JP3277929B2 - Projection exposure apparatus and method - Google Patents

Projection exposure apparatus and method

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JP3277929B2
JP3277929B2 JP2000274552A JP2000274552A JP3277929B2 JP 3277929 B2 JP3277929 B2 JP 3277929B2 JP 2000274552 A JP2000274552 A JP 2000274552A JP 2000274552 A JP2000274552 A JP 2000274552A JP 3277929 B2 JP3277929 B2 JP 3277929B2
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    • 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
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハや液晶用ガ
ラスプレート等の基板に塗布された感光層を露光する投
影露光装置に関し、特にオフ・アクシス方式のアライメ
ント系(投影光学系の外部に固定された系、又は投影光
学系のみを介して基板を観察する系)を備えた投影露光
装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus for exposing a photosensitive layer applied to a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate for a liquid crystal, and more particularly to an off-axis type alignment system (fixed outside a projection optical system). And a method of observing a substrate only via a projection optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、オフ・アクシス・アライメント系
を備えた投影露光装置(以下、便宜上ステッパーと呼
ぶ)では、特開昭53−56975号公報、特開昭56
−134737号公報等に開示されているように、感光
基板(以下、ウェハとする)を保持してステップ・アン
ド・リピート方式で2次元移動するウェハステージ上
に、基準となるマーク板を固設し、この基準マーク板を
使ってオフ・アクシス・アライメント系と投影光学系と
の間の距離、所謂ベースライン量を管理していた。図4
は上記各公報に開示されたベースライン計測の原理を模
式的に表わした図である。図4において、主コンデンサ
ーレンズICLは、露光時にレチクル(マスク)Rを均
一に照明するものである。レチクルRはレチクルステー
ジRSTに保持され、このレチクルステージRSTはレ
チクルRの中心CCを投影レンズPLの光軸AXと合致
させるように移動される。一方、ウェハステージWST
上には、ウェハ表面に形成されたアライメントマークと
同等の基準マークFMが付設され、この基準マークFM
が投影レンズPLの投影視野内の所定位置にくるように
ステージWSTを位置決めすると、レチクルRの上方に
設けられたTTR(スルーザレチクル)方式のアライメ
ント系DDAによって、レチクルRのマークRMと基準
マークFMとが同時に検出される。マークRMとレチク
ルRの中心CCとの距離Laは設計上予め定まった値で
あり、投影レンズPLの像面側(ウェハ側)におけるマ
ークRMの投影点と中心CCの投影点との距離は、La
/Mとなる。ここでMは、ウェハ側からレチクル側を見
たときの投影レンズPLの倍率であり、1/5縮小投影
レンズの場合はM=5である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus having an off-axis alignment system (hereinafter referred to as a stepper for convenience) has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 53-56975 and 56-56975.
As disclosed in JP-A-134737 and the like, a reference mark plate is fixed on a wafer stage that holds a photosensitive substrate (hereinafter, referred to as a wafer) and moves two-dimensionally by a step-and-repeat method. The reference mark plate is used to manage the distance between the off-axis alignment system and the projection optical system, that is, the so-called baseline amount. FIG.
3 is a diagram schematically illustrating the principle of baseline measurement disclosed in each of the above publications. In FIG. 4, a main condenser lens ICL uniformly illuminates a reticle (mask) R during exposure. Reticle R is held by reticle stage RST, and reticle stage RST is moved so that center CC of reticle R coincides with optical axis AX of projection lens PL. On the other hand, wafer stage WST
A reference mark FM equivalent to an alignment mark formed on the wafer surface is provided on the upper side.
Is positioned at a predetermined position in the projection field of view of projection lens PL, a mark RM of reticle R and a reference mark are provided by a TTR (through-the-reticle) type alignment system DDA provided above reticle R. FM are detected at the same time. The distance La between the mark RM and the center CC of the reticle R is a predetermined value in design, and the distance between the projection point of the mark RM and the projection point of the center CC on the image plane side (wafer side) of the projection lens PL is: La
/ M. Here, M is the magnification of the projection lens PL when viewing the reticle side from the wafer side, and M = 5 in the case of a 1/5 reduction projection lens.

【0003】また投影レンズPLの外側(投影視野外)
には、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメント系O
WAが固設される。ウェハ・アライメント系OWAの光
軸は、投影像面側では投影レンズPLの光軸AXと平行
である。そしてウェハ・アライメント系OWAの内部に
は、ウェハ上のマーク、又は基準マークFMをアライメ
ントする際の基準となる指標マークTMがガラス板に設
けられ、投影像面(ウェハ表面、又は基準マークFMの
面)とほぼ共役に配置される。
[0003] Outside the projection lens PL (outside the projection field of view)
Has an off-axis wafer alignment system O
The WA is fixed. The optical axis of the wafer alignment system OWA is parallel to the optical axis AX of the projection lens PL on the projection image plane side. In the wafer alignment system OWA, a mark on the wafer or an index mark TM serving as a reference when aligning the reference mark FM is provided on the glass plate, and a projection image plane (the wafer surface or the reference mark FM) is provided. Plane).

【0004】さて、ベースライン量BLは、図4に示す
ように、レチクルマークRMと基準マークFMとがアラ
イメントされたときのステージWSTの位置X1 と、指
標マークTMと基準マークFMとがアライメントされた
ときのステージWSTの位置X2 とをレーザ干渉計等で
計測し、その差(X1 −X2 )を計算することで求めら
れる。このベースライン量BLは、後でウェハ上のマー
クをウェハ・アライメント系OWAでアライメントして
投影レンズPLの直下に送り込むときの基準量となるも
のである。すなわちウェハ上の1ショット(被露光領
域)の中心とウェハ上のマークとの間隔をXP、ウェハ
マークが指標マークTMと合致したときのウェハステー
ジWSTの位置をX3 とすると、ショット中心とレチク
ル中心CCとを合致させるためには、ウェハステージW
STを次式の位置に移動させればよい。
As shown in FIG. 4, the base line amount BL is obtained by aligning the position X1 of the stage WST when the reticle mark RM and the reference mark FM are aligned with the index mark TM and the reference mark FM. The position X2 of the stage WST is measured by a laser interferometer or the like, and the difference (X1-X2) is calculated. This baseline amount BL is used as a reference amount when the mark on the wafer is later aligned by the wafer alignment system OWA and is sent immediately below the projection lens PL. That is, assuming that the distance between the center of one shot (area to be exposed) on the wafer and the mark on the wafer is XP, and the position of the wafer stage WST when the wafer mark matches the index mark TM is X3, the shot center and the reticle center In order to match with CC, the wafer stage W
ST may be moved to the position of the following equation.

【0005】 X3 −BL−XP(又はX3 −BL+XP) 尚、この計算式は原理的に一次元方向のみを表わしてい
るだけで、実際には2次元で考える必要があり、さらに
TTRアライメント系DDA(すなわちマークRM)の
配置、ウェハ・アライメント系OWAの配置等によって
も計算方法が異なる。
X 3 -BL-XP (or X 3 -BL + XP) Note that this formula only represents one-dimensional direction in principle, and it is actually necessary to consider it in two dimensions. In addition, the TTR alignment system DDA The calculation method also differs depending on the arrangement of the mark RM, the arrangement of the wafer alignment system OWA, and the like.

【0006】いずれにしろ、オフ・アクシス方式のウェ
ハ・アライメント系OWAを用いてウェハ上のマーク位
置を検出した後、一定量だけウェハステージWSTを送
り込むだけで、ただちにレチクルRのパターンをウェハ
上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することが
できる。
In any case, after the mark position on the wafer is detected using the off-axis type wafer alignment system OWA, the wafer stage WST is fed by a fixed amount, and the pattern of the reticle R is immediately transferred onto the wafer. Exposure can be performed so as to be accurately superimposed on the shot area.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
では、基準マークFMが形成された基準板をウェハステ
ージWST上へ取り付ける際に、ウエハステージに設け
られた移動鏡の反射面に対して回転誤差θfをもつ場合
がある。このとき、基準マークFMに対して精密にアラ
イメントされたレチクルRによりステップアンドリピー
ト方式で基板を露光すると、ウエハ上に形成された各シ
ョット領域は、配列座標系を基準としてみると、あたか
もチップローテーションが生じたかのように転写されて
しまう。
In the prior art as described above, when the reference plate on which the reference mark FM is formed is mounted on the wafer stage WST, the reference plate is moved with respect to the reflecting surface of the movable mirror provided on the wafer stage. There may be a rotation error θf. At this time, when the substrate is exposed in a step-and-repeat manner using the reticle R precisely aligned with the reference mark FM, each shot area formed on the wafer is as if the chip rotation is based on the array coordinate system. Is transcribed as if it occurred.

【0008】また、オフ・アクシス方式のアライメント
系OWAの検出中心点(指標マークTMの中心)と、レ
チクルRのマークRMの投影レンズPLによる投影点と
の位置関係(ベースライン量BL)を計測する際、その
相対距離は、ウェハステージWSTを移動させてレーザ
干渉計で求めている。このため、ウェハステージWST
が図4の位置X1 にある時と、位置X2 にある時とで、
ウェハステージWSTの走り精度、特にヨーイングによ
る誤差が生じる。通常、ウェハステージWSTの座標位
置は、ステージ移動平面内で互いに直交する測長軸をも
つ1組のレーザ干渉計(X方向用とY方向用)によって
計測されているが、この1組のレーザ干渉計は投影レン
ズPLに対してアッベ条件を満すように配置される。こ
のためオフ・アクシス・アライメント系OWAで基準マ
ークFMを検出する場合、そのマークFMの測定位置
(X2 )にはアッベ誤差が含まれることになる。このア
ッベ誤差、あるいはステージWSTのヨーイングによっ
て、各アライメントセンサー(DDA、OWA)の検出
分解能をいくら高めたとしても、ベースライン量BLの
計測精度には自ずと限界が生じてしまう。
The positional relationship (baseline amount BL) between the detection center point of the off-axis type alignment system OWA (the center of the index mark TM) and the projection point of the mark RM of the reticle R by the projection lens PL is measured. The relative distance is obtained by moving the wafer stage WST and using a laser interferometer. Therefore, the wafer stage WST
Is at position X1 in FIG. 4 and at position X2,
The running accuracy of wafer stage WST, particularly an error due to yawing, occurs. Usually, the coordinate position of wafer stage WST is measured by a pair of laser interferometers (for the X direction and for the Y direction) having length measuring axes orthogonal to each other in the stage movement plane. The interferometer is arranged so as to satisfy the Abbe condition with respect to the projection lens PL. Therefore, when the reference mark FM is detected by the off-axis alignment system OWA, the measured position (X2) of the mark FM includes an Abbe error. No matter how much the detection resolution of each alignment sensor (DDA, OWA) is increased due to this Abbe error or yawing of the stage WST, the measurement accuracy of the baseline amount BL naturally has a limit.

