の制御のもとで、図7(B)に示すように、2眼のセカンダリアライメント系AL22,AL23は、アライメント光ALを照射して、ウエハWの表面の対応するウエハマークWMC1,WMD1の位置ずれ量を検出する。検出結果はEGA演算部134に供給される(以下同様)。次のステップ326において、同一列(ここではファーストアライメントショット)中で計測されていないウエハマークが一つかどうかを判定する。この段階では、計測されていないのは中央のウエハマークWMA1だけであるため、動作はステップ328に移行して、ウエハステージWST(Zステージ93Z)をZ方向に駆動してウエハWの表面をプライマリアライメント系AL1のベストフォーカス位置A1に合焦させる。そして、プライマリアライメント系AL1によってウエハマークWMA1の位置ずれ量を検出する。次のステップ330で、計測対象のウエハマーク(アライメントショット)が残っているかどうかを判定する。この段階では計測対象のウエハマークが残っているため、動作はステップ312に戻り、ウエハWの+Y方向への移動が開始され、デフォーカスのラフ計測(ステップ314)、この段階では外側の2眼のセカンダリアライメント系AL21,AL24に対するウエハWの合焦(ステップ316)が行われる。   In such a focused state, as shown in FIG. 7B, under the control of the main controller 20, the two-lens secondary alignment systems AL22 and AL23 irradiate the alignment light AL, and the wafer The positional deviation amount of the corresponding wafer marks WMC1 and WMD1 on the surface of W is detected. The detection result is supplied to the EGA calculation unit 134 (the same applies hereinafter). In the next step 326, it is determined whether there is one wafer mark that has not been measured in the same row (here, the first alignment shot). At this stage, since only the central wafer mark WMA1 is not measured, the operation moves to step 328, and the wafer stage WST (Z stage 93Z) is driven in the Z direction to make the surface of the wafer W primary. The best focus position A1 of the alignment system AL1 is focused. Then, the amount of positional deviation of wafer mark WMA1 is detected by primary alignment system AL1. In the next step 330, it is determined whether or not a measurement target wafer mark (alignment shot) remains. At this stage, since the wafer mark to be measured remains, the operation returns to step 312 and the movement of the wafer W in the + Y direction is started, and defocus rough measurement (step 314). At this stage, the outer two eyes The wafer W is focused on the secondary alignment systems AL21 and AL24 (step 316).

そして、セカンドアライメントショットのウエハマークがアライメント系AL1,AL22〜AL24の検出領域内に入ったときに、ウエハWが停止され(ステップ320)、デフォーカス量のファイン計測が行われる(ステップ322)。次のステップ324では、図8(A)に示すように、主制御装置20は、そのファイン計測の結果を用いて、ウエハWの表面を外側の2眼のセカンダリアライメント系AL21,AL24のベストフォーカス位置に合焦させて、2眼のセカンダリアライメント系AL21,AL24に対応するウエハマークWMB2,WME2の位置ずれ量を検出させる。   When the wafer mark of the second alignment shot enters the detection area of the alignment systems AL1, AL22 to AL24, the wafer W is stopped (step 320), and the fine measurement of the defocus amount is performed (step 322). In the next step 324, as shown in FIG. 8A, the main controller 20 uses the fine measurement result to make the best focus of the secondary alignment systems AL21 and AL24 of the two eyes outside the surface of the wafer W. By focusing on the position, the amount of displacement of the wafer marks WMB2 and WME2 corresponding to the two-lens secondary alignment systems AL21 and AL24 is detected.

次のステップ326において、同一列(ここではセカンドアライメントショット)中で計測されていないウエハマークは3つであるため、動作はステップ324に戻る。そして、主制御装置20は、上述のファイン計測の結果を用いて、ウエハWの表面を内側の2眼のセカンダリアライメント系AL22,AL23のベストフォーカス位置に合焦させて、図8(B)に示すように、2眼のセカンダリアライメント系AL22,AL23に対応するウエハマークWMC2,WMD2の位置ずれ量を検出させる。次のステップ326において、計測されていないのは中央のウエハマークWMA2だけである。そのため動作はステップ328に移行し、図9に示すように、ウエハWの表面をプライマリアライメント系AL1のベストフォーカス位置に合焦させ、プライマリアライメント系AL1によってウエハマークWMA2の位置ずれ量を検出させる。   In the next step 326, since there are three wafer marks not measured in the same row (here, the second alignment shot), the operation returns to step 324. Then, main controller 20 uses the fine measurement result described above to focus the surface of wafer W on the best focus position of the inner two-lens secondary alignment systems AL22 and AL23, as shown in FIG. As shown, the positional deviation amounts of the wafer marks WMC2, WMD2 corresponding to the two-lens secondary alignment systems AL22, AL23 are detected. In the next step 326, only the central wafer mark WMA2 is not measured. Therefore, the operation moves to step 328, and as shown in FIG. 9, the surface of the wafer W is focused on the best focus position of the primary alignment system AL1, and the position shift amount of the wafer mark WMA2 is detected by the primary alignment system AL1.

