JP3031321B2 - Projection exposure apparatus and method - Google Patents

Projection exposure apparatus and method

Info

Publication number
JP3031321B2
JP3031321B2 JP9344740A JP34474097A JP3031321B2 JP 3031321 B2 JP3031321 B2 JP 3031321B2 JP 9344740 A JP9344740 A JP 9344740A JP 34474097 A JP34474097 A JP 34474097A JP 3031321 B2 JP3031321 B2 JP 3031321B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
detection
projection
optical system
mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP9344740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10172907A (en
Inventor
健爾 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9344740A priority Critical patent/JP3031321B2/en
Publication of JPH10172907A publication Critical patent/JPH10172907A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3031321B2 publication Critical patent/JP3031321B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G03F7/70875Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、液晶
表示素子等のリソグラフィ工程に使われる投影露光装置
に関し、詳しくは投影露光装置の投影系で発生するディ
ストーション(歪曲誤差)に起因したアライメント誤差
を低減したアライメント装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used in a lithography process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, and the like, and more particularly, to an alignment error caused by a distortion (distortion error) generated in a projection system of the projection exposure device. The present invention relates to an alignment apparatus in which is reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マスク(レチクル)のパターンを
サブ・ミクロンの解像力を半導体ウェハ上に焼き付ける
装置として、高開口数の投影レンズを搭載したステッパ
ーが活躍している。この種のステッパーでは、ウェハ上
にすでに形成されたチップパターン(ショット領域)と
新たに重ね合わせ露光するレチクルパターンとを最小線
幅の数分の1以下の総合精度で位置合わせしなければな
らない。このため近年、より高精度なアライメント装置
(センサー)を搭載したステッパーが研究され、実用化
へ向けての開発が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, a stepper equipped with a projection lens having a high numerical aperture has been used as an apparatus for printing a pattern of a mask (reticle) on a semiconductor wafer with a submicron resolution. In this type of stepper, a chip pattern (shot area) already formed on a wafer and a reticle pattern to be newly superposed and exposed must be aligned with a total accuracy of a fraction of the minimum line width or less. For this reason, in recent years, a stepper equipped with a more accurate alignment device (sensor) has been studied, and development for practical use has been promoted.

【0003】今後、4MbitDRAM、16Mbit
DRAMの生産に主流を成すステッパーは、レチクル上
のマークとウェハ上の各ショット領域のマークとを逐次
検出してアライメントしては焼き付けを行なう、TTR
(スルー・ザ・レチクル)アライメント方式のダイ・バ
イ・ダイ露光モードを有することが必須と考えられてい
る。
[0003] In the future, 4Mbit DRAM, 16Mbit
A stepper, which is the mainstream in the production of DRAMs, sequentially detects marks on a reticle and marks in each shot area on a wafer, aligns them, and prints them.
It is considered essential to have a die-by-die exposure mode of the (through-the-reticle) alignment method.

【0004】このTTRアライメント方式には、従来よ
り各種の手法が考えられてきたが、最も有望視されてい
るのは、露光光と異なる波長の照明光を使ってレチクル
マークとウェハマークとを同時に検出する別波長TTR
アライメント方式である。この方式では、ウェハ上のレ
ジスト層が露光を強く吸収する現象をさけることができ
るため、色素入りレジストや多層レジストのウェハに対
しても安定なマーク検出が可能であると共に、アライメ
ント時の照明によってマーク領域のレジストの感光が防
止できるといった利点がある。別波長TTRアライメン
ト方式でよく知られている典型的な技術(投影露光装
置)として、USP.4,2 5 1,1 6 0 (特開昭52−1
54369号)、USP.4,2 6 9,5 0 5 (特開昭55
−70025号)、USP.4,4 9 2,4 5 9 (特開昭5
6−110234号)、あるいはUSP.4,4 7 3,2 9
3 (特開昭55−135831号)等に開示されたもの
が知られている。
Various methods have heretofore been considered for the TTR alignment method, but the most promising is that the reticle mark and the wafer mark can be simultaneously formed using exposure light and illumination light having a different wavelength. Another wavelength TTR to detect
This is an alignment method. In this method, the resist layer on the wafer can avoid the phenomenon of strongly absorbing exposure, so that stable mark detection is possible even for dye-containing resists and multi-layer resist wafers, and illumination at the time of alignment is possible. There is an advantage that exposure of the resist in the mark area can be prevented. As a typical technique (projection exposure apparatus) well known in another wavelength TTR alignment method, USP. 4,2 5 1,1 60 (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 54369), USP. 4,2 6 9,5 0 5
-70025), USP. 4,4 9 2,4 5 9
No. 6-110234) or USP. 4,4 7 3,2 9
3 (JP-A-55-135831) and the like are known.

【0005】しかしながら、これら典型的な投影露光装
置では、いずれもレチクルと投影レンズとの間に、別波
長のアライメント用照明光に対する色収差補正のための
補正光学系が介在している。このような補正光学系はレ
チクルマークとウェハマークとを別波長の照明光のもと
で互いに結像関係に維持するためのものであるが、アラ
イメントにあたっては、安定性に欠けたり、精度の再現
性が得られないといった本質的な問題が解決できないで
いた。
However, in these typical projection exposure apparatuses, a correction optical system for correcting chromatic aberration for alignment illumination light of another wavelength is interposed between the reticle and the projection lens. Such a correction optical system is used to maintain the reticle mark and the wafer mark in an imaging relationship with each other under illumination light of different wavelengths, but the alignment lacks stability or the accuracy is reproduced. The essential problem of not being able to obtain the character could not be solved.

【0006】最近になって、そのような不安定で、再現
性のない補正光学系を用いずに別波長TTRアライメン
トを可能とする方式が、特開昭63−153820号公
報、又は特開昭63−283129号公報で提案され
た。ここに開示されたアライメント系では、レチクルマ
ークとウェハマークを照明するビームを、2焦点化素子
と対物レンズによって2つの面の夫々に同時に結像させ
るもので、一方の面はレチクルのパターン面(マーク
面)に合致され、他方の面は投影レンズの軸上色収差量
に対応してレチクルパターン面から離れた空間中のウェ
ハ共役面に合致される。
[0006] Recently, a method for enabling another wavelength TTR alignment without using such an unstable and non-reproducible correction optical system has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-153820 or 63-153820. 63-283129. In the alignment system disclosed herein, a beam illuminating a reticle mark and a wafer mark is simultaneously imaged on each of two surfaces by a bifocal element and an objective lens, and one surface is a reticle pattern surface ( Mark surface), and the other surface is matched to a wafer conjugate plane in a space separated from the reticle pattern plane according to the axial chromatic aberration of the projection lens.

【0007】このような方式を採用すると、レチクルと
ウェハとの間のアライメント用光路中に投影レンズ以外
の光学素子を設ける必要がなくなり、あたかも露光光を
使ったのと同様にしてTTRアライメントが可能にな
る。しかしながら最新の投影レンズは、露光光に対して
のみ良好に各種収差が補正され、露光光からずれた波長
に対しては軸上色収差と倍率色収差の両方が発生し、例
え2焦点化素子を用いて軸上色収差に対応できたとして
も、倍率色収差には必らずしも対応できず、何らかの手
法で倍率色収差に起因したアライメント誤差(オフセッ
ト)を除去しておく必要がある。そこでさらに、倍率色
収差(ディストーション)に対応するための技術が、例
えば特開昭63−177421号公報や特開昭63−2
81427号公報において提案された。
By employing such a method, it is not necessary to provide an optical element other than the projection lens in the alignment optical path between the reticle and the wafer, and TTR alignment can be performed in the same way as using exposure light. become. However, in the latest projection lens, various aberrations are satisfactorily corrected only for the exposure light, and both the axial chromatic aberration and the chromatic aberration of magnification occur for the wavelength shifted from the exposure light. Even if it is possible to cope with axial chromatic aberration, it is not always possible to cope with lateral chromatic aberration, and it is necessary to remove an alignment error (offset) caused by lateral chromatic aberration by some method. Therefore, techniques for coping with lateral chromatic aberration (distortion) are disclosed in, for example, JP-A-63-177421 and JP-A-63-2679.
No. 81427.

【0008】このうち特開昭63−177421号公報
には、ウェハステージ上に、露光光と別波長のアライメ
ント用照明光との2つで発光する基準マークを設け、こ
の発光マークを投影レンズの像面側で移動させて、発光
マークの逆投影像をレチクル側で走査してレチクルマー
クの位置を求めることで、投影レンズ視野内のディスト
ーションマップを予め作っておく技術が開示されてい
る。一方、特開昭63−281427号公報には、別波
長TTRアライメント系の照明ビーム送光系(スキャナ
ーミラー、2焦点化素子、対物レンズ等)に露光光をビ
ーム化して導びき、別波長の照明光ビームと露光波長の
照明光ビームとを同時に走査させて、レチクルマークと
ウェハステージ上の基準マークとの夫々からの光情報を
光電検出したときの各波長ビーム毎の位置ずれ検出量の
差異から、そのアライメントポイントでのディストーシ
ョンを知る技術が開示されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-177421, a reference mark is provided on a wafer stage which emits two light beams, ie, exposure light and alignment illumination light of a different wavelength. A technique is disclosed in which a distortion map in the field of view of a projection lens is created in advance by moving the image on the image plane side and scanning the back projection image of the light emitting mark on the reticle side to determine the position of the reticle mark. On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 63-281427 discloses that an exposure light is converted into a beam and guided to an illumination beam transmitting system (scanner mirror, bifocal element, objective lens, etc.) of a different wavelength TTR alignment system. Difference in the amount of displacement detection for each wavelength beam when the illumination light beam and the illumination light beam of the exposure wavelength are simultaneously scanned and optical information from each of the reticle mark and the reference mark on the wafer stage is photoelectrically detected. Discloses a technique for knowing the distortion at the alignment point.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記倍率色収差に対応
するための従来技術では、アライメント用照明光と露光
用照明光とが投影レンズ視野内の同一位置を通るように
構成されている。すなわち、特開昭63−177421
号公報では、同一の発光基準マークの裏側にファイバー
等を介して2種類の照明光を導く必要があり、また特開
昭63−281427号公報では、別波長TTRアライ
メント系に露光用照明光を導びく必要がある。
In the prior art for coping with the chromatic aberration of magnification, the illumination light for alignment and the illumination light for exposure pass through the same position in the field of view of the projection lens. That is, JP-A-63-177421
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-281427, it is necessary to guide two types of illumination light to the back side of the same light emitting reference mark via a fiber or the like. It is necessary to guide.

【0010】このような構造は、アライメント光学系の
構成を複雑にし、その光学素子の性能(特に色消し等)
に厳しいものが要求されるといった製造上の困難性を伴
うこともさることながら、露光用照明光のもとでの光学
系諸条件(ジグマ値、開口数、テレセン性等)と、アラ
イメント用照明光のもとでの光学系諸条件とを一致させ
ることが難しく、実用上の正確なディストーション誤差
を知ることが難しかったという問題があった。また実際
の露光装置(ステッパー)では、1/5縮小タイプでも
15×15mm〜20×20mm程度の広いフィールド
(視野)の露光に対応できるようになっている。しかし
ながらステッパーユーザが使用するレチクルパターンの
露光領域には、色々な大きさのものがあり、これに伴っ
て当然にアライメントマークの投影視野内での位置が様
々に変化する。そのアライメント位置の変化に応じて露
光用照明光のもとでの投影レンズの理想格子に対するデ
ィストーション量も変化するため、アライメント用照明
光のもとでのディストーション特性との差を、アライメ
ント位置でのみ知るだけでは、広いフィールド全体の重
ね合わせを考えたとき、不十分であるという問題点もあ
った。
Such a structure complicates the configuration of the alignment optical system, and the performance of the optical element (particularly, achromatism).
In addition to manufacturing difficulties such as the need for strict requirements, the optical system conditions (jigma value, numerical aperture, telecentricity, etc.) under the illumination light for exposure, and the illumination for alignment There was a problem that it was difficult to match the optical system conditions under light, and it was difficult to know a practically accurate distortion error. Further, an actual exposure apparatus (stepper) can cope with exposure of a wide field (field of view) of about 15 × 15 mm to 20 × 20 mm even with a 1 / reduction type. However, the exposure area of the reticle pattern used by the stepper user has various sizes, and accordingly, the position of the alignment mark in the projection visual field naturally changes variously. Since the amount of distortion of the projection lens with respect to the ideal grating under the illumination light for exposure also changes according to the change in the alignment position, the difference from the distortion characteristics under the illumination light for alignment is calculated only at the alignment position. There was also a problem that it was not enough to know only when superimposing the entire field.

【0011】さらに、これは上記特開昭63−2814
27号公報に示された装置での固有の問題ではあるが、
露光用照明光とアライメント用照明光とをレチクル上方
に45°で斜設したダイクロイックミラーによって波長
域で分離する方式にした場合、ダイクロイックミラーの
アライメント用照明光に対する透過率(又は反射率)を
極めて高くしてしまうと、別波長TTRアライメント系
によって検出すべき露光用照明光はほとんど透過(又は
反射)しなくなり、マーク検出が困難になってしまう。
そのため露光用照明光に対してもいくらかの透過率(又
は反射率)をもつようにダイクロイックミラーの波長特
性を選ぶと、今度は露光時に露光用照明系からレチクル
に向う光量が、その分だけ低下するといった問題点もあ
った。
Further, this is disclosed in the above-mentioned JP-A-63-2814.
Although this is a problem inherent in the device shown in Japanese Patent Publication No. 27,
When the exposure illumination light and the alignment illumination light are separated in a wavelength range by a dichroic mirror inclined at 45 ° above the reticle, the transmittance (or reflectance) of the dichroic mirror to the alignment illumination light is extremely high. If the height is increased, the illumination light for exposure to be detected by the different wavelength TTR alignment system hardly transmits (or reflects), and it becomes difficult to detect the mark.
Therefore, if the wavelength characteristic of the dichroic mirror is selected so that it has some transmittance (or reflectivity) for the exposure illumination light, the amount of light directed from the exposure illumination system to the reticle at the time of exposure is reduced by that amount. There was also a problem of doing.