【0009】そこで本発明は、基板上に露光される複数
のショット領域のチップローテーションを無視できる程
度に小さくすること目的とする。さらに、ベースライン
計測時に生じるステージのヨーイングに起因した計測精
度の劣化を極力押えるような構成、及びシーケンスを備
えた投影露光装置を得ることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the chip rotation of a plurality of shot areas exposed on a substrate to a negligible level. Further, it is another object of the present invention to provide a projection exposure apparatus having a configuration and a sequence capable of minimizing deterioration of measurement accuracy due to yawing of a stage which occurs during baseline measurement.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、基板(W)
を載置するステージ(WST)と、ステージ上に設けら
れ、基準マーク(FM)が形成された基準板(FP)
と、基準マークを用いてマスクのアライメントを行う位
置合わせ手段(14)とを有し、マスクのパターンを基
板上に投影することによって基板を露光する投影露光装
置であって、位置合わせ手段は、基準板のステージに対
する少なくとも回転誤差(θf)を含む取り付け誤差に
基づいてマスクのアライメントを行うことを特徴とする
ものである。
According to the present invention, a substrate (W) is provided.
(WST) on which a reference mark (FM) is formed and a reference plate (FP) provided on the stage
A projection exposure apparatus for exposing the substrate by projecting a pattern of the mask onto the substrate, the alignment device comprising: The mask is aligned based on a mounting error including at least a rotation error (θf) of the reference plate with respect to the stage.

【0011】さらに本発明は、マスクのパターンをステ
ージに載置された基板上に投影することによって基板を
露光する投影露光方法であって、基準マークが形成され
た基準板が前記ステージ上に取り付けられており、この
基準板の前記ステージに対する取り付け誤差を検出し、
基準マークを用いてマスクのアライメントを行う際、
なくとも回転誤差を含む取り付け誤差に基づいてマスク
をアライメントすることを特徴とするものである。
Further, the present invention relates to a projection exposure method for exposing a substrate by projecting a mask pattern onto a substrate placed on a stage, wherein a reference plate on which a reference mark is formed is mounted on the stage. Has been detected, the mounting error of the reference plate with respect to the stage is detected,
When performing the alignment of the mask with a reference mark, small
At least the mask is aligned based on a mounting error including a rotation error .

【0012】また、本発明は、オフ・アクシス・アライ
メント系を備えた投影露光装置に関するもので、ここで
言うオフ・アクシス・アライメント系とは、投影光学系
の外部に別設されてウェハ上、又は基準板上のマークを
検出する系、もしくはレチクルを介さずに投影光学系の
みを介してウェハ上、又は基準板上のマークを検出する
系の両方を意味する。
The present invention also relates to a projection exposure apparatus provided with an off-axis alignment system. The off-axis alignment system referred to here is provided separately from the projection optical system and on a wafer. Alternatively, it means both a system for detecting a mark on a reference plate and a system for detecting a mark on a wafer or a reference plate only via a projection optical system without using a reticle.

【0013】さらに本発明では、オフ・アクシス・アラ
イメント系の検出中心点に対してアッベ条件を満すよう
に配置され、基板ステージ(WST)の2次元座標位置
を計測する1対の第1干渉計(IFX1 、IFY)と、
従来と同様に投影光学系の光軸位置に対してアッベ条件
を満す1対の第2干渉計(IFX2 、IFY)とを設け
る。
Further, in the present invention, a pair of first interference sensors arranged to satisfy the Abbe condition with respect to the detection center point of the off-axis alignment system and measuring the two-dimensional coordinate position of the substrate stage (WST). (IFX1, IFY)
As in the conventional case, a pair of second interferometers (IFX2, IFY) satisfying the Abbe condition with respect to the optical axis position of the projection optical system is provided.

【0014】そして、レチクルの装置に対するアライメ
ントのために、基板ステージ上に固定された基準マーク
板(FP)が投影光学系(PL)の直下に位置したと
き、第1干渉計による座標測定値(Lf)と第2干渉計
による座標測定値(Le)とが互いに等しくなるよう
に、主制御系(14)からの指令(設定手段)によっ
て、いずれか一方の干渉計の内部カウンタ(UDC1
2)の計数値(DX2 )を、他方の干渉計の内部カウン
タ(UDC11)へプリセットするようにした。
When the reference mark plate (FP) fixed on the substrate stage is positioned immediately below the projection optical system (PL) for alignment of the reticle with the apparatus, coordinate measurement values ( Lf) and the internal counter (UDC1) of one of the interferometers are instructed by a command (setting means) from the main control system (14) so that the coordinate measurement value (Le) by the second interferometer becomes equal to each other.
The count value (DX2) of 2) was preset to an internal counter (UDC11) of the other interferometer.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、基準板のステージに対する取り付
け誤差を予め精密に測定しておき、レチクルアライメン
トの際に誤差が補正されるようにレチクルステージを位
置決めすると、図3中のr2 に示すようにレチクルRは
移動鏡IMxの反射面に対してローテーションなくアラ
イメントされる。これによって基板上に露光される複数
のショット領域のチップローテーションを無視できる程
度に小さくすることができる。
According to the present invention, when the mounting error of the reference plate with respect to the stage is accurately measured in advance and the reticle stage is positioned so as to correct the error during reticle alignment, as shown by r2 in FIG. The reticle R is aligned with the reflection surface of the movable mirror IMx without rotation. As a result, the chip rotation of a plurality of shot areas exposed on the substrate can be reduced to a negligible level.

【0016】さらに、投影光学系に関してアッベ条件を
満す第2干渉計と、オフ・アクシス・アライメント系に
関してアッベ条件を満す第1干渉計とを設け、レチクル
アライメント時、又はレチクルのアライメント誤差のチ
ェック時に基準マーク(FP)が投影光学系の下に位置
するような基準ステージ位置で第1干渉計と第2干渉計
の測定値を同一にプリセットする。このため、そのプリ
セット以後、オフ・アクシス・アライメント系(OW
A)を使って第1干渉計で検出されたウェハ上のマーク
の位置情報は、第2干渉計の測定値に基づいた基板ステ
ージの位置制御にそのまま導入することができる。すな
わち、ヨーイングによる誤差量を計測して、ベースライ
ン量に補正として加える等の処理が不要となるととも、
プリセット後は第1干渉計、第2干渉計のどちらの測定
値に切り替えてステージ位置制御を行なっても、何ら支
障が生じない。
Further, a second interferometer that satisfies the Abbe condition with respect to the projection optical system and a first interferometer that satisfies the Abbe condition with respect to the off-axis alignment system are provided. The measurement values of the first interferometer and the second interferometer are preset identically at the reference stage position where the reference mark (FP) is located below the projection optical system at the time of the check. Therefore, after the preset, the off-axis alignment system (OW
The position information of the mark on the wafer detected by the first interferometer using A) can be directly introduced into the position control of the substrate stage based on the measurement value of the second interferometer. That is, there is no need to measure the amount of error due to yawing and add it to the baseline amount as a correction.
After presetting, switching to either the first interferometer or the second interferometer to perform the stage position control does not cause any trouble.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の実施例による投影露光装置の
構成を示し、図2は図1の装置のウェハステージとレー
ザ干渉計との配置、及び制御系のブロックを示す。図1
において、所定のパターン領域PAを有するレチクルR
は不図示のレチクルステージ上に保持され、パターン領
域PAの中心点に投影レンズPLの光軸AXが通るよう
に位置決めされる。このレチクルステージは、モータに
よって同図中のx方向、y方向、及びθ(光軸AXを中
心とした回転)方向に微動され、投影レンズPLを介し
たウェハとのアライメント(ダイ・バイ・ダイアライメ
ント)や、レチクルR自体の装置に対するアライメント
(レチクルアライメント)のためにレチクルRを移動す
る。またレチクルRのパターン領域PAの周辺4ヶ所に
は、レチクルアライメント(又はダイバイダイアライメ
ント)用のマークRMx 1 、RMx 2 、RMy 1 、RM
y 2 が設けられる。マークRMx 1 、RMx 2はレチク
ル側の直交座標系xyのx軸方向の位置合わせや、位置
ずれ検出に使われ、マークRMy 1 、RMy 2 は直交座
標系xyのy軸方向の位置合わせ、位置ずれ検出に使わ
れる。これら4つのマークはいずれも投影レンズPLの
視野領域内に配置される。
1 shows a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an arrangement of a wafer stage and a laser interferometer of the apparatus of FIG. 1 and a block diagram of a control system. FIG.
, A reticle R having a predetermined pattern area PA
Is held on a reticle stage (not shown), and is positioned such that the optical axis AX of the projection lens PL passes through the center point of the pattern area PA. The reticle stage is finely moved by a motor in the x direction, the y direction, and the θ (rotation about the optical axis AX) direction in the drawing, and is aligned with the wafer via the projection lens PL (die-by-die). The reticle R is moved for alignment) or alignment of the reticle R itself with the apparatus (reticle alignment). Also, at four locations around the pattern area PA of the reticle R, marks RMx 1, RMx 2, RMy 1, RM for reticle alignment (or die-by-die alignment)
y 2 is provided. The marks RMx 1 and RMx 2 are used for positioning in the x-axis direction of the rectangular coordinate system xy on the reticle side and for detecting a displacement, and the marks RMy 1 and RMy 2 are used for positioning and positioning in the y-axis direction of the rectangular coordinate system xy. Used for deviation detection. All of these four marks are arranged in the field of view of the projection lens PL.

【0018】さて、図2に示したように、レチクルRの
パターン領域PAの投影像は感光基板としてのウェハW
上に結像される。ウェハWはステップアンドリピート方
式、又はステップアンドスキャン方式で直交座標系XY
内を平行移動するウェハステージWST上にホルダーW
Hを介して保持される。ホルダーWHはステージWST
上でθ方向に微動可能であり、ウェハWのプリアライメ
ント後のローテーションを補正する。またステージWS
Tの周囲2辺には、直交座標系XYのX軸と平行な反射
面を有する移動鏡IMyと、Y軸と平行な反射面を有す
る移動鏡IMxとが固定されている。移動鏡IMyの反
射面には、Y軸と平行にレーザ干渉計IFYからのレー
ザビームが照射される。干渉計IFYは移動鏡IFYか
らの反射ビームと所定位置に固設された参照鏡からの反
射ビームとを干渉させて、移動鏡IMy、すなわちウェ
ハステージWSTのY方向に関する基準位置からの移動
距離を測定する。
As shown in FIG. 2, the projected image of the pattern area PA of the reticle R is a wafer W as a photosensitive substrate.
Imaged on top. The wafer W is stored in a rectangular coordinate system XY by a step-and-repeat method or a step-and-scan method.
Holder W on wafer stage WST moving in parallel
Held through H. Holder WH is stage WST
Above, it can be finely moved in the θ direction, and corrects the rotation of the wafer W after pre-alignment. Stage WS
A moving mirror IMy having a reflecting surface parallel to the X axis of the rectangular coordinate system XY and a moving mirror IMx having a reflecting surface parallel to the Y axis are fixed to two sides around T. The reflecting surface of the movable mirror IMy is irradiated with a laser beam from the laser interferometer IFY in parallel with the Y axis. Interferometer IFY causes the reflected beam from moving mirror IFY and the reflected beam from a reference mirror fixed at a predetermined position to interfere with each other, and moves moving mirror IMy, that is, the moving distance of wafer stage WST from the reference position in the Y direction. Measure.