同様にして、ステップ312〜328を繰り返すことで、図6(B)に示すように、アライメント系AL1,AL22〜AL24によってサードアライメントショットの5つのウエハマークの位置ずれ量が検出される。一例としてこの途中で、レチクルRのレチクルマークの空間像を空間像計測装置45で計測することで、プライマリアライメント系AL1のベースラインが補正される。さらに、ステップ312〜328を繰り返すことで、アライメント系AL1,AL22,AL23によってフォースアライメントショットの3つのウエハマークの位置ずれ量が検出される。その後、計測対象のウエハマークがなくなってから、動作はステップ330からステップ332に移行して、EGA演算部134は、全部のアライメントショットASのウエハマークの座標から例えばEGA方式でウエハWの全部のショット領域の配列座標を算出する。さらに、アライメントと並行して、多点AF系(90a,90b)によってウエハWの表面のZ位置の分布が計測されている。その配列座標及びZ位置の分布を用いて、次のステップ334でウエハWの各ショット領域に対してレチクルRのパターンの像が走査露光される。次のステップ336で次のウエハに対する露光が同様に行われる。   Similarly, by repeating steps 312 to 328, as shown in FIG. 6B, the alignment systems AL1 and AL22 to AL24 detect the positional deviation amounts of the five wafer marks in the third alignment shot. As an example, the baseline of the primary alignment system AL1 is corrected by measuring the aerial image of the reticle mark on the reticle R with the aerial image measuring device 45 during this process. Further, by repeating steps 312 to 328, the alignment systems AL1, AL22, and AL23 detect the positional deviation amounts of the three wafer marks in the force alignment shot. Thereafter, after the wafer mark to be measured disappears, the operation shifts from step 330 to step 332, and the EGA calculation unit 134 calculates all the wafers W by, for example, the EGA method from the coordinates of the wafer marks of all the alignment shots AS. The array coordinates of the shot area are calculated. Further, in parallel with the alignment, the distribution of the Z position on the surface of the wafer W is measured by the multipoint AF system (90a, 90b). Using the arrangement coordinates and the distribution of the Z position, the image of the pattern of the reticle R is scanned and exposed to each shot area of the wafer W in the next step 334. In the next step 336, the next wafer is similarly exposed.

このように、本実施形態では、ウエハステージWSTをY方向に移動させ、その移動経路上における4箇所にウエハステージWSTを位置決めすることにより、5眼のアライメント系AL1,AL21〜AL24を用いて合計16箇所のアライメントショットASにおけるウエハマークの位置情報を検出できる。この際に、ウエハステージWSTをX方向に移動させる必要が無いため、単一のアライメント系を用いてウエハステージをX方向、Y方向に駆動して順次ウエハマークを検出する場合などに比べて、格段に短時間に多数のウエハマークの位置情報を得ることができる。従って、短時間にアライメントを行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the wafer stage WST is moved in the Y direction, and the wafer stage WST is positioned at four positions on the movement path, so that the total is obtained using the five-lens alignment systems AL1, AL21 to AL24. The position information of the wafer mark in 16 alignment shots AS can be detected. At this time, since it is not necessary to move wafer stage WST in the X direction, the wafer stage is driven in the X direction and the Y direction using a single alignment system to sequentially detect the wafer marks. Position information of a large number of wafer marks can be obtained in a very short time. Therefore, alignment can be performed in a short time.