【0012】本発明は、投影光学系に起因して生じるア
ライメントオフセットを高精度に検知して補正する別波
長アライメント系を用いて、感応基板上に形成されたチ
ップパターンにマスクのパターンを精度良く重ね合わせ
て転写することができる投影露光装置及び方法を提供す
ることを目的とする。
According to the present invention, a mask pattern is accurately formed on a chip pattern formed on a sensitive substrate by using another wavelength alignment system for detecting and correcting an alignment offset caused by a projection optical system with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus and a method capable of superimposing and transferring images.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、露光用照明光をマスク(R)に照射する
照明光学系と、露光用照明光に関して収差補正された投
影光学系(PL)とを備え、投影光学系(PL)を介し
てマスク(R)のパターンを感応基板(W)上に転写す
る投影露光装置に適用される。そして本発明では、露光
用照明光と波長が異なる検出用照明光(Lm1、Lm
2)を第1基準マーク(Fu)に照射し、第1基準マー
クから生じる光情報(BT)を第1マーク検出系(別波
長アライメント系AO2x)で検出するとともに、第1
マーク検出系による第1基準マークの検出位置と異なる
位置で露光用照明光を第2基準マーク(FMr)に照射
し、投影光学系(PL)を介してマスク(R)上のマー
ク(RMr)との相対位置情報を第2マーク検出系(露
光光アライメント系AO1)で検出し、第1マーク検出
系による第1基準マークの検出と、第2マーク検出系に
よる第2基準マークの検出とが同時に実行可能となるよ
うに、第1及び第2基準マークが所定の位置関係で形成
された基準板(FR)を投影光学系に対して感光基板側
に配置するものである。また、調整装置(50A)によ
る投影光学系の光学特性の調整、又は駆動部(10)に
よる第1マーク検出系の位置の調整後に、第1及び第2
基準マークの検出を行うことが好ましい。さらに、第1
及び第2マーク検出系でそれぞれ第1及び第2基準マー
ク(Fu、FMr)を検出している間は基準板(FP)
をほぼ静止させておくことが好ましい。ここで、本発明
の第1マーク検出系として別波長TTRアライメント系
を用いるものとし、図1を参照して本発明の原理を説明
する。図1はステッパーの構成を模式的に表し、レチク
ルRの回路パターン領域PAは、両側テレセントリック
な投影レンズPLによってウェハ(図1には図示せず)
上の1つのショット領域に投影される。レチクルRのパ
ターン領域PAの周辺には、別波長(波長λ2)の照明
光を用いるTTRアライメント系AO2x、AO2yに
よって検出されるマークAu、Alが設けられている。
アライメント系AO2xで検出されるマークAuはX方
向のアライメント用であり、アライメント系AO2yで
検出されるマークAlはY方向のアライメント用であ
り、それぞれパターン領域PAのX方向に延びる辺部と
Y方向に延びる辺部とに形成される。また、別波長TT
Rアライメント系AO2x、AO2yはX、Y方向にア
ライメント位置を移動させることができる。さらに、レ
チクルRのパターン領域PAの外側で投影レンズPLの
視野内には、露光波長λ1の照明光を用いるTTRアラ
イメント系AO1によって検出されるマークRMrが形
成されている。このマークRMrは、パターン領域PA
のサイズが異なるレチクルでも常に一定のところに固定
配置される。そして、露光時にパターン領域PAを均一
照明する露光光が、TTRアライメント系AO1の先端
部で遮光されないように定められている。従って、パタ
ーン領域PAのサイズが異なるレチクルに交換する場合
であっても、TTRアライメント系AO1は移動させる
必要がなく、装置上に固定しておくことができる。
In order to achieve this object, the present invention provides an illumination optical system for irradiating a mask (R) with exposure illumination light, and a projection optical system in which aberration is corrected for the exposure illumination light. (PL), and is applied to a projection exposure apparatus that transfers a pattern of a mask (R) onto a sensitive substrate (W) via a projection optical system (PL). In the present invention, the illumination light for detection (Lm1, Lm1) having a different wavelength from the illumination light for exposure is used.
2) is irradiated on the first reference mark (Fu), optical information (BT) generated from the first reference mark is detected by the first mark detection system (different wavelength alignment system AO2x), and the first information is detected.
The second reference mark (FMr) is irradiated with illumination light for exposure at a position different from the detection position of the first reference mark by the mark detection system, and the mark (RMr) on the mask (R) is projected via the projection optical system (PL). Is detected by a second mark detection system (exposure light alignment system AO1), and detection of the first reference mark by the first mark detection system and detection of the second reference mark by the second mark detection system are performed. A reference plate (FR) in which first and second reference marks are formed in a predetermined positional relationship is arranged on the photosensitive substrate side with respect to the projection optical system so that the projection can be performed simultaneously. After the adjustment of the optical characteristics of the projection optical system by the adjustment device (50A) or the adjustment of the position of the first mark detection system by the drive unit (10), the first and second positions are adjusted.
It is preferable to detect the reference mark. Furthermore, the first
The reference plate (FP) is used while the first and second reference marks (Fu, FMr) are detected by the first and second mark detection systems, respectively.
Is preferably kept substantially stationary. Here, another wavelength TTR alignment system is used as the first mark detection system of the present invention, and the principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a configuration of a stepper, and a circuit pattern area PA of a reticle R is formed on a wafer (not shown in FIG. 1) by a telecentric projection lens PL on both sides.
It is projected on the upper one shot area. Around the pattern area PA of the reticle R, marks Au and Al detected by TTR alignment systems AO2x and AO2y using illumination light of another wavelength (wavelength λ2) are provided.
The mark Au detected by the alignment system AO2x is used for alignment in the X direction, and the mark Al detected by the alignment system AO2y is used for alignment in the Y direction. And a side portion extending to the side. In addition, another wavelength TT
The R alignment systems AO2x and AO2y can move the alignment position in the X and Y directions. Further, outside the pattern area PA of the reticle R, a mark RMr detected by the TTR alignment system AO1 using the illumination light of the exposure wavelength λ1 is formed in the field of view of the projection lens PL. This mark RMr indicates that the pattern area PA
Reticles of different sizes are always fixedly arranged at a fixed location. The exposure light for uniformly illuminating the pattern area PA at the time of exposure is determined so as not to be shielded by the tip of the TTR alignment system AO1. Therefore, even when the reticle is replaced with a reticle having a different size of the pattern area PA, the TTR alignment system AO1 does not need to be moved and can be fixed on the apparatus.

【0014】一方、投影レンズPLの下には、ウェハス
テージ上に固設された基準マーク板FPが位置する。基
準板(フィデューシャル板)FPの表面は、露光波長の
もとで投影レンズPLに関してレチクルRと共役になっ
ている。基準板FPの表面には、レチクルR上のマーク
RMrと同時に検出される基準マーク板FMrと、レチ
クルR上のマークAu,Alの夫々と同時に検出される
基準マークFu,Flがクロム層のエッチング等により
形成されている。マークFuは、マークAuと対応して
いると共に、マークAuのレチクルR上での移動可能位
置全域をカバーするように広い面積で設けられている。
マークFlについても同様である。
On the other hand, below the projection lens PL, a reference mark plate FP fixed on the wafer stage is located. The surface of the reference plate (fiducial plate) FP is conjugate with the reticle R with respect to the projection lens PL under the exposure wavelength. On the surface of the reference plate FP, a reference mark plate FMr detected simultaneously with the mark RMr on the reticle R and reference marks Fu and Fl detected simultaneously with the marks Au and Al on the reticle R are etched with a chrome layer. And the like. The mark Fu corresponds to the mark Au and is provided with a large area so as to cover the entire movable position of the mark Au on the reticle R.
The same applies to the mark Fl.

【0015】そして、図1のようにマークRMrと基準
マークFMrとがTTRアライメント系AO1で同時に
検出されるように基準板FPを位置決めしたとき、例え
ばマークAuと基準マークFuとをTTRアライメント
系AO2xで同時に検出する。基準板FP上での基準マ
ークFMr、Fuの位置関係と、レチクルR上でのマー
クRMr、Auの位置関係とは予め正確にわかっている
から、別波長TTRアライメント系AO2xで検出され
たアライメント誤差量と、露光波長TTRアライメント
系AO1で検出されたアライメント誤差量との差は、マ
ークAuの位置での色収差に起因したX方向のフオセッ
ト量である。
When the reference plate FP is positioned such that the mark RMr and the reference mark FMr are simultaneously detected by the TTR alignment system AO1 as shown in FIG. 1, for example, the mark Au and the reference mark Fu are aligned with the TTR alignment system AO2x. At the same time. Since the positional relationship between the reference marks FMr and Fu on the reference plate FP and the positional relationship between the marks RMr and Au on the reticle R are known in advance, the alignment error detected by another wavelength TTR alignment system AO2x is used. The difference between the amount and the alignment error amount detected by the exposure wavelength TTR alignment system AO1 is the X-direction amount of offset caused by chromatic aberration at the position of the mark Au.

【0016】従って、このオフセット量を記憶しておけ
ば、後でTTRアライメント系AO2xを用いてレチク
ルRとウェハWとをアライメントする際に、容易にその
補正を行うことができる。このように別波長アライメン
ト系と露光波長アライメント系とを互いに独立にしつ
つ、同時にマーク検出動作を行う構成とすることによっ
て、より厳密にディストーションの影響を補正すること
が可能となる。
Therefore, if this offset amount is stored, it can be easily corrected later when the reticle R and the wafer W are aligned using the TTR alignment system AO2x. In this way, by making the separate wavelength alignment system and the exposure wavelength alignment system independent from each other and performing the mark detection operation at the same time, it is possible to more strictly correct the influence of distortion.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施例による
ステッパーの構成について、図2〜図11を参照して説
明する。本実施例では、先に掲げた、特開昭63−28
3129号公報で開示されたように、回折格子を用いた
2光束干渉式の別波長TTRアライメント系を用いるも
のとするが、その他の形式(像検出方式、スポットスキ
ャン方式)のものでも全く同様に適用し得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of a stepper according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-28
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3129, a two-beam interference type different wavelength TTR alignment system using a diffraction grating is used. However, other types (image detection system, spot scan system) are similarly used. Applicable.

【0018】図2において、レチクルRの上方にはダイ
クロイックミラーDMが45°に斜設され、投影レンズ
PLの光軸AXを水平に折り曲げる。ダイクロイックミ
ラーDMは光軸AXに沿って露光用照明系(不図示)か
ら進んでくる露光光をほぼ90%以上反射させて、レチ
クルRのパターン領域PAへ向わせる。レチクルRは2
次元(X,Y,θ方向に微小移動するレチクルステージ
RS上に保持され、レチクルステージRSは駆動部1に
よって位置決めされる。一方、投影レンズPLの下には
ウェハWと基準板FPとを保持するXYステージSTが
設けられ、モータ2によってX,Y方向に移動され、ス
テージSTの座標位置はレーザ干渉計3によって逐次計
測される。ステージSTの位置決めは、干渉計3の計測
値をモニターしてモータ2を駆動するステージドライバ
ー回路4によって行なわれる。ドライバー回路4は主制
御装置5からの指令に基づいてステージSTの移動や位
置決めを制御する。この主制御装置5は、先の駆動部1
の制御も管理する。
In FIG. 2, a dichroic mirror DM is inclined at 45 ° above the reticle R to bend the optical axis AX of the projection lens PL horizontally. The dichroic mirror DM reflects exposure light, which travels from an exposure illumination system (not shown) along the optical axis AX, by approximately 90% or more, and directs the light to the pattern area PA of the reticle R. Reticle R is 2
The reticle stage RS is held on a reticle stage RS that moves minutely in the dimension (X, Y, θ directions), and the reticle stage RS is positioned by the driving unit 1. On the other hand, the wafer W and the reference plate FP are held below the projection lens PL. An XY stage ST is provided, is moved in the X and Y directions by the motor 2, and the coordinate position of the stage ST is sequentially measured by the laser interferometer 3. The positioning of the stage ST is performed by monitoring the measured value of the interferometer 3. This is performed by a stage driver circuit 4 that drives the motor 2. The driver circuit 4 controls the movement and positioning of the stage ST based on a command from a main control device 5. The main control device 5
Also manage the control of

【0019】さて、本実施例の別波長TTRアライメン
ト系はダイクロイックミラーDMの上方に2〜4眼(対
物レンズの数)で構築されるが、図2ではそのうち1
眼、ここでは図1中のAO2xに相当する系のみを示す。
テレセントリックな対物レンズOBJuとミラーM1 と
は、金物11に保持され、駆動部10によってX,Y方
向に移動する。
The different wavelength TTR alignment system of this embodiment is constructed with two to four eyes (the number of objective lenses) above the dichroic mirror DM.
Only the eye, here the system corresponding to AO2x in FIG. 1, is shown.
The telecentric objective lens OBJu and the mirror M1 are held by hardware 11 and moved in the X and Y directions by the drive unit 10.