【0019】同様に、移動鏡IMxに対しては2つのレ
ーザ干渉計IFX1 、IFX2 がX方向に対向して設け
られている。このうち干渉計IFX2 のレーザビームの
中心である測長軸と、干渉計IFYの測長軸(ビーム中
心)との各延長線は、投影レンズPLの光軸AXの位置
で直交するように設定される。
Similarly, two laser interferometers IFX1 and IFX2 are provided opposite to the moving mirror IMx in the X direction. Of these, each extension line of the length measurement axis which is the center of the laser beam of the interferometer IFX2 and the length measurement axis (beam center) of the interferometer IFY is set to be orthogonal to the position of the optical axis AX of the projection lens PL. Is done.

【0020】図2において、光軸AXを中心とした円I
fは投影レンズPLの視野領域(イメージフィールド)
であり、イメージフィールドIfが含まる大きさの基準
板FPは、ウェハW上の表面とほぼ同じ高さになるよう
にステージWSTに固定される。
In FIG. 2, a circle I centered on the optical axis AX is shown.
f is the field of view (image field) of the projection lens PL
The reference plate FP having a size including the image field If is fixed to the stage WST so as to have substantially the same height as the surface on the wafer W.

【0021】この基準板FPには図1に示したように、
その中心点Fccが投影レンズPLの光軸AXと合致した
とき、レチクルRの4つのマークRMx 1 、RMx 2 、
RMy 1 、RMy 2 の夫々の投影像とアライメントされ
る4つの基準マークFMX1、FMX2 、FMY1 、F
MY2 が形成されている。この4つの基準マークFMは
投影レンズPLとレチクルRとを介して、4つの対応す
るレチクルマークRMとともにスルーザレチクル方式
(以下、TTR方式と呼ぶ)のアライメント系(マーク
検出手段)DDX1 、DDX2 、DDY1 、DDY2 の
夫々によって検知される。このTTR方式のアライメン
ト系については、いくつかの方式が実用化され、公知に
なっているため、ここではその詳細な説明を省略する
が、代表的な方式としては、投影レンズPLによってレ
チクルR側へ逆投影された基準マークFMの像とレチク
ルマークRMの像とをテレビカメラ等で撮像し、その画
像信号に基づいて位置ずれ検出を行なう方式や、集光さ
れたレーザビームのスポット光をレチクルR、投影レン
ズPLを介して基準板FP上に照射し、レチクルマーク
RM、基準マークFMを横切るように1次元走査したと
きに各マークから発生する回折光や散乱光を、投影レン
ズPLの瞳EPと共役な面内で選択的に光電検出して基
準マークFMとレチクルマークRMとの位置ずれ量を検
出する方式等がある。TTR方式のアライメント系は、
その他に、ウェハW上のショット領域に付随したアライ
メントマーク(ウェハマークとする)とレチクルマーク
RMとの位置ずれ検出に使うこともある。
As shown in FIG. 1, this reference plate FP has
When the center point Fcc coincides with the optical axis AX of the projection lens PL, the four marks RMx 1, RMx 2,
Four reference marks FMX1, FMX2, FMY1, FMY aligned with the respective projected images of RMy1, RMy2
MY2 is formed. The four reference marks FM are passed through the projection lens PL and the reticle R, and together with four corresponding reticle marks RM, alignment systems (mark detecting means) DDX1, DDX2, DDX1 and DDX2 of a through-the-reticle method (hereinafter referred to as TTR method). It is detected by each of DDY1 and DDY2. Regarding the alignment system of the TTR system, several systems have been put to practical use and are well known, and therefore detailed description thereof is omitted here. However, a typical system is a reticle R side by a projection lens PL. The image of the reference mark FM and the image of the reticle mark RM, which are back-projected to the reticle, are captured by a television camera or the like, and the position is detected based on the image signal. R, irradiates the reference plate FP via the projection lens PL onto the reference plate FP, and diffracted or scattered light generated from each mark when the one-dimensional scanning is performed across the reticle mark RM and the reference mark FM. There is a method in which the amount of positional deviation between the reference mark FM and the reticle mark RM is detected by selectively performing photoelectric detection in a plane conjugate with the EP. The alignment system of the TTR system
In addition, it may be used for detecting a positional shift between an alignment mark (referred to as a wafer mark) attached to a shot area on the wafer W and the reticle mark RM.

【0022】さて、本実施例では、図1のように、投影
レンズPLの外側にオフ・アクシス方式のアライメント
系(マーク検出手段)OWAが固定されている。このオ
フ・アクシス・アライメント系OWAは、ウェハW上の
アライメントマークを画像として検出するために、顕微
鏡対物レンズと、その拡大像を撮像するテレビカメラ
(CCD等)とを含む。また、アライメント系OWAは
投影レンズPLとは別設されているため、独自に色消し
が行なわれた光学系(対物レンズ)を有し、対物レンズ
を介してウェハW上の観察領域を一様照明する光は、2
00〜350nm程度の波長幅を持つハロゲンランプ等か
ら作られる。その照明光は当然のことながらウェハW上
のレジストの感光帯域をはずしてある。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an off-axis type alignment system (mark detection means) OWA is fixed outside the projection lens PL. The off-axis alignment system OWA includes a microscope objective lens and a television camera (CCD or the like) that captures an enlarged image of the objective lens in order to detect an alignment mark on the wafer W as an image. Since the alignment system OWA is provided separately from the projection lens PL, the alignment system OWA has an optical system (objective lens) in which achromatism is independently performed, and the observation region on the wafer W is uniformly formed via the objective lens. The light to illuminate is 2
It is made of a halogen lamp or the like having a wavelength width of about 00 to 350 nm. As a matter of course, the illuminating light removes the photosensitive band of the resist on the wafer W.

【0023】このようなオフ・アクシス・アライメント
系OWAの内部には、例えばウェハW上のマークの位置
ずれを検出するための指標マークが設けられ、この指標
マークとウェハマークとの拡大像がテレビカメラで撮像
される。従ってオフ・アクシス・アライメント系OWA
によってウェハW上のマーク位置を検出する場合は、指
標マークとウェハマークとをテレビカメラで撮像してい
るときのウェハステージWSTの座標位置(Xw、Y
w)を記憶しておき、指標マークとウェハマークとの
X、Y方向の位置ずれ量(ΔX、ΔY)を画像信号処理
によって求めた後、座標値(Xw−ΔX、Yw−ΔY)
として算出する必要がある。このようにウェハステージ
WSTの座標位置を読み取る必要があるため、図2にも
示したように、オフ・アクシス・アライメント系OWA
の検出中心点Pdは、Y方向用の干渉計IFYの測長軸
の延長線とX方向用の干渉計IFX1 の測長軸の延長線
とが直交する点に設定されている。ここでオフ・アクシ
ス・アライメント系OWAの検出中心点Pdとは、必ず
しも対物レンズの光軸位置とは限らず、むしろ内部の指
標マークによって決まる仮想的な点である。すなわち、
指標マークを対物レンズを介してウェハW上に投影した
とき、その指標マークの投影点を基準として一定の位置
のところに検出中心点Pdが存在すると考え、オフ・ア
クシス・アライメント系OWAが、検出中心点Pdに対
するウェハマークの位置ずれ量(ΔX、ΔY)を求めて
いると考えるのである。
In such an off-axis alignment system OWA, for example, an index mark for detecting a positional shift of a mark on the wafer W is provided, and an enlarged image of the index mark and the wafer mark is displayed on a television. The image is taken by the camera. Therefore, the off-axis alignment system OWA
When the mark position on the wafer W is detected by the camera, the coordinate position (Xw, Y) of the wafer stage WST when the index mark and the wafer mark are imaged by the television camera.
w) is stored, and the amount of displacement (ΔX, ΔY) between the index mark and the wafer mark in the X and Y directions is obtained by image signal processing, and then the coordinate values (Xw−ΔX, Yw−ΔY)
It is necessary to calculate as Since it is necessary to read the coordinate position of wafer stage WST in this manner, as shown in FIG. 2, off-axis alignment system OWA
Is set at a point where the extension line of the measurement axis of the interferometer IFY for the Y direction and the extension line of the measurement axis of the interferometer IFX1 for the X direction are orthogonal to each other. Here, the detection center point Pd of the off-axis alignment system OWA is not necessarily limited to the optical axis position of the objective lens, but rather is a virtual point determined by an internal index mark. That is,
When the index mark is projected onto the wafer W via the objective lens, it is considered that the detection center point Pd exists at a certain position with respect to the projection point of the index mark, and the off-axis alignment system OWA detects It is considered that the positional deviation amount (ΔX, ΔY) of the wafer mark with respect to the center point Pd is determined.

【0024】以上のように、干渉計IFY、IFX1 と
オフ・アクシス・アライメント系OWAとを配置する
と、アライメント系OWAによるマーク位置検出のと
き、アッベ誤差(サイン誤差)は零になる。同様に干渉
計IFY、IFX2 についても、投影レンズPLに対し
てアッベ条件を満すように配置されたことになる。
As described above, if the interferometers IFY, IFX1 and the off-axis alignment system OWA are arranged, the Abbe error (sine error) becomes zero when the mark position is detected by the alignment system OWA. Similarly, the interferometers IFY and IFX2 are also arranged so as to satisfy the Abbe condition with respect to the projection lens PL.

【0025】さて、図2において干渉計IFX1 から出
力されるアップダウンパルスUDP1は、プリセット可
能なアップダウンカウンタ(UDC)11で可逆計数さ
れ、その計数値DX1 はステージWSTのX方向の座標
値として主制御系14へ出力される。同様に干渉計IF
X2 から出力されるアップダウンパルスUDP2 はプリ
セット可能なUDC12で計数され、その計数値DX2
はステージWSTのX方向の座標値として主制御系14
へ出力される。干渉計IFY1 についても同様にして、
UDC10によってアップダウンパルスが計数され、そ
の計数値DYが主制御系14へ送られる。これら各干渉
計からのアップダウンパルスは、ステージWSTが、例
えば0.01μm移動するたびに1パルスとなるように定
められている。
The up / down pulse UDP1 output from the interferometer IFX1 in FIG. 2 is reversibly counted by a presettable up / down counter (UDC) 11, and the counted value DX1 is used as the coordinate value of the stage WST in the X direction. Output to the main control system 14. Similarly, interferometer IF
The up / down pulse UDP2 output from X2 is counted by the presettable UDC 12, and the counted value DX2
Is the main control system 14 as the coordinate value of the stage WST in the X direction.
Output to Similarly, for the interferometer IFY1,
The up-down pulse is counted by the UDC 10 and the count value DY is sent to the main control system 14. The up / down pulse from each of these interferometers is set to be one pulse every time the stage WST moves, for example, 0.01 μm.