上述のように本実施形態のウエハアライメント装置80は、ウエハWの表面に設けられたウエハマークWMA2〜WME2等の位置ずれ量を検出するとともにウエハWの表面に対するデフォーカス量を計測可能な5眼のアライメント系AL1,AL22〜AL24と、これらのアライメント系の検出領域ALF1,ALF21〜ALF24に対してウエハWをY方向に移動するXYステージ93XY(移動機構)と、ウエハWのZ位置(面位置)並びにθx方向及びθy方向の傾斜角を制御可能なZステージ93Z(面位置制御装置)と、主制御装置20と、を備えている。そして、主制御装置20は、XYステージ93XYによるウエハWの移動中に(ステップ312)、アライメント系AL1,AL22〜AL24によって計測されるデフォーカス量に基づいて、Zステージ93Zを駆動してウエハWのZ位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御し(ステップ314,316)、ウエハマークWMA2等が検出領域ALF1,ALF21〜ALF24内に達したときに、ウエハWを静止させて、アライメント系AL1,AL22〜AL24のうち1組のセカンダリアライメント系AL21,AL24で対応する1組のウエハマークWMB2,WME2の位置情報を検出させている(ステップ324)。   As described above, the wafer alignment apparatus 80 according to the present embodiment detects five positional deviation amounts of the wafer marks WMA2 to WME2 provided on the surface of the wafer W and can measure the defocus amount with respect to the surface of the wafer W. Alignment systems AL1, AL22 to AL24, an XY stage 93XY (movement mechanism) for moving the wafer W in the Y direction with respect to the detection areas ALF1, ALF21 to ALF24 of these alignment systems, and a Z position (surface position) of the wafer W ) And a Z stage 93Z (surface position control device) capable of controlling the inclination angles in the θx direction and the θy direction, and the main control device 20. Then, main controller 20 drives Z stage 93Z based on the defocus amounts measured by alignment systems AL1, AL22 to AL24 during movement of wafer W by XY stage 93XY (step 312). At least one of the Z position and the tilt angle is controlled (steps 314 and 316), and when the wafer mark WMA2 and the like reach the detection areas ALF1, ALF21 to ALF24, the wafer W is stopped and the alignment systems AL1 and AL22 are stopped. The position information of the corresponding set of wafer marks WMB2 and WME2 is detected by the set of secondary alignment systems AL21 and AL24 among -AL24 (step 324).

本実施形態によれば、ウエハWの移動中に、アライメント系AL1,AL22〜AL24とウエハWの表面とのデフォーカス量が計測され、この計測結果に基づいて例えばセカンダリアライメント系AL21,AL24に合焦されるようにウエハWのZ位置及び傾斜角の少なくとも一方が制御される。この後、ウエハWを静止させて、セカンダリアライメント系AL21,AL24で対応するウエハマークWMB2,WME2の位置情報を検出するときにはほぼ合焦が行われている。従って、セカンダリアライメント系AL21,AL24に対する合焦を短時間に行うことができ、ウエハWに設けられた複数のウエハマークをより短時間に高精度に検出できる。   According to the present embodiment, during the movement of the wafer W, the defocus amounts between the alignment systems AL1, AL22 to AL24 and the surface of the wafer W are measured, and the secondary alignment systems AL21, AL24 are adjusted based on the measurement result. At least one of the Z position and the tilt angle of the wafer W is controlled so as to be focused. Thereafter, when the wafer W is stopped and the positional information of the corresponding wafer marks WMB2 and WME2 is detected by the secondary alignment systems AL21 and AL24, the in-focus state is substantially performed. Therefore, focusing on the secondary alignment systems AL21 and AL24 can be performed in a short time, and a plurality of wafer marks provided on the wafer W can be detected in a short time with high accuracy.

また、本実施形態では、ウエハWを静止させたときに、アライメント系AL1,AL22〜AL24とウエハWの表面とのデフォーカス量を計測し(ステップ322)、この計測結果に基づいてセカンダリアライメント系AL21,AL24に対するウエハWの表面の合焦を行うように、ウエハWのZ位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御している(ステップ324の一部)。従って、被検マークをより高精度にセカンダリアライメント系AL21,AL24に合焦させることができる。なお、ステップ316における合焦動作で、ウエハWの表面がセカンダリアライメント系AL21,AL24に対して許容範囲内の精度で合焦しているときには、ステップ322のデフォーカス量の計測及びステップ324の前半での合焦動作を省略してもよい。   In this embodiment, when the wafer W is stopped, the defocus amount between the alignment systems AL1, AL22 to AL24 and the surface of the wafer W is measured (step 322), and the secondary alignment system is based on the measurement result. At least one of the Z position and the tilt angle of the wafer W is controlled so as to focus the surface of the wafer W on AL21 and AL24 (part of step 324). Therefore, the test mark can be focused on the secondary alignment systems AL21 and AL24 with higher accuracy. In the focusing operation in step 316, when the surface of the wafer W is focused with an accuracy within an allowable range with respect to the secondary alignment systems AL21 and AL24, the defocus amount measurement in step 322 and the first half of step 324 are performed. The in-focus operation may be omitted.