【0020】対物レンズOBJuはダイクロイックミラ
ーDMと干渉しないように、かつレチクルRに対してそ
の光軸が垂直になるように配置される。別波長アライメ
ント用の照明光は、ヘリウム−ネオン、又はアルゴンイ
オン等のレーザ光源12から直線偏光ビームLBとして
射出され、2光束化周波シフターユニット13に入射す
る。ユニット13内には、ビームLBを2つに分割し、
分割された2つのビームの夫々に高周波変調(周波数シ
フト)を加える2つのAOM(音響光学変調器)130
A,130Bや周波数シフトされた各ビームを収れんす
る小レンズ131A,131B等が設けられている。A
OM130Aは周波数f1 (例えば80MHz)でドラ
イブされ、その1次回折ビームLB1 が小レンズ131
Aを介して取り出され、AOM130Bは周波数f2
(例えば80.03MHz)でドライブされ、その1次
回折ビームLB2 が小レンズ131Bを介して取り出さ
れる。2本のビームLB1 ,LB2 の各主光線はアライ
メント系の光軸と平行に、かつ対称に定められ、ビーム
スプリッタ14でともに2つに分けられる。ビームスプ
リッタ14を通過した分割ビームLr1,Lr2は、集光レ
ンズ(逆フーリエ変換レンズ)15によって後側焦点面
で交差する平行光束に変換される。その後側焦点面には
参照格子16が配置され、ここには2つのビームLr1,
Lr2の交差角と波長とに応じたピッチの干渉縞が作られ
る。この干渉縞は2つのビームLr1,Lr2の周波数差Δ
f(30KHz)に応じた速度で参照格子16上を一方
向に移動する。参照格子16上には、干渉縞のピッチと
等しいピッチの透過型の回折格子が縞と平行に設けられ
ている。従って参照格子16からは、ビームLr1と同方
向に進むビームLr1の0次光とビームLr2から作られた
1次光との干渉光DR1 と、ビームLr2と同方向に進む
ビームLr2の0次光とビームLr1から作られた1次光と
の干渉光DR2 とが発生し、光電素子17はこれら干渉
光DR1 ,DR2 の光量を検出する。ここで干渉光DR
1 ,DR2 は周波数差Δf(30KHz)、すなわちビ
ート周波数で正弦波状に強度変化し、光電素子17から
の出力信号SRは30KHzの交流信号になる。この信
号SRがアライメント時の位相比較の基準信号となる。
The objective lens OBJu is arranged so as not to interfere with the dichroic mirror DM and so that its optical axis is perpendicular to the reticle R. Illumination light for different wavelength alignment is emitted as a linearly polarized beam LB from a laser light source 12 such as helium-neon or argon ion, and enters a two-beam frequency shifter unit 13. In the unit 13, the beam LB is split into two,
Two AOMs (acousto-optic modulators) 130 that apply high-frequency modulation (frequency shift) to each of the two split beams.
A, 130B and small lenses 131A, 131B for converging the frequency-shifted beams are provided. A
The OM 130A is driven at a frequency f1 (for example, 80 MHz), and the first-order diffracted beam LB1 is
AOM 130B is extracted via frequency A2
(For example, 80.03 MHz), and the first-order diffraction beam LB2 is extracted through the small lens 131B. The principal rays of the two beams LB1 and LB2 are determined in parallel and symmetrically with the optical axis of the alignment system, and are split into two by the beam splitter 14. The split beams Lr1 and Lr2 that have passed through the beam splitter 14 are converted by a condenser lens (inverse Fourier transform lens) 15 into parallel light beams that intersect at the rear focal plane. A reference grating 16 is arranged on the rear focal plane, where two beams Lr1,
Interference fringes having a pitch corresponding to the crossing angle of Lr2 and the wavelength are formed. This interference fringe is a frequency difference Δ between the two beams Lr1 and Lr2.
It moves in one direction on the reference grating 16 at a speed corresponding to f (30 KHz). On the reference grating 16, a transmission type diffraction grating having a pitch equal to the pitch of the interference fringes is provided in parallel with the fringes. Accordingly, from the reference grating 16, the interference light DR1 of the zero-order light of the beam Lr1 traveling in the same direction as the beam Lr1 and the primary light generated from the beam Lr2, and the zero-order light of the beam Lr2 traveling in the same direction as the beam Lr2 And an interference light DR2 with the primary light generated from the beam Lr1 are generated, and the photoelectric element 17 detects the amounts of these interference lights DR1 and DR2. Where the interference light DR
1 and DR2 change in intensity in a sinusoidal manner at the frequency difference Δf (30 KHz), that is, at the beat frequency, and the output signal SR from the photoelectric element 17 becomes an AC signal of 30 KHz. This signal SR serves as a reference signal for phase comparison during alignment.

【0021】図3は、ビームLB1 ,LB2 とレンズ1
5から光電素子17までの各ビームの様子を詳しく示し
た光路図であり、まず2本のビームLB1 ,LB2 は小
レンズ131A,131Bの作用によって面EPaでそ
れぞれ集光されてビームウエストになる。面EPaはレ
ンズ15の前側焦点面と一致したフーリエ面であり、ビ
ームLr1,Lr2はレンズ15から夫々平行光束となって
参照格子16上で交差する。尚、ビームLr1,Lr2の面
EPaの内での位置は、アライメント系の光軸AXaを
挟んで対称に定められ、光軸AXaからの距離がビーム
Lr1,Lr2の参照格子16に対する入射角θを決定す
る。
FIG. 3 shows the beams LB1, LB2 and the lens 1
FIG. 4 is an optical path diagram showing in detail the state of each beam from No. 5 to the photoelectric element 17. First, two beams LB1 and LB2 are respectively condensed on the surface EPa by the action of the small lenses 131A and 131B to become a beam waist. The surface EPa is a Fourier surface coinciding with the front focal plane of the lens 15, and the beams Lr 1 and Lr 2 form parallel light beams from the lens 15 and intersect on the reference grating 16. The positions of the beams Lr1 and Lr2 within the plane EPa are determined symmetrically with respect to the optical axis AXa of the alignment system, and the distance from the optical axis AXa is determined by the angle of incidence θ of the beams Lr1 and Lr2 with respect to the reference grating 16. decide.

【0022】ここで一般的な解析理論に従うと、波長λ
のコヒーレント光とピッチPgの一次元回折格子とによ
って決まる±1次回折光の0次光に対する回折角αは、
sinα=λ/Pgによって一義的に決まる。そこでビ
ームLr1の0次光(干渉光DR1 )に対して1次回折光
の回折角αが丁度2θになるように参照格子16の格子
ピッチPgを設定してやると、その1次回折光はビーム
Lr2の0次光(干渉光DR2 )と同軸に発生する。
According to a general analysis theory, the wavelength λ
The diffraction angle α of the ± 1st-order diffracted light with respect to the 0th-order light, which is determined by the coherent light of
It is uniquely determined by sinα = λ / Pg. Therefore, when the grating pitch Pg of the reference grating 16 is set so that the diffraction angle α of the first-order diffracted light becomes exactly 2θ with respect to the 0-order light (interference light DR1) of the beam Lr1, the first-order diffracted light becomes 0% of the beam Lr2. It is generated coaxially with the next light (interference light DR2).

【0023】このとき、参照格子16上にできる干渉縞
のピッチは格子ピッチPgと等しくなる。また光電素子
17は、2つの干渉光DR1 ,DR2 を個別に受光する
受光面170A,170Bを有し、各受光面170A,
170Bからの光電信号は加算器171によってアナロ
グ的に加算され、基準信号SRとして出力される。
At this time, the pitch of the interference fringes formed on the reference grating 16 is equal to the grating pitch Pg. The photoelectric element 17 has light receiving surfaces 170A and 170B for individually receiving the two interference lights DR1 and DR2.
The photoelectric signal from 170B is added in an analog manner by adder 171 and output as reference signal SR.

【0024】さて、再び図2の説明に戻って、ビームス
プリッタ14で反射された2本のビームLm1,Lm2は、
さらにビームスプリッタ18で反射れ、ミラーM1 を介
して対物レンズOBJuに入射する。対物レンズOBJ
uは2本のビームLm1,Lm2を空間中の面IPで交差す
る平行光束に変換する。面IPは、レチクルRから光軸
AX方向に軸上色収差量ΔLだけ離れており、アライメ
ント用照明ビームLBの波長(λ2 )のもとではウェハ
W、又は基準板FPと共役な面である。面IPで交差し
た2本のビームLm1,Lm2は、レチクルR上のマーク領
域Auでは互いに分離して通り、投影レンズPLの瞳E
Pでビームウエストになった後、基準板FP(又はウェ
ハW)上では再び平行光束になって交差する。
Returning to the description of FIG. 2, the two beams Lm1 and Lm2 reflected by the beam splitter 14 are:
Further, the light is reflected by the beam splitter 18 and enters the objective lens OBJu via the mirror M1. Objective lens OBJ
u converts the two beams Lm1 and Lm2 into parallel light beams that intersect at a plane IP in space. The surface IP is separated from the reticle R by the amount of axial chromatic aberration ΔL in the optical axis AX direction, and is a surface conjugate with the wafer W or the reference plate FP under the wavelength (λ2) of the alignment illumination beam LB. The two beams Lm1 and Lm2 intersecting at the plane IP are separated from each other in the mark area Au on the reticle R, and pass through the pupil E of the projection lens PL.
After the beam waist at P, the beam crosses again on the reference plate FP (or wafer W) as a parallel light beam.

【0025】図4はビームLm1,Lm2の様子を示す光路
図であり、対物レンズOBJuの前側焦点面は図3に示
した面EPaと一致しており、2つのビームLm1,Lm2
はそこでビームウエストになる。対物レンズOBJuか
ら射出した2本のビームLm1,Lm2はともに平行光束と
なって面IP、すなわち対物レンズOBJuの後側焦点
面で交差する。その後、ビームLm1はレチクルRのマー
ク領域Au内のレチクル格子マークAuaを照射すると
ともに透明部を通過して投影レンズPLに入射し、再び
平行光束となって基準板FP(又はウェハW)上のマー
ク領域Fu内の格子を斜めに照射する。
FIG. 4 is an optical path diagram showing the state of the beams Lm1 and Lm2. The front focal plane of the objective lens OBJu coincides with the plane EPa shown in FIG. 3, and the two beams Lm1 and Lm2
Becomes the beam waist there. The two beams Lm1 and Lm2 emitted from the objective lens OBJu both become parallel light beams and intersect at the plane IP, that is, at the rear focal plane of the objective lens OBJu. Thereafter, the beam Lm1 irradiates the reticle grating mark Aua in the mark area Au of the reticle R, passes through the transparent part, and enters the projection lens PL, and becomes a parallel light beam again on the reference plate FP (or wafer W). The grid in the mark area Fu is irradiated obliquely.

【0026】ビームLm2も同様にして、レチクルR上の
レチクル格子マークAubを照射するとともに透明部を
通過して基準板FP(又はウェハW)上のマーク領域F
u内の格子をビームLm1と対称的な方向から斜めに照射
する。この図4に示したように、2本のビームLm1,L
m2は瞳空間(対物レンズOBJuと小レンズ131A,
131Bとの間、及び投影レンズPLの内部)では収れ
ん光束であると共に主光線が光軸AXaと平行になり、
像空間(対物レンズOBJuと投影レンズPLの間、及
び投影レンズPLと基準板FP、又はウェハWとの間)
では平行光束であると共に主光線が焦点面(像面)で交
差する。
Similarly, the beam Lm2 irradiates the reticle grating mark Aub on the reticle R, passes through the transparent portion, and passes through the mark area F on the reference plate FP (or wafer W).
The grating in u is irradiated obliquely from a direction symmetric to the beam Lm1. As shown in FIG. 4, the two beams Lm1, Lm
m2 is the pupil space (object lens OBJu and small lens 131A,
131B, and inside the projection lens PL), the light beam is a convergent light beam and the principal ray is parallel to the optical axis AXa,
Image space (between objective lens OBJu and projection lens PL and between projection lens PL and reference plate FP or wafer W)
In this case, the light beams are parallel light beams and the principal rays intersect at the focal plane (image plane).

【0027】さて、基準板FP上のマーク領域Fuから
は、垂直方向に干渉光BTが生ずる。干渉光BTは、ビ
ームLm1の照射によりマークFuから垂直に発生した1
次回折光と、ビームLm2の照射によりマークFuから垂
直に発生した1次回折光とが干渉したものであり、像空
間では平行光束である。この干渉光BTは投影レンズP
Lの瞳EPの中心でビームウエストに収れんした後、レ
チクルRのマーク領域内の中央の透明部(マークAua
とAubの間)を平行光束となって通過し、対物レンズ
OBJuの光軸AXaに沿って逆進する。干渉光BTは
対物レンズOBJuの前側焦点面、すなわち投影レンズ
PLの瞳EPと共役な面EPaの中心で再びビームウエ
ストに収れんし、図2中のミラーM1 、ビームスプリッ
タ18の順に受光系の方へ戻る。ここでレチクルR上の
マーク領域Auの構造について図7、図8を参照して説
明する。図7のように、レチクルRの回路パターン領域
PAの外周には一定幅の遮光帯ESBが形成されるが、
その一部に透明窓を設け、そこに2つの格子マークAu
a,Aubが遮光部ESB’を挟んで配置される。マー
クAuaとAubのピッチはともに等しく、ピッチ方向
と直交する方向の幅は透明窓の約半分に定められる。遮
光部ESB’の幅も透明窓の約半分に定められ、ウェハ
W上の格子マークWMuは、アライメント用波長のもと
では、マーク領域内のWMu’の部分に位置する。2本
のビームLm1,Lm2は格子マークAuaとAubの夫々
を矩形形状で別々に照明するが、マークAuaのパター
ン領域PA側に隣接した透明部を通過したビームLm1
は、図8のようにウェハマークWMuを照射し、マーク
Aubのパターン領域PA側に隣接した透明部を通過し
たビームLm2はウェハWMuを照射する。このマークW
Muから垂直に発生する干渉光BTはレチクルR上では
図8中の部分WMu’を通って対物レンズOBJuへ戻
る。
From the mark area Fu on the reference plate FP, interference light BT is generated in the vertical direction. The interference light BT is vertically generated from the mark Fu by the irradiation of the beam Lm1.
The second-order diffracted light interferes with the first-order diffracted light generated perpendicularly from the mark Fu by the irradiation of the beam Lm2, and is a parallel light beam in the image space. This interference light BT is projected on the projection lens P
After converging on the beam waist at the center of the pupil EP of L, the transparent portion (mark Aua) in the center of the mark area of the reticle R
And Aub) as a parallel light beam, and travels backward along the optical axis AXa of the objective lens OBJu. The interference light BT converges again on the beam waist at the center of the front focal plane of the objective lens OBJu, that is, the center of the plane EPa conjugate with the pupil EP of the projection lens PL, and the mirror M1 and the beam splitter 18 in FIG. Return to Here, the structure of the mark area Au on the reticle R will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 7, a light-shielding band ESB having a fixed width is formed on the outer periphery of the circuit pattern area PA of the reticle R.
A transparent window is provided in part of the window, and two lattice marks Au
a and Aub are arranged with the light-shielding portion ESB 'interposed therebetween. The pitches of the marks Aua and Aub are equal, and the width in the direction orthogonal to the pitch direction is set to about half of the transparent window. The width of the light-shielding portion ESB 'is also set to about half of the transparent window, and the lattice mark WMu on the wafer W is located at the portion of the mark region WMU' under the wavelength for alignment. The two beams Lm1 and Lm2 respectively illuminate each of the lattice marks Aua and Aub in a rectangular shape, but the beams Lm1 that have passed through the transparent portion adjacent to the mark Aua on the pattern area PA side.
Irradiates the wafer mark WMu as shown in FIG. 8, and the beam Lm2 that has passed through the transparent portion of the mark Aub adjacent to the pattern area PA side irradiates the wafer WMu. This mark W
The interference light BT generated vertically from Mu returns to the objective lens OBJu on the reticle R through the portion WMu 'in FIG.