【0026】主制御系14はUDC10、11、12の
夫々にプリセット(又はリセット)の信号S1 、S2 、
S3 を出力する。このうちUDC11、12については
プリセット信号S1 、S2 に応答して特別なプリセット
が行なわれる。すなわち、プリセット信号(パルス)S
1 が出力されたときは、UDC12の計数値DX2 がU
DC11にプリセットされ、プリセット信号(パルス)
S2 が出力されたときは、UDC11の計数値DX1 が
UDC12にプリセットされる。尚、UDC10、1
1、12には、ウェハステージWSTを原点位置に位置
決めしたとき、零リセット信号が主制御系14から送ら
れるようになっている。
The main control system 14 applies preset (or reset) signals S 1, S 2,
Outputs S3. The UDCs 11 and 12 are specially preset in response to the preset signals S1 and S2. That is, the preset signal (pulse) S
When 1 is output, the count value DX2 of the UDC 12 becomes
Preset signal (pulse) preset in DC11
When S2 is output, the count value DX1 of the UDC 11 is preset in the UDC 12. In addition, UDC10, 1
1 and 12, a zero reset signal is sent from the main control system 14 when the wafer stage WST is positioned at the origin position.

【0027】さてTTRアライメント処理系16は、T
TR方式のアライメント系DDX1、DDX2 、DDY1
、DDY2 の夫々で検出されたマーク位置ずれ情報S
X1、SX2 、SY1 、SY2 に基づいて各種アライメ
ント誤差やレチクルステージ、又はウェハステージWS
Tの位置補正量を算出し、主制御系14へその結果を出
力する。オフ・アクシスアライメント処理系18はアラ
イメント系OWAで検出された複数のウェハマークの
X、Y方向の各位置ずれ情報SGx、SGyに基づい
て、ウェハW上のショット領域の中心点座標、ショット
領域の配列の規則性、ウェハWの伸縮、歪み等を演算に
よって求め、その結果を主制御系14へ出力する。ステ
ージドライバー20は、ウェハステージWSTをX方
向、Y方向の夫々へ駆動するためのモータ21、22を
制御するもので、先の処理系16、18からの結果とU
DC10、11、12からの座標値(DX1 、DX2 、
DY)とに基づいてウェハステージWSTを精密に位置
決めする。
Now, the TTR alignment processing system 16
TR type alignment system DDX1, DDX2, DDY1
, DDY2, the mark position deviation information S detected by
Various alignment errors, reticle stage, or wafer stage WS based on X1, SX2, SY1, SY2.
The position correction amount of T is calculated, and the result is output to the main control system 14. The off-axis alignment processing system 18 determines the coordinates of the center point of the shot area on the wafer W and the coordinates of the shot area on the basis of the positional deviation information SGx and SGy in the X and Y directions of the plurality of wafer marks detected by the alignment system OWA. The regularity of the arrangement, the expansion and contraction of the wafer W, the distortion, and the like are obtained by calculation, and the results are output to the main control system 14. The stage driver 20 controls the motors 21 and 22 for driving the wafer stage WST in the X direction and the Y direction, respectively. The results from the processing systems 16 and 18 and U
The coordinate values (DX1, DX2,
DY), the wafer stage WST is precisely positioned.

【0028】次に本実施例の動作について説明するが、
全体的なシーケンスは概ね公知であるため、詳しい説明
は省略し、特徴となるシーケンスのみについて説明す
る。まず、ウェハWをホルダーWH上にプリアライメン
トして載置する前に、レチクルRをレチクルステージ上
に載置する。レチクルRについても機械的なプリアライ
メントによってレチクルステージ上に保持される。この
際、干渉計IFY、IFX1 、IFX2 のUDC10、
11、12はウェハステージWSTの原点位置におけて
零リセットされているものとする。
Next, the operation of this embodiment will be described.
Since the entire sequence is generally known, a detailed description thereof will be omitted, and only a characteristic sequence will be described. First, before the wafer W is pre-aligned and mounted on the holder WH, the reticle R is mounted on the reticle stage. The reticle R is also held on the reticle stage by mechanical pre-alignment. At this time, UDC10 of interferometer IFY, IFX1, IFX2,
Assume that 11 and 12 are reset to zero at the origin position of wafer stage WST.

【0029】次に主制御系14は、ステージドライバー
20を介してウェハステージWSTを図1、又は図2の
ように位置決めするようにモータ21、22を制御す
る。ウェハステージWSTの原点位置に対する図1(又
は図2)の位置は予め決まっているので、基準板FPの
中心点Fccは、投影レンズPLの光軸AXに対して数μ
m程度の精度で位置決めされる。この位置決めが達成さ
れると、ウェハステージWSTは干渉計IFY、IFX
2 の制御のもとでサーボロックされる。
Next, the main control system 14 controls the motors 21 and 22 via the stage driver 20 so as to position the wafer stage WST as shown in FIG. 1 or FIG. Since the position of FIG. 1 (or FIG. 2) with respect to the origin position of wafer stage WST is predetermined, center point Fcc of reference plate FP is several μm with respect to optical axis AX of projection lens PL.
Positioning is performed with an accuracy of about m. When this positioning is achieved, wafer stage WST is moved to interferometers IFY and IFX.
The servo is locked under the control of 2.

【0030】その後、TTR方式のアライメント系DD
X1 、DDX2 、DDY1 、DDY2 を使って、レチク
ルマークRMと基準マークFMとの位置ずれ量SX1 、
SX2 、SY1 、SY2 を求める。処理系16はそれら
の位置ずれ量に基づいてレチクルRの中心点と基準板F
Pの中心点FccとのX、Y方向の位置ずれ量と、θ方向
の相対回転誤差量とを算出する。主制御系14は、この
位置ずれ量と回転誤差量とがともに零に追い込まれるよ
うに、レチクルステージを微動するためのモータ(不図
示)等を駆動する。レチクルステージの駆動は、TTR
アライメント系でマーク位置ずれを逐次検出して処理系
16から得られる位置ずれ量や回転誤差量に基づいたク
ローズ制御でもよいし、レチクルステージの位置を高精
度に測定するセンサーがある場合は、オープン制御でも
よい。
Thereafter, the alignment system DD of the TTR system is used.
By using X1, DDX2, DDY1, and DDY2, a positional shift amount SX1, between the reticle mark RM and the reference mark FM,
SX2, SY1, SY2 are obtained. The processing system 16 determines the center point of the reticle R and the reference plate F based on these positional deviation amounts.
The amount of displacement of the P from the center point Fcc in the X and Y directions and the amount of relative rotation error in the θ direction are calculated. The main control system 14 drives a motor (not shown) for finely moving the reticle stage and the like so that the displacement and the rotation error are both driven to zero. Driving of reticle stage is TTR
Close control may be performed based on the amount of positional deviation or rotation error obtained from the processing system 16 by sequentially detecting the mark positional deviation in the alignment system, or open if there is a sensor that measures the position of the reticle stage with high accuracy. Control may be used.

【0031】以上の動作によって、レチクルRは基準板
FP上の基準マークFMを基準としてアライメントされ
たことになる。このように基準板FPに対してレチクル
Rを精密にアライメントするときのウェハステージWS
Tの位置で、2つの干渉計IFX1 、IFX2 の各UD
C11、12が相互にプリセットされる。具体的には、
その時点でウェハステージWSTのサーボロックに使っ
ている干渉計IFX2 用のUDC12の測定値DX2
が、他方の干渉計IFX1 用のカウンタUDC11へプ
リセットされるように、主制御系14はプリセット信号
S1 を出力する。
By the above operation, reticle R is aligned with reference to reference mark FM on reference plate FP. The wafer stage WS for precisely aligning the reticle R with the reference plate FP in this manner
At position T, each UD of two interferometers IFX1 and IFX2
C11 and C11 are mutually preset. In particular,
At that time, the measured value DX2 of the UDC12 for the interferometer IFX2 used for the servo lock of the wafer stage WST
The main control system 14 outputs a preset signal S1 so that the signal is preset to the counter UDC11 for the other interferometer IFX1.

【0032】ただし、その直前にカウンタUDC11の
測定値DX1 が主制御系14に読み込まれ、測定値DX
2 との差分が演算されて、その差分もしくは読み込まれ
た測定値DX1 が記憶される。これら記憶した値は、干
渉計IFX1 とIFX2 との相互の測定関係を元に戻す
際に必要となる。
However, immediately before that, the measured value DX1 of the counter UDC11 is read into the main control system 14, and the measured value DX1 is read.
2 is calculated, and the difference or the read measurement value DX1 is stored. These stored values are required when restoring the mutual measurement relationship between the interferometers IFX1 and IFX2.

【0033】以上までの動作が本発明で特徴的なシーケ
ンスであり、後は基準板FP上の基準マークFMがオフ
・アクシス・アライメント系OWAで順次検出されるよ
うに、ウェハステージWSTを移動、位置決めし、その
ときのウェハステージWSTの各位置を干渉計IFX1
、IFYによって測定して記憶する。さらにオフ・ア
クシスアライメント処理系18によって検出中心Pdに
対する各基準マークFMの位置ずれ量を求め、その位置
ずれ量と記憶されたステージの各位置との情報に基づい
て、直交座標系XY上での検出中心点PdとレチクルR
の中心点の投影点との相対位置関係(ベースライン)を
算出して記憶する。
The above-described operation is a characteristic sequence of the present invention. After that, the wafer stage WST is moved so that the reference marks FM on the reference plate FP are sequentially detected by the off-axis alignment system OWA. After positioning, each position of wafer stage WST at that time is set to interferometer IFX1.
, IFY and store. Further, the off-axis alignment processing system 18 obtains the amount of displacement of each reference mark FM with respect to the detection center Pd, and based on the information of the amount of displacement and the stored position of each stage, the coordinates on the orthogonal coordinate system XY are determined. Detection center point Pd and reticle R
The relative position relationship (base line) between the center point of the and the projection point is calculated and stored.

【0034】以後、ウェハWをホルダーWH上に載置
し、オフ・アクシス・アライメント系OWAでウェハW
上のいくつかのショット領域に付随したウェハマークを
検出するとき等は、ウェハステージWSTの座標位置計
測として干渉計IFX1 、IFYを用いるようにし、露
光を行なうときは干渉計IFX2 、IFYの測定値のも
とでウェハステージWSTの位置制御を行なうようにす
る。
Thereafter, the wafer W is placed on the holder WH, and the wafer W is set by the off-axis alignment system OWA.
When detecting a wafer mark attached to some of the above shot areas, the interferometers IFX1 and IFY are used to measure the coordinate position of the wafer stage WST. When performing exposure, the measured values of the interferometers IFX2 and IFY are used. The position of the wafer stage WST is controlled under the above conditions.