また、本実施形態では、そのセカンダリアライメント系AL21,AL24によるマーク検出に続いて、セカンダリアライメント系AL22,AL23に対してウエハWの表面が合焦されるようにウエハWのZ位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御し、セカンダリアライメント系AL22,AL23によって対応するウエハマークWMC2,WMD2の位置情報を検出している(ステップ324)。その後、プライマリアライメント系AL1に対してウエハWの表面が合焦されるようにウエハWのZ位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御し、プライマリアライメント系AL1によって対応するウエハマークWMA2の位置情報を検出している(ステップ328)。従って、5眼のアライメント系AL1,AL22〜AL24によるウエハマークの検出を効率的に行うことができる。   In this embodiment, following the mark detection by the secondary alignment systems AL21 and AL24, the Z position and the inclination angle of the wafer W are adjusted so that the surface of the wafer W is focused on the secondary alignment systems AL22 and AL23. At least one of them is controlled, and the position information of the corresponding wafer marks WMC2 and WMD2 is detected by the secondary alignment systems AL22 and AL23 (step 324). Thereafter, at least one of the Z position and the tilt angle of the wafer W is controlled so that the surface of the wafer W is focused on the primary alignment system AL1, and the position information of the corresponding wafer mark WMA2 is detected by the primary alignment system AL1. (Step 328). Therefore, the wafer mark can be efficiently detected by the five-lens alignment systems AL1, AL22 to AL24.

また、本実施形態の露光装置EXは、照明光ILでレチクルRのパターンを介してウエハWを露光する露光装置であって、ウエハアライメント装置80を備え、ウエハアライメント装置80のアライメント系AL1,AL22〜AL24の検出結果に基づいてXYステージ93XY(ウエハステージWST)を駆動してウエハWとレチクルRのパターンとの位置合わせを行っている。   The exposure apparatus EX of the present embodiment is an exposure apparatus that exposes the wafer W with the illumination light IL through the pattern of the reticle R. The exposure apparatus EX includes the wafer alignment apparatus 80 and includes alignment systems AL1 and AL22 of the wafer alignment apparatus 80. Based on the detection results of .about.AL24, the XY stage 93XY (wafer stage WST) is driven to align the wafer W with the reticle R pattern.

また、露光装置EXによる露光方法は、ウエハアライメント装置80を用いたアライメント方法を用いてウエハWの表面の複数のウエハマークの位置情報を検出するステップ308〜330と、この検出結果に基づいて、ウエハWとレチクルRのパターンとの位置合わせを行いながらウエハWを走査露光するステップ334とを含んでいる。
これらの露光装置EX及び露光方法によれば、多数のウエハマークの位置情報を効率的に検出できるため、露光工程のスループットを向上できる。
The exposure method using the exposure apparatus EX includes steps 308 to 330 for detecting position information of a plurality of wafer marks on the surface of the wafer W using an alignment method using the wafer alignment apparatus 80, and based on the detection result. And step 334 for scanning and exposing the wafer W while aligning the wafer W with the pattern of the reticle R.
According to these exposure apparatuses EX and exposure methods, position information of a large number of wafer marks can be detected efficiently, so that the throughput of the exposure process can be improved.

なお、本実施形態では、5眼のアライメント系AL1,AL22〜AL24が用いられている。しかしながら、偶数個(例えば4眼又は6眼等)のアライメント系が用いられている場合には、2眼のアライメント系ずつ対応する被検マークに対する合焦及び位置情報の検出を行うようにしてもよい。さらに、本実施形態では、2眼のアライメント系に対する合焦を行っているが、例えば3眼のアライメント系のベストフォーカス位置が一直線状に配置されている場合には、これらの3眼のアライメント系に対して一度に被検面の合焦を行って、同時に被検マークの位置情報を検出するようにしてもよい。   In the present embodiment, five-eye alignment systems AL1, AL22 to AL24 are used. However, when an even number of alignment systems (for example, 4 eyes or 6 eyes) are used, focusing on the corresponding test mark and detection of position information are performed for each alignment system of 2 eyes. Good. Further, in the present embodiment, focusing is performed on the two-lens alignment system. For example, when the best focus positions of the three-lens alignment system are arranged in a straight line, these three-lens alignment systems are arranged. However, the position of the test mark may be detected simultaneously by focusing the test surface at once.

また、本実施形態では、アライメント系AL1,AL22〜AL24の検出領域に対してウエハステージWSTによってウエハWをY方向に移動(相対移動)している。しかしながら、例えばアライメント系AL1,AL22〜AL24の検出領域をY方向に移動する機構を設け、ウエハWに対してアライメント系AL1,AL22〜AL24の検出領域をY方向に移動してもよい。   In the present embodiment, the wafer W is moved (relatively moved) in the Y direction by the wafer stage WST with respect to the detection areas of the alignment systems AL1, AL22 to AL24. However, for example, a mechanism for moving the detection areas of the alignment systems AL1, AL22 to AL24 in the Y direction may be provided, and the detection areas of the alignment systems AL1, AL22 to AL24 may be moved in the Y direction with respect to the wafer W.