【0028】さて、図4において、ビームLm1,Lm2が
それぞれレチクル格子マークAua,Aubを照射する
と、0次光D01,D02とともに高次回折光が反射してく
る。本実施例では、ビームLm1(Lm2)の格子マークA
ua(Aub)への入射角θ’に対して1次回折光の0
次光D01(D02)に対する回折角が丁度2θ’になるよ
うに、マークAua(Aub)のピッチを定める。それ
によって、格子マークAuaからはビームLm1の光路を
そのまま逆進する1次回折光D11(周波数シフトf1 )
が発生し、格子マークAubからはビームLm2の光路を
そのまま逆進する1次回折光D12(周波数シフトf2 )
が発生する。従ってこれら1次回折光D11,D12も干渉
光BTとともに対物レンズOBJuを介して受光系の方
へ戻る。
In FIG. 4, when the beams Lm1 and Lm2 irradiate the reticle grating marks Aua and Aub, respectively, the higher-order diffracted light is reflected together with the zero-order light D01 and D02. In this embodiment, the grating mark A of the beam Lm1 (Lm2)
ua (Aub), the angle of incidence of the first-order diffracted light is 0
The pitch of the mark Aua (Aub) is determined so that the diffraction angle with respect to the next light D01 (D02) is exactly 2θ '. Thereby, the first-order diffracted light D11 (frequency shift f1) that travels backward from the grating mark Aua along the optical path of the beam Lm1 as it is.
Is generated, and a first-order diffracted light D12 (frequency shift f2) that travels backward from the grating mark Aub along the optical path of the beam Lm2 as it is.
Occurs. Therefore, these first-order diffracted lights D11 and D12 also return to the light receiving system via the objective lens OBJu together with the interference light BT.

【0029】再び図2を参照すると、干渉光BTと1次
回折光D11,D12はビームスプリッタ18を透過して集
光レンズ系19に入射する。レンズ系19は逆フーリエ
変換レンズでもあり、干渉光BTと1次回折光D11,D
12をともに平行光束に変換するとともに、その焦点面
(像共役面)でそれらを交差させる。レンズ系19を通
った各ビームはビームスプリッタ20で2つに分けら
れ、透過した方はレチクル用基準格子板21に達し、反
射した方は視野絞り22に達する。基準格子板21と視
野絞り22はともに面IP(基準板FP、又はウェハW
との共役面)と共役である。従って、基準格子板21で
は、1次回折光D11,D12が交差し、その交差領域内に
は干渉縞ができる。この干渉縞は当然、ビート周波数Δ
f(30KHz)で一次元に流れている。そこで図6
(A)に示すように、クロム層で覆われた基準格子板2
1上に透過型の回折格子21Aを設け、この格子21A
から同軸に発生する回折光同志の干渉光BTrを光電素
子23で受光する。この様子を図5で参照して詳述す
る。基準格子板21は像共役であるため、面IP、ウェ
ハマークWMu(又は基準板FP表面)と共役であり、
干渉光BTも1次回折光D11,D12とともに入射してく
る。しかしながらウェハマークWMuとレチクルマーク
Aua,AubとはX−Y平面内で横ずれして配置され
ているため、基準格子板21上では図6(A)に示すよ
うに、2つの1次回折光D11,D12が交差する格子21
Aの横の部分(遮光部)21Bに干渉光BTが戻ってく
る。
Referring again to FIG. 2, the interference light BT and the first-order diffracted lights D11 and D12 pass through the beam splitter 18 and enter the condenser lens system 19. The lens system 19 is also an inverse Fourier transform lens, and includes the interference light BT and the first-order diffracted lights D11 and D11.
Both 12 are converted into parallel light beams, and they are crossed at the focal plane (image conjugate plane). Each beam having passed through the lens system 19 is split into two beams by a beam splitter 20, and the transmitted beam reaches a reticle reference grating plate 21, and the reflected beam reaches a field stop 22. Both the reference grating plate 21 and the field stop 22 are provided with a plane IP (reference plate FP or wafer W).
Conjugate plane). Therefore, in the reference grating plate 21, the first-order diffracted lights D11 and D12 intersect, and an interference fringe is formed in the intersection area. This interference fringe naturally has a beat frequency Δ
It flows one-dimensionally at f (30 KHz). So Figure 6
As shown in (A), reference grid plate 2 covered with a chrome layer
1, a transmission type diffraction grating 21A is provided on this grating 21A.
The optical element 23 receives the interference light BTr of the diffracted light generated coaxially from the light. This will be described in detail with reference to FIG. Since the reference grating plate 21 is image conjugate, it is conjugate with the plane IP and the wafer mark WMU (or the surface of the reference plate FP),
The interference light BT also enters together with the first-order diffracted lights D11 and D12. However, since the wafer mark WMu and the reticle marks Aua and Aub are laterally displaced in the XY plane, as shown in FIG. Grid 21 where D12 intersects
The interference light BT returns to the portion (light blocking portion) 21B beside A.

【0030】従って、基準格子板21上での格子21A
の位置や大きさを、マークAua、又はAubの大きさ
と合わせておくだけで、ウェハマークWMuからの干渉
光BTを遮光することができる。基準格子板21の格子
21Aを照明した1次回折光D11,D12の各0次光BT
oは光電素子23からはずれるように進み、格子21A
から垂直に発生する1次回折光同志の干渉光BTrのみ
が光電素子23に受光される。この方式は図4中に示し
たウェハマークWMuからの干渉光BTの取り方と同じ
であって、この場合、ウェハマークWMu、又は格子2
1Aの格子ピッチは、そこの上にできる干渉縞のピッチ
の丁度2倍になっている。
Therefore, the grating 21A on the reference grating plate 21
The interference light BT from the wafer mark WMU can be shielded only by matching the position and size of the mark with the size of the mark Aua or Aub. Each zero-order light BT of the first-order diffracted lights D11 and D12 illuminating the grating 21A of the reference grating plate 21
o advances so as to deviate from the photoelectric element 23, and the grating 21A
Only the interference light BTr of the first-order diffracted light vertically generated from the light is received by the photoelectric element 23. This method is the same as the method of obtaining the interference light BT from the wafer mark WMu shown in FIG. 4, and in this case, the wafer mark WMu or the grating 2
The 1A grating pitch is exactly twice the pitch of the interference fringes formed thereon.

【0031】こうして光電素子23に受光された干渉光
BTrはビート周波数Δf(30KHz)で正弦波状に
強度変化しており、光電素子23の出力信号Smは、参
照格子16を基準としたレチクルマークAua,Aub
のピッチ方向の変位量に応じて基準信号SRに対する位
相差がリニアに変化する交流信号となる。一方、図2に
示したビームスプリッタ20で反射された干渉光BTと
1次回折光D11,D12は視野絞り22に達するが、この
絞り22は図6(B)に示すように干渉光BTのみを通
す開口部22Aが形成されていて、2つの1次回折光D
11,D12は遮光部22Bで遮へいされる。
The intensity of the interference light BTr thus received by the photoelectric element 23 changes sinusoidally at a beat frequency Δf (30 KHz), and the output signal Sm of the photoelectric element 23 is a reticle mark Aua based on the reference grating 16. , Aub
Is an AC signal whose phase difference linearly changes with respect to the reference signal SR in accordance with the amount of displacement in the pitch direction. On the other hand, the interference light BT and the first-order diffracted lights D11 and D12 reflected by the beam splitter 20 shown in FIG. 2 reach the field stop 22, which stops only the interference light BT as shown in FIG. An opening 22A through which the first order diffracted light D
11 and D12 are shielded by the light shielding portion 22B.

【0032】視野絞り22を通過した干渉光BTはミラ
ー24、集光レンズ25を介して光電素子26に達す
る。光電素子26は干渉光BTの強度変化に応じた出力
信号Swを発生する。この信号Swもビート周波数Δf
で正弦波状にレベル変化する交流信号となり、ウェハW
上のマークWMu、又は基準板FP上の基準マークFu
の参照格子16に対する変位量に比例して基準信号SR
に対する位相が変化する。
The interference light BT that has passed through the field stop 22 reaches the photoelectric element 26 via the mirror 24 and the condenser lens 25. The photoelectric element 26 generates an output signal Sw corresponding to a change in the intensity of the interference light BT. This signal Sw also has a beat frequency Δf
The signal becomes an AC signal whose level changes sinusoidally in the
Upper mark WMu or reference mark Fu on reference plate FP
Of the reference signal SR in proportion to the amount of displacement of the reference
Changes with respect to.

【0033】以上の基準信号SR、出力信号Sm,Sw
の夫々は位相差計測ユニット27に入力し、計測ユニッ
ト27は基準信号SRに対する出力信号Smの位相差φ
mと、基準信号SRに対する出力信号Swの位相差φw
とを求め、さらにその差Δφ=φm−φwを算出する。
本実施例の場合、基準板FP(又はウェハW)上での回
折格子ピッチが、そこに作られる干渉縞ピッチの2倍に
なっているため、位相差Δφの1周期(±180°)は
回折格子ピッチの1/2(±1/4ピッチ)に対応して
いる。この位相差Δφに基づいて計測ユニット27はウ
ェハステージST、又はレチクルステージRSの位置補
正量(位置ずれ量)ΔX,ΔYを算出し、その値を主制
御装置5へ送る。
The above reference signal SR and output signals Sm, Sw
Are input to the phase difference measuring unit 27, and the measuring unit 27 outputs the phase difference φ of the output signal Sm with respect to the reference signal SR.
m and the phase difference φw between the output signal Sw and the reference signal SR.
And the difference Δφ = φm−φw is calculated.
In the case of this embodiment, since the pitch of the diffraction grating on the reference plate FP (or the wafer W) is twice as large as the pitch of the interference fringes formed thereon, one cycle (± 180 °) of the phase difference Δφ is This corresponds to ピ ッ チ of the diffraction grating pitch (± 1 / pitch). Based on this phase difference Δφ, measurement unit 27 calculates position correction amounts (position shift amounts) ΔX and ΔY of wafer stage ST or reticle stage RS, and sends the values to main controller 5.

【0034】以上、対物レンズOBJuを含み、駆動部
10〜計測ユニット27までの構成が本発明の第1のマ
ーク検出手段に相当する。さて、図2において、レチク
ルR上のマークRMrは、ミラーM2 、対物レンズOB
r、ビームスプリッタ30、レンズ系31、照明視野絞
り32、コンデンサーレンズ33、ファイバー34、結
像用レンズ35、ビームスプリッタ36、及びCCD撮
像素子37A,37Bから成る露光光TTRアライメン
ト系(図1中のAO1 に相当)によって検出される。フ
ァイバー34は露光波長の照明光を射出し、コンデンサ
ーレンズ33を介して絞り32を一様に照射する。絞り
32の開口を通った照明光はレンズ系31、ビームスプ
リッタ30を介して対物レンズOBrに入射し、さらに
ミラーM2 で垂直に折り曲げられてレチクルRのマーク
RMrを含む局所領域を照射する。ここで、絞り32は
レチクルRと共役であり、レチクルR上には絞り32の
開口像が結像する。また、ビームスプリッタ30はテレ
セントリックな対物レンズOBrの前側焦点面、すなわ
ち投影レンズPLの瞳EPと共役な面の近傍に配置さ
れ、対物レンズOBrから戻ってくる光の一部を結像用
レンズ35の方へ反射する。CCD撮像素子37A,3
7Bの受光面は対物レンズOBr、結像用レンズ35に
よってレチクルRと共役であり、同時に投影レンズPL
を介してウェハW、又は基準板FPとも共役である。
尚、ファイバー34の射出端は投影レンズPLの瞳EP
と共役に配置され、ケーラー照明が行なわれる。本実施
例の場合、対物レンズOBrとビームスプリッタ30と
の間はアフォーカル系になっており、対物レンズOBr
とミラーM2 とを一体にして図2中で水平方向に可動に
することで、マークRMrの位置偏光に対応することも
可能であるが、ここでは系の安定性を考慮して、ミラー
M2 がレチクルR上で想定されるパターン領域PAの最
大寸法の外側に位置するように、固定配置にする。
As described above, the configuration from the drive section 10 to the measurement unit 27 including the objective lens OBJu corresponds to the first mark detection means of the present invention. In FIG. 2, the mark RMr on the reticle R is indicated by a mirror M2 and an objective lens OB.
Exposure light TTR alignment system (shown in FIG. 1) including a beam splitter 30, a lens system 31, an illumination field stop 32, a condenser lens 33, a fiber 34, an imaging lens 35, a beam splitter 36, and CCD image sensors 37A and 37B. AO1). The fiber 34 emits illumination light having an exposure wavelength and uniformly irradiates the diaphragm 32 via a condenser lens 33. The illumination light passing through the aperture of the stop 32 enters the objective lens OBr via the lens system 31 and the beam splitter 30, is further bent vertically by the mirror M2, and irradiates a local area including the mark RMr of the reticle R. Here, the stop 32 is conjugate with the reticle R, and an aperture image of the stop 32 is formed on the reticle R. The beam splitter 30 is disposed near the front focal plane of the telecentric objective lens OBr, that is, in the vicinity of a plane conjugate with the pupil EP of the projection lens PL, and forms a part of light returning from the objective lens OBr into an imaging lens 35. Reflects toward. CCD image sensor 37A, 3
The light receiving surface of 7B is conjugate with the reticle R by the objective lens OBr and the imaging lens 35, and at the same time, the projection lens PL
And the wafer W or the reference plate FP.
The exit end of the fiber 34 is the pupil EP of the projection lens PL.
And Koehler illumination is performed. In the case of this embodiment, an afocal system is provided between the objective lens OBr and the beam splitter 30, and the objective lens OBr
It is possible to cope with the position polarization of the mark RMr by integrally moving the mirror M2 and the mirror M2 in the horizontal direction in FIG. 2, but here, the mirror M2 is taken into consideration in consideration of the stability of the system. The reticle R is fixedly arranged so as to be located outside the maximum dimension of the pattern area PA assumed on the reticle R.