【0035】すなわち、基準板FPを基準としてレチク
ルRをアライメントすることができるウェハステージW
STの位置で、2つの干渉計IFX1 、IFX2 の夫々
の内部カウンタ(UDC11、UDC12)を同一値に
プリセットした後では、オフ・アクシス・アライメント
系OWAによるマーク検出時に干渉計IFX1 で測定さ
れた値を、露光時に干渉計IFX2 の測定値に基づいて
ウェハステージWSTを位置決めするために必要な値と
してそのまま導入することができる。つまり、ウェハス
テージWSTのヨーイングによる位置誤差が、オフ・ア
クシスアライメント時と露光時との間で生じないことに
なる。
That is, wafer stage W capable of aligning reticle R with reference plate FP as a reference.
After the internal counters (UDC11, UDC12) of the two interferometers IFX1 and IFX2 are preset to the same value at the position ST, the value measured by the interferometer IFX1 when the mark is detected by the off-axis alignment system OWA. Can be directly introduced as a value necessary for positioning the wafer stage WST based on the measurement value of the interferometer IFX2 at the time of exposure. That is, a position error due to yawing of wafer stage WST does not occur between off-axis alignment and exposure.

【0036】以上で説明したシーケンスについて、図3
を参照してさらに詳しく述べる。図3はレチクルアライ
メント時における基準マークFMと移動鏡IMy、及び
干渉計IFY、IFX1 、IFX2 の配置関係を誇張し
て表わしたものである。 まず前提として、干渉計IF
Yの測長軸と干渉計IFX1 、IFX2 の各測長軸と
は、精密に直交しているものとし、オフ・アクシス・ア
ライメント系OWAのX方向の検出中心PDxとY方向
の検出中心とPDyの交点(Pd)と、基準板FPの中
心点Fccとは干渉計IFYの測長軸上に位置するものと
する。さて、基準板FPはウェハステージWST上へ取
り付ける際に、移動鏡IMxの反射面に対して回転誤差
θfをもつ。そこでこの回転誤差θfを予め精密に測定
しておき、レチクルアライメントの際に誤差θfが補正
されるようにレチクルステージを位置決めすると、図3
中のr2 に示すようにレチクルRは移動鏡IMxの反射
面に対してローテーションなくアライメントされる。
尚、図3中のr1 は基準マークFMに対してレチクルマ
ークRMを誤差零でアライメントしたときのレチクルの
位置を示し、中心点Fccを通る直線K1 はレチクルRの
中心を通りY方向に伸びる線を表わし、誤差θfが補正
されるようにレチクルRをアライメントしたとき、直線
K1 は移動鏡IMxの反射面と平行になる。
FIG. 3 shows the sequence described above.
This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 exaggerates the positional relationship between the reference mark FM, the movable mirror IMy, and the interferometers IFY, IFX1, IFX2 during reticle alignment. First, it is assumed that the interferometer IF
The length measuring axis of Y and the length measuring axes of the interferometers IFX1 and IFX2 are assumed to be precisely orthogonal to each other, and the detection center PDx in the X direction of the off-axis alignment system OWA, the detection center PD in the Y direction, and PDy And the center point Fcc of the reference plate FP are located on the length measurement axis of the interferometer IFY. Now, when the reference plate FP is mounted on the wafer stage WST, it has a rotation error θf with respect to the reflection surface of the movable mirror IMx. Therefore, when the rotation error θf is precisely measured in advance and the reticle stage is positioned so that the error θf is corrected during reticle alignment, FIG.
As shown by r2 in the figure, the reticle R is aligned with the reflecting surface of the movable mirror IMx without rotation.
Note that r1 in FIG. 3 indicates the position of the reticle when the reticle mark RM is aligned with the reference mark FM with an error of zero, and a straight line K1 passing through the center point Fcc is a line extending through the center of the reticle R in the Y direction. When the reticle R is aligned so that the error θf is corrected, the straight line K1 becomes parallel to the reflecting surface of the movable mirror IMx.

【0037】一方、この状態のときウェハステージWS
Tの位置決めサーボ制御は干渉計IFX2 、IFYに基
づいて行なわれているが、このときの干渉計IFX2 の
測定値(DX2 )をLe、干渉計IFX1 の測定値(D
X1 )をLfとすると、主制御系14はそのΔLy(L
f−Le)を算出して記憶する。測定値Le、Lfはウ
ェハステージWSTが原点位置にあったときの移動鏡I
Mxの反射面の位置を基準にしたものであり、その基準
は図3中に直線Lirで表わされる。そこで差ΔLyを記
憶した後に、干渉計IFX1 の測定値Lfが干渉計IF
X2 の測定値Leと等しくなるようにUDC11をプリ
セットすると、2つの干渉計IFX1 、IFX2 の基準
は直線Lir' のように変化する。この直線Lir' は移動
鏡IMxの反射面と平行になり、かつ直線K1 とも平行
になる。従って、以後オフ・アクシス・アライメント系
OWAでウェハW上のマーク、又は基準板FP上の基準
マークFMを検出し、そのX方向の位置を干渉計IFX
1 を使って検出した座標値は、そのまま干渉計IFX2
で計測される値と一対一に対応し、露光時のウェハステ
ージWSTの位置決め制御は、ステージのヨーイング等
を考慮した補正演算等をすることなく干渉計IFX2 、
IFYによる制御へ切り替えられる。
On the other hand, in this state, the wafer stage WS
The positioning servo control of T is performed based on the interferometers IFX2 and IFX. At this time, the measured value (DX2) of the interferometer IFX2 is Le, and the measured value (D
X1) is Lf, the main control system 14 has its ΔLy (L
f-Le) is calculated and stored. The measured values Le and Lf are the values of the movable mirror I when the wafer stage WST was at the origin position.
The position is based on the position of the reflection surface of Mx, and the reference is represented by a straight line Lir in FIG. Therefore, after storing the difference ΔLy, the measured value Lf of the interferometer IFX1 is
When the UDC 11 is preset so as to be equal to the measured value Le of X2, the reference of the two interferometers IFX1 and IFX2 changes like a straight line Lir '. This straight line Lir 'is parallel to the reflecting surface of the movable mirror IMx and also parallel to the straight line K1. Accordingly, thereafter, the mark on the wafer W or the reference mark FM on the reference plate FP is detected by the off-axis alignment system OWA, and the position in the X direction is detected by the interferometer IFX.
The coordinate value detected using 1 is used as is for the interferometer IFX2.
The position of the wafer stage WST at the time of exposure is controlled by the interferometer IFX2 without performing a correction operation or the like in consideration of yawing of the stage.
The control is switched to IFY control.

【0038】尚、ステップアンドリピート方式でウェハ
ステージWSTを、例えばY方向にステッピングされる
場合、ステージWSTは移動鏡IMxの反射面の方向に
沿って移動していく。このため、レチクルRをr2 のよ
うに誤差θf だけ補正してアライメントしておくと、ウ
ェハW上に露光された複数のショット領域の配列によっ
て決まる配列座標系に対して、ショット領域毎のローテ
ーション、いわゆるチップローテーションが無視できる
程に小さくなる。
When the wafer stage WST is stepped, for example, in the Y direction by the step and repeat method, the stage WST moves along the direction of the reflecting surface of the movable mirror IMx. For this reason, if the reticle R is corrected by the error θf like r2 and aligned, the rotation of each shot area with respect to the array coordinate system determined by the array of the plurality of shot areas exposed on the wafer W can be performed. The so-called chip rotation becomes so small that it can be ignored.

【0039】また、本実施例では、オフ・アクシス・ア
ライメント系OWAは1本しか設けていないが、2本以
上を設ける場合でも、同様にアッベ条件を満足する干渉
計を増設すればよい。さらに投影レンズのイメージフィ
ールドが大きく、イメージフィールド内の周辺部に検出
中心点を有するTTLオフ・アクシス・アライメント系
(実質的に投影レンズのみを介してウェハマークを検出
する方式)に対してもアッベ条件を満すように干渉計を
配置してよい。またX方向の干渉計が2本とY方向の干
渉計が2本の場合は、X方向用とY方向用とでそれぞれ
相互プリセットを行なえばよい。また、図3での説明で
は、干渉計IFX2 のUDC12の測定値Le(DX2
)を、干渉計IFX1 のUDC11にプリセットする
としたが、その逆方向にプリセットしたもよい。すなわ
ち、UDC11の測定値LfをUDC12へプリセット
してもよい。ただし、この場合はプリセットの前に、ウ
ェハステージWSTの位置決め制御を干渉計IFX1 、
IFYによる制御に切り替えておく必要がある。
In this embodiment, only one off-axis alignment system OWA is provided. However, even when two or more off-axis alignment systems are provided, an interferometer satisfying the Abbe condition may be similarly added. Furthermore, the BB is also applicable to a TTL off-axis alignment system in which the image field of the projection lens is large and has a detection center at a peripheral portion in the image field (a method of detecting a wafer mark substantially only through a projection lens). The interferometer may be arranged to satisfy the conditions. In the case where the number of interferometers in the X direction is two and the number of interferometers in the Y direction are two, mutual presetting may be performed for each of the X direction and the Y direction. In the description with reference to FIG. 3, the measurement value Le (DX2) of the UDC 12 of the interferometer IFX2 is used.
) Is preset in the UDC 11 of the interferometer IFX1, but may be preset in the opposite direction. That is, the measurement value Lf of the UDC 11 may be preset in the UDC 12. However, in this case, before the presetting, the positioning control of the wafer stage WST is performed by the interferometer IFX1,
It is necessary to switch to control by IFY.

【0040】ところで図1に示したTTR方式のアライ
メント系DDX1 、DDX2 、DDY1 、DDY2 、あ
るいはオフ・アクシス・アライメント系OWAとして
は、例えば特開平2−231504号公報に開示されて
いるように、2本の可干渉性ビームをレチクル上、又は
ウェハ上で所定の角度で交差するように照射し、レチク
ル、又はウェハ上の格子パターン上に干渉縞を作り、格
子パターンから生ずる回折光(±1次光、又は0次、±
2次光)を光電検出することによって、ウェハ上の格子
パターンの座標位置、あるいはレチクルの格子パターン
とウェハ上の格子パターンとの相対位置ずれ量を求める
2光束干渉アライメント方式を採用してもよい。この方
式は、特に基準板FPを使ったレチクルRのアライメン
ト時に極めて有効である。すなわち、基準板FP上の各
基準マークFMを格子パターンにし、レチクルR上の各
レチクルマークRMも格子パターンとし、2光束干渉ア
ライメント方式のTTRアライメント系で各レチクルマ
ークRMと各基準マークFMとの位置ずれ量を求める。
この位置ずれ量の計測分解能は、干渉計IFX1 、IF
X2 、IFYの分解能(±0.01μm)よりも高くする
ことができる。
As the TTR type alignment system DDX1, DDX2, DDY1, DDY2 or the off-axis alignment system OWA shown in FIG. 1, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei. A coherent beam of a book is irradiated on a reticle or a wafer so as to intersect at a predetermined angle, an interference fringe is formed on a grating pattern on the reticle or the wafer, and diffracted light generated from the grating pattern (± 1st order) Light or 0th order, ±
A two-beam interference alignment method may be employed, in which the secondary light is detected photoelectrically to determine the coordinate position of the lattice pattern on the wafer or the relative displacement between the lattice pattern of the reticle and the lattice pattern on the wafer. . This method is extremely effective especially when aligning the reticle R using the reference plate FP. That is, each reference mark FM on the reference plate FP is a grid pattern, each reticle mark RM on the reticle R is also a grid pattern, and each reticle mark RM and each reference mark FM are aligned in a two-beam interference alignment type TTR alignment system. Find the amount of displacement.
The measurement resolution of the displacement is determined by the interferometers IFX1 and IFX1
It can be higher than the resolution of X2 and IFY (± 0.01 μm).