また、上記の実施形態のウエハマークとして、図11(B)に示すような2次元のウエハマーク22を使用してもよい。
図11(A)はウエハの一部の複数のショット領域SAを示す。図11(A)において、ショット領域SAのY方向(及びX方向)の間のスクライブライン領域SLAの幅は50μm以下で、例えば40μmと従来よりも狭く設定されている。従来の2次元のウエハマークをスクライブライン領域SLAに形成することは困難である。そこで、この変形例では、図11(B)の拡大図で示すように、全体としてスクライブライン領域SLAの長手方向に沿って細長い格子状のウエハマーク22を使用している。
Further, a two-dimensional wafer mark 22 as shown in FIG. 11B may be used as the wafer mark in the above embodiment.
FIG. 11A shows a plurality of shot areas SA that are part of the wafer. In FIG. 11A, the width of the scribe line area SLA between the Y direction (and the X direction) of the shot area SA is set to 50 μm or less, for example, 40 μm, which is set narrower than the conventional one. It is difficult to form a conventional two-dimensional wafer mark in the scribe line area SLA. Therefore, in this modified example, as shown in the enlarged view of FIG. 11B, as a whole, elongated wafer marks 22 are used along the longitudinal direction of the scribe line area SLA.

ウエハマーク22は、X方向(長手方向)に所定の線幅の凸部(凹部でもよい)よりなる多数のライン部22Xを配列し、Y方向(短手方向)に所定の線幅の凸部(凹部でもよい)よりなる複数のX方向に細長いライン部22Yを配列したものである。ライン部22Xの長さは40μmよりも僅かに短く、ライン部22Yの長さは100〜300μm程度(例えば200μm程度)である。ライン部22Xは、中央のスペース部をX方向に挟むように10〜20個程度ずつが対称に設けられ、ライン部22Yは、中央のスペース部をY方向に挟むように数個(例えば3個)程度ずつが対称に設けられている。   The wafer mark 22 has a large number of line portions 22X made up of convex portions (may be concave portions) having a predetermined line width in the X direction (longitudinal direction), and convex portions having a predetermined line width in the Y direction (short direction). A plurality of elongated line portions 22Y are arranged in the X direction (which may be concave portions). The length of the line portion 22X is slightly shorter than 40 μm, and the length of the line portion 22Y is about 100 to 300 μm (for example, about 200 μm). About 10 to 20 line portions 22X are provided symmetrically so as to sandwich the central space portion in the X direction, and several (for example, three) line portions 22Y sandwich the central space portion in the Y direction. ) Are provided symmetrically.

ウエハマーク22の位置情報を画像処理方式のアライメント系で検出する場合、一例としてウエハマーク22の像を図11(C)の像22Pとして、図11(B)のX方向、Y方向に対応する方向を図11(C)のX方向、Y方向とする。図11(C)には、スクライブライン領域SLAの像SLAPも示されている。一例として、撮像素子の受光面内で、全部のライン部22Xの像22XPをX方向に含む積算領域24X内で、撮像信号をY方向に積算することによって、X軸の積算信号SXを求め、積算信号SXを所定の閾値でスライスし、そのX方向の中央の位置をウエハマークの像22PのX方向の位置Xiとする。一方、全部のライン部22Yの像22YPをY方向に含む積算領域24Y内で、撮像信号をX方向に積算することによって、Y軸の積算信号SYを求め、積算信号SYを所定の閾値でスライスし、そのY方向の中央の位置をウエハマークの像22PのY方向の位置Yiとする。そして、例えばその撮像素子の中心画素とその位置Xi,Yiとの位置ずれ量に、アライメント系の倍率の逆数を乗ずることによって、ウエハマーク22の中心のX方向、Y方向の位置ずれ量を求めることができる。   When the position information of the wafer mark 22 is detected by an alignment system of an image processing system, as an example, the image of the wafer mark 22 corresponds to the X direction and the Y direction in FIG. The directions are the X direction and the Y direction in FIG. FIG. 11C also shows an image SLAP of the scribe line area SLA. As an example, the X-axis integrated signal SX is obtained by integrating the imaging signals in the Y direction within the integration region 24X including all the images 22XP of the line portions 22X in the X direction within the light receiving surface of the imaging element. The integration signal SX is sliced at a predetermined threshold value, and the center position in the X direction is set as the X position Xi of the wafer mark image 22P. On the other hand, by integrating the imaging signals in the X direction within the integration region 24Y including the images 22YP of all the line portions 22Y in the Y direction, the Y-axis integration signal SY is obtained, and the integration signal SY is sliced at a predetermined threshold value. Then, the center position in the Y direction is defined as a position Yi in the Y direction of the wafer mark image 22P. Then, for example, by multiplying the misalignment amount between the center pixel of the image sensor and the positions Xi and Yi by the reciprocal of the magnification of the alignment system, the misalignment amounts in the X direction and Y direction of the center of the wafer mark 22 are obtained. be able to.