【0035】さて、CCD素子37A,37Bは、それ
ぞれ水平走査線がX方向とY方向になるように、互いに
90°回わされており、十字線状のマークRMrのX方
向の位置計測とY方向の位置計測とを別々に行なう。こ
れは通常のCCD素子では、水平方向と垂直方向の画素
分解能が異なるため、単一のCCD素子で水平方向と垂
直方向の両方のマーク像のずれを検出したときの分解能
の違いをさけるためである。画像処理ユニット38は、
CCD素子37A,37Bの夫々からの画像信号(ビデ
オ信号)を入力して、基準板FP上の基準マークFMr
とレチクルR上のマークRMrとの位置ずれ量を検出
し、この位置ずれ量の情報を主制御装置5に送る。
The CCD elements 37A and 37B are rotated by 90 ° with respect to each other so that the horizontal scanning lines are in the X direction and the Y direction, respectively. The position measurement in the direction is performed separately. This is because ordinary CCD elements have different pixel resolutions in the horizontal and vertical directions, so that a single CCD element avoids a difference in resolution when detecting a shift in both the horizontal and vertical mark images. is there. The image processing unit 38
An image signal (video signal) is input from each of the CCD elements 37A and 37B, and a reference mark FMr on the reference plate FP is input.
And a position shift amount between the mark RMr on the reticle R and the mark RMr on the reticle R.

【0036】以上の構成の他に、ウェハW上のグローバ
ルアライメントマーク、レジスト層中の潜像、あるいは
基準板FP上の各基準マークを検出するオフ・アクシス
方式のグローバルマーク検出系40と、その処理ユニッ
ト42とが設けられる。また、投影レンズPLの各種結
像特性を調整、ないしは補正するための調整ユニット5
0A,50Bが設けられ、主制御装置5によって統括制
御される。調整ユニット50Aは、例えば投影レンズP
L内の所定の空気室の圧力を制御することで、投影レン
ズPLの倍率、焦点位置、ディストーション等を変化さ
せる機能を有し、調整ユニット50Bは投影レンズPL
を構成する一部のレンズエレメント(例えばレチクル側
のフィールドレンズ)を光軸方向に微動させたり、傾け
たりする機能を有する。
In addition to the above configuration, an off-axis type global mark detection system 40 for detecting a global alignment mark on the wafer W, a latent image in the resist layer, or each reference mark on the reference plate FP, A processing unit 42 is provided. Also, an adjustment unit 5 for adjusting or correcting various image forming characteristics of the projection lens PL.
0A and 50B are provided, and are integrally controlled by the main control device 5. The adjustment unit 50A includes, for example, a projection lens P
L has a function of changing the magnification, focal position, distortion and the like of the projection lens PL by controlling the pressure of a predetermined air chamber in the projection lens PL.
Has a function of slightly moving or tilting some of the lens elements (for example, a reticle-side field lens) in the optical axis direction.

【0037】ところで、別波長TTRアライメント系と
露光光TTRアライメント系とは、好しくは図9に概略
的に示すように配置される。図9に示したレチクルRの
ように、パターン領域PA周辺の遮光帯ESBの各辺に
は、図7に示したようなレチクル格子マーク領域Au,
Al,Ar,Adが形成される。マーク領域Au,Ad
は図9中、X方向のアライメントに使われ、マーク領域
Ar,AlはY方向のアライメントに使われる。
The different wavelength TTR alignment system and the exposure light TTR alignment system are preferably arranged as schematically shown in FIG. Like the reticle R shown in FIG. 9, each side of the light-shielding band ESB around the pattern area PA is provided with a reticle lattice mark area Au, as shown in FIG.
Al, Ar, and Ad are formed. Mark area Au, Ad
Are used for alignment in the X direction in FIG. 9, and the mark areas Ar and Al are used for alignment in the Y direction.

【0038】さらに遮光帯ESBの外側にはレチクルマ
ークRMrと対称的な位置に同様のレチクルマークRM
lが設けられる。従って、2つの露光光TTRアライメ
ント系の対物レンズOBr,OBlがダイクロイックミ
ラーDMの下でマークRMr,RMlを検出するように
配置され、4つの別波長TTRアライメント系の対物レ
ンズOBJu,OBJd,OBJr,OBJlがダイク
ロイックミラーDMを介してそれぞれマーク領域Au,
Ad,Ar,Alを検出するように配置される。
Further, a similar reticle mark RM is provided at a position symmetrical to the reticle mark RMr outside the light-shielding band ESB.
1 is provided. Accordingly, the objective lenses OBr and OBl of the two exposure light TTR alignment systems are arranged so as to detect the marks RMr and RM1 under the dichroic mirror DM, and the objective lenses OBJu, OBJd, OBJr and OBJr of the four different wavelength TTR alignment systems are arranged. OBJl are respectively connected to the mark areas Au, via the dichroic mirror DM.
It is arranged to detect Ad, Ar, Al.

【0039】実際に別波長TTRアライメント系を使っ
てレチクルRとウェハWとをダイ・バイ・ダイアライメ
ントする場合、必らずしも4眼を同時に使う必要はな
く、3眼、もしくは2眼にしてもよい。これは、対応す
るウェハ上の1ショット領域分のマーク(WMu,WM
d,WMr,WMl)のうち欠損した部分があった場合
でも、最低限、X方向用の1眼とY方向用の1眼とが適
正に光電信号を出力していれば、そのショットのアライ
メントを実行することで、極力アライメントエラー(シ
ーケンスの中断)をさけることができるからである。
When the reticle R and the wafer W are actually die-by-die aligned using a different wavelength TTR alignment system, it is not necessary to use four eyes at the same time. You may. This corresponds to the mark (WMu, WM) for one shot area on the corresponding wafer.
d, WMr, WMl), even if there is a defective portion, if at least one X-direction eye and one Y-direction eye properly output a photoelectric signal, alignment of the shot is performed. Is executed, alignment errors (interruption of the sequence) can be avoided as much as possible.

【0040】次に、図9に示したレチクルRのマーク配
置と、本実施例に好適な基準板FP上のマーク配置とを
図10、図11を参照して説明する。図10は好適な一
例のレチクルRのパターン配置であり、ここでは投影レ
ンズPLによって投影し得る最大寸法のパターン領域P
Aを想定する。レチクルRのパターン領域PAの中心R
ccを通りX軸と平行な線分上に、2つの十字状のレチ
クルマークRMr,RMlが設けられる。これらマーク
RMr,RMlはそれぞれ対物レンズOBr,OBlの
視野のほぼ中心に設定される。また、図10に示したレ
チクルRでは、4ケ所のマーク領域Au,Ad,Ar,
Alはともにレチクル中心Rccから最も遠い位置に配
置され、図10中に破線で示した矩形の領域Su,S
d,Sr,Slは、それぞれ別波長TTRアライメント
系の対物レンズOBJu,OBJd,OBJr,OBJ
lの光軸(検出中心)の可動範囲の一例を示す。図10
の場合、マーク領域Au,Ad,Ar,Alはいずれも
対物レンズの可動範囲の最外位置に設けられている。
Next, the mark arrangement of the reticle R shown in FIG. 9 and the mark arrangement on the reference plate FP suitable for this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows a pattern arrangement of a preferred example of the reticle R. In this case, a pattern area P having the largest dimension that can be projected by the projection lens PL is shown.
Suppose A. Center R of pattern area PA of reticle R
Two cross-shaped reticle marks RMr and RMl are provided on a line segment passing through cc and parallel to the X axis. These marks RMr and RMl are set substantially at the centers of the fields of view of the objective lenses OBr and OBI, respectively. In the reticle R shown in FIG. 10, four mark areas Au, Ad, Ar,
Al are both located farthest from the reticle center Rcc, and are rectangular regions Su, S indicated by broken lines in FIG.
d, Sr, and Sl are objective lenses OBJu, OBJd, OBJr, and OBJ of different wavelength TTR alignment systems, respectively.
1 shows an example of a movable range of an optical axis (detection center) of l. FIG.
In the case of, the mark areas Au, Ad, Ar, and Al are all provided at the outermost positions of the movable range of the objective lens.

【0041】図10は一例であって、場合によっては対
物レンズOBJu,OBJdの可動範囲Su,Sdの間
に、対物レンズOBJr,OBJlの可動範囲Sr,S
lが左右から入り込んでくるようになっていてもよい。
また、図11は基準板FP上の各マーク配置を示し、X
方向の左右に二重十字線状の基準マークFMr,FMl
が設けられる。この2つのマークFMr,FMlの中心
間距離はレチクル上のマークRMr,RMlの中心間距
離に投影倍率(1/M)を乗じた値と等しく定められ
る。従って基準板FPの中心Fccをレチクル中心Rc
cの投影点と合致させると、マークFMrの二重線の間
にレチクルマークRMrが位置した状態で、それらが同
時に露光光TTRアライメント系の対物レンズOBrに
よって観察され、マークFMlの二重線の間にレチクル
マークRMlが位置した状態で、それらが同時に対物レ
ンズOBlによって観察される。
FIG. 10 is an example. In some cases, the movable ranges Sr, S of the objective lenses OBJr, OBJl are located between the movable ranges Su, Sd of the objective lenses OBJu, OBJd.
l may enter from the left and right.
FIG. 11 shows the arrangement of each mark on the reference plate FP.
Reference marks FMr, FMl in the form of double crosses on the left and right of the direction
Is provided. The distance between the centers of the two marks FMr and FMl is determined to be equal to the value obtained by multiplying the distance between the centers of the marks RMr and RM1 on the reticle by the projection magnification (1 / M). Therefore, the center Fcc of the reference plate FP is set to the reticle center Rc.
When the reticle mark RMr is positioned between the double lines of the mark FMr, they are simultaneously observed by the objective lens OBr of the exposure light TTR alignment system, and when the reticle mark RMr is located between the double lines of the mark FMr. With the reticle marks RMl located in between, they are simultaneously observed by the objective lens OBl.

【0042】さらに基準板FP上には、その中心Fcc
とレチクル中心Rccとを合致させたとき、レチクルR
上の可動範囲Su,Sd,Sr,Slの夫々に対応した
位置、及び大きさになるように回折格子を刻線した基準
マーク領域Fu,Fd,Fr,Flが設けられる。例え
ば基準マーク領域Fuには、ウェハW上のマークWMu
と同じに、X方向に一定ピッチで刻線された格子群が形
成され、レチクルR上のマーク領域AuとのX方向の相
対位置ずれの検出に使われる。他の基準マーク領域F
d,Fr,Flについても同様である。従って、レチク
ルRが交換されてパターン領域PA(遮光帯ESB)の
サイズが変ったとしても、レチクル上の各マーク領域A
u,Ad,Ar,Alが可動範囲Su,Sd,Sr,S
lの内側に存在する限り、マーク領域Auと基準マーク
FuのX方向のずれ、マーク領域Adと基準マークFd
のX方向のずれ、マーク領域Arと基準マークFrのY
方向のずれ、及びマーク領域Alと基準マークFlのY
方向のずれを、4眼(OBJu,OBJd,OBJr,
OBJl)で同時に検出することができる。
Further, on the reference plate FP, the center Fcc
And the reticle center Rcc, the reticle R
Reference mark areas Fu, Fd, Fr, and Fl are formed by engraving the diffraction grating so as to have positions and sizes corresponding to the upper movable ranges Su, Sd, Sr, and Sl, respectively. For example, in the reference mark area Fu, the mark WMu on the wafer W
In the same manner as described above, a group of gratings engraved at a constant pitch in the X direction is formed, and is used to detect a relative positional deviation in the X direction from the mark area Au on the reticle R. Other fiducial mark area F
The same applies to d, Fr, and Fl. Therefore, even if the size of the pattern area PA (light-shielding band ESB) changes due to the exchange of the reticle R, each mark area A on the reticle can be changed.
u, Ad, Ar, and Al are movable ranges Su, Sd, Sr, S
l, the mark area Au and the reference mark Fu are displaced in the X direction, and the mark area Ad and the reference mark Fd
Of the mark area Ar and the reference mark Fr
Direction deviation, and Y of the mark area Al and the reference mark Fl
The displacement of the direction is changed by four eyes (OBJu, OBJd, OBJr,
OBJl) can be detected simultaneously.