【0041】そして求まった位置ずれ量に、基準板FP
の取り付け誤差θfによる各マークのオフセット量を加
えてレチクルステージをX、Y、θ方向にサーボ制御す
ればよい。尚、レチクルRがアライメントされた後、2
光束干渉アライメント方式のTTRアライメント系でレ
チクルRに対して基準板FPが位置サーボ制御されるよ
うに、TTRアライメント系で検出される位置ずれ量の
みに基づいたステージドライバー20の制御を開始し、
ウェハステージWSTの位置を、アライメントされたレ
チクルRを基準としてサーボロックした状態で、2つの
干渉計IFX1 、IFX2 の測定値を等しくプリセット
するようにしてもよい。この場合、2つの干渉計IFX
1 、IFX2 はウェハステージWSTの位置制御に寄与
していないので、両方をプリセットしてもよい。
Then, the reference plate FP
The reticle stage may be servo-controlled in the X, Y, and θ directions by adding the offset amount of each mark due to the mounting error θf. After reticle R is aligned, 2
The control of the stage driver 20 based on only the positional deviation detected by the TTR alignment system is started so that the reference plate FP is position-servo-controlled with respect to the reticle R in the TTR alignment system of the light beam interference alignment system,
With the position of wafer stage WST servo-locked with reference to aligned reticle R, the measured values of two interferometers IFX1 and IFX2 may be preset equally. In this case, two interferometers IFX
1 and IFX2 do not contribute to the position control of the wafer stage WST, so both may be preset.

【0042】また、レチクルアライメント、あるいはレ
チクルアライメント後の残留誤差のチェックについて
は、TTRアライメント系以外に、ウェハステージWS
Tの基準板FP上に設けた発光型のマークをレチクルR
へ逆投影し、発光マークの像とレチクルマークRMとの
相対位置を検出する方式、あるいは基準板FPのスリッ
ト状のマークの下に光電素子を設け、基準板上に結像し
たレチクルマークRMの投影像を、その光電素子で受光
して投影像の位置を検出する方式でもよい。
For checking the reticle alignment or the residual error after the reticle alignment, besides the TTR alignment system, the wafer stage WS
The light emitting mark provided on the reference plate FP of T
Back-projecting to detect the relative position between the image of the light-emitting mark and the reticle mark RM, or by providing a photoelectric element under the slit-shaped mark of the reference plate FP and forming the reticle mark RM formed on the reference plate. The projection image may be received by the photoelectric element to detect the position of the projection image.

【0043】ところで、基準板FPの取り付け誤差θf
を予め精密に測定する方法として、試し焼きを使う方法
がある。この場合、ステッパー評価用のテストレチクル
等を図1中に示してTTRアライメント系DDX1 、D
DX2 、DDY1 、DDY2を使って基準板FPに対し
て精密にアライメントする。すなわち、このレチクルア
ライメントでは、取り付け誤差θfを伴った基準板FP
に対してテストレチクルが位置合わせされ、その結果、
テストレチクルは図3中のr1 のようにセットされる。
By the way, the mounting error θf of the reference plate FP
There is a method of using a trial bake as a method of accurately measuring in advance. In this case, a test reticle for stepper evaluation and the like are shown in FIG. 1 and TTR alignment systems DDX1 and DDX1
Using DX2, DDY1 and DDY2, precise alignment with reference plate FP is performed. That is, in this reticle alignment, the reference plate FP with the mounting error θf
The test reticle is aligned with respect to
The test reticle is set as r1 in FIG.

【0044】次にその状態で、ウェハホルダーWH上に
レジストを塗布したテストウェハ(ベア・シリコン等)
を、フラットOFを基準としてプリアライメントして載
置する。そして、テストレチクルのパターン領域PAの
投影像の大きさに応じたピッチでウェハステージWST
をX方向、Y方向にステッピッグさせては露光すること
を繰り返す。このとき、ウェハステージWSTのX方
向、Y方向の移動はあくまでも移動鏡IMx、IMyの
反射面に従ったものとなる。
Next, in this state, a test wafer (bare silicon, etc.) with a resist applied on the wafer holder WH
Are pre-aligned on the basis of the flat OF and placed. Then, wafer stage WST is placed at a pitch corresponding to the size of the projected image of pattern area PA of the test reticle.
Is repeated in the X and Y directions. At this time, the movement of wafer stage WST in the X and Y directions follows the reflecting surfaces of movable mirrors IMx and IMy to the last.

【0045】図5は、このときテストウェハW上に形成
されるテストレチクルのショット領域TSの露光時にお
ける配置を誇張して示したものである。図5において、
直交座標系Xr、Yrはテストレチクルの座標系であ
り、ウェハW上の複数のショット領域TSの夫々は、い
ずれもその座標系Xr、Yrに対して回転ずれはない。
ところがステップアンドリピート方式でのウェハステー
ジWSTのスッテピングは移動鏡IMx、IMyに従っ
て行なわれるから、各ショット領域TSの中心点で規定
される配列座標系(直交)αβは移動鏡IMx、IMy
の各反射面と平行になる。このため図5から明らかなよ
うに、ウェハ上の各ショット領域TSは配列座標系αβ
を基準としてみると、あたかもチップローテーションが
生じたかのように観測される。
FIG. 5 shows an exaggerated arrangement of the shot area TS of the test reticle formed on the test wafer W at the time of exposure. In FIG.
The orthogonal coordinate systems Xr and Yr are coordinate systems of the test reticle, and each of the plurality of shot areas TS on the wafer W has no rotational displacement with respect to the coordinate systems Xr and Yr.
However, since the stepping of the wafer stage WST in the step-and-repeat method is performed according to the moving mirrors IMx and IMy, the array coordinate system (orthogonal) αβ defined by the center point of each shot area TS is equal to the moving mirrors IMx and IMy.
Is parallel to each of the reflection surfaces. Therefore, as is apparent from FIG. 5, each shot area TS on the wafer has an array coordinate system αβ
As a reference, it is observed as if chip rotation had occurred.

【0046】従って、このようにテスト露光されたウェ
ハを現像した後、各ショット領域TS内のテストマーク
(バーニア等)を使って、配列座標系αβに対する各シ
ョット領域TSの平均的な回転誤差量Δθcをステッパ
ーの計測機能、もしくは他の測定機を使って求めれば、
その誤差量Δθcが実質的に取り付け誤差θfと等しい
ことになる。
Therefore, after the test-exposed wafer is developed, the average rotation error amount of each shot area TS with respect to the array coordinate system αβ is determined using the test mark (vernier or the like) in each shot area TS. If Δθc is obtained using the measurement function of a stepper or other measuring instruments,
The error amount Δθc is substantially equal to the mounting error θf.

【0047】尚、チップローテーション計測のためのテ
スト露光の際に特殊なスッテピングを行なう手法があ
る。それはテストレチクルのパターン領域PAの最外周
部の複数ヶ所に配置されたバーニアパターンが、隣接す
るショット領域の露光時に互いにオーバーラップするよ
うにスッテピングさせるのである。その具体例を図6
(A)、(B)、(C)に示す。
Incidentally, there is a method of performing special stepping at the time of test exposure for chip rotation measurement. That is, stepping is performed so that the vernier patterns arranged at a plurality of locations on the outermost periphery of the pattern area PA of the test reticle overlap with each other when the adjacent shot areas are exposed. FIG. 6 shows a specific example.
(A), (B) and (C) show.

【0048】図6(A)はテストレチクルTRのパター
ン領域PA内のバーニアパターン配置の一例を示し、領
域PAの周辺の4辺の夫々には、図6(B)に示した回
折格子状のバーニアパターンGPの複数個が所定位置に
形成されている。これらバーニアパターンGPのうち、
座標Xr、YrのYr軸と平行なパターン領域PAの辺
に沿って形成されたものは、いずれも回折格子のピッチ
方向がYr方向と一致するように定められ、Xr軸と平
行なパターン領域PAの辺に沿って形成されたものは、
いずれも回折格子のピッチ方向がXr方向と一致するよ
うに定められる。またそれら複数のバーニアパターンG
Pの夫々は、テストレチクルTRの中心点CRに対して
予め決められた位置に形成され、その位置関係は他の測
定機によって精密に計測され、テストレチクルのバーニ
ア配置精度(誤差)として求められているものとする。
FIG. 6A shows an example of a vernier pattern arrangement in the pattern area PA of the test reticle TR. Each of the four sides around the area PA has the diffraction grating shape shown in FIG. A plurality of vernier patterns GP are formed at predetermined positions. Of these vernier patterns GP,
Any of the coordinates Xr and Yr formed along the sides of the pattern area PA parallel to the Yr axis are determined so that the pitch direction of the diffraction grating coincides with the Yr direction, and the pattern area PA parallel to the Xr axis. What was formed along the side of
In each case, the pitch direction of the diffraction grating is determined so as to coincide with the Xr direction. In addition, the plurality of vernier patterns G
Each of P is formed at a predetermined position with respect to the center point CR of the test reticle TR, and the positional relationship is precisely measured by another measuring device, and is obtained as the vernier arrangement accuracy (error) of the test reticle. It is assumed that