このように細長い格子型のウエハマーク22を用いることによって、ショット領域間のスクライブライン領域SLAの幅が狭くなっても、そのスクライブライン領域SLAに2次元のウエハマークを容易に配置できる。さらに、そのウエハマークの像22Pの撮像信号をY方向及びX方向に積算することによって、像22Pの位置、ひいてはウエハマーク22の位置ずれ量を高精度に求めることができる。   By using the elongated lattice-type wafer mark 22 as described above, even if the width of the scribe line area SLA between shot areas becomes narrow, a two-dimensional wafer mark can be easily arranged in the scribe line area SLA. Further, by integrating the imaging signals of the wafer mark image 22P in the Y direction and the X direction, the position of the image 22P, and hence the positional deviation amount of the wafer mark 22, can be obtained with high accuracy.

また、上記の実施形態の露光装置(又は露光方法)を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図12に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造するステップ223、前述した実施形態の露光装置EX(露光方法)によりレチクルのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。   Further, when an electronic device (microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus (or exposure method) of the above embodiment, the electronic device has a function / performance design of the electronic device as shown in FIG. Step 221 is performed, Step 222 for fabricating a mask (reticle) based on this design step, Step 223 for fabricating a substrate (wafer) as a base material of the device, and the exposure apparatus EX (exposure method) of the above-described embodiment. A process for exposing a reticle pattern onto a substrate, a process for developing the exposed substrate, a substrate processing step 224 including heating (curing) and etching process for the developed substrate, a device assembly step (dicing process, bonding process, packaging process, etc.) 225) and the inspection step 226, etc. It is produced through.

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて基板(物体)を露光することと、その露光された基板を現像することと、を含んでいる。この際に、複数のアライメント系を用いて効率的に基板のアライメント(ウエハマークの検出)を行うことができるため、デバイスを高いスループットで量産することができる。   In other words, the device manufacturing method includes exposing a substrate (object) using the exposure apparatus or exposure method according to the above-described embodiment, and developing the exposed substrate. At this time, substrate alignment (wafer mark detection) can be efficiently performed using a plurality of alignment systems, so that devices can be mass-produced with high throughput.

なお、上記の実施形態において、上述の走査露光型の露光装置(スキャナ)の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパー等)も使用できる。さらに、液浸型露光装置以外の、ドライ露光型の露光装置も同様に使用することができる。
また、上記の実施形態は、半導体デバイス製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子やプラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックスウエハ上に転写する露光装置、並びに撮像素子(CCDなど)、有機EL、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems)、及びDNAチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などの電子デバイス(マイクロデバイス)だけでなく、光露光装置及びEUV露光装置などで使用されるマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
In the above embodiment, a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper or the like) can be used in addition to the above-described scanning exposure type exposure apparatus (scanner). Further, a dry exposure type exposure apparatus other than the immersion type exposure apparatus can be used in the same manner.
In addition, the above embodiment is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, but is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element, a plasma display, and the like. For exposure apparatuses that transfer device patterns used in the manufacture of ceramics onto ceramic wafers, as well as exposure apparatuses that are used in the manufacture of imaging devices (CCD, etc.), organic EL, micromachines, MEMS (Microelectromechanical Systems), and DNA chips Can also be applied. In addition to an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element, an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer to manufacture a mask used in an optical exposure apparatus and an EUV exposure apparatus. The present invention can also be applied.

このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。   Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

AL1…プライマリアライメント系、AL21〜AL24…セカンダリアライメント系、R…レチクル、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WMA1,WMC1,WMD1,WMA2〜WME2…ウエハマーク、6A〜6E…アライメント系のAF系、20…主制御装置、80…ウエハアライメント装置、93XY…XYステージ、93Z…Zステージ、

AL1 ... primary alignment system, AL21-AL24 ... secondary alignment system, R ... reticle, W ... wafer, WST ... wafer stage, WMA1, WMC1, WMD1, WMA2-WME2 ... wafer mark, 6A-6E ... AF system of alignment system, 20 ... Main controller, 80 ... Wafer alignment device, 93XY ... XY stage, 93Z ... Z stage,

Claims (15)