【0043】また、図11中で、左右の基準マークFr
とFlを構成する複数の格子はY方向に関して一対一に
対応しており、上下の基準マークFuとFdを構成する
複数の格子はX方向に関して一対一に対応している。そ
して図10に示したマーク領域AuとAdのX方向の中
心間隔は、基準マークFu,Fdの格子ピッチの整数倍
だけ正確に離れ、マーク領域ArとAlのY方向の中心
間隔は、基準マークFr,Flの格子ピッチの整数倍だ
け正確に離れるように設定される。
In FIG. 11, the left and right reference marks Fr
The plurality of gratings forming F1 and Fl correspond one-to-one with respect to the Y direction, and the plurality of grids forming the upper and lower reference marks Fu and Fd correspond one-to-one with respect to the X direction. The center distance in the X direction between the mark areas Au and Ad shown in FIG. 10 is exactly separated by an integral multiple of the grid pitch of the reference marks Fu and Fd, and the center distance in the Y direction between the mark areas Ar and Al is the reference mark. It is set so as to be accurately separated by an integral multiple of the grating pitch of Fr and Fl.

【0044】次に、本実施例の動作、すなわちディスト
ーョンを考慮した露光光TTRアライメント系と別波長
TTRアライメント系とのベースライン計測を説明す
る。まず始めに、任意のレチクル(例えば図10)をレ
チクルステージRS上にセットし、露光光TTRアライ
メント系のCCD素子37A,37Bを用いて、レチク
ルマークRMr,RMlと基準板FPのマークFMr,
FMlを撮像することで、レチクルアライメントを行な
う。
Next, the operation of this embodiment, that is, the baseline measurement between the exposure light TTR alignment system and the different wavelength TTR alignment system in consideration of distortion will be described. First, an arbitrary reticle (for example, FIG. 10) is set on the reticle stage RS, and the reticle marks RMr and RMl and the marks FMr and RMr of the reference plate FP are set using the CCD elements 37A and 37B of the exposure light TTR alignment system.
The reticle alignment is performed by imaging the FM1.

【0045】次に、4つの別波長TTRアライメント系
の対物レンズOBJu,OBJd,OBJr,OBJl
(金物11)を、各マーク領域Au,Ad,Ar,Al
の夫々に対応した位置にセットした後、基準板FP上の
各基準マークFu,Fd,Fr,Flを用いて各方向で
の2つのビームLm1,Lm2の照射位置のずれや、2つの
ビームLm1,Lm2のテレセン誤差をチェックする。その
チェックが終了すると、その位置で4つの別波長TTR
アライメント系の夫々がレチクルRと基準板FPとの相
対位置ずれ量を求める。すなわち基準マークFu(及び
Fd)とレチクルマークAu(及びAd)とのX方向の
ずれ量と、基準マークFr(及びFl)とレチクルマー
クAr(及びAl)とのY方向のずれ量を計測ユニット
27を介して検出する。主制御装置5は、検出されたず
れ量に基づいて駆動部1、又はステージドライバー4を
制御して、レチクルステージRS、又はウェハステージ
STをサーボ駆動する。本実施例の別波長TTRアライ
メント系は、レチクルマークと基準マークとが静止した
状態であっても、その相対位置ずれ量が逐次計測できる
ヘテロダイン方式であるため、計測ユニット27は逐
次、位置ずれ量に応じた情報(X方向、Y方向のシフ
ト、回転方向のずれ量)を出力し続ける。従って、4つ
の別波長TTRアライメント系の計測ユニット27によ
って計測された全ての位相差Δφが零(又は一定値)に
なるように、レチクルRと基準板FPとがアライメント
され続ける。この別波長TTRアライメントの間、露光
光TTRアライメント系の画像処理ユニット38はレチ
クルマークRMrと基準マークFMrとのX,Y方向の
位置ずれ量(ΔXr,ΔYr)と、レチクルマークRM
lと基準マークFMlとのX,Y方向の位置ずれ量(Δ
Xl,ΔYl)とを逐次(一定の時間間隔で)出力し続
ける。ただし、ディストーションが大きい場合は、設計
値でそれによるずれ量を予めオフセット量として加えて
おく。こうして露光光TTRアライメント系で求められ
るずれ量(ΔXr,ΔYr)、(ΔXl,ΔYl)は、
別波長と露光光波長とのアライメント位置(マークA
u,Ad,Ar,Al)でのディストーション差の平均
に相当する。ここで、さらに具体的に述べると、計測ユ
ニット27によってレチクルマークAu(基準マークF
u)とAd(基準マークFd)の2つを検出した結果、
それらの位相差Δφがともに零になっていたとき、画像
処理ユニット38が検出した位置ずれ量(ΔXr,ΔY
r)、(ΔXl,ΔYl)を記憶することを複数回行な
い、その記憶した結果を平均化することでレチクルRと
基準板FPとのディストーション差による総合的なアラ
イメント誤差(X,Y,θ方向)が求められる。本実施
例の場合、別波長TTRアライメント系の4眼で同時に
レチクルRと基準板FPとをアライメントするため、ア
ライメントの結果として、レチクルRと基準板FPと
は、別波長による投影レンズPLのディストーション特
性に応じて、わずかにX方向、Y方向、θ方向の誤差を
もつ。この誤差はレチクルマークAu,Ad,Ar,A
lの位置が変わらない限り、一定のオフセットと考えて
よい。そこで露光光TTRアライメント系でマークRM
r,RMlと基準マークFMr,FMlとのずれ量を検
出すると、そのずれ量には、露光光のもとでの投影レン
ズのマークRMr,RMlの位置におけるディストーシ
ョン量を含んだX,Y,θ方向のオフセット量が計測さ
れることになる。
Next, objective lenses OBJu, OBJd, OBJr, OBJl of four different wavelength TTR alignment systems
(Hardware 11) in each mark area Au, Ad, Ar, Al
, The deviation of the irradiation position of the two beams Lm1 and Lm2 in each direction and the two beams Lm1 in each direction using the reference marks Fu, Fd, Fr and Fl on the reference plate FP. , Lm2 are checked. When the check is completed, four different wavelength TTRs at that position
Each of the alignment systems obtains a relative position shift amount between the reticle R and the reference plate FP. That is, the measuring unit measures the amount of displacement in the X direction between the reference mark Fu (and Fd) and the reticle mark Au (and Ad) and the amount of displacement in the Y direction between the reference mark Fr (and Fl) and the reticle mark Ar (and Al). 27. Main controller 5 controls drive unit 1 or stage driver 4 based on the detected deviation amount to servo drive reticle stage RS or wafer stage ST. Since the different wavelength TTR alignment system of the present embodiment is a heterodyne system capable of sequentially measuring the relative position shift amount even when the reticle mark and the reference mark are stationary, the measurement unit 27 sequentially sets the position shift amount. (Shifts in the X and Y directions and the amount of displacement in the rotation direction) are continuously output. Therefore, the reticle R and the reference plate FP are kept aligned so that all the phase differences Δφ measured by the measurement units 27 of the four different wavelength TTR alignment systems become zero (or a constant value). During this different wavelength TTR alignment, the image processing unit 38 of the exposure light TTR alignment system adjusts the positional deviation amounts (ΔXr, ΔYr) between the reticle mark RMr and the reference mark FMr in the X and Y directions, and the reticle mark RM.
1 and the reference mark FMl in the X and Y directions (Δ
Xl, ΔYl) are successively output (at fixed time intervals). However, when the distortion is large, the deviation amount due to the distortion is added in advance as the offset amount by the design value. The deviation amounts (ΔXr, ΔYr) and (ΔXl, ΔYl) obtained by the exposure light TTR alignment system in this way are:
Alignment position between another wavelength and exposure light wavelength (mark A
u, Ad, Ar, Al). Here, more specifically, the reticle mark Au (reference mark F
u) and Ad (reference mark Fd) are detected,
When both of the phase differences Δφ are zero, the positional deviation amounts (ΔXr, ΔY
r) and (ΔXl, ΔYl) are stored a plurality of times, and the stored results are averaged to obtain a total alignment error (X, Y, θ directions) due to a distortion difference between the reticle R and the reference plate FP. ) Is required. In the case of this embodiment, since the reticle R and the reference plate FP are simultaneously aligned with the four eyes of the different wavelength TTR alignment system, as a result of the alignment, the reticle R and the reference plate FP are distorted by different wavelengths of the projection lens PL. Depending on the characteristics, there are slight errors in the X, Y, and θ directions. This error is due to the reticle marks Au, Ad, Ar, A
As long as the position of 1 does not change, it can be considered as a constant offset. Therefore, the mark RM is used in the exposure light TTR alignment system.
When the shift amount between r, RMl and the reference marks FMr, FMl is detected, the shift amount includes X, Y, θ including the amount of distortion at the position of the marks RMr, RMl of the projection lens under the exposure light. The offset amount in the direction is measured.

【0046】従って、以後実際に別波長TTRアライメ
ント系でウェハW上のショットをアライメントするとき
には、そのオフセット量だけずれた位置が真のアライメ
ント達成位置になるように、レチクルステージRS、又
はウェハステージSTを制御すればよい。上記X,Y,
θ(回転)方向のディストーション差によるオフセット
量は主制御装置5内でユニット38からのずれ量情報に
基づいて算出され、そのレチクルRが再アライメントさ
れたり、交換されたりするまで記憶される。
Therefore, when the shots on the wafer W are actually aligned by another wavelength TTR alignment system thereafter, the reticle stage RS or the wafer stage ST is set such that the position shifted by the offset amount becomes the true alignment achievement position. May be controlled. X, Y,
The offset amount due to the distortion difference in the θ (rotation) direction is calculated in main controller 5 based on the deviation amount information from unit 38, and is stored until reticle R is realigned or replaced.

【0047】尚、投影レンズPLにおける別波長と露光
波長とのディストーション差は、調整ユニット50Bを
駆動した時にも変化し得るので、ユニット50Bを大き
く駆動した直後等に、基準板FPを使って再度、オフセ
ット量を計測するのが望ましい。以上、本実施例によれ
ば、レチクルR上の4辺に別波長TTRアライメント用
のマーク領域Au,Ad,Ar,Alを設け、基準板F
P上の対応する基準マークFu,Fd,Fr,Flを同
時に検出しているため、別波長によるディストーション
の影響に起因したTTRでの総合アライメント誤差が正
確に求められる。さらに本実施例では投影レンズPLを
介して、別波長TTRアライメント系と露光光TTRア
ライメント系とを同時に動作させると共に、ウェハステ
ージSTの干渉計3での計測値を全く使わないので、干
渉計3で問題となる雰囲気中の空気ゆらぎによる誤差が
介在せず、極めて高精度なオフセット量計測が可能とな
る。
Note that the distortion difference between the different wavelength and the exposure wavelength in the projection lens PL can change when the adjustment unit 50B is driven. Therefore, immediately after the unit 50B is largely driven, the distortion difference is again determined using the reference plate FP. It is desirable to measure the offset amount. As described above, according to the present embodiment, the mark regions Au, Ad, Ar, and Al for different wavelength TTR alignment are provided on the four sides on the reticle R, and the reference plate F
Since the corresponding reference marks Fu, Fd, Fr, and Fl on P are simultaneously detected, the total alignment error in the TTR due to the influence of distortion due to another wavelength can be accurately obtained. Further, in this embodiment, the different wavelength TTR alignment system and the exposure light TTR alignment system are simultaneously operated via the projection lens PL, and the measured values of the interferometer 3 of the wafer stage ST are not used at all. Accordingly, an error due to air fluctuation in the atmosphere, which poses a problem, does not intervene, and extremely accurate offset amount measurement can be performed.

【0048】また、本実施例では、極めて高分解能のヘ
テロダイン方式の別波長TTRアライメント系を用いる
ため、例えば基準板FP上の回折格子のピッチを4μm
程度とすると、位相差検出範囲(±18°)は±1μm
になり、ノイズ等を考慮した実用的な位相計測分解能を
±2°とすると、位置ずれ検出分解能は約±0.01μ
mにもなる。
Also, in this embodiment, since a different wavelength TTR alignment system of a very high resolution heterodyne system is used, for example, the pitch of the diffraction grating on the reference plate FP is set to 4 μm.
The phase difference detection range (± 18 °) is ± 1 μm
If the practical phase measurement resolution considering noise etc. is ± 2 °, the displacement detection resolution is approximately ± 0.01μ.
m.