【0049】さて図6(B)に示した回折格子状のバー
ニアパターンGPは、一定ピッチ(ウェハ上で例えば4
μm)でラインアンドスペースを形成したもので、各ラ
インとスペースはウェハ上で例えば2μmである。この
ようなバーニアパターンGPを有するパターン領域PA
をスッテピングによりウェハへ焼き付けるとき、図6
(C)に示すように、隣接するショット領域同志がX方
向、Y方向の各ステップ方向に一部オーバーラップする
ようにステップ移動する。図6(C)は、図5に示した
複数のショット領域のうちの1つを特定のショット領域
TSaとして着目し、それに隣接した4つのショット領
域TS1 、TS2 、TS3 、TS4 の配置を誇張して示
したものである。図5からもわかるように、チップロー
テーションが存在すると、隣接するショット領域同志は
スッテピング方向とほぼ直交する方向に相対位置ずれを
起したように観察される。例えば図6(C)において、
α(X)方向のステッピングによって形成されるショッ
ト領域TS1 とTS3 は、着目するショット領域TSa
に対してβ(Y)方向にずれ、β(Y)方向のステッピ
ングによって形成されるショット領域TS2 、TS4
は、ショット領域TSaに対してα(X)方向にずれて
いる。そこで各ショット領域のオーバーラップ部分(斜
線部)に、チップローテーションによってずれる方向と
格子状バーニアパターンGPのピッチ方向とを合致さ
せ、かつ隣接ショット領域の各バーニアパターンがステ
ッピング方向に少しずれて並置されるようにステッピン
グを行なう。
The vernier pattern GP in the form of a diffraction grating shown in FIG.
μm) to form a line and space, and each line and space is, for example, 2 μm on the wafer. Pattern area PA having such a vernier pattern GP
6 is printed on the wafer by stepping.
As shown in (C), the adjacent shot areas are step-moved so as to partially overlap each other in the X and Y step directions. FIG. 6C focuses on one of the plurality of shot areas shown in FIG. 5 as a specific shot area TSa, and exaggerates the arrangement of four adjacent shot areas TS1, TS2, TS3, and TS4. It is shown. As can be seen from FIG. 5, when the chip rotation is present, the adjacent shot areas are observed to have a relative positional shift in a direction substantially orthogonal to the stepping direction. For example, in FIG.
The shot areas TS1 and TS3 formed by the stepping in the α (X) direction are the shot areas TSa of interest.
Are shifted in the β (Y) direction with respect to the shot areas TS2 and TS4 formed by stepping in the β (Y) direction.
Are shifted in the α (X) direction with respect to the shot area TSa. Therefore, the direction shifted by the chip rotation and the pitch direction of the lattice-like vernier pattern GP are made coincident with each other in the overlap portion (hatched portion) of each shot region, and each vernier pattern in the adjacent shot region is juxtaposed with a slight shift in the stepping direction. Stepping is performed as follows.

【0050】こうして焼き付けられたウェハを現像する
と、ショット領域TSaの周辺の4辺の夫々に、一対の
格子状バーニアパターンGPのレジスト像が形成され
る。一対のバーニアレジストパターンはチップローテー
ションによって、ピッチ方向にわずかに位置ずれを起こ
している。この位置ずれ量を高精度に測定することによ
って、チップローテーション量Δθc、すなわち、取り
付け誤差θfが求まる。
When the thus baked wafer is developed, a resist image of a pair of lattice-shaped vernier patterns GP is formed on each of the four sides around the shot area TSa. The pair of vernier resist patterns are slightly displaced in the pitch direction due to the chip rotation. By measuring this positional deviation amount with high accuracy, the chip rotation amount Δθc, that is, the mounting error θf is obtained.

【0051】ここで、具体例をあげると、図6(A)の
テストレチクル中のバーニアパターンGPのうち、レチ
クル中心点CRを通りXr軸と平行な線上に、中心点C
Rに対して対称的に位置する2つのバーニアパターンG
Pa、GPbに着目する。このとき、ショット領域TS
aとショット領域TS1 とのオーバーラップ部分(左側
のオーバーラップ部とする)では、領域TSaに付随し
たバーニアレジストパターンGPaに対して、領域TS
1 のバーニアレジストパターンGPbはY方向の正に位
置ずれを起し、ショット領域TSaとショット領域TS
3 とのオーバーラップ部分(右側のオーバーラップ部と
する)では、領域TSaに付随したバーニアレジストパ
ターンGPbに対して、領域TS3 のバーニアレジスト
パターンGPaはY方向の負に位置ずれを起す。
Here, as a specific example, in the vernier pattern GP in the test reticle of FIG. 6A, the center point C is located on a line passing through the reticle center point CR and parallel to the Xr axis.
Two vernier patterns G symmetrically positioned with respect to R
Pay attention to Pa and GPb. At this time, the shot area TS
In the overlap portion between the shot area TS1 and the shot area TS1 (the overlap area on the left side), the area TSa with respect to the vernier resist pattern GPa
The vernier resist pattern GPb 1 has a positive displacement in the Y direction, and the shot area TSa and the shot area TS
In the overlap portion with 3 (the overlap portion on the right side), the vernier resist pattern GPa in the region TS3 causes a negative displacement in the Y direction with respect to the vernier resist pattern GPb attached to the region TSa.

【0052】そこでテストレチクル上でのバーニアパタ
ーンGPa、GPbのXr方向の間隔をウェハ側に換算
した値をLDとして、左側のオーバーラップ部で求めた
Y方向の位置ずれ量をΔYg 1 とし、右側のオーバーラ
ップ部で求めたY方向の位置ずれ量をΔYg 2 としたと
き、チップローテーションΔθc(=θf)は次式で算
出される。
Therefore, the value obtained by converting the distance between the vernier patterns GPa and GPb on the test reticle in the Xr direction on the wafer side is denoted by LD, the amount of positional deviation in the Y direction obtained by the left overlap portion is denoted by ΔYg 1, When the amount of displacement in the Y direction obtained at the overlapped portion is represented by ΔYg 2, the chip rotation Δθc (= θf) is calculated by the following equation.

【0053】Δθc≒(ΔYg 1 −ΔYg 2 )/LD このような手法で、着目するショット領域TSa内の他
の複数対のバーニアレジストパターンGPの相対位置ず
れ量を求めて複数個のチップローテーション量Δθcを
算出した後、それらを平均化することによって、より精
度の高い取り付け誤差θfが求まる。またウェハ上の複
数の異なる位置に着目するショット領域TSaを設定
し、その複数位置の夫々で求めた平均化されたチップロ
ーテーション量Δθcを、さらに平均化すると、ウェハ
ステージWSTのランダムなステッピング誤差による影
響が低減されることになる。
Δθc ≒ (ΔYg 1 −ΔYg 2) / LD By such a method, the relative positional shift amounts of the other plural pairs of vernier resist patterns GP in the focused shot area TSa are obtained, and a plurality of chip rotation amounts are obtained. After calculating Δθc and averaging them, a more accurate mounting error θf is obtained. Further, a shot area TSa focused on a plurality of different positions on the wafer is set, and the averaged chip rotation amount Δθc obtained at each of the plurality of positions is further averaged, so that a random stepping error of the wafer stage WST causes The effect will be reduced.

【0054】尚、図6(B)のバーニアパターンGPの
レジスト像の2つがピッチ方向と直交する方向に並置さ
れた場合、2つのバーニアレジストパターンのピッチ方
向の位置ずれ量は、例えば特開昭62−56818号公
報に開示されているような干渉縞を使った位置ずれ測定
機を使うことで極めて高精度に測定できる。
When two of the resist images of the vernier pattern GP in FIG. 6B are juxtaposed in a direction orthogonal to the pitch direction, the amount of positional deviation of the two vernier resist patterns in the pitch direction can be determined, for example, by the method disclosed in The measurement can be performed with extremely high accuracy by using a displacement measuring apparatus using interference fringes as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-56818.

【0055】この公報に開示された方式によれば、2つ
のバーニアレジストパターンの夫々にピッチ方向に対称
的に傾いた2本のレーザビームを同時に照射して、バー
ニアレジストパターンの格子ピッチPgの1/2のピッ
チの干渉縞を作るとともに、2本のレーザビーム間に一
対の周波数差Δfを与える。このとき2つのバーニアレ
ジストパターンの夫々から垂直に発生する±1次回折光
の干渉光は周波数Δfのビート光となり、この干渉光を
個別に光電検出すると、周波数Δfの2つの交流信号
(正弦波)が得られる。ところが、2つのバーニアレジ
ストパターンがピッチ方向に位置ずれ(格子ピッチPg
の1/2以内)を起していると、その位置ずれ量に比例
して、2つの交流信号に位相差φが生じる。そこで位相
差計等を用いて2つの交流信号の位相差φ(±180°
以内)を計測し、それを位置ずれ量に換算すればよい。
ちなみに位相差計測にフーリエ変換を利用したとする
と、位相差計測の分解能として±0.5°程度が安定に得
られる。格子ピッチPgがウェハ上で4μmであるとす
ると、Pg/2の位置ずれが位相差の360°に対応
(±Pg/4が±180°に対応)するから、±0.5°
の位相計測分解能のとき、位置ずれ検出分解能は±Pg
/(4・180/0.5)となり、約±2.8nmとなる。こ
の値は通常の測長用のレーザ干渉計の分解能に対して1
桁以上高いものである。
According to the method disclosed in this publication, two vernier resist patterns are simultaneously irradiated with two laser beams that are symmetrically inclined in the pitch direction, and each of the two vernier resist patterns has a lattice pitch Pg of 1 of the vernier resist pattern. In addition to producing an interference fringe having a pitch of / 2, a pair of frequency differences Δf are given between the two laser beams. At this time, the interference light of the ± 1st-order diffracted light vertically generated from each of the two vernier resist patterns becomes beat light having a frequency Δf, and when this interference light is individually photoelectrically detected, two AC signals (sine waves) having a frequency Δf are obtained. Is obtained. However, the two vernier resist patterns are displaced in the pitch direction (grating pitch Pg
(Within の of the above), a phase difference φ occurs between the two AC signals in proportion to the positional deviation amount. Therefore, using a phase difference meter or the like, the phase difference φ (± 180 °) between the two AC signals is obtained.
) And convert it to the amount of positional deviation.
Incidentally, if the Fourier transform is used for the phase difference measurement, a resolution of about ± 0.5 ° can be stably obtained as the resolution of the phase difference measurement. Assuming that the lattice pitch Pg is 4 μm on the wafer, the position shift of Pg / 2 corresponds to a phase difference of 360 ° (± Pg / 4 corresponds to ± 180 °), and therefore ± 0.5 °
When the phase measurement resolution is, the displacement detection resolution is ± Pg
/(4.180/0.5), which is approximately ± 2.8 nm. This value is 1 for the resolution of a normal laser interferometer for length measurement.
They are orders of magnitude higher.

【0056】従って、このような干渉縞を使った位置ず
れ測定機能がステッパーのアライメント系に組み込まれ
ているときは、現像後のウェハをそのステッパーに載せ
て自動計測を行なうことで、ただちにチップローテーシ
ョンΔθc、及び基準板FPの取り付け誤差θfが求ま
るので、その値をステッパーのコンピュータ内に装置定
数として記憶させるまでの動作が自動でできるといった
利点がある。また、そのような高分解能、高精度な自己
計測システムを備えたステッパーであれば、基準板FP
の取り付け誤差は、直接基準マークの位置関係を測定す
ることによっても求めることができる。この場合は、基
準マークの一部に図5と同様の回折格子状のマークを入
れておく必要がある。
Therefore, when the misalignment measurement function using such interference fringes is incorporated in the alignment system of the stepper, the developed wafer is placed on the stepper to perform automatic measurement, thereby immediately performing chip rotation. Since Δθc and the mounting error θf of the reference plate FP are obtained, there is an advantage that the operation until the values are stored as device constants in the computer of the stepper can be automatically performed. If the stepper has such a high-resolution and high-precision self-measurement system, the reference plate FP
Can also be determined by directly measuring the positional relationship between the reference marks. In this case, it is necessary to put a diffraction grating mark similar to that shown in FIG. 5 in a part of the reference mark.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウェハW
上に露光された複数のショット領域の配列によって決ま
る配列座標系に対して、ショット領域毎のローテーショ
ン、いわゆるチップローテーションを無視できる程に小
さくできる。
As described above, according to the present invention, the wafer W
With respect to an array coordinate system determined by the arrangement of a plurality of shot areas exposed above, rotation for each shot area, so-called chip rotation, can be made small enough to be ignored.