物体の表面に設けられた複数のマークの位置情報を検出するマーク検出方法において、
複数のマーク検出系の複数の検出領域と前記物体とを相対移動することと、
前記物体の相対移動中に、前記複数のマーク検出系と前記物体の表面との第1のデフォーカス量を計測し、該計測結果に基づいて前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御することと、
前記複数のマークが前記複数の検出領域内に達したときに、前記検出領域と前記物体とを相対的に静止させて、前記複数のマーク検出系のうち少なくとも2個の第1組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出することと、
を含むことを特徴とするマーク検出方法。
In a mark detection method for detecting position information of a plurality of marks provided on the surface of an object,
Relatively moving a plurality of detection areas of the plurality of mark detection systems and the object;
During the relative movement of the object, a first defocus amount between the plurality of mark detection systems and the surface of the object is measured, and at least one of the surface position and the inclination angle of the object is controlled based on the measurement result To do
When the plurality of marks reach the plurality of detection areas, the detection area and the object are relatively stationary to detect at least two first sets of marks among the plurality of mark detection systems. Detecting position information of a corresponding set of marks in the system;
The mark detection method characterized by including.
前記検出領域と前記物体とを相対的に静止させたときに、
前記複数のマーク検出系と前記物体の表面との第2のデフォーカス量を計測することと、
前記第2のデフォーカス量に基づいて前記第1組のマーク検出系と前記物体との合焦を行うように、前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御することと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のマーク検出方法。
When the detection area and the object are relatively stationary,
Measuring a second defocus amount between the plurality of mark detection systems and the surface of the object;
Controlling at least one of the surface position and the tilt angle of the object so as to focus the first set of mark detection systems and the object based on the second defocus amount;
The mark detection method according to claim 1, further comprising:
前記複数のマーク検出系は少なくとも3個で、前記第1組のマーク検出系は2個であり、
前記第1組のマーク検出系で対応する前記1組のマークの位置情報を検出した後、
他の第2組のマーク検出系に対して前記物体の表面が合焦されるように前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御して、前記第2組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出すること、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のマーク検出方法。
The plurality of mark detection systems is at least three, and the first set of mark detection systems is two;
After detecting the position information of the corresponding set of marks in the first set of mark detection systems,
At least one of the surface position and the inclination angle of the object is controlled so that the surface of the object is focused with respect to the other second set of mark detection systems, and the second set of mark detection systems responds. Detecting position information of a set of marks;
The mark detection method according to claim 1, wherein the mark detection method includes:
前記複数のマーク検出系は5個で、前記第2組のマーク検出系は2個であり、
前記第2組のマーク検出系で対応する前記1組のマークの位置情報を検出した後、
他の一つのマーク検出系に対して前記物体の表面が合焦されるように前記物体の面位置を制御して、前記他の一つマーク検出系で対応するマークの位置情報を検出すること、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のマーク検出方法。
The plurality of mark detection systems is five, and the second set of mark detection systems is two,
After detecting the position information of the corresponding set of marks in the second set of mark detection systems,
Controlling the surface position of the object so that the surface of the object is focused with respect to another mark detection system, and detecting the position information of the corresponding mark with the other mark detection system. ,
The mark detection method according to claim 3, further comprising:
前記複数のマーク検出系の前記検出領域はほぼ一列に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマーク検出方法。   The mark detection method according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection areas of the plurality of mark detection systems are arranged substantially in a line. 前記物体の表面に設けられた前記マークは、
第1方向に配列された複数の第1ライン部と、
前記第1方向に直交する第2方向に、前記第1ライン部よりも少ない数で配列されるとともに、前記第1ライン部よりも長い複数の第2ライン部とを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマーク検出方法。
The mark provided on the surface of the object is:
A plurality of first line portions arranged in a first direction;
And a plurality of second line portions that are arranged in a second direction orthogonal to the first direction with a smaller number than the first line portions and are longer than the first line portions. Item 6. The mark detection method according to any one of Items 1 to 5.
露光光でパターンを介して物体を露光する露光方法において、
請求項1〜6のいずれか一項に記載のマーク検出方法を用いて前記物体の表面の複数のマークの位置情報を検出する工程と、
該検出結果に基づいて、前記物体と前記パターンとの位置合わせを行う工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
In an exposure method for exposing an object through a pattern with exposure light,
Detecting the position information of a plurality of marks on the surface of the object using the mark detection method according to any one of claims 1 to 6;
A step of aligning the object and the pattern based on the detection result;
An exposure method comprising:
物体の表面に設けられた複数のマークの位置情報を検出するマーク検出装置において、
それぞれ前記マークの位置情報を検出するとともに前記物体の表面に対するデフォーカス量を計測可能な複数のマーク検出系と、
前記複数のマーク検出系の検出領域と前記物体とを相対移動する移動機構と、
前記物体の面位置及び傾斜角を制御可能な面位置制御装置と、
前記マーク検出系、前記移動機構、及び前記面位置制御装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記移動機構による前記物体の相対移動中に、前記複数のマーク検出系によって計測される第1のデフォーカス量に基づいて、記面位置制御装置を駆動して前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御し、