【0049】従って、ヘテロダイン方式の別波長TTR
アライメント系を使ってレチクルRと基準板FPとをア
ライメントサーボすると、極めて安定な位置決めが達成
される。ところで、本実施例の投影レンズPLは両側テ
レセントリックとしたが、これはもちろん片側テレセン
トリックでもよい。両側テレセントリックの投影レンズ
の場合、露光光TTRアライメント系の対物レンズの光
軸は、レチクル面と垂直になるとともに、投影レンズP
Lの瞳中心点を通る主光線とも一致する。このため、レ
チクル上のマークパターンが反射性のクロム層で作られ
ていると、このパターンからの正反射光がCCD素子に
よって強く検出されることがあり、レチクルマークRM
r,RMlと基準マークFMr,FMlとの両方が明る
くなることがある。また、石英ガラス等による基準板F
P全面をクロム層で覆い、基準マークFMr,FMlを
エッチング等で抜きパターンにした場合、基準マークF
Mr,FMlは黒く見えるが、その周囲は全て明るくな
ることがあり、レチクルマークRMr,RMl自体のコ
ントラストが極めて低下することがある。このような場
合は、露光光TTRアライメント系の照明光路中、例え
ば図2中のビームスプリッタ30とレンズ系31との間
の瞳共役面に、輪帯状開口部を有する開口絞り(空間フ
ィルター)を設け、レチクルRを暗視野照明するように
してもよい。この際、CCD素子上には、レチクルマー
クRMr,RMl、基準マークFMr,FMlの各エッ
ジのみが明るく輝く暗視野像が結像する。尚、その瞳共
役面に設ける空間フィルターは、同心で輪帯状にパター
ニングした液晶やエレクトロ・クロミック(EC)等で
構成し、暗視野照明や明視野照明を切り替えたり、照明
光の開口数を可変にしたりすることもできる。
Therefore, another wavelength TTR of the heterodyne system
When the alignment servo between the reticle R and the reference plate FP is performed using the alignment system, extremely stable positioning is achieved. By the way, the projection lens PL of this embodiment is telecentric on both sides, but may be of course one-sided telecentric. In the case of a double-sided telecentric projection lens, the optical axis of the objective lens of the exposure light TTR alignment system is perpendicular to the reticle surface and the projection lens P
It also coincides with the principal ray passing through the pupil center point of L. For this reason, if the mark pattern on the reticle is made of a reflective chrome layer, the specularly reflected light from this pattern may be strongly detected by the CCD element, and the reticle mark RM
r, RMl and the reference marks FMr, FMl may both be bright. Also, a reference plate F made of quartz glass or the like is used.
When the entire surface of P is covered with a chrome layer and the reference marks FMr and FMl are cut out by etching or the like, the reference mark F
Although Mr and FMl look black, their surroundings may all be bright, and the contrast of the reticle marks RMr and RMl themselves may be extremely reduced. In such a case, an aperture stop (spatial filter) having an annular aperture is provided in the illumination light path of the exposure light TTR alignment system, for example, on the pupil conjugate plane between the beam splitter 30 and the lens system 31 in FIG. The reticle R may be provided for dark field illumination. At this time, a dark field image in which only the edges of the reticle marks RMr and RMl and the reference marks FMr and FMl shine brightly is formed on the CCD element. The spatial filter provided on the pupil conjugate plane is composed of liquid crystal or electrochromic (EC) patterned concentrically in an annular shape, switching between dark-field illumination and bright-field illumination, and changing the numerical aperture of illumination light. You can also do.

【0050】次に、図2の装置を用いた重ね合わせ精度
向上方法、特に号機間マッチングの向上方法について説
明する。図12は投影レンズPLの露光波長のもとでの
ディストーション特性(破線)と、別波長(アライメン
ト光波長)のもとでのディストーション特性(一点鎖
線)とを、理想格子(実線)を基準として誇張して表わ
したものである。
Next, a description will be given of a method of improving overlay accuracy using the apparatus shown in FIG. FIG. 12 shows the distortion characteristic (dashed line) under the exposure wavelength of the projection lens PL and the distortion characteristic (dashed-dotted line) under another wavelength (alignment light wavelength) based on the ideal lattice (solid line). It is exaggerated.

【0051】このようなディストーションマップは、例
えばテストレチクルを用いて試し焼きを行なって作るこ
とができる。ただし、別波長でのディストーションマッ
プは試し焼きでは作れず、先に述べた実施例と同様の手
法を併用することで作ることができる。まず始めに、パ
ターン領域内の理想格子点の夫々に重ね合わせ計測用の
バーニアマークを有するテストレチクルを用意し、この
テストレチクルを露光光TTRアライメント系によって
アライメントする。そして、露光用照明系内部のレチク
ルブラインドを全開にして、テストレチクルをダミーウ
ェハ(感光レジスト層やフォトクロミック層、光磁気媒
体等を塗布したベア・シリコンウェハ)上に露光する。
Such a distortion map can be created by performing trial printing using, for example, a test reticle. However, a distortion map at another wavelength cannot be created by trial printing, but can be created by using a method similar to that of the above-described embodiment. First, a test reticle having a vernier mark for overlay measurement at each ideal lattice point in the pattern area is prepared, and the test reticle is aligned by an exposure light TTR alignment system. Then, the reticle blind inside the exposure illumination system is fully opened, and the test reticle is exposed on a dummy wafer (a bare silicon wafer coated with a photosensitive resist layer, a photochromic layer, a magneto-optical medium, etc.).

【0052】次にテストレチクルの中心に設けられたバ
ーニアマークのみが照明されるようにレチクルブライン
ドを閉め、ウェハステージSTを理想格子点のピッチで
ステッピングさせては、先に露光されたテストレチクル
のバーニアマークの潜像と重ね合わせ露光する。この場
合、ウェハステージSTのステッピングは理想格子の分
割ピッチと一致していると考えられるので、初めに露光
された各バーニアマークの潜像と、2回目に重ね焼きし
たバーニアマークの潜像との重ね精度を計測することに
よって、理想格子を基準とした露光波長でのディストー
ション特性が求まる。この計測において、ダミーウェハ
上のバーニアマークの潜像は、図2に示したオフ・アク
シス方式のグローバルマーク検出系40で検出してもよ
いし、バーニアマークの形状を工夫して、露光光TTR
アライメント系で検出してもよい。また、通常のフォト
レジスト層を使ったダミーウェハの場合は、一度現像を
行なって、バーニアマークのレジスト像を作った後に、
別波長TTRアライメント系等で計測を行なってもよ
い。
Next, the reticle blind is closed so that only the vernier mark provided at the center of the test reticle is illuminated, and the wafer stage ST is stepped at the pitch of the ideal lattice point. Exposure is performed by overlapping with the vernier mark latent image. In this case, it is considered that the stepping of the wafer stage ST is coincident with the division pitch of the ideal lattice, and therefore, the latent image of each vernier mark exposed first and the latent image of the vernier mark superimposed for the second time are compared. By measuring the overlay accuracy, a distortion characteristic at the exposure wavelength with reference to the ideal grating is obtained. In this measurement, the latent image of the vernier mark on the dummy wafer may be detected by the off-axis type global mark detection system 40 shown in FIG.
It may be detected by an alignment system. In the case of a dummy wafer using a normal photoresist layer, once development is performed to create a vernier mark resist image,
The measurement may be performed by another wavelength TTR alignment system or the like.

【0053】以上のようにして、理想格子点の夫々での
重ね合わせ誤差量を求め、各誤差量を最小2乗法で統計
処理して、X方向、Y方向、θ方向の各オフセットを求
める。さらにそのオフセットから、図12中に破線で示
したレチクルマークRMr、RMlの露光波長での像R
Mr’,RMl’の理想位置(実線)からのずれ量(Δ
OFx1, ΔOFy1)、(ΔOFx2, ΔOFy2)がシステ
ムオフセットとして推定できる。
As described above, the overlay error amount at each of the ideal lattice points is obtained, and each error amount is statistically processed by the least-squares method to obtain the offsets in the X, Y, and θ directions. Further, from the offset, the image R at the exposure wavelength of the reticle marks RMr and RMl indicated by the broken lines in FIG.
The amount of deviation (Δ) of Mr ′ and RMl ′ from the ideal position (solid line)
OFx1, ΔOFy1) and (ΔOFx2, ΔOFy2) can be estimated as system offsets.

【0054】従って、レチクルマークRMr,RMlを
露光光TTRアライメント系でアライメントするとき、
そのシステムオフセットを加味することで、理想格子と
最も誤差の少ないディストーションマップ上で常に露光
ができることになる。さらに、露光波長のディストーシ
ョンと別波長のディストーションとの差分は、先の第1
実施例によって求めることができるから、その差分をさ
らに加味(補正)すれば、別波長TTRアライメント系
を使ったダイ・バイ・ダイアライメントであっても、理
想格子に最も近い状態でレチクルのパターンがウェハ上
のショット領域に重ね合わせ露光される。このことは、
1つの半導体製造ラインを構成する複数台のステッパー
の号機間のマッチングを理想格子基準にできることを意
味し、そのライン内でのマッチング精度が向上すること
になる。
Therefore, when aligning reticle marks RMr and RMl with the exposure light TTR alignment system,
By taking the system offset into account, exposure can always be performed on a distortion map with the least error from the ideal grating. Furthermore, the difference between the distortion at the exposure wavelength and the distortion at another wavelength is
Since the difference can be obtained by the embodiment, if the difference is further added (corrected), the pattern of the reticle can be obtained in the state closest to the ideal grating even in the case of die-by-die alignment using another wavelength TTR alignment system. The shot area on the wafer is overlaid and exposed. This means
This means that matching between a plurality of steppers constituting one semiconductor manufacturing line can be made based on an ideal lattice, and the matching accuracy within that line is improved.

【0055】以上の実施例においては、図2に示したス
テッパーを用いることを前提としているため、露光光T
TRアライメント系の検出中心は投影レンズの視野内で
固定された位置にある。そこで、図12で説明したよう
に、予め露光波長でのディストーションマップが理想格
子と最も近時するように、レチクルアライメント時のシ
ステムオフセット(ΔOFx1, ΔOFy1)、(ΔOFx
2, ΔOFy2)を求めて補正した後に、別波長TTRア
ライメント系を用いてアライメント位置での別波長のデ
ィストーション誤差を求めるようにしてもよい。
In the above embodiment, it is assumed that the stepper shown in FIG. 2 is used.
The detection center of the TR alignment system is at a fixed position within the field of view of the projection lens. Therefore, as described with reference to FIG. 12, the system offsets (ΔOFx1, ΔOFy1) and (ΔOFx) during reticle alignment are set so that the distortion map at the exposure wavelength is closest to the ideal grating in advance.
2, ΔOFy2), and after correcting it, a distortion error of another wavelength at the alignment position may be obtained by using another wavelength TTR alignment system.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、露光光と
波長が異なる照明光を使用し、投影光学系を介して感応
基板上のアライメントマークを検出する別波長アライメ
ント系であってもそのベースライン量、即ち別波長アラ
イメント系を用いたマスクと感応基板とのアライメント
時に生じるオフセット量を精度良く検出してその補正を
容易に行うことができる。特に、別波長アライメント系
と露光波長アライメント系とを分離し、投影光学系の像
面に配置された基準マークを同時に検出するように構成
するときには、別波長を使ったときのディストーション
差を正確に計測することが可能となる。即ち、投影光学
系を介した露光波長のアライメント光と別波長のアライ
メント光とが、時間的に全く同時に各アライメント系で
検出されることになる。このため、光路内の微妙な空気
ゆらぎ、温度分布のゆらぎ等による計測誤差を共通に含
むことになり、相殺することが可能になる。また、別波
長アライメント系と露光波長アライメント系とで基準マ
ークを検出している間はその基準板が静止しており、ウ
ェハステージ等を走らせながらレーザ干渉計を頼りに計
測する方法ではないので、レーザ干渉計自体の計測精度
(再現性)に左右されないといった利点もある。
As described above, according to the present invention, a different wavelength alignment system that uses an illumination light having a wavelength different from that of exposure light and detects an alignment mark on a sensitive substrate via a projection optical system. The baseline amount, that is, the offset amount generated at the time of alignment between the mask and the sensitive substrate using another wavelength alignment system can be accurately detected and corrected easily. In particular, when the separate wavelength alignment system and the exposure wavelength alignment system are separated so that the fiducial marks arranged on the image plane of the projection optical system are simultaneously detected, the distortion difference when using another wavelength can be accurately determined. It becomes possible to measure. That is, the alignment light of the exposure wavelength and the alignment light of another wavelength via the projection optical system are detected by the respective alignment systems at exactly the same time. For this reason, measurement errors due to subtle air fluctuations in the optical path, fluctuations in the temperature distribution, and the like are commonly included and can be canceled. Also, while the reference mark is being detected by another wavelength alignment system and the exposure wavelength alignment system, the reference plate is stationary, and it is not a method of relying on a laser interferometer while running a wafer stage or the like. There is also an advantage that the measurement accuracy (reproducibility) of the laser interferometer itself is not affected.

【0057】また、本発明においては、基準マークを使
って複数本の別波長アライメント系を同時に働かせるこ
とができるので、別波長アライメント系の対物レンズの
移動に伴うビームの位置決め、テレセンチェック、及び
フォーカスチェックも同時に実施でき、別波長アライメ
ント系の設定(調整)のスループット向上にも役立つと
いった利点がある。
Also, in the present invention, a plurality of different wavelength alignment systems can be operated simultaneously using the reference mark, so that beam positioning, telecentric check, and focusing accompanying movement of the objective lens of the different wavelength alignment system can be performed. The check can be performed at the same time, and there is an advantage that the throughput of setting (adjustment) of another wavelength alignment system is improved.

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

【図1】本発明の実施例によるステッパーの原理的な構
成を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a principle configuration of a stepper according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例によるステッパーの詳細な構成
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a stepper according to an embodiment of the present invention.

【図3】別波長TTRアライメント系の光学系を説明す
る図。
FIG. 3 is a diagram illustrating an optical system of another wavelength TTR alignment system.

【図4】別波長TTRアライメント系の光学系を説明す
る図。
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical system of another wavelength TTR alignment system.

【図5】別波長TTRアライメント系の光学系を説明す
る図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical system of another wavelength TTR alignment system.

【図6】(A)はレチクル用基準格子を示す平面図。
(B)はウェハ用視野絞りを示す平面図。
FIG. 6A is a plan view showing a reticle reference grating.
(B) is a top view which shows the field stop for wafers.

【図7】レチクル格子マークの配置を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of reticle grating marks.

【図8】ウェハ格子マークの配置を示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing the arrangement of wafer lattice marks.

【図9】別波長TTRアライメント系と露光波長TTR
アライメント系との実用的な配置を示す斜視図。
FIG. 9 shows another wavelength TTR alignment system and exposure wavelength TTR.
FIG. 3 is a perspective view showing a practical arrangement with an alignment system.

【図10】実用的なレチクルのパターン配置を示す平面
図。
FIG. 10 is a plan view showing a practical reticle pattern arrangement.

【図11】基準マーク板上のパターン配置を示す平面
図。
FIG. 11 is a plan view showing a pattern arrangement on a reference mark plate.