【0058】また、オフ・アクシス・アライメント系に
対してアッベ条件を満した第1干渉計と、投影光学系に
対してアッベ条件を満した第2干渉計とを、ステージ上
の基準板に対してマスクをアライメントするためのステ
ージ位置で、同一測定値になるようにプリセットしてい
るから、それ以後、オフ・アクシス・アライメント系と
第1干渉計を使って感光基板上のマーク位置を検出した
結果は、そのまま第2干渉計を使った露光時のステージ
位置制御にそのまま使えることになり、ステージのヨー
イング等を考慮した補正演算を逐次行なう必要がないと
いった利点がある。
Further, a first interferometer satisfying the Abbe condition with respect to the off-axis alignment system and a second interferometer satisfying the Abbe condition with respect to the projection optical system are provided with respect to a reference plate on the stage. The stage position for aligning the mask is preset so that the same measurement value is obtained. After that, the mark position on the photosensitive substrate was detected using the off-axis alignment system and the first interferometer. The result can be used as it is for the stage position control at the time of exposure using the second interferometer, and there is an advantage that it is not necessary to sequentially perform a correction operation in consideration of the yawing of the stage and the like.

【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投影露光装置の構成を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置のウェハステージ上の構成と制御系
の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration on a wafer stage and a configuration of a control system of the apparatus of FIG. 1;

【図3】本実施例の動作を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the present embodiment.

【図4】従来の投影露光装置におけるベースライン計測
を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating baseline measurement in a conventional projection exposure apparatus.

【図5】基準板の取り付け誤差を試し焼きによって求め
る際のウェハ上のショット配列を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a shot arrangement on a wafer when a mounting error of a reference plate is obtained by test baking.

【図6】チップローテーション計測のためのテストレチ
クルのパターン配置とステッピングの方法とを説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a pattern arrangement of a test reticle and a method of stepping for chip rotation measurement.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of Signs of Main Parts]

PL 投影レンズ R レチクル RMx 1 、RMx 2 、RMy 1 、RMy 2 レチクルマ
ーク W ウェハ WST ウェハステージ FP 基準板 FMX1 、FMX2 、FMY1 、FMY2 基準マーク OWA オフ・アクシス・アライメント系 Pd 検出中心点 DDX1 、DDX2 、DDY1 、DDY2 TTR方式
のアライメント系 IFY、IFX1 、IFX2 レーザ干渉計 10、11、12 アップダウンカウンタ(UDC) 14 主制御系 S1 、S2 、S3 プリセット信号
PL Projection lens R Reticle RMx1, RMx2, RMy1, RMy2 Reticle mark W Wafer WST Wafer stage FP Reference plate FMX1, FMX2, FMY1, FMY2 Reference mark OWA Off-axis alignment system Pd1, DX2 DDY1, DDY2 TTR alignment system IFY, IFX1, IFX2 Laser interferometer 10, 11, 12 Up / down counter (UDC) 14 Main control system S1, S2, S3 Preset signal

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板を載置するステージと、前記ステー
ジ上に設けられ、基準マークが形成された基準板と、前
記基準マークを用いてマスクのアライメントを行う位置
合わせ手段とを有し、前記マスクのパターンを前記基板
上に投影することによって前記基板を露光する投影露光
装置であって、前記位置合わせ手段は、前記基準板の前
記ステージに対する少なくとも回転誤差を含む取り付け
誤差に基づいて前記マスクのアライメントを行うことを
特徴とする投影露光装置。
A stage on which a substrate is placed; a reference plate provided on the stage, on which a reference mark is formed; and positioning means for aligning a mask using the reference mark. A projection exposure apparatus that exposes the substrate by projecting a pattern of a mask onto the substrate, wherein the positioning unit adjusts the position of the mask based on a mounting error including at least a rotation error of the reference plate with respect to the stage. A projection exposure apparatus for performing alignment.
【請求項2】 前記ステージの位置情報を検出する互い
に測長軸が平行な第1及び第2干渉計をさらに備え、前
回転誤差は、前記第1及び第2干渉計の測長ビームが
照射される前記ステージの反射面に対する前記基準板の
回転誤差であ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 apparatus according to claim 1, further comprising a first and a second interferometer having length measuring axes parallel to each other for detecting position information of the stage, wherein the rotation error is irradiated by a length measuring beam of the first and the second interferometer. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a rotation error of the reference plate with respect to a reflection surface of the stage is obtained.
【請求項3】 前記マスク上に設けられた特定マークと
前記基準マークとの相対位置関係を検出するマーク検出
手段を更に有し、 前記位置合わせ手段は、前記位置検出手段の検出結果、
及び前記取り付け誤差とに基づいて前記マスクのアライ
メントを行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の
投影露光装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a mark detection unit configured to detect a relative positional relationship between the specific mark provided on the mask and the reference mark, wherein the alignment unit includes a detection result of the position detection unit;
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the alignment of the mask is performed based on the mounting error.
【請求項4】 前記取り付け誤差を記憶する記憶手段を
さらに有し、 前記位置合わせ手段は、前記記憶手段に記憶された取り
付け誤差に基づいて前記マスクのアライメントを行うこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の投
影露光装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit configured to store the mounting error, wherein the alignment unit performs alignment of the mask based on the mounting error stored in the storage unit. The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記取り付け誤差は、前記基準板の基準
マークに対して位置合わせされたマスク上の少なくとも
1つのマークを前記ステージ上に配置された基板に転写
し、前記転写されたマーク像を検出して求められること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の投影
露光装置。
5. The mounting error includes transferring at least one mark on a mask positioned with respect to a reference mark on the reference plate to a substrate disposed on the stage, and transferring the transferred mark image. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is determined by detection.
【請求項6】 前記取り付け誤差を検出するための誤差
検出手段を更に有することを特徴とする請求項1〜5の
いずれか一項に記載の投影露光装置。
6. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising an error detection unit for detecting the mounting error.
【請求項7】 前記誤差検出手段は、検出ビームの干渉
縞を用いてステージ上の回折格子状パターンの位置ずれ
を位相差情報として検出する位相差検出手段を含むこと
を特徴とする請求項6に記載の投影露光装置。
7. The apparatus according to claim 6, wherein said error detecting means includes phase difference detecting means for detecting a positional shift of the diffraction grating pattern on the stage as phase difference information using interference fringes of the detected beam. 3. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項8】 前記基準マークが前記投影光学系の投影
視野領域内に配置されるように前記ステージが位置決め
された状態で、前記第1干渉計の測定値と前記第2干渉
計の測定値とを対応付ける設定手段を更に有することを
特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載の投影露
光装置。
8. A measurement value of the first interferometer and a measurement value of the second interferometer in a state where the stage is positioned so that the fiducial mark is arranged in a projection field of view of the projection optical system. The projection exposure apparatus according to any one of claims 2 to 7, further comprising setting means for associating
【請求項9】 前記マーク検出手段は、前記投影光学系
を介して前記ステージ上の基準マークを検出し、 前記設定手段は、前記マーク検出手段が前記基準マーク
を検出するときの前記ステージの位置で、前記第1及び
前記第2干渉計の各測定値を対応付けることを特徴とす
る請求項8に記載の投影露光装置。
9. The mark detection unit detects a reference mark on the stage via the projection optical system, and the setting unit determines a position of the stage when the mark detection unit detects the reference mark. 9. The projection exposure apparatus according to claim 8, wherein each measurement value of the first and second interferometers is associated.
【請求項10】 前記設定手段は、前記マーク検出手段
が前記基準マークと前記マスクに形成される特定マーク
との相対的な位置関係を検出するときの前記ステージの
位置で、前記第1及び前記第2干渉計の各測定値を対応
付け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 stage according to claim 1, wherein the setting unit detects the relative position of the stage when the mark detecting unit detects a relative positional relationship between the reference mark and a specific mark formed on the mask. The projection exposure apparatus according to claim 9, wherein each measurement value of the second interferometer is associated with each other.
【請求項11】 前記第1干渉計の測長軸は前記投影光
学系を介さないで前記基板上のマークを検出するアライ
メント系の検出中心点と対応付けられ、前記第2干渉計
の測長軸は前記投影光学系の光軸位置と対応付けられ、 前記アライメント系による前記基板上のマーク、又は前
記基準マークの検出時に前記第1干渉計で検出される位
置情報を用いるとともに、前記基板の露光時に前記第2
干渉計で検出される位置情報を用いて前記ステージの移
動を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請
求項2〜10のいずれか一項に記載の投影露光装置。
11. A length measuring axis of the first interferometer is associated with a detection center point of an alignment system for detecting a mark on the substrate without passing through the projection optical system, and a length measuring axis of the second interferometer. An axis is associated with an optical axis position of the projection optical system, and using position information detected by the first interferometer when detecting the mark on the substrate by the alignment system or the reference mark, At the time of exposure, the second
The projection exposure apparatus according to claim 2, further comprising a control unit configured to control movement of the stage using position information detected by an interferometer.
【請求項12】 前記位置合わせ手段は、前記マスクを12. The positioning device according to claim 11, wherein
載置するステージを微動させて前記マスクのアライメンThe stage to be mounted is moved slightly to align the mask.
トを行うことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一12. The method according to claim 1, wherein
項に記載の投影露光装置。Item 6. The projection exposure apparatus according to Item 1.
【請求項13】 マスクのパターンをステージに載置さ
れた基板上に投影することによって前記基板を露光する
投影露光方法であって、 基準マークが形成された基準板が前記ステージ上に取り
付けられており、この基準板の前記ステージに対する
なくとも回転誤差を含む取り付け誤差を検出し、前記基
準マークを用いて前記マスクのアライメントを行う際、
前記取り付け誤差に基づいて前記マスクをアライメント
することを特徴とする投影露光方法。
13. A projection exposure method for exposing a substrate by projecting a pattern of a mask onto a substrate mounted on a stage, wherein a reference plate on which a reference mark is formed is mounted on the stage. And the reference plate is slightly
When detecting the mounting error including the rotation error at least, when performing the alignment of the mask using the reference mark,
A projection exposure method, wherein the mask is aligned based on the mounting error.
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