前記複数のマークが前記複数の検出領域内に達したときに、前記検出領域と前記物体とを相対的に静止させて、前記複数のマーク検出系のうち少なくとも2個の第1組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出させることを特徴とするマーク検出装置。
In a mark detection apparatus that detects position information of a plurality of marks provided on the surface of an object,
A plurality of mark detection systems each capable of detecting the position information of the mark and measuring a defocus amount with respect to the surface of the object;
A moving mechanism for relatively moving a detection area of the plurality of mark detection systems and the object;
A surface position control device capable of controlling a surface position and an inclination angle of the object;
A control device for controlling the mark detection system, the moving mechanism, and the surface position control device,
The controller is
During the relative movement of the object by the moving mechanism, based on the first defocus amount measured by the plurality of mark detection systems, the surface position control device is driven to determine the surface position and inclination angle of the object. Control at least one,
When the plurality of marks reach the plurality of detection areas, the detection area and the object are relatively stationary to detect at least two first sets of marks among the plurality of mark detection systems. A mark detection apparatus that detects position information of a set of corresponding marks in a system.
前記制御装置は、
前記検出領域と前記物体とを相対的に静止させたときに、
前記複数のマーク検出系に前記物体の表面との第2のデフォーカス量を計測させ、
前記第2のデフォーカス量に基づいて前記第1組のマーク検出系と前記物体との合焦を行うように、前記面位置制御装置を駆動して前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項8に記載のマーク検出装置。
The controller is
When the detection area and the object are relatively stationary,
Causing the plurality of mark detection systems to measure a second defocus amount with the surface of the object;
Based on the second defocus amount, at least one of the surface position and the tilt angle of the object is driven by driving the surface position control device so as to focus the first set of mark detection systems and the object. The mark detection apparatus according to claim 8, wherein:
前記複数のマーク検出系は少なくとも3個で、前記第1組のマーク検出系は2個であり、
前記制御装置は、
前記第1組のマーク検出系で対応する前記1組のマークの位置情報を検出させた後、
他の第2組のマーク検出系に対して前記物体の表面が合焦されるように前記ステージを駆動して前記物体の面位置及び傾斜角の少なくとも一方を制御して、前記第2組のマーク検出系で対応する1組のマークの位置情報を検出させることを特徴とする請求項8又は9に記載のマーク検出装置。
The plurality of mark detection systems is at least three, and the first set of mark detection systems is two;
The controller is
After the position information of the corresponding set of marks is detected by the first set of mark detection systems,
The stage is driven so that the surface of the object is focused with respect to another second set of mark detection systems to control at least one of the surface position and the inclination angle of the object, and the second set of mark detection systems. The mark detection apparatus according to claim 8 or 9, wherein position information of a corresponding set of marks is detected by a mark detection system.
前記複数のマーク検出系は5個で、前記第2組のマーク検出系は2個であり、
前記制御装置は、
前記第2組のマーク検出系で対応する前記1組のマークの位置情報を検出させた後、
他の一つのマーク検出系に対して前記物体の表面が合焦されるように前記面位置制御装置を駆動して前記物体の面位置を制御して、前記他の一つマーク検出系で対応するマークの位置情報を検出させることを特徴とする請求項10に記載のマーク検出装置。
The plurality of mark detection systems is five, and the second set of mark detection systems is two,
The controller is
After the position information of the corresponding set of marks is detected by the second set of mark detection systems,
The surface position control device is driven to control the surface position of the object so that the surface of the object is focused with respect to the other one mark detection system, and the other one mark detection system responds. The mark detection apparatus according to claim 10, wherein position information of a mark to be detected is detected.
前記複数のマーク検出系の前記検出領域はほぼ一列に配置されていることを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載のマーク検出装置。   The mark detection apparatus according to any one of claims 8 to 11, wherein the detection areas of the plurality of mark detection systems are arranged in a substantially line. 露光光でパターンを介して物体を露光する露光装置において、
請求項8〜12のいずれか一項に記載のマーク検出装置を備え、
前記マーク検出装置の前記複数のマーク検出系の検出結果に基づいて前記移動機構を駆動して前記物体と前記パターンとの位置合わせを行うことを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes an object through a pattern with exposure light,
The mark detection device according to any one of claims 8 to 12, comprising:
An exposure apparatus characterized in that the object and the pattern are aligned by driving the moving mechanism based on detection results of the plurality of mark detection systems of the mark detection apparatus.
請求項7に記載の露光方法を用いて物体に感光パターンを形成することと、
前記露光された物体を前記感光パターンに基づいて処理することと、
を含むデバイス製造方法。
Forming a photosensitive pattern on an object using the exposure method according to claim 7;
Processing the exposed object based on the photosensitive pattern;
A device manufacturing method including:
請求項13に記載の露光装置を用いて物体に感光パターンを形成することと、
前記露光された物体を前記感光パターンに基づいて処理することと、
を含むデバイス製造方法。

Forming a photosensitive pattern on an object using the exposure apparatus according to claim 13;
Processing the exposed object based on the photosensitive pattern;
A device manufacturing method including:

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