【図12】露光光、別波長の夫々によるディストーショ
ン特性を示す図。
FIG. 12 is a diagram illustrating distortion characteristics due to exposure light and different wavelengths.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R・・・レチクル、RMr,RMl・・・レチクルマー
ク、PL・・・投影レンズ、OBJu,OBJd,OB
Jr,OBJl・・・別波長TTRアライメント系の対
物レンズ、Au,Ad,Ar,Al・・・別波長TTR
アライメント用のレチクルマーク、OBr,OBl・・
・露光光TTRアライメント系の対物レンズ、FP・・
・基準板、ST・・・ウェハステージ、FMr,FMl
・・・露光光TTRアライメント用の基準マーク、F
u,Fd,Fr,Fl・・・別波長TTRアライメント
用の基準マーク
R: reticle, RMr, RMl: reticle mark, PL: projection lens, OBJu, OBJd, OB
Jr, OBJl: Objective lens of another wavelength TTR alignment system, Au, Ad, Ar, Al: Different wavelength TTR
Reticle mark for alignment, OBr, OBI ...
・ Exposure light TTR alignment system objective lens, FP
・ Reference plate, ST: wafer stage, FMr, FMl
... Reference mark for exposure light TTR alignment, F
u, Fd, Fr, Fl... Reference marks for different wavelength TTR alignment

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】露光用照明光をマスクに照射する照明光学
系と、前記露光用照明光に関して収差補正された投影光
学系とを備え、前記投影光学系を介して前記マスクのパ
ターンを感応基板上に転写する投影露光装置において、 前記露光用照明光と波長が異なる検出用照明光を第1基
準マークに照射し、前記第1基準マークから生じる光情
報を検出する第1マーク検出系と、前記第1マーク検出系による前記第1基準マークの検出
位置と異なる位置で、 前記露光用照明光を第2基準マー
クに照射し、前記投影光学系を介して前記マスク上のマ
ークとの相対位置情報を検出する第2マーク検出系と、前記第1マーク検出系による前記第1基準マークの検出
と、前記第2マーク検出系による前記第2基準マークの
検出とが同時に実行可能とな るように、前記投影光学系
に対して前記感応基板側に配置され、前記第1及び第2
基準マークが所定の位置関係で形成された基準板とを備
えたことを特徴とする投影露光装置。
1. An illumination optical system for irradiating a mask with exposure illumination light, and a projection optical system corrected for aberrations with respect to the exposure illumination light, wherein the pattern of the mask is responsive to the substrate via the projection optical system. In a projection exposure apparatus for transferring the light onto the first reference mark, a first mark detection system that irradiates a first reference mark with detection illumination light having a different wavelength from the exposure illumination light, and detects light information generated from the first reference mark, Detection of the first reference mark by the first mark detection system
At a position different from the position, the exposure illumination light is
And irradiates the mask on the mask through the projection optical system.
A second mark detection system for detecting relative position information with respect to the mark, and detection of the first fiducial mark by the first mark detection system
The second reference mark by the second mark detection system.
In so that Do feasible detection and at the same time, the projection optical system
With respect to the sensitive substrate side, and the first and second
A projection exposure apparatus comprising: a reference plate on which a reference mark is formed in a predetermined positional relationship.
【請求項2】前記第1マーク検出系は、前記感応基板上
のアライメントマークを検出して得られる位置情報が前
記マスクとのアライメントに用いられることを特徴とす
る請求項1に記載の投影露光装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first mark detection system is provided on the sensitive substrate.
Position information obtained by detecting the alignment mark
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is used for alignment with the mask .
【請求項3】露光用照明光をマスクに照射する照明光学
系と、前記露光用照明光に関して収差補正された投影光
学系と、前記投影光学系を介して前記マスクのパターン
が転写される感応基板を保持するステージとを備えた投
影露光装置において、 前記感応基板上のアライメントマーク、又は前記ステー
ジ上に配置される第1基準マークに、前記露光用照明光
と波長が異なる検出用照明光を照射し、前記アライメン
トマーク又は第1基準マークから生じる光情報を検出す
る第1マーク検出系と、前記第1マーク検出系による前記第1基準マークの検出
位置と異なる位置で、前記ステージに設けられる前記第
1基準マークと異なる第2基準マークに前記露光用照明
光を 照射し、前記投影光学系を介して前記マスク上のマ
ークとの相対位置情報を検出する第2マーク検出系と、前記第1及び第2基準マークは、前記ステージを移動す
ることなく前記第1及び第2マーク検出系によって検出
されるようにその位置関係が決定される ことを特徴とす
る投影露光装置。
3. An illumination optical system for irradiating an exposure illumination light onto a mask, a projection optical system corrected for aberrations with respect to the exposure illumination light, and a responsive mask pattern being transferred via the projection optical system. A projection exposure apparatus comprising: a stage for holding a substrate; and an alignment mark on the sensitive substrate, or a first reference mark disposed on the stage, a detection illumination light having a wavelength different from the exposure illumination light. Irradiate the alignment
And a first mark detection system for detecting optical information generated from the first reference mark, and detection of the first reference mark by the first mark detection system.
At a position different from the position,
The exposure illumination is applied to a second reference mark different from the first reference mark.
Irradiate light, and the mask on the mask is projected through the projection optical system .
A second mark detection system for detecting relative position information with respect to the mark and the first and second reference marks move the stage.
Detected by the first and second mark detection systems without any
A projection exposure apparatus wherein the positional relationship is determined so as to be performed.
【請求項4】前記投影光学系の光学特性を調整する調整
装置を更に備え、前記第1及び第2マーク検出系は、前
記光学特性の調整後に前記第1及び第2基準マークを検
出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項
記載の投影露光装置。
4. An adjustment device for adjusting optical characteristics of the projection optical system, wherein the first and second mark detection systems detect the first and second reference marks after adjusting the optical characteristics.
The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in Rukoto issue.
【請求項5】露光用照明光をマスクに照射し、投影光学
系を介して前記マスクのパターンを感応基板上に転写す
る投影露光方法において、 第1及び第2基準マークが形成された基準板を前記投影
光学系に対して前記感応基板側に配置し、前記露光用照
明光と波長が異なる検出用照明光を用いる第1マーク検
系によって前記第1基準マークを検出すると同時に、
前記第1マーク検出系による前記第1基準マークの検出
位置と異なる位置で、前記露光用照明光を用いる第2マ
ーク検出系によって前記マスク上のマークと前記第2基
準マークとを検出して、前記第1及び第2マーク検出系
の検出結果を前記マスクと前記感応基板とのアライメン
トに用いることを特徴とする投影露光方法。
5. A projection exposure method for irradiating a mask with exposure illumination light and transferring a pattern of the mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein a reference plate having first and second reference marks formed thereon. Is disposed on the sensitive substrate side with respect to the projection optical system , and the first mark detection using detection illumination light having a different wavelength from the exposure illumination light.
Simultaneously detecting the first reference mark by out system,
Detection of the first reference mark by the first mark detection system
In position a different position, the detecting and the second reference mark and the mark on the mask by the second mark detecting system using the exposure illumination light, the first and second mark detection system
Alignment between the mask and the sensitive substrate
A projection exposure method characterized by being used in a projection exposure method.
【請求項6】前記第1及び第2マーク検出系でそれぞれ
前記第1及び第2基準マークを検出している間、前記基
準板はほぼ静止していることを特徴とする請求項5に記
載の投影露光方法。
6. The reference plate according to claim 5, wherein the reference plate is substantially stationary while the first and second mark detection systems detect the first and second reference marks, respectively. Projection exposure method.
【請求項7】前記投影光学系の光学特性、又は前記第1
マーク検出系の位置の調整後に、前記第1及び第2基準
マークの検出を行うことを特徴とする請求項5又は6に
記載の投影露光方法。
7. The optical characteristic of the projection optical system, or the first
After adjusting the position of the mark detection system, the first and second reference
7. The projection exposure method according to claim 5, wherein a mark is detected .
【請求項8】露光用照明光をマスクに照射し、投影光学
系を介して前記マスクのパターンを感応基板上に転写す
る投影露光方法において、 前記露光用照明光と波長が異なる検出用照明光の照射に
よって第1基準マークから発生する光情報を第1マーク
検出系で検出するとともに、前記第1マーク検出系によ
る前記第1基準マークの検出位置と異なる位置で、前記
投影光学系を介して前記第1基準マークと異なる第2
準マークと前記マスク上のマークとを、前記露光用照明
を用いる第2マーク検出系で検出し、前記第1基準マ
ークの検出と前記第2基準マークの検出とはその間で前
記投影光学系に対して前記感応基板側に配置され、かつ
前記第1及び第2基準マークが一体に設けられる可動体
を移動することなく行われることを特徴とする投影露光
方法。
8. A projection exposure method of irradiating a mask with exposure illumination light and transferring a pattern of the mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein the detection illumination light has a wavelength different from that of the exposure illumination light. the light information generated from the first reference mark and detects the first mark detection system by irradiation of, in the first mark detection system
That at the detection position and different positions of the first reference mark, the projection optical system and the second reference mark different from the first reference mark through the mark on the mask, second using the exposure illumination light The first reference mark is detected by a mark detection system .
Between the detection of the reference mark and the detection of the second fiducial mark.
Disposed on the sensitive substrate side with respect to the projection optical system, and
A movable body on which the first and second reference marks are integrally provided
A projection exposure method, which is performed without moving the image .
【請求項9】露光用照明光をマスクに照射する照明光学
系と、前記マスクのパターン像を感応基板上に投影する
投影光学系と、前記感応基板上のマークを検出する第1
マーク検出系とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系の視野内で前記第1マーク検出系と異な
る位置に検出中心を有し、前記投影光学系の像面側に配
置されるマークを前記マスク上のマークとともに検出す
る第2マーク検出系と、 前記投影光学系の像面側に配置され、前記第1マーク検
出系による第1基準マークの検出と、前記第2マーク検
出系による第2基準マークの検出とを同時に実行可能な
位置関係で前記第1及び第2基準マークが一体に設けら
れる可動体とを備えたことを特徴とする投影露光装置。
9. An illumination optical system for irradiating a mask with exposure illumination light.
System and projecting a pattern image of the mask on a sensitive substrate
A projection optical system, and a first detecting a mark on the sensitive substrate.
A projection exposure apparatus provided with a mark detection system, the projection exposure apparatus having a mark detection system different from the first mark detection system within the field of view of the projection optical system
At the center of the projection optical system and located on the image plane side of the projection optical system.
The mark to be placed is detected together with the mark on the mask.
A second mark detection system disposed on the image plane side of the projection optical system;
Detection of the first fiducial mark by the output system and detection of the second mark
The detection of the second fiducial mark by the outgoing system can be executed simultaneously.
The first and second fiducial marks are provided integrally in a positional relationship.
A projection exposure apparatus, comprising:
【請求項10】前記第1及び第2基準マークは前記可動
体を移動することなくその検出が行われる位置関係で形
成されることを特徴とする請求項9に記載の投影露光装
置。
10. The first and second reference marks are movable.
The shape is determined by the positional relationship where the detection is performed without moving the body.
10. The projection exposure apparatus according to claim 9, wherein the projection exposure apparatus is formed.
Place.
JP9344740A 1997-12-15 1997-12-15 Projection exposure apparatus and method Expired - Fee Related JP3031321B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9344740A JP3031321B2 (en) 1997-12-15 1997-12-15 Projection exposure apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9344740A JP3031321B2 (en) 1997-12-15 1997-12-15 Projection exposure apparatus and method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2154287A Division JP3033135B2 (en) 1990-06-13 1990-06-13 Projection exposure apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10172907A JPH10172907A (en) 1998-06-26
JP3031321B2 true JP3031321B2 (en) 2000-04-10

Family

ID=18371617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9344740A Expired - Fee Related JP3031321B2 (en) 1997-12-15 1997-12-15 Projection exposure apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3031321B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4798891B2 (en) * 2000-09-21 2011-10-19 キヤノン株式会社 Exposure apparatus and device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10172907A (en) 1998-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3033135B2 (en) Projection exposure apparatus and method
JP2658051B2 (en) Positioning apparatus, projection exposure apparatus and projection exposure method using the apparatus
US5272501A (en) Projection exposure apparatus
JP3128827B2 (en) Projection exposure apparatus, projection exposure method, device manufacturing method using the projection exposure method, and device manufactured by the device manufacturing method
KR100752813B1 (en) Exposure apparatus mounted with measuring apparatus
JP4150256B2 (en) Method for measuring the alignment of a substrate with respect to a reference alignment mark
US5347356A (en) Substrate aligning device using interference light generated by two beams irradiating diffraction grating
US5795687A (en) Projection exposure method and alignment
US9885558B2 (en) Interferometric apparatus for detecting 3D position of a diffracting object
JPH047814A (en) Alignment device of exposure device
JP2013251342A (en) Measurement method, exposure method and device
US5757505A (en) Exposure apparatus
JPH07335529A (en) Projection exposing device
USRE36799E (en) Projection optical apparatus using plural wavelengths of light
JP2000010013A (en) Phase contrast microscope and superposition measuring device
JP3031321B2 (en) Projection exposure apparatus and method
JP3736271B2 (en) Mask, projection optical system inspection method and exposure method, and projection optical system inspection device and exposure apparatus
JP3550605B2 (en) Position detection method, exposure method using the same, semiconductor device using the exposure method, method for manufacturing liquid crystal display element or thin-film magnetic head, position detection apparatus, and exposure apparatus having the same
JPH02133913A (en) Alignment apparatus
JP2803667B2 (en) Exposure method
JPH02272305A (en) Aligning device for exposing device
JPH06267824A (en) Exposure
JPH0992591A (en) Aligning method
JPH097928A (en) Device and method for aligning
JPH09171956A (en) Exposure system

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees