JP3460984B2 - Projection exposure method and exposure apparatus - Google Patents

Projection exposure method and exposure apparatus

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JP3460984B2 JP2000278202A JP2000278202A JP3460984B2 JP 3460984 B2 JP3460984 B2 JP 3460984B2 JP 2000278202 A JP2000278202 A JP 2000278202A JP 2000278202 A JP2000278202 A JP 2000278202A JP 3460984 B2 JP3460984 B2 JP 3460984B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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、例えばフォトリソグラ
フィ工程で使用して好適な露光方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and apparatus suitable for use in, for example, a photolithography process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称す
る)のパターンを感光材が塗布された基板(ウエハ、ガ
ラスプレート等)上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を露
光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置(ステッパー)が多く使用されていた。
2. Description of the Related Art A substrate on which a photosensitive material is applied with a pattern of a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") when manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, a thin film magnetic head, etc. by a photolithography process. A projection exposure apparatus for transferring onto a (wafer, glass plate, etc.) is used. A conventional projection exposure apparatus is a step-and-repeat type reduction projection type in which each shot area of a wafer is sequentially moved into the exposure field of a projection optical system to sequentially expose a pattern image of a reticle to each shot area. The exposure device (stepper) was often used.

【0003】図18は従来のステッパーの要部を示し、
この図18において、ウエハステージ4の上にウエハ5
が載置され、このウエハ5の近傍のウエハステージ4上
に基準マーク板57が固定されている。そして、図示省
略された照明光学系からの露光光のもとで、レチクル1
2上のパターンの像が投影光学系8を介してウエハ5上
の各ショット領域に投影露光される。この際、ウエハス
テージ4はウエハ座標系に沿って駆動されるので、レチ
クル12のウエハ座標系上での位置及びレチクル12の
ウエハ座標系に対する回転角を計測しておく必要があ
る。そのために、レチクル12のパターン領域の近傍に
は対向するように2個のアライメントマーク(レチクル
マーク)60R及び61Rが形成され、基準マーク板5
7上には、それらレチクルマーク60R及び61Rのウ
エハ5上での設計上の間隔と等しい間隔で2個の基準マ
ーク60F及び61Fが形成されている。
FIG. 18 shows a main part of a conventional stepper,
In FIG. 18, the wafer 5 is placed on the wafer stage 4.
Is mounted, and the reference mark plate 57 is fixed on the wafer stage 4 near the wafer 5. Then, under exposure light from an illumination optical system (not shown), the reticle 1
The image of the pattern on 2 is projected and exposed on each shot area on the wafer 5 via the projection optical system 8. At this time, since the wafer stage 4 is driven along the wafer coordinate system, it is necessary to measure the position of the reticle 12 on the wafer coordinate system and the rotation angle of the reticle 12 with respect to the wafer coordinate system. Therefore, in the vicinity of the pattern area of the reticle 12, two alignment marks (reticle marks) 60R and 61R are formed so as to face each other, and the reference mark plate 5 is formed.
Two reference marks 60F and 61F are formed on the substrate 7 at intervals equal to the designed intervals of the reticle marks 60R and 61R on the wafer 5.

【0004】また、レチクル12のレチクルマーク60
R及び61Rの上にはそれぞれレチクルアライメント顕
微鏡58及び59が配置されている。レチクルアライメ
ント顕微鏡58及び59はそれぞれ、露光光と同じ波長
のアライメント光を射出する照明光源と、レチクル12
上のレチクルマークとウエハ5上のアライメントマーク
(ウエハマーク)又は基準マーク板57上の基準マーク
とを同時に観察できるセンサーとを備えている。図18
のステッパーでウエハ5への露光を行う際には、順次ウ
エハステージ4のみをステップ・アンド・リピート方式
で移動することによって、ウエハ5の各ショット領域に
レチクル12上のパターンの像がそれぞれ露光される。
Also, the reticle mark 60 of the reticle 12
Reticle alignment microscopes 58 and 59 are arranged on R and 61R, respectively. The reticle alignment microscopes 58 and 59 respectively include an illumination light source that emits alignment light having the same wavelength as the exposure light and the reticle 12.
A sensor that can observe the upper reticle mark and the alignment mark (wafer mark) on the wafer 5 or the reference mark on the reference mark plate 57 at the same time is provided. FIG.
When the wafer 5 is exposed by the stepper, the image of the pattern on the reticle 12 is exposed in each shot area of the wafer 5 by sequentially moving only the wafer stage 4 by the step-and-repeat method. It

【0005】斯かるステッパーにおいて、前工程で形成
されたウエハ5上の回路パターンの上に更にレチクル1
2のパターン像を露光するような場合には、ウエハ5上
の各ショット領域の座標を規定するウエハ座標系と、レ
チクル12上のパターンの座標を規定するレチクル座標
系との対応を取る(即ちアライメントを行う)必要があ
る。ステッパーの場合には、投影光学系8の露光フィー
ルドとウエハ5上の1ショット領域の大きさが等しく、
露光する際にレチクル12を駆動する必要がないため、
ウエハ座標系とレチクル座標系の対応を以下のようにし
て取っていた。
In such a stepper, the reticle 1 is further formed on the circuit pattern on the wafer 5 formed in the previous step.
In the case of exposing the second pattern image, the wafer coordinate system which defines the coordinates of each shot area on the wafer 5 and the reticle coordinate system which defines the coordinates of the pattern on the reticle 12 are made to correspond (that is, Need to be aligned). In the case of a stepper, the exposure field of the projection optical system 8 and the size of one shot area on the wafer 5 are equal,
Since it is not necessary to drive the reticle 12 when exposing,
The correspondence between the wafer coordinate system and the reticle coordinate system was taken as follows.

【0006】即ち、ウエハステージ4を駆動して基準マ
ーク板57を投影光学系8の露光フィールド内に移動さ
せた後、一方のレチクルアライメント顕微鏡58によっ
てレチクルマーク60Rと基準マーク60Fとの位置ず
れ量を検出し、他方のレチクルアライメント顕微鏡59
によってレチクルマーク61Rと基準マーク61Fとの
位置ずれ量を検出して、それら位置ずれ量からウエハ座
標系上でのレチクル12のパターンの位置を求めてい
た。更に、基準マーク60Fを基準マーク61Fの位置
に移動して、レチクルアライメント顕微鏡59によって
レチクルマーク61Rと基準マーク60Fとの位置ずれ
量を検出することによって、ウエハ座標系上でのレチク
ル12の回転角を計測していた。そして、レチクル12
又はウエハステージ4を回転させてその回転角を補正す
ることによって、最終的にウエハ座標系とレチクル座標
系との対応付けを行っていた。
That is, after the wafer stage 4 is driven to move the reference mark plate 57 into the exposure field of the projection optical system 8, one of the reticle alignment microscopes 58 shifts the position of the reticle mark 60R from the reference mark 60F. Of the other reticle alignment microscope 59
The positional deviation amount between the reticle mark 61R and the reference mark 61F is detected by the method, and the position of the pattern of the reticle 12 on the wafer coordinate system is obtained from the positional deviation amount. Further, the reference mark 60F is moved to the position of the reference mark 61F, and the positional deviation amount between the reticle mark 61R and the reference mark 60F is detected by the reticle alignment microscope 59, whereby the rotation angle of the reticle 12 on the wafer coordinate system is detected. Was being measured. And reticle 12
Alternatively, the wafer coordinate system is finally associated with the reticle coordinate system by rotating the wafer stage 4 and correcting the rotation angle.

【0007】また、図18においては、ウエハ5上の各
ショット領域に対応して形成された各アライメントマー
ク(ウエハマーク)の位置を検出するために、投影光学
系8の側面部にオフ・アクシス方式のアライメント顕微
鏡34が設けられている。この場合、このアライメント
顕微鏡34で検出されたウエハマークの位置に基づい
て、対応するウエハ5上のショット領域が投影光学系8
の露光フィールド内に設定される。従って、予め投影光
学系8の露光フィールド内の基準点(例えば露光中心)
と、オフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡34の観
察領域の基準点62との間隔である所謂ベースライン量
を求めておく必要がある。
Further, in FIG. 18, in order to detect the position of each alignment mark (wafer mark) formed corresponding to each shot area on the wafer 5, the off-axis is provided on the side surface of the projection optical system 8. A system alignment microscope 34 is provided. In this case, based on the position of the wafer mark detected by the alignment microscope 34, the corresponding shot area on the wafer 5 is projected onto the projection optical system 8.
Exposure field. Therefore, a reference point (for example, the center of exposure) in the exposure field of the projection optical system 8 is previously set.
And the so-called baseline amount, which is the interval between the reference point 62 of the observation region of the off-axis type alignment microscope 34 and the reference point 62.

【0008】従来のステッパーにおいて、そのようなベ
ースライン量を計測する際には、レチクルマーク60
R,61Rと基準マーク60F,61Fの共役像との位
置ずれ量を計測した後に、例えばベースライン量の設計
値に等しい量だけウエハステージ4を移動させて、アラ
イメント顕微鏡34によりその基準点62と基準マーク
板57上の対応する基準マークとの位置ずれ量を計測し
ていた。それらの位置ずれ量からベースライン量が求め
られていた。
In the conventional stepper, when measuring such a baseline amount, the reticle mark 60 is used.
After measuring the amount of positional deviation between the R, 61R and the conjugate image of the reference marks 60F, 61F, the wafer stage 4 is moved by an amount equal to the design value of the baseline amount, and the reference point 62 is set by the alignment microscope 34. The amount of positional deviation from the corresponding reference mark on the reference mark plate 57 has been measured. The baseline amount has been obtained from the amount of displacement.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等に
おいてはパターンが微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
(ディストーション、像面湾曲等)を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで現在見直され
ているのが、所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置である。
In recent years, patterns are becoming finer in semiconductor elements and the like, so that it is required to increase the resolution of the projection optical system. Methods for increasing the resolution include shortening the wavelength of the exposure light or increasing the numerical aperture of the projection optical system.However, regardless of which method is used, the exposure field is similar to that of the conventional example. However, it is becoming difficult to maintain the imaging performance (distortion, curvature of field, etc.) at a predetermined accuracy over the entire exposure field. Therefore, what is currently being reviewed is a so-called slit scan exposure type projection exposure apparatus.

【0010】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、矩形状又は円弧状等の照明領域(以下、「ス
リット状の照明領域」という)に対してレチクル及びウ
エハを相対的に同期して走査しながら、そのレチクルの
パターンがウエハ上に露光される。従って、ステッパー
方式と同じ面積のパターンをウエハ上に露光するとすれ
ば、スリットスキャン露光方式では、ステッパー方式に
比べて投影光学系の露光フィールドを小さくすることが
でき、露光フィールド内での結像性能の精度が向上する
可能性がある。
In this slit scan exposure type projection exposure apparatus, a reticle and a wafer are scanned relatively synchronously with respect to a rectangular or arcuate illumination area (hereinafter referred to as "slit illumination area"). Meanwhile, the pattern of the reticle is exposed on the wafer. Therefore, if a pattern having the same area as that of the stepper method is exposed on the wafer, the slit scan exposure method can make the exposure field of the projection optical system smaller than that of the stepper method. The accuracy of may improve.

【0011】また、従来のレチクルの大きさの主流は6
インチサイズであり、投影光学系の投影倍率の主流は1
/5倍であったが、半導体素子等の回路パターンの大面
積化により、倍率1/5倍のもとでのレチクルの大きさ
は6インチサイズでは間に合わなくなっている。そのた
め、投影光学系の投影倍率を例えば1/4倍に変更した
投影露光装置を設計する必要がある。そして、このよう
な被転写パターンの大面積化に応えるためにも、スリッ
トスキャン露光方式が有利である。
The conventional mainstream size of a reticle is 6
Inch size, and the mainstream of projection magnification of projection optical system is 1
Although it was / 5 times, the size of the reticle under the magnification of ⅕ is not enough for the 6 inch size due to the increase in the area of the circuit pattern of the semiconductor element or the like. Therefore, it is necessary to design the projection exposure apparatus in which the projection magnification of the projection optical system is changed to, for example, 1/4. The slit scan exposure method is also advantageous in order to meet such a large area of the transferred pattern.

【0012】斯かるスリットスキャン露光方式の投影露
光装置において、従来のステッパーで用いられていたレ
チクル座標系とウエハ座標系との対応付けの手法を適用
すると、投影倍率が1/4倍になったことから、レチク
ル上の回路パターンの描画誤差によってアライメント精
度が劣化するという不都合がある。更に、特願平3−1
69781号では、ステッパーにおいてウエハステージ
を移動させることなく、複数の計測用マークの位置ずれ
量を同時に計測することににより、レチクルの回転角を
計測する技術が提案されている。しかしながら、この複
数の計測用マークの同時計測による回転角の計測という
概念は、スリットスキャン露光方式の投影露光装置の走
査方向には利用できず、レチクル座標系とウエハ座標系
との回転角及びそれら座標系の座標直交度が精度よく計
測できないという不都合があった。
In such a slit scan exposure type projection exposure apparatus, when the method of associating the reticle coordinate system and the wafer coordinate system used in the conventional stepper is applied, the projection magnification becomes 1/4. Therefore, there is an inconvenience that the alignment accuracy is deteriorated by the drawing error of the circuit pattern on the reticle. Furthermore, Japanese Patent Application No. 3-1
No. 69781 proposes a technique for measuring the rotation angle of a reticle by simultaneously measuring the positional deviation amounts of a plurality of measurement marks without moving the wafer stage in a stepper. However, the concept of measuring the rotation angle by simultaneously measuring a plurality of measurement marks cannot be used in the scanning direction of the slit scan exposure type projection exposure apparatus, and the rotation angle between the reticle coordinate system and the wafer coordinate system and those There is an inconvenience that the coordinate orthogonality of the coordinate system cannot be measured accurately.

【0013】また、投影光学系の露光フィールド内の基
準位置と、オフ・アクシス方式のアライメント系の基準
位置との間隔であるベースライン量の計測方法に関し
て、従来のステッパーにおけるレチクル上の1箇所(2
個の)のマークを用いる計測方法をそのままスリットス
キャン露光方式の投影露光装置に適用したのでは、レチ
クルの描画誤差の影響を大きく受けるという不都合があ
る。
Regarding the method of measuring the baseline amount, which is the distance between the reference position in the exposure field of the projection optical system and the reference position of the off-axis alignment system, one position on the reticle of a conventional stepper ( Two
If the measurement method using () marks is directly applied to the projection exposure apparatus of the slit scan exposure method, there is a disadvantage that it is greatly affected by the reticle drawing error.

【0014】本発明は斯かる点に鑑み、マスクのパター
ンの像を正確に基板上に投影露光できる露光方法及び装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、レチ
クル座標系(マスク座標系)とウエハ座標系(基板座標
系)との対応付け、及びベースライン計測を高スループ
ットで行える露光方法及び装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an exposure method and apparatus capable of accurately projecting and exposing a mask pattern image on a substrate. In addition, the present invention is a reticle
Clu coordinate system (mask coordinate system) and wafer coordinate system (substrate coordinate)
System), and high baseline measurement
It is an object of the present invention to provide an exposure method and apparatus that can be used
To do.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明による投影露光方法は、第1ステージに保持
されたマスクと第2ステージに保持された基板とを同期
して移動することによって、そのマスクのパターンを用
いてその基板を露光する投影露光方法において、その露
光に先立って、そのマスクに形成された複数のマークを
検出系により検出する第1モードと、この第1モードで
検出されるマークの数よりも少ない数の、そのマスクに
形成されたマークをその検出系により検出する第2モー
ドとのいずれか一方を選択し、この選択されたモードで
その検出系を用いてそのマスク上のマークとその第2ス
テージのマークとを検出し、この検出結果に基づいて、
そのマスクの移動を制御するための第1座標系とその基
板の移動を制御するための第2座標系との対応関係、又
はそのマスクのパターンの像をその基板上に投影する投
影系の投影基準点とその基板のアライメント情報を検出
するオフ・アクシス方式のアライメント系の検出基準点
との位置関係を求めるものである。
In order to solve the above-mentioned object, the projection exposure method according to the present invention is held on a first stage.
Synchronized mask and substrate held on the second stage
The mask pattern by moving
In a projection exposure method for exposing the substrate had its dew
Prior to the light, a first mode in which a plurality of marks formed on the mask are detected by a detection system, and a number of marks formed on the mask that is less than the number of marks detected in the first mode are detected. Either one of the second mode to be detected by the detection system is selected, and in this selected mode
Using the detection system, the mark on the mask and the second scan
The mark of the tage is detected, and based on this detection result,
A first coordinate system and its basis for controlling the movement of the mask
The correspondence with the second coordinate system for controlling the movement of the plate, or
Project the image of the mask pattern onto the substrate.
Detects the projection reference point of the shadow system and the alignment information of the substrate
Off-axis alignment system detection reference point
It seeks the positional relationship with .

【0016】この場合、一例として、その第2モード
は、その第1モードで検出された複数のマークの一部を
検出するモードである。
In this case, as an example, the second mode
Is a part of the marks detected in the first mode.
This is the detection mode.

【0017】次に、本発明の露光装置は、第1ステージ
に保持されたマスクと第2ステージに保持された基板と
を同期して移動することによって、そのマスクのパター
ンを用いてその基板を露光する露光装置において、その
第1ステージに保持されたそのマスクのマークを検出可
能なマーク検出系と、そのマーク検出系によりそのマス
クの複数のマークを検出する第1モードを実行するか、
そのマーク検出系によりその第1モードで検出されるマ
ークの数よりも少ない数の、そのマスクのマークを検出
する第2モードを実行するかを選択する制御システム
と、を備え、その露光に先立って、その制御システムは
その第1モードとその第2モードとのいずれか一方を選
択し、この選択されたモードでその検出系を用いてその
マスク上のマークとその第2ステージのマークとを検出
し、この検出結果に基づいて、そのマスクの移動を制御
するための第1座標系とその基板の移動を制御するため
の第2座標系との対応関係、又はそのマスクのパターン
の像をその基板上に投影する投影系の投影基準点とその
基板のアライメント情報を検出するオフ・アクシス方式
のアライメント系の検出基準点との位置関係を求める
のである。
Next, the exposure apparatus of the present invention comprises a first stage
The mask held on the substrate and the substrate held on the second stage
By moving in synchronization with an exposure apparatus that exposes the substrate using the pattern of the mask, and detectable mark detection system marks the mask held by the first stage, the mark detection system Execute a first mode to detect multiple marks on the mask by
A control system for selecting whether to execute the second mode for detecting the marks on the mask, the number of which is smaller than the number of marks detected by the mark detection system in the first mode, and prior to the exposure. The control system is
Select either the first mode or the second mode
And using its detection system in this selected mode
Detect the mark on the mask and the mark on the second stage
Control the movement of the mask based on this detection result.
To control the movement of the first coordinate system and its substrate for
Relationship with the second coordinate system of, or the pattern of the mask
And the projection reference point of the projection system that projects the image of
Off-axis method to detect board alignment information
The positional relationship with the detection reference point of the alignment system is obtained.

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【作用】斯かる本発明によれば、レチクル座標系(マス
ク座標系)とウエハ座標系(基板座標系)との対応付
け、及びベースライン計測を高スループットで行うこと
が可能で、マスクのパターン像を基板上に正確に投影露
光することができる。
According to the present invention, the reticle coordinate system (mass
Correspondence between the wafer coordinate system) and the wafer coordinate system (substrate coordinate system)
And perform baseline measurement with high throughput.
The pattern image of the mask can be accurately projected and exposed on the substrate.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の第1実施例につき図面を参照
して説明する。本実施例は、スリットスキャン露光方式
の投影露光装置でレチクルのパターンをウエハ上に露光
する場合に、本発明を適用したものである。図1は本実
施例の投影露光装置を示し、この図1において、図示省
略された照明光学系からの露光光ELによる矩形の照明
領域(以下、「スリット状の照明領域」という)により
レチクル12上のパターンが照明され、そのパターンの
像が投影光学系8を介してウエハ5上に投影露光され
る。この際に、露光光ELのスリット状の照明領域に対
して、レチクル12が図1の紙面に対して前方向に一定
速度Vで走査されるのに同期して、ウエハ5は図1の紙
面に対して後方向に一定速度V/M(1/Mは投影光学
系8の縮小倍率)で走査される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment is an application of the present invention when a reticle pattern is exposed on a wafer by a slit scan exposure type projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, a reticle 12 is formed by a rectangular illumination area (hereinafter, referred to as “slit-shaped illumination area”) by exposure light EL from an illumination optical system (not shown). The upper pattern is illuminated, and the image of the pattern is projected and exposed on the wafer 5 via the projection optical system 8. At this time, in synchronization with the scanning of the reticle 12 in the forward direction with respect to the paper surface of FIG. On the other hand, scanning is performed backward at a constant speed V / M (1 / M is a reduction magnification of the projection optical system 8).

【0021】レチクル12及びウエハ5の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台9上にY軸方向(図1の
紙面に垂直な方向)に駆動自在なレチクルY駆動ステー
ジ10が載置され、このレチクルY駆動ステージ10上
にレチクル微小駆動ステージ11が載置され、レチクル
微小駆動ステージ11上にレチクル12が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ1
1は、投影光学系8の光軸に垂直な面内で図1の紙面に
平行なX方向、Y方向及び回転方向(θ方向)にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル12の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ11上には移動鏡21が
配置され、レチクル支持台9上に配置された干渉計14
によって、常時レチクル微小駆動ステージ11のX方
向、Y方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計14により得られた位置情報S1が主制御系22A
に供給されている。
A drive system for the reticle 12 and the wafer 5 will be described. A reticle Y drive stage 10 that can be driven in the Y-axis direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) is placed on the reticle support base 9. A reticle micro-driving stage 11 is placed on the reticle Y driving stage 10, and a reticle 12 is held on the reticle micro-driving stage 11 by a vacuum chuck or the like. Reticle micro drive stage 1
Reference numeral 1 indicates the position control of the reticle 12 with a small amount and with high accuracy in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction) parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 8. To do. A movable mirror 21 is arranged on the reticle micro-driving stage 11, and an interferometer 14 arranged on the reticle support 9 is provided.
The position of the reticle micro-driving stage 11 in the X direction, Y direction, and θ direction is constantly monitored by. The position information S1 obtained by the interferometer 14 is the main control system 22A.
Is being supplied to.

【0022】一方、ウエハ支持台1上には、Y軸方向に
駆動自在なウエハY軸駆動ステージ2が載置され、その
上にX軸方向に駆動自在なウエハX軸駆動ステージ3が
載置され、その上にZθ軸駆動ステージ4が設けられ、
このZθ軸駆動ステージ4上にウエハ5が真空吸着によ
って保持されている。Zθ軸駆動ステージ4上にも移動
鏡7が固定され、外部に配置された干渉計13により、
Zθ軸駆動ステージ4のX方向、Y方向及びθ方向の位
置がモニターされ、干渉計13により得られた位置情報
も主制御系22Aに供給されている。主制御系22A
は、ウエハ駆動装置22B等を介してウエハY軸駆動ス
テージ2、ウエハX軸駆動ステージ3、Zθ軸駆動ステ
ージ4の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動
作を制御する。
On the other hand, a wafer Y-axis drive stage 2 that can be driven in the Y-axis direction is mounted on the wafer support base 1, and a wafer X-axis drive stage 3 that can be driven in the X-axis direction is mounted thereon. And a Zθ axis drive stage 4 is provided on it.
The wafer 5 is held on the Zθ axis drive stage 4 by vacuum suction. The movable mirror 7 is fixed also on the Zθ axis drive stage 4, and the interferometer 13 arranged outside
The positions of the Zθ axis drive stage 4 in the X direction, the Y direction, and the θ direction are monitored, and the position information obtained by the interferometer 13 is also supplied to the main control system 22A. Main control system 22A
Controls the positioning operation of the wafer Y-axis drive stage 2, the wafer X-axis drive stage 3, and the Zθ-axis drive stage 4 via the wafer drive device 22B and the like, and also controls the operation of the entire device.

【0023】また、後述するが、ウエハ側の干渉計13
によって計測される座標により規定されるウエハ座標系
と、レチクル側の干渉計14によって計測される座標に
より規定されるレチクル座標系の対応をとるために、Z
θ軸駆動ステージ4上のウエハ5の近傍に基準マーク板
6が固定されている。この基準マーク板6上には後述の
ように各種基準マークが形成されている。これらの基準
マークの中にはZθ軸駆動ステージ4側に導かれた照明
光により裏側から照明されている基準マーク、即ち発光
性の基準マークがある。
As will be described later, the interferometer 13 on the wafer side is also provided.
In order to make a correspondence between the wafer coordinate system defined by the coordinates measured by the reticle and the reticle coordinate system defined by the coordinates measured by the reticle-side interferometer 14,
A reference mark plate 6 is fixed near the wafer 5 on the θ-axis drive stage 4. Various reference marks are formed on the reference mark plate 6 as described later. Among these reference marks, there are reference marks illuminated from the back side by the illumination light guided to the Zθ axis drive stage 4, that is, luminescent reference marks.

【0024】本例のレチクル12の上方には、基準マー
ク板6上の基準マークとレチクル12上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡19及
び20が装備されている。この場合、レチクル12から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡19及
び20に導くための偏向ミラー15及び16が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
22Aからの指令のもとで、ミラー駆動装置17及び1
8によりそれぞれ偏向ミラー15及び16は退避され
る。更に、投影光学系8のY方向の側面部に、ウエハ5
上のアライメントマーク(ウエハマーク)を観察するた
めのオフ・アクシス方式のアライメント装置34が配置
されている。
Above the reticle 12 of this example, reticle alignment microscopes 19 and 20 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 6 and the mark on the reticle 12 are provided. In this case, the deflection mirrors 15 and 16 for guiding the detection light from the reticle 12 to the reticle alignment microscopes 19 and 20, respectively, are movably arranged, and when the exposure sequence is started, a command from the main control system 22A is also issued. And the mirror drive devices 17 and 1
The deflecting mirrors 15 and 16 are retracted by 8, respectively. Further, the wafer 5 is attached to the side surface of the projection optical system 8 in the Y direction.
An off-axis type alignment device 34 for observing the upper alignment mark (wafer mark) is arranged.

【0025】また、主制御系22Aには、オペレータか
らのコマンドを入力するためのキーボード22Cが接続
されている。本実施例の投影露光装置には、高精度に計
測を行うモードの他に、後述のように簡易的にベースラ
イン量等の計測を行うためのクイックモードがあり、オ
ペレータはキーボード22Cを介して主制御系22A
に、これから実行するモードが、高精度モードかクイッ
クモードかを指示する。
A keyboard 22C for inputting commands from an operator is connected to the main control system 22A. The projection exposure apparatus of the present embodiment has a quick mode for simply measuring the baseline amount and the like as described later, in addition to the mode for highly accurate measurement, and the operator uses the keyboard 22C. Main control system 22A
Instruct whether the mode to be executed from now on is the high precision mode or the quick mode.

【0026】次に、本例の投影露光装置において、ウエ
ハ5及びレチクル12をロードしてからアライメントを
終了するまでのシーケンスにつき図2のフローチャート
を参照して説明する。先ず図2のステップ101におい
て、レチクルローダー(後述)上にて外形基準でレチク
ル12のプリアライメントを行う。図3は、図1のレチ
クル微小駆動ステージ11上にレチクル12を搬送する
為のレチクルローダ系を示し、この図3のレチクルロー
ダーは、2個のレチクルアーム23A及び23Bと、こ
れらレチクルアーム23A,23Bに連結されたアーム
回転軸25と、このアーム回転軸25を回転させる回転
機構26とより構成されている。レチクルアーム23A
及び23Bのレチクル載置面にはそれぞれ真空吸着用の
溝24A及び24Bが形成されており、レチクルアーム
23A及び23Bはアーム回転軸25を介してそれぞれ
独立に回転できるように支持されている。
Next, the sequence from the loading of the wafer 5 and the reticle 12 to the completion of the alignment in the projection exposure apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step 101 of FIG. 2, pre-alignment of the reticle 12 is performed on the reticle loader (described later) on the basis of the outer shape. 3 shows a reticle loader system for transporting the reticle 12 onto the reticle micro-driving stage 11 shown in FIG. 1. The reticle loader shown in FIG. 3 has two reticle arms 23A and 23B and these reticle arms 23A, 23A. 23B, an arm rotating shaft 25 and a rotating mechanism 26 for rotating the arm rotating shaft 25. Reticle arm 23A
Grooves 24A and 24B for vacuum suction are formed on the reticle mounting surfaces of the reticle and 23B, respectively, and the reticle arms 23A and 23B are supported via an arm rotation shaft 25 so as to be independently rotatable.

【0027】レチクル12のロード時には、位置A3で
他のレチクル搬送機構(不図示)よりレチクル12がレ
チクルアーム23A上に受け渡される。この際に他方の
レチクルアーム23Bは、例えば前工程で使用されたレ
チクルの搬出に使用されている。次に位置A3の近傍に
設置されたレチクル外形プリアライメント機構(不図
示)によって、レチクルアーム23A上でレチクル12
が外形基準で一定の精度にアライメントされた後、レチ
クル12はレチクルアーム23A上に真空吸着される。
次に、図2のステップ102において、回転機構26が
アーム回転軸25を介してレチクルアーム23Aを回転
させて、Y方向(図1のレチクル駆動ステージ10の待
機位置(受け渡し位置))の位置B3までレチクル12
を移動する。
When the reticle 12 is loaded, the reticle 12 is transferred onto the reticle arm 23A by another reticle transport mechanism (not shown) at the position A3. At this time, the other reticle arm 23B is used, for example, for carrying out the reticle used in the previous step. Next, the reticle 12 is placed on the reticle arm 23A by a reticle outline pre-alignment mechanism (not shown) installed near the position A3.
Are aligned with a certain accuracy on the basis of the outer shape, the reticle 12 is vacuum-sucked on the reticle arm 23A.
Next, in step 102 of FIG. 2, the rotation mechanism 26 rotates the reticle arm 23A via the arm rotation shaft 25, and the position B3 in the Y direction (standby position (transfer position) of the reticle drive stage 10 in FIG. 1) is reached. Up to reticle 12
To move.

【0028】このとき、真空吸着用の溝24Aは、レチ
クル微小駆動ステージ11上の吸着位置と直交した方向
で、且つレチクル12のパターン領域外の位置にあるの
で、レチクル微小駆動ステージ11が走査方向であるy
方向の最先端に移動した状態で、レチクルアーム23A
はレチクル微小駆動ステージ11上にレチクル12を自
由に出し入れできるようになっている。レチクル微小駆
動ステージ11(図1参照)上にレチクル12が達する
と、アーム回転軸25は−Z方向に下がり、レチクル微
小駆動ステージ11上の真空吸着面にレチクル12が載
置され、レチクル12の受け渡し完了後にレチクルアー
ム23Aが退避する。その後、レチクル微小駆動ステー
ジ11が位置C3の方向にレチクル12を搬送して行
く。この際に、レチクルアーム23Aと23Bとは独立
に駆動され、例えばそれぞれがレチクルロードとレチク
ルアンロードとを同時に行うことで、レチクル交換速度
が向上している。
At this time, since the vacuum suction groove 24A is in the direction orthogonal to the suction position on the reticle micro-driving stage 11 and outside the pattern area of the reticle 12, the reticle micro-driving stage 11 is in the scanning direction. Is y
Reticle arm 23A while moving to the forefront of the direction
The reticle 12 can be freely moved in and out of the reticle micro-driving stage 11. When the reticle 12 reaches the reticle micro-driving stage 11 (see FIG. 1), the arm rotation shaft 25 is lowered in the −Z direction, the reticle 12 is placed on the vacuum suction surface of the reticle micro-driving stage 11, and the reticle 12 moves. After the delivery is completed, the reticle arm 23A retracts. Then, the reticle micro-driving stage 11 carries the reticle 12 in the direction of the position C3. At this time, the reticle arms 23A and 23B are driven independently of each other, and, for example, the reticle loading and the reticle unloading are simultaneously performed, thereby improving the reticle exchange speed.

【0029】次に図2のステップ103以下でレチクル
12のアライメントを行うが、そのための機構及び動作
につき説明する。図4(a)はレチクル12上のアライ
メントマーク(レチクルマーク)の配置を示し、図4
(b)はレチクル上で投影光学系の有効露光フィールド
と共役な領域33R内での、スリット状の照明領域明3
2等を示す。走査方向をy方向として、y方向に垂直な
方向をx方向とする。図4(a)において、レチクル1
2上の中央部のパターン領域の周囲には遮光部31が形
成され、この遮光部31の外側に形成されているレチク
ルマークは、ラフサーチ用アライメントマーク27及び
28と、ファインアライメントマーク29A〜29D及
び30A〜30Dとに分けられる。右辺側のラフサーチ
用アライメントマーク27は、走査方向であるy方向に
沿って長い直線状パターンと、この直線状パターンの両
端部に形成された十字パターンとより形成され、左辺側
のラフサーチ用アライメントマーク28は、右辺側のラ
フサーチ用アライメントマーク27と対称的に構成され
ている。
Next, the alignment of the reticle 12 will be performed in step 103 and subsequent steps of FIG. 2, and the mechanism and operation therefor will be described. FIG. 4A shows the arrangement of alignment marks (reticle marks) on the reticle 12, and FIG.
(B) is a slit-shaped illumination area bright 3 in the area 33R conjugate with the effective exposure field of the projection optical system on the reticle.
2 etc. are shown. The scanning direction is the y direction, and the direction perpendicular to the y direction is the x direction. In FIG. 4A, the reticle 1
A light-shielding portion 31 is formed around the central pattern area on the upper portion 2 of the reticle mark, and the reticle marks formed on the outer side of the light-shielding portion 31 are rough search alignment marks 27 and 28 and fine alignment marks 29A to 29D. 30A to 30D. The rough search alignment mark 27 on the right side is formed by a linear pattern that is long along the y direction, which is the scanning direction, and a cross pattern formed on both ends of this linear pattern, and the rough search alignment mark 27 on the left side is formed. Reference numeral 28 is symmetrical with the rough search alignment mark 27 on the right side.

【0030】また、右辺側の遮光部31とラフサーチ用
アライメントマーク27の一方の十字パターンとの間
に、y方向に近接してファインアライメントマーク29
A,29Bが形成され、右辺側の遮光部31とラフサー
チ用アライメントマーク27の他方の十字パターンとの
間に、y方向に近接してファインアライメントマーク2
9C,29Dが形成されている。これらファインアライ
メントマーク29A〜29Dと対称的に左辺側にファイ
ンアライメントマーク30A〜30Dが形成されてお
り、これらファインアライメントマーク29A〜29D
及び30A〜30Dは、図4(a)では単に十字状マー
クとして示してあるが実際にはそれぞれ図4(c)に示
すように、3本の直線状パターンをx方向に所定間隔で
2組配列すると共に、3本の直線状パターンをy方向に
所定間隔で2組配列したものである。
Further, between the light-shielding portion 31 on the right side and one of the cross patterns of the rough search alignment mark 27, the fine alignment mark 29 is located close to the y direction.
A and 29B are formed between the light-shielding portion 31 on the right side and the other cross pattern of the rough search alignment mark 27, and the fine alignment mark 2 is formed in close proximity to the y direction.
9C and 29D are formed. Fine alignment marks 30A to 30D are formed on the left side symmetrically with these fine alignment marks 29A to 29D.
4A, only 30A to 30D are shown as cross-shaped marks, but actually, as shown in FIG. 4C, two sets of three linear patterns are arranged in the x direction at predetermined intervals. In addition to being arranged, two sets of three linear patterns are arranged in the y direction at predetermined intervals.

【0031】先ず図2のステップ103において、図4
(a)の左辺側のラフサーチ用アライメントマーク28
を図1のレチクルアライメント顕微鏡(以下、「RA顕
微鏡」という)20で検出する。図4(b)は、この場
合のRA顕微鏡19及び20のレチクル12上での観察
領域19R及び20Rを示し、ラフサーチを行う際に
は、ラフサーチ用アライメントマーク27及び28は、
それぞれ観察領域19R及び20Rよりも外側であり、
且つ有効露光フィールドと共役な領域33Rよりも外側
にある。これは、ラフサーチの為にラフサーチ用アライ
メントマーク27,28は大きくしておく必要がある
が、それに合わせて投影光学系の露光フィールドを大き
くすると、投影レンズ径を大きくする必要がありコスト
アップになる為である。そこで本例でラフサーチを行う
際の手順につき図5を参照して説明する。
First, in step 103 of FIG.
Rough search alignment mark 28 on the left side of (a)
Are detected by the reticle alignment microscope (hereinafter referred to as “RA microscope”) 20 of FIG. FIG. 4B shows the observation areas 19R and 20R on the reticle 12 of the RA microscopes 19 and 20 in this case, and when the rough search is performed, the rough search alignment marks 27 and 28 are
Respectively outside the observation regions 19R and 20R,
Further, it is outside the region 33R which is conjugate with the effective exposure field. This is because it is necessary to make the rough search alignment marks 27 and 28 large for the rough search, but if the exposure field of the projection optical system is made large accordingly, the diameter of the projection lens needs to be made large, resulting in an increase in cost. Because of that. Therefore, the procedure for performing the rough search in this example will be described with reference to FIG.

【0032】図5(a)は、ラフサーチ用アライメント
マーク28の一方の十字パターン近傍の拡大図、図5
(b)は図5(a)を縮小した図であり、この図5
(a)及び(b)において、RA顕微鏡20の正方形の
有効視野20Refの幅をWとして、レチクル12の外形
に対するパターンの描画誤差と設置誤差との和の設計値
をΔRとする。従って、図5(b)に示すように、幅Δ
Rの正方形の領域内にラフサーチ用アライメントマーク
28の一方の十字パターン28aが必ず含まれている。
検出対象はその十字パターン28aのx座標及びy座標
であるが、本例ではそのアライメントマーク28の2軸
に対して45°で交差する方向に、即ちx軸及びy軸に
斜めにその幅Wの有効視野20Refを走査する。そし
て、その斜め走査の際にアライメントマーク28を横切
ったときのx座標及びy座標として、その十字パターン
28aのx座標及びy座標を求める。
FIG. 5A is an enlarged view in the vicinity of one cross pattern of the rough search alignment mark 28, and FIG.
FIG. 5B is a reduced view of FIG.
In (a) and (b), let W be the width of the square effective field of view 20R ef of the RA microscope 20, and let ΔR be the design value of the sum of the pattern drawing error and the installation error with respect to the outer shape of the reticle 12. Therefore, as shown in FIG.
One cross pattern 28a of the rough search alignment mark 28 is always included in the R square area.
The detection target is the x-coordinate and the y-coordinate of the cross pattern 28a, but in this example, the width W of the alignment mark 28 intersects the two axes at 45 °, that is, diagonally to the x-axis and the y-axis. Scan the effective field of view 20R ef of. Then, the x coordinate and the y coordinate of the cross pattern 28a are obtained as the x coordinate and the y coordinate when the alignment mark 28 is crossed during the oblique scanning.

【0033】そのためには、正の実数aの整数部をIN
T(a)で表すものとして、その幅ΔRの正方形の領域
をその幅Wの有効視野20Refで走査する最低の回数で
あるサーチ画面数は、{INT(ΔR/W)+1}とな
る。このサーチ画面数は予め求めておく。そして、最初
の有効視野B5を中心としたその幅ΔRの正方形の領域
に、斜めにそれぞれ幅Wの{INT(ΔR/W)+1}
個の有効視野A5,B5,C5,‥‥を設定し、図1の
レチクル微小駆動ステージ11を駆動して、各有効視野
をステッピングして順次図5(a)の有効視野20Ref
内に設定しながら、各有効視野内の画像をサンプリング
する。
For that purpose, the integer part of the positive real number a is set to IN.
As represented by T (a), the minimum number of search screens for scanning a square area of the width ΔR with the effective field of view 20R ef of the width W is {INT (ΔR / W) +1}. The number of search screens is obtained in advance. Then, {INT (ΔR / W) +1} each having a width W is diagonally arranged in a square region having the width ΔR centered on the first effective visual field B5.
Number of effective visual field A5, B5, C5, and set the ‥‥, by driving the reticle fine driving stage 11 in Figure 1, the effective field of view 20R ef sequential FIGS. 5 (a) of each active field by stepping
The image within each effective field of view is sampled while setting inside.

【0034】図5(b)に示すように、少なくとも幅Δ
R×ΔRのサーチ範囲中にサーチ対象のアライメントマ
ーク28の十字パターン28aは存在し、サーチ範囲に
対して十分にアライメントマーク28が大きい。従っ
て、このアライメントマーク28に対して斜め方向に有
効視野をステップ送りすれば、最小の画面数で、アライ
メントマーク28の十字パターン28aの座標を検出で
きることが分かる。そのときの画像処理は、撮像された
画面内の全ラインの走査線を加算して得られる画像信号
に対する一次元画像処理でよい。
As shown in FIG. 5B, at least the width Δ
The cross pattern 28a of the alignment mark 28 to be searched exists in the search range of R × ΔR, and the alignment mark 28 is sufficiently large with respect to the search range. Therefore, it is understood that the coordinates of the cross pattern 28a of the alignment mark 28 can be detected with the minimum number of screens by stepwise feeding the effective field of view to the alignment mark 28. The image processing at that time may be one-dimensional image processing for an image signal obtained by adding the scanning lines of all the captured lines in the screen.

【0035】図6は、そのように全ラインの走査線を加
算して得られた種々の画像信号を示し、図6(a)及び
(d)は図5(b)の有効視野A5で得られるx方向及
びy方向に沿う画像信号、図6(b)及び(e)は図5
(b)の有効視野B5で得られるx方向及びy方向に沿
う画像信号、図6(c)及び(f)は図5(b)の有効
視野C5で得られるx方向及びy方向に沿う画像信号で
ある。図6(b)の画像信号から十字パターン28aの
x座標が求められ、図6(f)の画像信号から十字パタ
ーン28aのy座標が求められる。
FIG. 6 shows various image signals obtained by adding all the scanning lines, and FIGS. 6 (a) and 6 (d) are obtained in the effective visual field A5 of FIG. 5 (b). Image signals along the x-direction and the y-direction, FIGS. 6 (b) and 6 (e) are shown in FIG.
Image signals along the x and y directions obtained in the effective visual field B5 of (b), and FIGS. 6 (c) and 6 (f) are images along the x and y directions obtained in the effective visual field C5 of FIG. 5 (b). It is a signal. The x coordinate of the cross pattern 28a is obtained from the image signal of FIG. 6 (b), and the y coordinate of the cross pattern 28a is obtained from the image signal of FIG. 6 (f).

【0036】この様にしてサーチ用レチクルマーク28
を検出した後に、今度は図2のステップ104におい
て、RA顕微鏡19の観察領域にラフサーチ用アライメ
ントマーク27を移動して、同様にそのアライメントマ
ーク27の位置を検出する。但し、この場合、図1の基
準マーク板6のパターンの無い部分を投影光学系8の露
光フィールド内に移動して、そのパターンの無い部分を
底部から照明しておく。このように基準マーク板6から
射出される照明光により、それらラフサーチ用アライメ
ントマーク27及び28を裏面側から照明する。
In this way, the search reticle mark 28 is searched.
2 is detected, the alignment mark 27 for rough search is moved to the observation region of the RA microscope 19 this time, and the position of the alignment mark 27 is detected in the same manner. However, in this case, the pattern-free portion of the reference mark plate 6 in FIG. 1 is moved into the exposure field of the projection optical system 8 and the pattern-less portion is illuminated from the bottom. Thus, the rough search alignment marks 27 and 28 are illuminated from the back surface side by the illumination light emitted from the reference mark plate 6.

【0037】以上のシーケンスで、図4(b)のRA顕
微鏡19及び20の観察領域19R及び20Rに対す
る、ラフサーチ用アライメントマーク27及び28の位
置及びレチクル座標系の対応を大まかに付けることがで
きる。また、RA顕微鏡の観察領域19R及び20Rと
ウエハ座標系との大まかな対応付けは、図1の基準マー
ク板6上の基準マークをRA顕微鏡19及び20で計測
することにより行うことができる。これにより、ファイ
ンアライメントマーク29A〜29D及び30A〜30
Dと、基準マーク板6上の基準マーク(後述)とが重な
らない程度の、大まかなアライメント(ラフアライメン
ト)が終了する。
With the above sequence, it is possible to roughly associate the positions of the rough search alignment marks 27 and 28 and the reticle coordinate system with the observation regions 19R and 20R of the RA microscopes 19 and 20 of FIG. 4B. Further, the rough correspondence between the observation regions 19R and 20R of the RA microscope and the wafer coordinate system can be performed by measuring the reference marks on the reference mark plate 6 in FIG. 1 with the RA microscopes 19 and 20. Thereby, the fine alignment marks 29A to 29D and 30A to 30
The rough alignment (rough alignment) is completed to the extent that D and the reference mark (described later) on the reference mark plate 6 do not overlap.

【0038】但し、本例では、投影光学系8のレンズ径
を小さくするために、レチクル12上のアライメントマ
ークをラフサーチ用アライメントマークとファインアラ
イメントマークとに分けているが、投影光学系8のレン
ズ径を大きくしても良い場合は、それらラフサーチ用ア
ライメントマークとファインアライメントマークとを共
通マークにすることができる。この場合でも、図5に示
したように、斜め方向にステップ送りしてアライメント
マークをサーチする手法は流用でき、RA顕微鏡19及
び20でアライメントマークのサーチを同時に行うこと
もできる。
However, in this example, in order to reduce the lens diameter of the projection optical system 8, the alignment marks on the reticle 12 are divided into rough search alignment marks and fine alignment marks. When the diameter can be increased, the rough search alignment mark and the fine alignment mark can be used as a common mark. Even in this case, as shown in FIG. 5, the method of searching the alignment mark by stepwise feeding in the oblique direction can be diverted and the RA microscopes 19 and 20 can simultaneously search the alignment mark.

【0039】次に、ファインアライメントのシーケンス
について説明するが、その前にウエハステージ及びレチ
クルステージの詳細な構成につき説明する。図7(a)
はウエハステージの平面図であり、この図7(a)にお
いて、Zθ軸駆動ステージ4の上にウエハ5及び基準マ
ーク板6が配置されている。また、Zθ軸駆動ステージ
4上には、X軸用移動鏡7X及びY軸用移動鏡7Yが固
定され、ウエハ5上で図4(b)のスリット状の照明領
域32に対応するスリット状の照明領域32Wが露光光
で照明され、観察領域19W及び20Wがそれぞれ図4
(b)の観察領域19R及び20Rと共役である。
Next, the fine alignment sequence will be described, but before that, the detailed configurations of the wafer stage and the reticle stage will be described. Figure 7 (a)
7A is a plan view of the wafer stage. In FIG. 7A, the wafer 5 and the reference mark plate 6 are arranged on the Zθ axis drive stage 4. Further, an X-axis moving mirror 7X and a Y-axis moving mirror 7Y are fixed on the Zθ-axis drive stage 4, and a slit-shaped corresponding to the slit-shaped illumination area 32 of FIG. The illumination area 32W is illuminated with the exposure light, and the observation areas 19W and 20W are respectively shown in FIG.
It is conjugated with the observation regions 19R and 20R of (b).

【0040】移動鏡7Xには、X軸に平行で且つそれぞ
れ投影光学系の光軸及びアライメント装置34の基準点
を通る光路に沿って間隔ILのレーザービームLWX及
びLWofが照射され、移動鏡7Yには、Y軸に平行な光
路に沿って間隔ILの2本のレーザービームLWY1及
びLWY2が照射されている。露光時には、Zθ軸駆動
ステージ4のX座標として、レーザービームLWXを用
いる干渉計で計測された座標値が使用され、Y座標とし
てレーザービームLWY1及びLWY2をそれぞれ用い
る干渉計で計測された座標値Y1 及びY2 の平均値(Y
1+Y2)/2が用いられる。また、例えば座標値Y1
2 との差分からZθ軸駆動ステージ4の回転方向(θ
方向)の回転量が計測される。それらの座標に基づい
て、Zθ軸駆動ステージ4のXY平面の位置及び回転角
が制御される。
The movable mirror 7X is irradiated with the laser beams LWX and LW of the intervals IL along the optical paths which are parallel to the X axis and pass through the optical axis of the projection optical system and the reference point of the alignment device 34, respectively. 7Y is irradiated with two laser beams LWY1 and LWY2 having an interval IL along an optical path parallel to the Y axis. At the time of exposure, the coordinate value measured by the interferometer using the laser beam LWX is used as the X coordinate of the Zθ axis drive stage 4, and the coordinate value Y measured by the interferometer using the laser beams LWY1 and LWY2 is used as the Y coordinate. Average of 1 and Y 2 (Y
1 + Y 2 ) / 2 is used. Further, for example, from the difference between the coordinate values Y 1 and Y 2 , the rotation direction of the Zθ-axis drive stage 4 (θ
Direction) is measured. The position and rotation angle of the XY plane of the Zθ axis drive stage 4 are controlled based on those coordinates.

【0041】特に、走査方向であるY方向は2個の干渉
計の計測結果の平均値を用いる事で、走査時の空気揺ら
ぎ等による誤差を平均化効果により緩和している。ま
た、オフ・アクシス方式のアライメント装置34を使用
する場合のX軸方向の位置は、所謂アッベ誤差が生じな
い様に、レーザービームLWofを使用する専用干渉計の
計測値に基づいて制御される構成である。
In particular, in the Y direction, which is the scanning direction, the average value of the measurement results of the two interferometers is used to reduce the error due to air fluctuation during scanning due to the averaging effect. The position in the X-axis direction when the off-axis type alignment device 34 is used is controlled based on the measurement value of a dedicated interferometer using the laser beam LW of so that so-called Abbe error does not occur. It is a composition.

【0042】図7(b)は、レチクルステージの平面図
であり、この図7(b)において、レチクルY駆動ステ
ージ10上にレチクル微小駆動ステージ11が載置さ
れ、その上にレチクル12が保持されている。また、レ
チクル微小駆動ステージ11にはx軸用の移動鏡21x
及びy軸用の2個の移動鏡21y1,21y2が固定さ
れ、移動鏡21xにはx軸に平行にレーザービームLR
xが照射され、移動鏡21y1,21y2にはそれぞれ
y軸に平行にレーザービームLRy1,LRy2が照射
されている。
FIG. 7B is a plan view of the reticle stage. In FIG. 7B, the reticle micro-driving stage 11 is placed on the reticle Y driving stage 10 and the reticle 12 is held thereon. Has been done. Further, the reticle micro-driving stage 11 has a moving mirror 21x for the x-axis.
And two moving mirrors 21y1 and 21y2 for the y-axis are fixed, and the laser beam LR is parallel to the x-axis on the moving mirror 21x.
The laser beams LRy1 and LRy2 are irradiated on the movable mirrors 21y1 and 21y2 in parallel with the y-axis.

【0043】ウエハステージと同様に、レチクル微小駆
動ステージ11のy方向の座標は、レーザービームLR
y1及びLRy2を使用する2個の干渉計で計測された
座標値y1 及びy2 の平均値(y1+y2)/2が用いら
れる。また、x方向の座標は、レーザービームLRxを
使用する干渉計で計測された座標値が使用される。ま
た、例えば座標値y1 とy2 との差分からレチクル微小
駆動ステージ11の回転方向(θ方向)の回転量が計測
される。
Similar to the wafer stage, the y-direction coordinate of the reticle micro-driving stage 11 is the laser beam LR.
The average value (y 1 + y 2 ) / 2 of the coordinate values y 1 and y 2 measured by two interferometers using y1 and LRy2 is used. Moreover, the coordinate value measured by the interferometer using the laser beam LRx is used as the coordinate in the x direction. Further, for example, the rotation amount of the reticle micro-driving stage 11 in the rotation direction (θ direction) is measured from the difference between the coordinate values y 1 and y 2 .

【0044】この場合、走査方向であるy方向の移動鏡
21y1,21y2としてはコーナキューブ型の反射要
素が使用されており、移動鏡21y1,21y2で反射
されたレーザービームLRy1,LRy2はそれぞれ反
射ミラー39,38で反射されて戻されている。即ち、
そのレチクル用の干渉計はダブルパス干渉計であり、こ
れによって、レチクル微小駆動ステージ11の回転によ
りレーザービームの位置ずれが生じない構成になってい
る。また、ウエハステージ上と同様に、レチクル12上
にスリット状の照明領域32及びRA顕微鏡19,20
の観察領域19R,20Rが配置されている。そして、
観察領域19R及び20Rだけから、レチクル12と図
7(a)のZθ軸駆動ステージ4を観察できる様になっ
ている。この様にレチクル12とZθ軸駆動ステージ4
との関係を計測して露光時のアライメント精度及びレチ
クル12とウエハ5との回転精度を向上させる訳である
が、その方法につき図8及び図9を参照して説明する。
In this case, corner cube type reflecting elements are used as the movable mirrors 21y1 and 21y2 in the y direction which is the scanning direction, and the laser beams LRy1 and LRy2 reflected by the movable mirrors 21y1 and 21y2 are respectively reflected. It is reflected back at 39 and 38. That is,
The reticle interferometer is a double-pass interferometer, which is configured so that the laser beam position is not displaced by the rotation of the reticle micro-driving stage 11. Further, as in the case of the wafer stage, the slit-shaped illumination area 32 and the RA microscopes 19, 20 are formed on the reticle 12.
The observation areas 19R and 20R are arranged. And
The reticle 12 and the Zθ axis drive stage 4 of FIG. 7A can be observed only from the observation regions 19R and 20R. In this way, the reticle 12 and the Zθ axis drive stage 4 are
Is to improve the alignment accuracy at the time of exposure and the rotation accuracy of the reticle 12 and the wafer 5 by measuring the relationship with the above. A method thereof will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

【0045】図8(a)は、図4(a)のレチクル12
を図7(a)の基準マーク板6上に投影して得られるレ
チクル像12Wを示し、この図8(a)において、図4
(a)のファインアライメントマーク29A〜29Dに
共役なマーク像29AW〜29DWと、ファインアライ
メントマーク30A〜30Dに共役なマーク像30AW
〜30DWとが示されている。各マーク像29AW〜2
9DW及び30AW〜30DWは、それぞれ図8(b)
に示すように、3本の直線状のパターンを4辺に配置し
た形状である。
FIG. 8A shows the reticle 12 of FIG. 4A.
7A shows a reticle image 12W obtained by projecting it onto the reference mark plate 6 in FIG. 7A, and in FIG.
(A) Mark images 29AW to 29DW conjugated to the fine alignment marks 29A to 29D and mark images 30AW conjugated to the fine alignment marks 30A to 30D.
˜30 DW is shown. Each mark image 29AW-2
9DW and 30AW to 30DW are shown in FIG.
As shown in (3), three linear patterns are arranged on four sides.

【0046】図8(c)は、基準マーク板6上の基準マ
ークの配置を示し、この図8(c)の基準マーク板6上
には、図8(a)のマーク像29AW〜29DW及び3
0AW〜30DWとほぼ同一の配置でそれぞれ基準マー
ク35A〜35D及び36A〜36Dが形成されてい
る。これら基準マークは基準マーク板6の裏面から、露
光光と同じ波長の照明光で照明されている。また、基準
マーク板6上には、基準マーク35A及び36Aの中点
から走査方向であるY方向に間隔ILだけ離れた位置に
基準マーク37Aが形成されている。間隔ILは、図1
における投影光学系8の基準点とオフ・アクシス方式の
アライメント装置34の基準点との間隔であるベースラ
イン量と等しい。同様に、基準マーク35B及び36B
の中点、基準マーク35C及び36Cの中点及び基準マ
ーク35D及び36Dの中点からそれぞれY方向に間隔
ILだけ離れた位置に、基準マーク37B,37C及び
37Dが形成されている。
FIG. 8C shows the arrangement of the reference marks on the reference mark plate 6. On the reference mark plate 6 of FIG. 8C, the mark images 29AW to 29DW of FIG. Three
The reference marks 35A to 35D and 36A to 36D are formed in substantially the same arrangement as 0AW to 30DW. These reference marks are illuminated from the back surface of the reference mark plate 6 with illumination light having the same wavelength as the exposure light. A reference mark 37A is formed on the reference mark plate 6 at a position separated from the midpoint of the reference marks 35A and 36A by a distance IL in the Y direction which is the scanning direction. The interval IL is shown in FIG.
It is equal to the baseline amount, which is the distance between the reference point of the projection optical system 8 and the reference point of the off-axis type alignment device 34. Similarly, fiducial marks 35B and 36B
The reference marks 37B, 37C and 37D are formed at positions separated from the center point, the center point of the reference marks 35C and 36C and the center point of the reference marks 35D and 36D by the distance IL in the Y direction.

【0047】基準マーク35A〜35D,36A〜36
Dはそれぞれ図8(d)に示すように、7行×7列の直
線状パターンから構成され、且つこれら基準マーク35
A〜35D,36A〜36Dは図8(b)のマーク像2
9AW〜30DWの内部に収まる大きさである。また、
基準マーク37A〜37Dは、図8(e)に示すよう
に、X方向及びY方向に所定ピッチで形成された格子パ
ターンの内の対応する格子点を使用するものである。
Reference marks 35A to 35D, 36A to 36
As shown in FIG. 8D, each D is composed of a linear pattern of 7 rows × 7 columns, and these reference marks 35 are formed.
A to 35D and 36A to 36D are the mark images 2 in FIG.
It is a size that can be accommodated within 9 AW to 30 DW. Also,
As shown in FIG. 8E, the reference marks 37A to 37D use corresponding grid points in the grid pattern formed at a predetermined pitch in the X and Y directions.

【0048】この場合、先ず図2のステップ105にお
いて、ステップ103及び104の計測により得られた
結果から、レチクル12とRA顕微鏡19及び20との
相対的な位置関係及び相対的な回転角を算出し、図4
(a)のファインアライメントマーク29A及び30A
をそれぞれRA顕微鏡19及び20の観察領域19R及
び20R内に移動させる。その後、ステップ106にお
いて、図8(c)の基準マーク板6上の基準マーク35
A及び36Aをそれぞれその観察領域19R及び20R
と共役な観察領域19W及び20W(図9参照)に移動
する。これにより、図9(a)に示すように、観察領域
19W内でマーク像29AWと基準マーク35Aとが同
時に観察でき、観察領域20W内でマーク像30AWと
基準マーク36Aとが同時に観察できる。その後、図2
のステップ107において、RA顕微鏡19及び20で
観察される画像を撮像信号に変換してサンプリングする
と同時に、オフ・アクシス方式のアライメント装置34
でも対応する基準マーク像の検出信号をサンプリングす
る。
In this case, first, in step 105 of FIG. 2, the relative positional relationship and the relative rotation angle between the reticle 12 and the RA microscopes 19 and 20 are calculated from the results obtained by the measurement in steps 103 and 104. And then Figure 4
(A) Fine alignment marks 29A and 30A
Are moved into the observation regions 19R and 20R of the RA microscopes 19 and 20, respectively. Then, in step 106, the fiducial mark 35 on the fiducial mark plate 6 of FIG.
A and 36A are the observation areas 19R and 20R, respectively.
It moves to the observation regions 19W and 20W (see FIG. 9) which are conjugate with. As a result, as shown in FIG. 9A, the mark image 29AW and the reference mark 35A can be simultaneously observed in the observation area 19W, and the mark image 30AW and the reference mark 36A can be simultaneously observed in the observation area 20W. After that, Figure 2
In step 107, the images observed by the RA microscopes 19 and 20 are converted into imaging signals and sampled, and at the same time, the off-axis alignment device 34 is used.
However, the detection signal of the corresponding reference mark image is sampled.

【0049】図9(a)においては、基準マーク板6上
にレチクル12の投影像であるレチクル像12Wが投影
されている。また、図9(c)に示すように、観察領域
19W及び20Wは、それぞれ投影光学系8の露光フィ
ールド内の光軸を横切る位置に有り、オフ・アクシス方
式のアライメント装置34の観察領域内に基準マーク3
7Aが収まっている。そして、スリットスキャン露光時
と同様に、図7(a)のZθ軸駆動ステージ4が上側
(Y方向)に移動するのと同期して、図7(b)のレチ
クル微小駆動ステージ11が下側(−y方向)に移動す
ると、第9(a)から図9(b)に示すように、基準マ
ーク板6とレチクル像12Wとが一緒にY方向に動く。
このとき、RA顕微鏡19,20の観察領域19W,2
0Wとオフ・アクシス方式のアライメント装置34とは
固定されているので、観察領域19W,20W及びアラ
イメント装置34の下を、符号Aが付されたマーク群
(マーク像29AW,30AW、基準マーク35A,3
6A,37A)から符号Dが付されたマーク群(マーク
像29DW,30DW、基準マーク35D,36D,3
7D)までが移動して行く。
In FIG. 9A, a reticle image 12W, which is a projected image of the reticle 12, is projected on the reference mark plate 6. Further, as shown in FIG. 9C, the observation areas 19W and 20W are located at positions crossing the optical axis in the exposure field of the projection optical system 8 and are in the observation area of the off-axis alignment device 34. Fiducial mark 3
7A is settled. Then, similarly to the slit scan exposure, the reticle micro-driving stage 11 of FIG. 7B is moved downward in synchronization with the movement of the Zθ-axis driving stage 4 of FIG. 7A to the upper side (Y direction). When moved in the (-y direction), the fiducial mark plate 6 and the reticle image 12W move together in the Y direction as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (b).
At this time, the observation areas 19W, 2 of the RA microscopes 19, 20
Since 0 W and the off-axis alignment device 34 are fixed, a group of marks (mark images 29AW, 30AW, reference marks 35A, 35A Three
6A, 37A), a group of marks (mark images 29DW, 30DW, reference marks 35D, 36D, 3) to which a symbol D is attached.
Up to 7D) moves.

【0050】先ず、アライメント開始後の図9(a)の
第1の静止位置では、観察領域19Wの下にマーク像2
9AW及び基準マーク35Aがあり、観察領域20Wの
下にはマーク像30AW及び基準マーク36Aがあり、
オフ・アクシス方式のアライメント装置34の下には基
準マーク37Aがあり、これら符号Aが付されたマーク
は同時にすべて観察される。第1の静止位置での計測が
終了すると、ステッピング動作によって第2の静止位置
までレチクル像12Wと基準マーク板6とを同期して移
動させる。第1の静止位置で観察領域19W,20W及
びアライメント装置34の下に存在したマーク群は符号
Aが付されたマーク群であり、第2の静止位置で観察領
域19W,20W及びアライメント装置34の下に存在
するマーク群は符号Bが付されたマーク群(図8のマー
ク像29BP、基準マーク35B,37B等)である。
First, at the first stationary position in FIG. 9A after the start of alignment, the mark image 2 is formed below the observation region 19W.
9AW and the reference mark 35A, there is a mark image 30AW and the reference mark 36A under the observation region 20W,
Below the off-axis type alignment device 34, there is a reference mark 37A, and all the marks marked with the symbol A are observed at the same time. When the measurement at the first stationary position is completed, the reticle image 12W and the reference mark plate 6 are moved in synchronization to the second stationary position by the stepping operation. The mark group existing below the observation regions 19W and 20W and the alignment device 34 at the first stationary position is a mark group denoted by the reference symbol A, and the mark groups of the observation regions 19W and 20W and the alignment device 34 at the second stationary position. The mark group existing below is a mark group denoted by reference numeral B (mark image 29BP in FIG. 8, reference marks 35B, 37B, etc.).

【0051】以上の様なシーケンスを第3の静止位置及
び第4の静止位置(図9(b)の状態)と繰り返すこと
により、レチクル像12Wのマーク像及び基準マーク板
6上の基準マークは、符号Aが付されたマーク群、符号
Bが付されたマーク群、符号Cが付されたマーク群、符
号Dが付されたマーク群の順に、それぞれRA顕微鏡1
9,20及びオフ・アクシス方式のアライメント装置3
4によって計測されていくことになる。この動作が、図
2のステップ105〜110の動作である。この様にし
て求められた計測結果を分かり易く表現するために、計
測結果を図10に示す。
By repeating the above sequence with the third stationary position and the fourth stationary position (state of FIG. 9B), the mark image of the reticle image 12W and the reference mark on the reference mark plate 6 are formed. , The mark group with the reference symbol A, the mark group with the reference symbol B, the mark group with the reference symbol C, and the mark group with the reference symbol D in this order
9, 20 and off-axis alignment device 3
It will be measured by 4. This operation is the operation of steps 105 to 110 in FIG. The measurement results are shown in FIG. 10 in order to express the measurement results thus obtained in an easy-to-understand manner.

【0052】図10において、RA顕微鏡19で得られ
る測定結果を後述のように補正して求められる、基準マ
ーク35Aからマーク像29AWまでのアライメント誤
差のベクトルをALとして、同様に基準マーク35B〜
35Dからそれぞれマーク像29BW〜29DWまでの
アライメント誤差のベクトルをBL〜DLとする。同様
に、基準マーク36Aからマーク像30AWまでのアラ
イメント誤差のベクトルをARとして、基準マーク36
B〜36Dからそれぞれマーク像30BW〜30DWま
でのアライメント誤差のベクトルをBR〜DRとする。
また、オフ・アクシス方式のアライメント装置34で得
られる計測結果を後述のように補正して求められる、基
準マーク37A〜37Dからそのアライメント装置34
の基準点までの誤差ベクトルをそれぞれAO〜DOとす
る。
In FIG. 10, the vector of the alignment error from the reference mark 35A to the mark image 29AW, which is obtained by correcting the measurement result obtained by the RA microscope 19 as described later, is AL, and similarly the reference marks 35B to
Vectors of alignment errors from 35D to mark images 29BW to 29DW are BL to DL, respectively. Similarly, the vector of the alignment error from the reference mark 36A to the mark image 30AW is set as AR, and the reference mark 36
Vectors of alignment errors from B to 36D to the mark images 30BW to 30DW are BR to DR, respectively.
In addition, the alignment device 34 from the reference marks 37A to 37D, which is obtained by correcting the measurement result obtained by the off-axis type alignment device 34 as described below.
The error vectors up to the reference point of are respectively AO to DO.

【0053】そして、誤差ベクトルAL,AR〜DL,
DRを得たときの、図1のレチクル側の干渉計14で計
測されたx方向の座標値、即ち図7(b)のレーザービ
ームLRxを用いて得られた座標値をそれぞれReAx
〜ReDx、誤差ベクトルAL,AR〜DL,DRを得
たときの、図1のレチクル側の干渉計14で計測された
y方向の座標値、即ち図7(b)のレーザービームLR
y1,LRy2を用いて得られた座標値をそれぞれRe
Ay1〜ReDy1,ReAy2〜ReAy2とする。
また、誤差ベクトルAL,AR〜DL,DRを得たとき
の、図1のウエハ側の干渉計13で計測されたX方向の
座標値、即ち図7(a)のレーザービームLWXを用い
て得られた座標値をそれぞれWaAX〜WaDX、誤差
ベクトルAL,AR〜DL,DRを得たときの、図1の
ウエハ側の干渉計13で計測されたY方向の座標値、即
ち図7(a)のレーザービームLWY1,LWY2を用
いて得られた座標値をそれぞれWaAY1〜WaDY
1,WaAY2〜WaDY2とする。
Then, the error vectors AL, AR to DL,
When DR is obtained, the coordinate values in the x direction measured by the reticle-side interferometer 14 in FIG. 1, that is, the coordinate values obtained by using the laser beam LRx in FIG. 7B are respectively ReAx.
~ ReDx and error vectors AL, AR ~ DL, DR, the coordinate values in the y direction measured by the reticle-side interferometer 14 in Fig. 1, that is, the laser beam LR in Fig. 7B.
The coordinate values obtained using y1 and LRy2 are respectively Re
Ay1 to ReDy1 and ReAy2 to ReAy2.
Further, when the error vectors AL, AR to DL, and DR are obtained, the coordinate values in the X direction measured by the interferometer 13 on the wafer side in FIG. 1, that is, the laser beam LWX in FIG. When the obtained coordinate values are WaAX to WaDX and the error vectors AL, AR to DL, DR are obtained, the coordinate values in the Y direction measured by the interferometer 13 on the wafer side in FIG. 1, that is, FIG. 7A. Coordinate values obtained using the laser beams LWY1 and LWY2 of WaAY1 to WaDY, respectively.
1, WaAY2 to WaDY2.

【0054】また、誤差ベクトルAO〜DOを得たとき
の、オフ・アクシス方式のアライメント装置専用の干渉
計で得られたX方向の座標値、即ち図7(a)のレーザ
ービームLWOFを用いて得られた座標値をそれぞれWa
AOX〜WaDOXとする。この場合、図7(a)に示
すように、ウエハ側のレーザービームLWY1,LWY
2のX方向の間隔はILであり、レチクル側のレーザー
ビームLRy1,LRy2のウエハ側での間隔はRLで
ある。
Further, when the error vectors AO to DO are obtained, the coordinate values in the X direction obtained by the interferometer dedicated to the off-axis type alignment apparatus, that is, the laser beam LW OF of FIG. 7A is used. The coordinate values obtained by
AOX to WaDOX. In this case, as shown in FIG. 7A, the laser beams LWY1 and LWY on the wafer side are formed.
2 is IL in the X direction, and RLy1 and LRy2 are the laser beams on the wafer side.

【0055】次に、図10の誤差ベクトルAL等の求め
方につき説明するために、図1のRA顕微鏡19の構成
を詳細に説明する。図11は、RA顕微鏡19及びこの
照明系を示し、この図11において、Zθ軸駆動ステー
ジ4の外部より光ファイバー44を介して露光光と同じ
波長の照明光ELがZθ軸駆動ステージ4の内部に導か
れている。光ファイバー44の代わりにレンズ系で露光
光をリレーしても良い。そのように導かれた照明光が、
レンズ45A、ビームスプリッター45B及びレンズ4
5Cを経て基準マーク板6上の基準マーク35A〜35
Dを照明し、ビームスプリッター45Bを透過した照明
光が、レンズ45D、レンズ45E、ミラー45F及び
レンズ45Gを経て基準マーク板6上の基準マーク36
A〜36Dを照明している。
Next, the configuration of the RA microscope 19 shown in FIG. 1 will be described in detail in order to explain how to obtain the error vector AL and the like shown in FIG. FIG. 11 shows the RA microscope 19 and this illumination system. In FIG. 11, the illumination light EL having the same wavelength as the exposure light enters the Zθ-axis driving stage 4 from the outside of the Zθ-axis driving stage 4 via the optical fiber 44. Have been guided. The exposure light may be relayed by a lens system instead of the optical fiber 44. The illumination light guided in that way
Lens 45A, beam splitter 45B and lens 4
5C, the reference marks 35A to 35 on the reference mark plate 6
The illumination light that illuminates D and transmitted through the beam splitter 45B passes through the lens 45D, the lens 45E, the mirror 45F, and the lens 45G, and then the reference mark 36 on the reference mark plate 6.
Illuminating A to 36D.

【0056】例えば基準マーク35Aを透過した光は、
投影光学系8を介して、レチクル12上のファインアラ
イメントマーク29上にその基準マーク35Aの像を結
像する。その基準マーク35Aの像及びアライメントマ
ーク29からの光が、偏向ミラー15、レンズ40A、
レンズ40Bを経てハーフミラー42に達し、ハーフミ
ラー42で2分割された光がそれぞれ2次元CCDより
なるX軸用の撮像素子43X及びY軸用の撮像素子43
Yの撮像面に入射する。これら撮像素子43X及び43
Yの撮像面にはそれぞれ図12(a)に示すような、フ
ァインアライメントマーク29A及び基準マーク35像
35ARの像が投影される。この場合、X軸用の撮像素
子43Xの撮像画面43Xaは、ウエハステージ上のX
方向に平行な領域で、且つ水平走査線の方向もX方向で
あるが、Y軸用の撮像素子43Yの撮像画面43Ya
は、ウエハステージ上のY方向に平行な領域で、且つ水
平走査線の方向もY方向である。
For example, the light transmitted through the reference mark 35A is
An image of the reference mark 35A is formed on the fine alignment mark 29 on the reticle 12 via the projection optical system 8. The image of the reference mark 35A and the light from the alignment mark 29 are reflected by the deflection mirror 15, the lens 40A,
The light that has reached the half mirror 42 through the lens 40B and is split into two by the half mirror 42 is composed of a two-dimensional CCD.
It is incident on the image pickup surface of Y. These image pickup devices 43X and 43
Images of the fine alignment mark 29A and the reference mark 35 image 35AR as shown in FIG. 12A are projected on the Y imaging surface. In this case, the image pickup screen 43Xa of the X-axis image pickup element 43X is the X-axis on the wafer stage.
Although it is a region parallel to the direction and the direction of the horizontal scanning line is also the X direction, the image pickup screen 43Ya of the image pickup element 43Y for the Y axis is used.
Is a region parallel to the Y direction on the wafer stage, and the horizontal scanning line is also in the Y direction.

【0057】従って、撮像素子43Xの撮像信号S4X
の加算平均から基準マーク35Aとアライメントマーク
29AとのX方向の位置ずれ量が求められ、撮像素子4
3Yの撮像信号S4Yの加算平均から基準マーク35A
とアライメントマーク29AとのY方向の位置ずれ量が
求められる。これら撮像信号S4X及びS4Yが信号処
理装置41に供給されている。
Therefore, the image pickup signal S4X of the image pickup device 43X
The positional deviation amount of the reference mark 35A and the alignment mark 29A in the X direction is obtained from the arithmetic mean of
The reference mark 35A from the arithmetic mean of the 3Y image pickup signal S4Y
The amount of positional deviation between the alignment mark 29A and the alignment mark 29A in the Y direction is obtained. The image pickup signals S4X and S4Y are supplied to the signal processing device 41.

【0058】より詳細に、符号Aが付されたマーク群を
アライメントしている場合を例に取って説明すると、R
A顕微鏡19では例えば図12(a)に示されているア
ライメントマーク29Aと基準マーク像35ARとを同
時に観察する。この図12(a)において、破線で囲ま
れた撮像画面43Xa及び43Ya内の画像信号S4X
及びS4Yが、信号処理装置41内でアナログ/デジタ
ル変換によりデジタル信号として検出される。それぞれ
の走査線上の画像データは、信号処理装置41内で、X
軸及びY軸で独立に加算平均され、加算平均されたX軸
用の画像信号S4X′及びY軸用の画像信号S4Y′は
それぞれ図12(b)及び(c)に示されるようにな
る。これら画像データはそれぞれ1次元画像処理信号と
して処理される。
More specifically, the case where the mark group with the symbol A is aligned will be described as an example.
The A microscope 19 simultaneously observes the alignment mark 29A and the reference mark image 35AR shown in FIG. 12A, for example. In FIG. 12A, the image signals S4X in the image pickup screens 43Xa and 43Ya surrounded by broken lines.
And S4Y are detected as digital signals by analog / digital conversion in the signal processing device 41. The image data on each scanning line is transferred to the X-axis in the signal processing device 41.
The image signal S4X 'for the X-axis and the image signal S4Y' for the Y-axis, which have been added and averaged independently on the axes and the Y-axis, are as shown in FIGS. 12B and 12C, respectively. Each of these image data is processed as a one-dimensional image processing signal.

【0059】この様にして得られた信号を信号処理装置
41で演算処理すると、図10のレチクル12のマーク
像29AWと基準マーク板6の基準マーク35AとのX
方向及びY方向の相対的な位置ずれAL′X 及びAL′
Y が求められる。そして、図1のRA顕微鏡20によ
り、マーク像30AWと基準マーク36AとのX方向及
びY方向の相対的な位置ずれAR′X 及びAR′Y が求
められる。同様に、図10のマーク像29BW〜29D
Wと基準マーク35B〜35Dとの相対的な位置ずれ、
及びマーク像30BW〜30DWと基準マーク36B〜
36Dとの相対的な位置ずれが求められる。
When the signal thus obtained is arithmetically processed by the signal processing device 41, the X of the mark image 29AW of the reticle 12 and the reference mark 35A of the reference mark plate 6 of FIG.
Misalignment in the Y and Y directions AL ′ X and AL ′
Y is required. Then, the RA microscope 20 of FIG. 1 obtains the relative positional deviations AR ′ X and AR ′ Y between the mark image 30AW and the reference mark 36A in the X and Y directions. Similarly, the mark images 29BW to 29D of FIG.
Relative displacement between W and the reference marks 35B to 35D,
And mark images 30BW to 30DW and reference mark 36B to
The relative positional deviation from 36D is obtained.

【0060】しかし、例えば図12(b)のアライメン
トマーク29Aに対応する画像信号と、基準マーク像3
5ARに対応する画像信号とは、それぞれレチクル側の
干渉計とウエハ側の干渉計とによって位置を制御されて
いる。従って、例えば符号Aが付されたマーク群(図1
0の29AW,35A,30AW,36A)を計測して
いる際のレチクル側の干渉計の計測座標ReAx,Re
Ay1,ReAy2と、ウエハ側の干渉計の計測座標W
aAX,WaAY1,WaAY2とに対して、各ステー
ジの追従誤差に起因する計測誤差(=実測値−設定値)
であるΔReAx,ΔReAy1,ΔReAy2と、Δ
WaAX,ΔWaAY1,ΔWaAY2とが生ずる。こ
の計測誤差が先ほど演算により求められた相対的な位置
ずれAL′X ,AL′Y に含まれている。
However, for example, the image signal corresponding to the alignment mark 29A in FIG.
The position of the image signal corresponding to 5AR is controlled by the reticle side interferometer and the wafer side interferometer, respectively. Therefore, for example, a group of marks with the symbol A (see FIG.
0, 29AW, 35A, 30AW, 36A), measurement coordinates ReAx, Re of the reticle side interferometer when measuring
Ay1, ReAy2 and measurement coordinates W of the interferometer on the wafer side
For aAX, WaAY1, and WaAY2, a measurement error caused by a tracking error of each stage (= measured value-set value)
ΔReAx, ΔReAy1, ΔReAy2, and Δ
WaAX, ΔWaAY1, and ΔWaAY2 occur. This measurement error is included in the relative positional deviations AL ′ X and AL ′ Y obtained by the calculation.

【0061】そこで次式のように、計測により得られた
相対的な位置ずれからそれらの誤差を差し引いた結果
が、図10のアライメント誤差のベクトルALのX成分
ALX及びY成分ALY となる。但し、次式において
(1/M)は投影光学系8の縮小倍率であり、IL及び
RLはそれぞれ図7で説明した間隔である。
[0061] Therefore, as in the following equation, the result obtained by subtracting those errors from relative positional deviation obtained by the measurement, the X component AL X and Y components AL Y vectors AL alignment error of 10 . However, in the following equation, (1 / M) is the reduction magnification of the projection optical system 8, and IL and RL are the intervals described in FIG. 7, respectively.

【0062】[0062]

【数1】ALX=AL′X−ΔReAx/M−ΔWaAX## EQU1 ## AL X = AL ' X -ΔReAx / M-ΔWaAX

【0063】[0063]

【数2】ALY=AL′Y−ΔReAy1/M−{(ΔW
aAY1+ΔWaAY2)/2−(ΔWaAY2−ΔW
aAY1)・RL/IL} 同様にして、図10のアライメント誤差のベクトルAR
のX成分ARX 及びY成分ARY も次式から求められ
る。
## EQU2 ## AL Y = AL ' Y -ΔReAy1 / M-{(ΔW
aAY1 + ΔWaAY2) / 2- (ΔWaAY2-ΔW
aAY1) .RL / IL} Similarly, the alignment error vector AR of FIG.
The X component AR X and the Y component AR Y of are also obtained from the following equations.

【0064】[0064]

【数3】ARX=AR′X−ΔReAx/M−ΔWaAX## EQU3 ## AR X = AR ' X -ΔReAx / M-ΔWaAX

【0065】[0065]

【数4】ARY=AR′Y−ΔReAy2/M−{(ΔW
aAY1+ΔWaAY2)/2−(ΔWaAY2−ΔW
aAY1)×RL/IL} 次に、オフ・アクシス方式のアライメント装置34によ
り得られる結果を補正して得られる図10の誤差ベクト
ルAO〜DOについて説明するが、そのためにそのアラ
イメント装置34の構成につき図13を参照して説明す
る。
## EQU4 ## AR Y = AR ' Y -ΔReAy2 / M-{(ΔW
aAY1 + ΔWaAY2) / 2- (ΔWaAY2-ΔW
aAY1) × RL / IL} Next, the error vectors AO to DO of FIG. 10 obtained by correcting the results obtained by the off-axis type alignment device 34 will be described. For that purpose, the configuration of the alignment device 34 will be described. This will be described with reference to FIG.

【0066】図13は、そのアライメント装置34の構
成を示し、この図13において、基準マーク板6上の基
準マークからの光は、偏向ミラー部46で偏向されてハ
ーフプリズム47に入射し、ハーフプリズム47で反射
された光が白色光を用いた画像処理方式のアライメント
光学系(以下「FIA光学系」という)48に向かい、
ハーフミラーを透過した光が、ヘテロダインビームによ
り格子マークからの回折光を検出するためのアライメン
ト光学系(以下「LIA光学系」という)52に入射す
る。
FIG. 13 shows the configuration of the alignment device 34. In FIG. 13, the light from the reference mark on the reference mark plate 6 is deflected by the deflecting mirror section 46 and enters the half prism 47, and the half prism 47 is scanned. The light reflected by the prism 47 is directed to an image processing type alignment optical system (hereinafter referred to as “FIA optical system”) 48 using white light,
The light transmitted through the half mirror enters an alignment optical system (hereinafter referred to as “LIA optical system”) 52 for detecting the diffracted light from the grating mark by the heterodyne beam.

【0067】先ず、FIA光学系48側から説明する
と、照明光源49からの照明光はFIA光学系48を経
た後、ハーフプリズム47及び偏向ミラー46によって
偏向されて、基準マーク板6上の基準マークを照明す
る。その戻り光は同じ光路を辿ってFIA光学系48に
戻り、FIA光学系48を通過した光がハーフプリズム
50Aに入射し、ハーフプリズム50Aを透過した光束
が2次元CCDよりなるX軸用の撮像素子51Xの撮像
面上に基準マーク板6上の基準マーク像を結像し、ハー
フプリズム50Aで反射された光束が2次元CCDより
なるY軸用の撮像素子51Yの撮像面上に基準マーク板
6上の基準マーク像を結像する。
First, from the FIA optical system 48 side, the illumination light from the illumination light source 49 passes through the FIA optical system 48 and is then deflected by the half prism 47 and the deflecting mirror 46 to produce the reference mark on the reference mark plate 6. Illuminate. The return light follows the same optical path and returns to the FIA optical system 48, the light passing through the FIA optical system 48 enters the half prism 50A, and the light flux passing through the half prism 50A is imaged for the X-axis composed of a two-dimensional CCD. The reference mark image on the reference mark plate 6 is formed on the image pickup surface of the element 51X, and the light flux reflected by the half prism 50A is formed on the image pickup surface of the Y-axis image pickup element 51Y including a two-dimensional CCD. The reference mark image on 6 is formed.

【0068】それぞれの撮像素子51X及び51Yの撮
像面上には、図14(a)に示すような画像が結像され
る。基準マーク板6上の基準マークは格子状のパターン
の格子点であり、図14(a)にはその格子状のパター
ンの像37Pが投影されている。その格子状のパターン
の像37Pの基準マーク板6上での格子ピッチをP、暗
線の幅をLとすると、幅Lは格子ピッチPよりかなり小
さく設定されている。また、その撮像面には、基準マー
ク板6の照明光とは別の照明光で照明されたX方向用の
参照マーク(指標マーク)像48X1,48X2及びY
方向用の指標マーク像48Y1,48Y2が結像されて
いる。それら指標マーク像の位置を基準として、基準マ
ーク板6上の基準マークの位置を検出することができ
る。
An image as shown in FIG. 14A is formed on the image pickup surfaces of the image pickup devices 51X and 51Y. The reference marks on the reference mark plate 6 are the lattice points of the lattice pattern, and the image 37P of the lattice pattern is projected in FIG. When the lattice pitch of the image 37P of the lattice pattern on the reference mark plate 6 is P and the width of the dark line is L, the width L is set to be considerably smaller than the lattice pitch P. In addition, on the image pickup surface, reference mark (index mark) images 48X1, 48X2 and Y for the X direction, which are illuminated with illumination light different from the illumination light of the reference mark plate 6, are provided.
The index mark images 48Y1 and 48Y2 for directions are formed. The position of the reference mark on the reference mark plate 6 can be detected with reference to the positions of those index mark images.

【0069】具体的には、図14(a)の中でX方向と
共役な方向の撮像領域51Xa及びY方向と共役な方向
の撮像領域51Yaが、それぞれ図13の撮像素子51
X及び51Yで撮像される。撮像素子51X及び51Y
の水平走査線の方向はそれぞれX方向及びY方向と共役
な方向であり、撮像素子51X及び51Yのそれぞれの
撮像信号S5X及びS5Yが図13の信号処理装置56
に供給される。信号処理装置56では、撮像信号S5X
及びS5Yをそれぞれ加算平均して、図14(b)の画
像信号S5X′及び図14(c)の画像信号S5Y′を
得、これら画像信号から基準マーク板6上の対象とする
基準マークの位置ずれを求める。更に詳細な構成は、特
願平4−16589号に開示されている。
Specifically, in FIG. 14A, the image pickup area 51Xa in the direction conjugate with the X direction and the image pickup area 51Ya in the direction conjugate with the Y direction are respectively the image pickup elements 51 in FIG.
Imaged at X and 51Y. Imaging devices 51X and 51Y
The horizontal scanning lines are in the directions conjugate with the X and Y directions, respectively, and the image pickup signals S5X and S5Y of the image pickup devices 51X and 51Y are the signal processing devices 56 of FIG.
Is supplied to. In the signal processing device 56, the image pickup signal S5X
And S5Y are respectively averaged to obtain the image signal S5X 'in FIG. 14B and the image signal S5Y' in FIG. 14C, and the position of the target reference mark on the reference mark plate 6 is obtained from these image signals. Find the gap. A more detailed structure is disclosed in Japanese Patent Application No. 4-16589.

【0070】検出対象とする基準マークが図10の基準
マーク37Aの場合に、図14(a)の画像処理により
得られる、基準マーク37Aの参照マークに対するX方
向及びY方向の相対的な位置ずれをそれぞれAO′fX
びAO′fYとする。このときの基準マーク板6の位置は
ウエハ座標系で管理されているので、その計測結果から
図7(a)のZθ軸駆動ステージ4の追従誤差及び回転
誤差を引いた値が、図10の誤差ベクトルAOのX成分
AOX 及びY成分AOY となる。但し、図13のFIA
光学系48に対応するX成分AOX 及びY成分AOY
それぞれAOfX及びAOfYとする。即ち、次式が得られ
る。
When the fiducial mark to be detected is the fiducial mark 37A in FIG. 10, relative displacement of the fiducial mark 37A in the X and Y directions with respect to the reference mark obtained by the image processing of FIG. 14A. Are AO ' fX and AO' fY , respectively. Since the position of the reference mark plate 6 at this time is managed by the wafer coordinate system, the value obtained by subtracting the tracking error and the rotation error of the Zθ axis drive stage 4 of FIG. 7A from the measurement result is shown in FIG. It becomes the X component AO X and the Y component AO Y of the error vector AO. However, the FIA of FIG.
The X component AO x and the Y component AO y corresponding to the optical system 48 are referred to as AO fX and AO fY , respectively. That is, the following equation is obtained.

【0071】[0071]

【数5】AOfX=AO′fX−(WaAOX−WaAX)[Number 5] AO fX = AO 'fX - ( WaAOX-WaAX)

【0072】[0072]

【数6】 AOfY=AO′fY−(WaAY1+WaAY2)/2 一方、図13のLIA光学系52を含むアライメント系
では、レーザ光源53からのレーザ光が、LIA光学系
52、ハーフプリズム47を透過した後、偏向ミラー4
5で偏向されて基準マーク板6上の回折格子状の基準マ
ークに入射する。その基準マークからの回折光は、同じ
光路を辿ってLIA光学系52に戻り、LIA光学系5
2を通過した回折光は、ハーフプリズム50Bで2分割
されてX方向用の受光素子55X及びY方向用の受光素
子55Yに入射する。
AO fY = AO ′ fY − (WaAY1 + WaAY2) / 2 On the other hand, in the alignment system including the LIA optical system 52 of FIG. After that, the deflection mirror 4
The light is deflected by 5 and is incident on the reference mark in the form of a diffraction grating on the reference mark plate 6. The diffracted light from the reference mark follows the same optical path and returns to the LIA optical system 52, where the LIA optical system 5
The diffracted light that has passed through 2 is split into two by the half prism 50B and is incident on the light receiving element 55X for the X direction and the light receiving element 55Y for the Y direction.

【0073】この際に、LIA光学系52内でレーザ光
源53からのレーザ光は2分割され、内部の周波数シフ
ターによってそれら2つのレーザ光の周波数にはΔfの
周波数差が与えられている。それら2つのレーザ光の干
渉光が受光素子54で受光され、その受光素子からは周
波数Δfの参照信号S6が出力される。また、それら2
つの周波数の異なるレーザ光(ヘテロダインビーム)が
ある適当な入射角で基準マーク板6上の回折格子状の基
準マークに照射され、その基準マークによるそれら2本
のレーザ光の±1次回折光が、平行に基準マーク板6に
対して垂直に戻るようになっている。、その±1次光の
干渉光は周波数Δfで光強度が変化するが、位相が基準
マークのX座標及びY座標に応じて変化する。そして、
受光素子55Xからは、基準マークのX座標に応じて位
相が変化している周波数Δfのビート信号S7Xが出力
され、受光素子55Yからは、基準マークのY座標に応
じて位相が変化している周波数Δfのビート信号S7Y
が出力され、参照信号S6及びビート信号S7X,S7
Yは信号処理装置56に供給されている。
At this time, the laser light from the laser light source 53 is divided into two in the LIA optical system 52, and a frequency difference of Δf is given to the frequencies of the two laser lights by the internal frequency shifter. The interference light of these two laser lights is received by the light receiving element 54, and the reference signal S6 of the frequency Δf is output from the light receiving element. Also, those 2
Laser beams having different frequencies (heterodyne beams) are irradiated onto a reference mark in the form of a diffraction grating on the reference mark plate 6 at an appropriate incident angle, and the ± 1st-order diffracted lights of the two laser beams by the reference mark are The reference mark plate 6 is returned in parallel and perpendicularly. The intensity of the ± 1st order interference light changes at the frequency Δf, but the phase changes depending on the X and Y coordinates of the reference mark. And
The light receiving element 55X outputs a beat signal S7X having a frequency Δf whose phase changes according to the X coordinate of the reference mark, and the light receiving element 55Y changes the phase according to the Y coordinate of the reference mark. Beat signal S7Y of frequency Δf
Is output, and the reference signal S6 and the beat signals S7X and S7 are output.
Y is supplied to the signal processing device 56.

【0074】検出対象の基準マークを図10の基準マー
ク37Aとすると、図13の信号処理装置56は、図1
4(d)に示すように、参照信号S6とビート信号S7
Xとの位相差ΔφX より、基準マーク37AのX方向の
位置ずれAO′LXを求め、図14(e)に示すように、
参照信号S6とビート信号S7Xとの位相差ΔφY
り、基準マーク37AのY方向の位置ずれAO′LXを求
める。この計測結果から図7(a)のZθ軸駆動ステー
ジ4の追従誤差及び回転誤差を引いた値が、図10の誤
差ベクトルAOのX成分AOX 及びY成分AOY とな
る。但し、図13のLIA光学系52に対応するX成分
AOX 及びY成分AOY をそれぞれAOLX及びAOLY
する。即ち、次式が得られる。
If the reference mark to be detected is the reference mark 37A shown in FIG. 10, the signal processing device 56 shown in FIG.
As shown in FIG. 4 (d), the reference signal S6 and the beat signal S7
From the phase difference Δφ X with X, the positional deviation AO ′ LX of the reference mark 37A in the X direction is obtained, and as shown in FIG.
From the phase difference Δφ Y between the reference signal S6 and the beat signal S7X, the positional deviation AO ′ LX of the reference mark 37A in the Y direction is obtained. Values obtained by subtracting the tracking error and the rotation error of the Zθ axis drive stage 4 of FIG. 7A from the measurement result become the X component AO X and the Y component AO Y of the error vector AO of FIG. 10. However, the X component AO X and the Y component AO Y corresponding to the LIA optical system 52 of FIG. 13 are AO LX and AO LY , respectively. That is, the following equation is obtained.

【0075】[0075]

【数7】AOLX=AO′LX−(WaAOX−WaAX)[Expression 7] AO LX = AO ' LX- (WaAOX-WaAX)

【0076】[0076]

【数8】 AOLY=AO′LY−(WaAY1+WaAY2)/2 以上の様にして、図10の符号Aが付されたマーク群の
位置でアライメントを行うと、ALX 、ALY 、AR
X 、ARY 、AOfX、AOfY、AOLX、AOLYの8個の
データが計測される。この様なシーケンスで符号Aが付
されたマーク群〜符号Dが付されたマーク群までの計測
を行うことによって、32個(=8×4)のデータが求
められる。これら32個のデータの内で、RA顕微鏡1
9及び20により得られたデータを実測データDxn,D
ynとして記憶し、オフ・アクシス方式のアライメント装
置34により得られたデータを実測データAxn,Aynと
して記憶する。その後、動作は図2のステップ111に
移行する。
Equation 8] AO LY = AO 'LY - ( WaAY1 + WaAY2) / 2 or more in the manner, when the alignment at the position of symbol A is a group mark provided in Figure 10, AL X, AL Y, AR
X, AR Y, AO fX, AO fY, AO LX, 8 pieces of data AO LY is measured. In this sequence, 32 pieces (= 8 × 4) of data are obtained by measuring the mark group with the code A to the mark group with the code D. Of these 32 data, RA microscope 1
The data obtained by 9 and 20 are measured data Dxn, D
The data obtained by the off-axis alignment device 34 is stored as the actual measurement data Axn, Ayn. Thereafter, the operation shifts to step 111 in FIG.

【0077】図2のステップ111において、RA顕微
鏡19,20に対応する実測データDxn,Dynに対し
て、実際にレチクル座標系とウエハ座標系とを線形誤差
のみで変換できるようにした座標系での、x方向及びy
方向の座標をFxn及びFynとすると、これらの関係は以
下の様になる。
In step 111 of FIG. 2, the measured data D xn and D yn corresponding to the RA microscopes 19 and 20 are coordinated so that the reticle coordinate system and the wafer coordinate system can be actually converted only by a linear error. X direction and y in the system
If the directional coordinates are F xn and F yn , then the relationship between them is as follows.

【0078】[0078]

【数9】 [Equation 9]

【0079】また、x方向及びy方向の非線形誤差をε
xn及びεynとすると、次式が成立する。
In addition, the nonlinear error in the x direction and the y direction is expressed by ε
Given xn and ε yn , the following equation holds.

【0080】[0080]

【数10】 [Equation 10]

【0081】そして、これら非線形誤差(εxn,εyn
が最小となる様に最小自乗近似を用いて、(数9)の6
つのパラメータRx,Ry,θ,ω,Ox,Oyの値を
算出する。ここでx方向のスケーリングパラメータRx
はレチクル12と基準マーク板6とのx方向の倍率誤差
を示し、スケーリングパラメータRyはレチクル座標系
とウエハ座標系との走査方向(y方向)のスケーリング
誤差を示す。また、角度パラメータθはレチクル12と
基準マーク板6と回転誤差、角度パラメータωはレチク
ル座標系とウエハ座標系との走査方向の平行度、オフセ
ットパラメータOx及びOyは両者のx方向及びy方向
のオフセット値をそれぞれ示す。
Then, these nonlinear errors (ε xn , ε yn )
Using the least-squares approximation so that
The values of the two parameters Rx, Ry, θ, ω, Ox, Oy are calculated. Where the scaling parameter Rx in the x direction
Represents a magnification error between the reticle 12 and the reference mark plate 6 in the x direction, and the scaling parameter Ry represents a scaling error in the scanning direction (y direction) between the reticle coordinate system and the wafer coordinate system. Further, the angle parameter θ is the rotation error between the reticle 12 and the reference mark plate 6, the angle parameter ω is the parallelism in the scanning direction between the reticle coordinate system and the wafer coordinate system, and the offset parameters Ox and Oy are the x and y directions of both. The offset values are shown respectively.

【0082】次に、図2のステップ112及び113に
おいて、ベースライン量を求める。この場合、オフ・ア
クシス方式のアライメント装置34で計測されたデータ
xn及びAynの平均値をそれぞれ〈Ax〉及び〈Ay〉
として、ベースライン量計測時のオフセットは(〈A
x〉−Ox,〈Ay〉−Oy)となる。従って、アライ
メント時には、図7(a)のレーザービームLWXを用
いる干渉計(以下、「露光用干渉計LWX」とも呼ぶ)
からレーザービームLWOFを用いる干渉計(以下、「オ
フ・アクシス専用干渉計LWOF」とも呼ぶ)に制御を切
り換え、図13のFIA光学系48を使用する場合に
は、計測されたデータAxn及びAynの平均値をそれぞれ
〈Afx〉及び〈Afy〉とする。そして、オフセット
(〈Afx〉−Ox,〈Afy〉−Oy)のオフセット
を図7(a)のレーザービームLWY1,LWY2,L
OFに対応する干渉計の計測値に持たせてアライメント
処理を行えばよい。一方、図13のLIA光学系52を
使用する場合には、計測されたデータAxn及びAynの平
均値をそれぞれ〈ALx〉及び〈ALy〉とする。そし
て、干渉計の計測値に(〈ALx〉−Ox,〈ALy〉
−Oy)のオフセットをもたせれば良い。
Next, in steps 112 and 113 of FIG. 2, the baseline amount is obtained. In this case, the average values of the data A xn and A yn measured by the off-axis alignment device 34 are <Ax> and <Ay>, respectively.
The offset when measuring the baseline amount is (<A
x> -Ox, <Ay> -Oy). Therefore, at the time of alignment, an interferometer that uses the laser beam LWX of FIG. 7A (hereinafter, also referred to as “exposure interferometer LWX”)
To the interferometer using the laser beam LW OF (hereinafter, also referred to as “off-axis interferometer LW OF ”) and using the FIA optical system 48 of FIG. 13, measured data A xn and the average value of a yn respectively and <Afx> and <AFY>. Then, the offset (<Afx> -Ox, <Afy> -Oy) is set to the laser beam LWY1, LWY2, L of FIG. 7A.
The alignment process may be performed by adding the measurement value of the interferometer corresponding to W OF . On the other hand, when the LIA optical system 52 of FIG. 13 is used, the average values of the measured data A xn and A yn are set to <ALx> and <ALy>, respectively. Then, the measured value of the interferometer (<ALx> -Ox, <ALy>
An offset of −Oy) may be given.

【0083】なお、以上の補正方式は、ステージ座標系
の基準座標系を基準マーク板6上の基準マークに基づい
て設定することを意味している。この場合には、言い換
えると、例えば基準マーク板6上の基準マーク37A〜
37Dを通る軸が基準軸となり、この基準軸上で露光用
干渉計LWXの読み値を0とした場合の、この基準軸上
でのオフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値(ヨーイ
ング値)が求められる。そして、露光時には、露光用干
渉計LWXの読み値と、オフ・アクシス専用干渉計LW
OFの実際の読み値にそのヨーイング値の補正を行った結
果とを、それぞれ「受渡し用の干渉計値」として、この
受渡し用の干渉計値に基づいてウエハ5の位置合わせを
行うものである。
The above correction method means that the reference coordinate system of the stage coordinate system is set based on the reference mark on the reference mark plate 6. In this case, in other words, for example, the reference marks 37A to 37A on the reference mark plate 6
The axis passing through 37D serves as the reference axis, and the reading value of the off-axis interferometer LW OF on this reference axis when the reading value of the exposure interferometer LWX is 0 on this reference axis (yaw value) Is required. At the time of exposure, the reading value of the exposure interferometer LWX and the off-axis interferometer LW
The result obtained by correcting the yaw value to the actual OF reading is referred to as an “interfering interferometer value”, and the wafer 5 is aligned based on the interfering interferometer value. .

【0084】これに対して、例えば図7(a)におい
て、ステージ座標系の基準軸をX軸用の移動鏡7Xとす
る方法を使用してもよい。この場合には、先ず図7
(a)の状態で、露光用干渉計LWXの読み値、及びオ
フ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値を同時にリセッ
ト(0に)し、以後の露光時には受渡し用の干渉計値を
用いることなく計測値そのものを使用する。一方、アラ
イメント時には、例えば基準マーク板6上の基準マーク
37A〜37Dを通る基準軸の移動鏡7Xに対する傾斜
角θXFを求め、レーザビームLWXとLWOFとの間隔I
Lを用いて、オフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値
にIL・θXFの補正を行って得た値を用いる。これによ
り、通常の露光時には露光用干渉計LWXの読み値、及
びオフ・アクシス専用干渉計LWOFの読み値をそのまま
使用できるようになる。
On the other hand, for example, in FIG. 7A, a method in which the reference axis of the stage coordinate system is the movable mirror 7X for the X axis may be used. In this case, first, in FIG.
In the state of (a), the reading value of the exposure interferometer LWX and the reading value of the off-axis interferometer LW OF are simultaneously reset (set to 0), and the delivery interferometer value is used in the subsequent exposure. Instead of using the measured value itself. On the other hand, at the time of alignment, for example, the inclination angle θ XF of the reference axis passing through the reference marks 37A to 37D on the reference mark plate 6 with respect to the moving mirror 7X is obtained, and the interval I between the laser beams LWX and LW OF is calculated.
Using L, the value obtained by correcting IL · θ XF for the reading value of the off-axis interferometer LW OF is used. As a result, the reading value of the exposure interferometer LWX and the reading value of the off-axis interferometer LW OF can be used as they are during normal exposure.

【0085】次に、計測データDxn,Dynは、ウエハ座
標系とレチクル座標系との相対誤差のみを表しているの
で、ウエハ座標系基準で最小自乗近似計算を行った場合
は、求められたパラメータRx,Ry,θ,ω,Ox,
Oyはすべてウエハ座標系を基準としたレチクル座標系
の線形誤差で表される。そこで、レチクル座標系のx座
標及びy座標をそれぞれrxn′及びryn′とすると、ウ
エハ座標系の動きに応じて次式から求められた新座標
(rxn,ryn)に基づいてレチクルを駆動すれば良い。
Next, since the measurement data D xn and D yn represent only the relative error between the wafer coordinate system and the reticle coordinate system, they can be obtained when the least-squares approximation calculation is performed on the basis of the wafer coordinate system. Parameters Rx, Ry, θ, ω, Ox,
All Oy are represented by a linear error of the reticle coordinate system with the wafer coordinate system as a reference. Therefore, assuming that the x-coordinate and the y-coordinate of the reticle coordinate system are r xn ′ and r yn ′, respectively, the reticle is based on the new coordinates (r xn , r yn ) obtained from the following equation according to the movement of the wafer coordinate system. Should be driven.

【0086】[0086]

【数11】 [Equation 11]

【0087】この処理では、既にオフセットOx,Oy
の補正がレチクル側でなされているので、ベースライン
量としては(〈Ax〉,〈Ay〉)のオフセットを補正
するのみでよい。また、レチクル座標系を基準とした場
合は、すべて逆の結果となり、ウエハ座標系で補正する
ことも可能である。またこれらの補正はラフアライメン
ト時はウエハ座標系で補正し、ファインアライメント時
はレチクル座標系で行う等の様に分けて制御してもかま
わない。
In this processing, the offsets Ox and Oy have already been set.
Is corrected on the reticle side, it is only necessary to correct the offset of (<Ax>, <Ay>) as the baseline amount. Further, when the reticle coordinate system is used as the reference, the results are all reversed, and it is possible to make corrections in the wafer coordinate system. Further, these corrections may be separately controlled such that the correction is performed in the wafer coordinate system during the rough alignment and the reticle coordinate system is performed during the fine alignment.

【0088】以上の様に本実施例によれば、1回のレチ
クルアライメント時に、複数のマークを利用してレチク
ルアライメント及びベースライン量のチェックを行うの
で、レチクルの描写誤差と、レチクル及びウエハの位置
合わせ誤差とを平均化する事が可能となり、アライメン
ト精度が向上する。更に、これらの工程をすべて同時に
行うのでスループットも向上する。更に、非走査方向
(X方向)において複数の基準マークを同時に計測でき
る基準マーク板6を採用している為に、干渉計の光路の
空気揺らぎによる誤差が生じない。
As described above, according to the present embodiment, the reticle alignment and the baseline amount are checked using a plurality of marks during one reticle alignment. It becomes possible to average the alignment error and improve the alignment accuracy. Furthermore, throughput is also improved because all these steps are performed simultaneously. Further, since the reference mark plate 6 capable of simultaneously measuring a plurality of reference marks in the non-scanning direction (X direction) is adopted, an error due to air fluctuation in the optical path of the interferometer does not occur.

【0089】しかしながら、走査方向には基準マーク板
6がステップ的に移動するので空気揺らぎによる影響が
考えられる。その為ベースライン量のチェック時に、図
13のLIA光学系52を用いた処理を行う際に、受光
素子55X及び55Yの出力値を用いてウエハステージ
(Zθ軸駆動ステージ4等)の位置をロックして、レチ
クルアライメント及びベースライン量のチェックを行え
ば、空気揺らぎの影響は最小限に抑えられる。また、本
例のレチクルマークはレチクル12の4隅部の計8箇所
に配置されている。これはレチクル座標系とウエハ座標
系との対応関係を調べる為に、オフセットのみでなく、
パラメータRx,Ry,θ,ωが必要であり、4隅にマ
ークを配置した方がパラメータRy,θ,ωの決定には
有利である事による。更に、発光性の基準マーク板6を
用いる場合は、発光部に制限があり、基準マーク板6上
の全面を発光させることが難しい為である。
However, since the reference mark plate 6 moves stepwise in the scanning direction, the influence of air fluctuations can be considered. Therefore, when checking the baseline amount, when performing the process using the LIA optical system 52 of FIG. 13, the position of the wafer stage (Zθ axis drive stage 4 etc.) is locked by using the output values of the light receiving elements 55X and 55Y. Then, if the reticle alignment and the baseline amount are checked, the influence of air fluctuation can be minimized. Further, the reticle marks of this example are arranged at the four corners of the reticle 12 at a total of eight locations. This is not only for offset, but for checking the correspondence between the reticle coordinate system and the wafer coordinate system.
This is because the parameters Rx, Ry, θ, and ω are necessary, and it is advantageous to arrange the marks at the four corners to determine the parameters Ry, θ, and ω. Furthermore, when the reference mark plate 6 having a light emitting property is used, the light emitting portion is limited, and it is difficult to cause the entire surface of the reference mark plate 6 to emit light.

【0090】また、レチクル12上のレチクルマーク数
をnとすると、オフセットパラメータOx,Oyは1/
1/2 に平均化され、他のパラメータの誤差も小さくな
る。従って、レチクルマーク数nを増加する程誤差は小
さくなる。以下に、レチクルマーク数nとパラメータの
誤差及びベースライン量の誤差との関係をシミュレーシ
ョンした結果を示す。以下では(数11)の新座標系で
の4隅でのばらつきを、標準偏差σの3倍で且つ単位
[nm]で表す。
If the number of reticle marks on the reticle 12 is n, the offset parameters Ox and Oy are 1 /
It is averaged to n 1/2, and the error of other parameters is also small. Therefore, the error becomes smaller as the number of reticle marks n is increased. The following is a result of simulating the relationship between the reticle mark number n and the parameter error and the baseline amount error. In the following, the variation at the four corners in the new coordinate system of (Equation 11) is represented by 3 times the standard deviation σ and in the unit [nm].

【0091】[0091]

【表1】 以上よりレチクルマーク数nを8個とすることにより、
レチクル描画誤差を50nm、ステージのステッピング
誤差を10nmとしても、レチクルアライメント及びベ
ースライン量のチェックの精度を10nm以下にできる
ことが分かる。即ち、発光性の基準マーク板6の制限以
内で処理速度を早くして、レチクルマーク数nを多くと
っていけば、より精度を向上させる事も可能となる。
[Table 1] From the above, by setting the number of reticle marks n to eight,
It can be seen that even if the reticle drawing error is 50 nm and the stage stepping error is 10 nm, the accuracy of the reticle alignment and the baseline amount check can be 10 nm or less. That is, if the processing speed is increased within the limit of the luminescent reference mark plate 6 and the reticle mark number n is increased, the accuracy can be further improved.

【0092】この際に基準マーク板6上のパターニング
誤差及び投影光学系8のディストーション誤差が新座標
系の中に誤差として残るが、これらは変動がほとんどな
いので、装置調整時に露光結果を参照データと比較し
て、得られた誤差をシステムオフセットとして取り除け
ば問題はない。なお、上述実施例では、図8(c)に示
すように、基準マーク板6上に基準マーク35A〜35
Dが複数個設けられ、基準マーク37A〜37Dも複数
個設けられている。しかしながら、例えば1個の基準マ
ーク35A及び1個の基準マーク37Aのみを使用して
も、レチクル12だけを走査して計測結果を平均化する
ことにより、レチクル12上のパターンの描画誤差の影
響を低減できる。
At this time, the patterning error on the fiducial mark plate 6 and the distortion error of the projection optical system 8 remain as errors in the new coordinate system, but since they hardly change, the exposure result is used as a reference data when adjusting the apparatus. There is no problem if the obtained error is removed as a system offset as compared with. In the embodiment described above, as shown in FIG. 8C, the reference marks 35A to 35A are formed on the reference mark plate 6.
A plurality of Ds are provided, and a plurality of reference marks 37A to 37D are also provided. However, even if only one reference mark 35A and one reference mark 37A are used, by scanning only the reticle 12 and averaging the measurement results, the influence of the drawing error of the pattern on the reticle 12 is reduced. It can be reduced.

【0093】次に、本発明の第2実施例につき、図15
及び図16のフローチャートを参照して説明する。これ
に関して、上述の第1実施例のレチクルアライメントモ
ードはレチクル上の4組のファインアライメントマーク
29A〜29D、30A〜30Dを使用して、ファイン
のレチクルアライメントを行うものであった。しかしな
がら、第1実施例の方法により1度ファインのレチクル
アライメントが行われた後は、スキャン方向のスケーリ
ング誤差、又はスキャン方向のレチクル座標系とウエハ
座標系との平行度が小さい場合等には、1組のファイン
アライメントマークを使ってレチクルアライメントやベ
ースライン計測を行うようにしてもよい。このように1
組のファインアライメントマークを使って非スキャン方
向の倍率(Rx)計測、ローテーション(θ)計測、及
びベースライン計測の3項目に対する計測を実施するア
ライメントモードを「クイックモード」と呼ぶ。このク
イックモードは、更にレチクル12上のファインアライ
メントマーク29A〜30Dの描画誤差が小さいことが
予め分かっている場合にも、適用することができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
16 and the flowchart of FIG. In this regard, the reticle alignment mode of the first embodiment described above uses four sets of fine alignment marks 29A to 29D and 30A to 30D on the reticle to perform fine reticle alignment. However, after the fine reticle alignment is performed once by the method of the first embodiment, when the scaling error in the scan direction or the parallelism between the reticle coordinate system and the wafer coordinate system in the scan direction is small, Reticle alignment and baseline measurement may be performed using a set of fine alignment marks. 1 like this
An alignment mode in which a set of fine alignment marks is used to perform measurement on three items of magnification (Rx) measurement in the non-scan direction, rotation (θ) measurement, and baseline measurement is called a “quick mode”. This quick mode can be applied even when it is known in advance that the drawing error of the fine alignment marks 29A to 30D on the reticle 12 is small.

【0094】このクイックモードでは、例えば、レチク
ル12上の1組のファインアライメントマーク29A、
30Aと、基準マーク板6上の1組の基準マーク35
A、36Aと、基準マーク板6上の1つの基準マーク3
7Aとを使って、非スキャン方向の倍率(Rx)計測、
ローテーション(θ)計測、及びベースライン計測の3
項目に対する計測を実施する。但し、このクイックモー
ドの場合、1組のファインアライメントマーク29A、
30Aの描画誤差を補正するためには、ファインアライ
メントシーケンスで求めた、マーク29A、30Aの描
画誤差を記憶しておく必要がある。
In this quick mode, for example, a set of fine alignment marks 29A on the reticle 12,
30A and a set of reference marks 35 on the reference mark plate 6
A, 36A and one fiducial mark 3 on the fiducial mark plate 6
Magnification (Rx) measurement in the non-scan direction using 7A and
Rotation (θ) measurement and baseline measurement 3
Measure the items. However, in the case of this quick mode, one set of fine alignment marks 29A,
In order to correct the drawing error of 30A, it is necessary to store the drawing error of the marks 29A and 30A obtained by the fine alignment sequence.

【0095】この第2実施例の動作を図15及び図16
を参照して説明する。図15及び図16の動作は、図2
の動作にクイックモードを加えた動作であり、ファイン
モードとクィックモードとが切り換え可能となってい
る。図15のステップにおいて、図2のステップに対応
するステップには同一符号を付してその詳細説明を省略
する。
The operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to. The operation of FIGS. 15 and 16 is similar to that of FIG.
This is an operation in which the quick mode is added to the operation of, and it is possible to switch between the fine mode and the quick mode. In the steps of FIG. 15, steps corresponding to the steps of FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0096】図15において、ステップ101〜104
については図2の場合と同様に、レチクルホルダー上に
レチクル12を載置し、ラフサーチ用アライメントマー
ク27及び28の位置をそれぞれRA顕微鏡19及び2
0にて検出する。次に、ステップ115でファインモー
ドとクイックモードとのどちらか一方を選択する。この
選択結果は予め図1のキーボード22Cを介してオペレ
ータから指示されている。但し、不図示のバーコード・
リーダによりレチクル12のパターン情報等を読み取
り、この結果に基づいて主制御系22Aが自動的にアラ
イメントモードを選択するようにしてもよい。
In FIG. 15, steps 101-104.
2, the reticle 12 is placed on the reticle holder, and the positions of the rough search alignment marks 27 and 28 are set to the RA microscopes 19 and 2, respectively.
Detects at 0. Next, at step 115, either the fine mode or the quick mode is selected. The selection result is instructed in advance by the operator via the keyboard 22C of FIG. However, a bar code not shown
The reader may read the pattern information of the reticle 12 and the like, and the main control system 22A may automatically select the alignment mode based on the result.

【0097】ファインモードが選択されると、図15の
ステップ105〜113が実行され、前述の如く複数の
ファインアライメントマークと複数の基準マークとを使
ったレチクルアライメント及びファインアライメントの
計測結果を使ったベースライン計測が実行される。そし
て、ステップ114で、レチクル12上の新座標系上に
おいて、本来の位置に対する実際のファインアライメン
トマーク29A及び30Aの位置の描画誤差(以下、
「マーク誤差」という)を求め、そのマーク誤差を主制
御系22A内の記憶部に記憶する。マーク誤差を求める
際には、ステップ113で求めた関係(変換パラメー
タ)より、ウエハ座標系を基準としてレチクル座標系を
求め、このレチクル座標系上でファインアライメントマ
ーク29A〜29D,30A〜30Dの設計上の座標値
に対する計測された座標値の非線形誤差を求める。この
非線形誤差がマーク誤差となる。このようにして、ファ
インアライメント時に、ステップ112、113の結果
からレチクル上の新座標系上でのマーク誤差を記憶して
おく。また、レチクル描画誤差を予め計測してある場合
は、オペレータが描画誤差を直接入力してもよい。描画
誤差に線形成分が含まれる時は特に効果が大きい。
When the fine mode is selected, steps 105 to 113 of FIG. 15 are executed, and the measurement results of reticle alignment and fine alignment using a plurality of fine alignment marks and a plurality of reference marks are used as described above. Baseline measurement is performed. Then, in step 114, on the new coordinate system on the reticle 12, drawing errors of the actual positions of the fine alignment marks 29A and 30A with respect to the original positions (hereinafter, referred to as
“Mark error”) is obtained and the mark error is stored in the storage unit in the main control system 22A. When obtaining the mark error, the reticle coordinate system is obtained with the wafer coordinate system as a reference from the relationship (conversion parameter) obtained in step 113, and the fine alignment marks 29A to 29D and 30A to 30D are designed on this reticle coordinate system. Find the non-linear error of the measured coordinate values relative to the above coordinate values. This non-linear error becomes a mark error. In this way, at the time of fine alignment, the mark error on the new coordinate system on the reticle is stored from the results of steps 112 and 113. Further, when the reticle drawing error is measured in advance, the operator may directly input the drawing error. The effect is particularly great when the drawing error includes a linear component.

【0098】一方、ステップ115でクイックモードが
選択されると、動作は図16のステップ116に移行す
る。そしてステップ116〜118において、図15の
ステップ105〜107と同じ動作を実行する。即ち、
クイックモードでレチクル12上の1対のファインアラ
イメントマーク30A,29A、及び基準マーク板6上
の1対の基準マーク36A,35Aの像をRA顕微鏡に
より観察し、オフ・アクシス方式のアライメント装置3
4によって1個の基準マーク37Aを検出する。また、
ステップ119の後半で、RA顕微鏡で観察したマー
ク、及びオフ・アクシス方式のアライメント装置34で
検出したマークの位置を求める。その後、ステップ11
9において、レチクル12上のファインアライメントマ
ーク30A,29Aの検出された位置に対して、図15
のステップ114で求めたマーク誤差の補正を行う。こ
れにより、クイックモードで計測するマークの個数は少
なくとも、レチクル12上のパターン描画誤差は第1実
施例のファインアライメントモードの場合とほぼ同程度
に補正できる。
On the other hand, when the quick mode is selected in step 115, the operation shifts to step 116 in FIG. Then, in steps 116 to 118, the same operations as steps 105 to 107 in FIG. 15 are executed. That is,
The image of the pair of fine alignment marks 30A and 29A on the reticle 12 and the pair of reference marks 36A and 35A on the reference mark plate 6 is observed by the RA microscope in the quick mode, and the off-axis alignment device 3 is used.
4 detects one fiducial mark 37A. Also,
In the latter half of step 119, the positions of the marks observed by the RA microscope and the marks detected by the off-axis alignment device 34 are obtained. Then step 11
9, the fine alignment marks 30A and 29A on the reticle 12 are detected with respect to the detected positions shown in FIG.
The mark error obtained in step 114 is corrected. As a result, at least the number of marks measured in the quick mode can be corrected so that the pattern drawing error on the reticle 12 is almost the same as in the fine alignment mode of the first embodiment.

【0099】次に、ステップ120において、ステップ
119での補正により得られた各マークの位置に基づい
て、(数9)の6個の変換パラメータ(Rx,Ry,
θ,ω,Ox,Oy)の内の、非スキャン方向の倍率誤
差Rx、ローテーションθ、及びオフセットOx,Oy
を求める。具体的には、図8(a)及び(c)に示すよ
うに、実測した基準マーク35A,36AのX方向(非
スキャン方向)のマーク間隔と、マーク像29AW,3
0AWのX方向の間隔との差から非スキャン方向の倍率
誤差Rxを求める。更に、基準マーク35A,36Aの
Y方向(スキャン方向)の位置ずれと、マーク像29A
W,30AWのY方向の位置ずれとの差、及びマーク間
隔からローテーションθを求める。また、オフセットO
x,Oyは基準マークとレチクルのマーク像との平均的
な位置ずれ量から求められる。
Next, in step 120, based on the position of each mark obtained by the correction in step 119, the six conversion parameters (Rx, Ry,
θ, ω, Ox, Oy), the magnification error Rx in the non-scan direction, the rotation θ, and the offsets Ox, Oy
Ask for. Specifically, as shown in FIGS. 8A and 8C, the measured mark intervals of the reference marks 35A and 36A in the X direction (non-scanning direction) and the mark images 29AW and 3A.
The magnification error Rx in the non-scanning direction is obtained from the difference from the 0 AW interval in the X direction. Further, the positional deviation of the reference marks 35A and 36A in the Y direction (scanning direction) and the mark image 29A
The rotation θ is obtained from the difference between the positional deviation of W and 30 AW in the Y direction and the mark interval. Also, the offset O
x and Oy are obtained from the average positional deviation amount between the reference mark and the mark image of the reticle.

【0100】なお、このクイックモードでは、計測対象
とするマークはレチクル側と基準マーク板6側とで2個
ずつであるため、(数9)の6個の変換パラメータの内
の4個の変換パラメータしか決めることができない。そ
こで、上述のように4個の変換パラメータの値を求めて
いる。なお、例えば図4のY方向に並んだ2個のファイ
ンアライメントマーク29A,29D、及び図8(c)
の2個の基準マーク35A,35Dを計測対象と選択す
ることにより、走査方向の倍率誤差Ryを求めることが
できる。
In this quick mode, since there are two marks to be measured on the reticle side and the reference mark plate 6 side, four conversion parameters out of the six conversion parameters of (Equation 9) are used. Only parameters can be determined. Therefore, the values of the four conversion parameters are obtained as described above. Note that, for example, two fine alignment marks 29A and 29D arranged in the Y direction of FIG. 4 and FIG.
The magnification error Ry in the scanning direction can be obtained by selecting the two reference marks 35A and 35D as the measurement target.

【0101】そして、ステップ120で求められた非ス
キャン方向の倍率誤差Rx、ローテーションθ、及びオ
フセットOx,Oyに基づいてレチクルアライメントが
行われる。なお、倍率誤差の計測は、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分に対応する倍率誤差
を予めテーブルとして用意しておき、各マークの設計値
に対する各マークの計測値のずれ分をそのテーブルに当
てはめて倍率誤差を求めるようにしてもよい。
Then, reticle alignment is performed based on the magnification error Rx in the non-scanning direction, the rotation θ, and the offsets Ox and Oy obtained in step 120. For the measurement of the magnification error, a magnification error corresponding to the deviation of the measured value of each mark with respect to the design value of each mark is prepared in advance as a table, and the deviation of the measured value of each mark with respect to the design value of each mark is May be applied to the table to obtain the magnification error.

【0102】次に、ステップ121において、基準マー
ク35A,36Aの中心座標の計測値と基準マーク37
Aの計測値とを使ってベースライン計測を行う。このよ
うに、本実施例によれば、一度ファインアライメントモ
ードを実行してレチクル12のパターンの描画誤差(マ
ーク誤差)を求めておき、クイックモードでアライメン
トを実行する場合には、そのマーク誤差の補正を行って
いるため、高いスループットで且つ高精度にスリットス
キャン方式の投影露光装置のアライメントを行うことが
できる。
Next, in step 121, the measured values of the central coordinates of the reference marks 35A and 36A and the reference mark 37.
Baseline measurement is performed using the measurement value of A and. As described above, according to this embodiment, the fine alignment mode is once executed to obtain the drawing error (mark error) of the pattern of the reticle 12, and when the alignment is executed in the quick mode, the mark error Since the correction is performed, the alignment of the slit scan type projection exposure apparatus can be performed with high throughput and high accuracy.

【0103】次に、本発明の第3実施例につき図17の
フローチャートを参照して説明する。この第3実施例
は、ウエハを所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数のウ
エハに露光を行う毎に、上述のクイックモードでレチク
ルアライメントとベースライン計測とを行うものであ
る。本実施例において、図1の投影露光装置でレチクル
を交換した後、例えば数100枚のウエハにレチクル1
2のパターンを順次露光する場合の動作の一例を図17
を参照して説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the third embodiment, reticle alignment and baseline measurement are performed in the above-mentioned quick mode every time a predetermined number of wafers are exchanged, that is, every time a predetermined number of wafers are exposed. In this embodiment, after exchanging the reticle with the projection exposure apparatus of FIG.
FIG. 17 shows an example of the operation when the two patterns are sequentially exposed.
Will be described with reference to.

【0104】先ず、図17のステップ211において、
前に使用したレチクルを図1のレチクル12に交換して
露光動作が開始される。この際には図15のステップ1
01〜104及び115、並びに図16のステップ11
6〜121に示す、クイックモードのレチクルアライメ
ント及びベースラインチェックの動作が実行される。そ
の後、ステップ212で変数Nに初期値として、次にレ
チクルアライメント及びベースラインチェックを行うま
でに露光するウエハの枚数を設定し、ステップ213で
ウエハをウエハステージ4上にロードする。但し、ステ
ップ213で既に露光されたウエハがあるときにはその
露光済みのウエハのアンロード(搬出)を行った後に新
たなウエハのロードを行う。
First, in step 211 of FIG. 17,
The reticle used previously is replaced with the reticle 12 shown in FIG. 1, and the exposure operation is started. In this case, step 1 in FIG.
01-104 and 115, and step 11 of FIG.
The operations of reticle alignment and baseline check in the quick mode shown in 6 to 121 are executed. Thereafter, in step 212, the number of wafers to be exposed before the next reticle alignment and baseline check is set to the variable N as an initial value, and in step 213, the wafer is loaded on the wafer stage 4. However, if there is a wafer that has already been exposed in step 213, the exposed wafer is unloaded (unloaded) and then a new wafer is loaded.

【0105】次に、ステップ214で変数Nが0である
かどうか、即ちレチクルアライメント及びベースライン
チェックを行うタイミングであるかどうかが調べられ、
変数Nが0より大きい場合にはステップ215で変数N
から1を減算してステップ216に移行する。このステ
ップ216では、図13のオフ・アクシス方式のアライ
メント装置34又はTTL方式のウエハアライメント系
を用いてウエハのアライメントを行った後、ウエハの各
ショット領域にレチクル12のパターンが露光される。
全部(指定枚数)のウエハへの露光が終了すると、その
レチクル12に関する露光工程は終了するが、全部のウ
エハへの露光が終わっていない場合には、ステップ21
3に戻って露光済みのウエハのアンロード及び新たなウ
エハのロードが行われる。その後動作はステップ214
に移行する。
Next, in step 214, it is checked whether or not the variable N is 0, that is, whether or not it is time to perform reticle alignment and baseline check.
If the variable N is greater than 0, then in step 215 the variable N
1 is subtracted from and the process proceeds to step 216. In this step 216, after the wafer is aligned by using the off-axis type alignment device 34 of FIG. 13 or the TTL type wafer alignment system, the pattern of the reticle 12 is exposed on each shot area of the wafer.
When exposure of all (designated number of) wafers is completed, the exposure process for the reticle 12 is completed, but if exposure of all wafers is not completed, step 21
Returning to step 3, the exposed wafer is unloaded and a new wafer is loaded. Thereafter, the operation is step 214.
Move to.

【0106】また、ステップ214でN=0、即ちレチ
クルアライメント及びベースラインチェックを行うタイ
ミングである場合にはステップ217においてレチクル
12の回転誤差及び倍率誤差の計測が行われる。これは
図16のステップ120と同様である。その後、ステッ
プ218に移行し、ここでオフ・アクシス方式のアライ
メント装置34(FIA光学系48を含むアライメント
系又はLIA光学系52を含む2光束干渉アライメント
方式のウエハアライメント系)のX方向及びY方向のベ
ースラインチェックが行われる。その後、ステップ21
9で変数Nとして次にベースラインチェックを行うまで
に露光するウエハの枚数を設定してから、動作はステッ
プ216に戻る。
When N = 0 in step 214, that is, when it is the timing to perform reticle alignment and baseline check, in step 217 the rotation error and magnification error of the reticle 12 are measured. This is similar to step 120 in FIG. After that, the process proceeds to step 218, where the off-axis alignment device 34 (the alignment system including the FIA optical system 48 or the two-beam interference alignment wafer alignment system including the LIA optical system 52) is in the X and Y directions. A baseline check will be performed. Then step 21
In step 9, the number of wafers to be exposed before the baseline check is set as the variable N, and the operation returns to step 216.

【0107】このように、本実施例によれば、レチクル
を交換する毎に、レチクルアライメント及びベースライ
ン計測を行うと共に、所定枚数のウエハに露光を行う毎
にクイックモードでレチクルアライメント及びベースラ
イン計測を行っているため、高いスループットで各ウエ
ハとレチクルのパターン像との重ね合わせ精度を高める
ことができる。
As described above, according to this embodiment, the reticle alignment and the baseline measurement are performed every time the reticle is exchanged, and the reticle alignment and the baseline measurement are performed in the quick mode every time a predetermined number of wafers are exposed. Therefore, the overlay accuracy of each wafer and the pattern image of the reticle can be improved with high throughput.

【0108】また、上述実施例の手法はオフ・アクシス
方式のアライメント時のベースライン計測について説明
してあるが、投影光学系のフィールド内を用いたTTL
(スルー・ザ・レンズ)方式においても本発明の適用に
より同様の効果が期待できる。このように、本発明は上
述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の構成を取り得る。
Further, although the method of the above-described embodiment has been described with reference to the baseline measurement at the time of off-axis alignment, the TTL using the field of the projection optical system is used.
Even in the (through the lens) system, the same effect can be expected by applying the present invention. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0109】また、上述の投影露光方法は、照明光で所
定形状の照明領域を照明し、前記所定形状の照明領域内
のマスク(12)上のパターン像を投影光学系(8)を
介してステージ(4)上の基板(5)に露光し、その所
定形状の照明領域に対して相対的にマスク(12)及び
基板(5)を同期して走査することにより、マスク(1
2)上のその所定形状の照明領域よりも広い面積のパタ
ーン像を基板(5)上に露光する方法において、マスク
(12)上にその相対的な走査の方向に複数の計測用マ
ーク(29A〜29D)を形成し、これら複数の計測用
マークとほぼ共役な位置に複数の基準マーク(35A〜
35D)が形成された基準マーク部材(6)をステージ
(4)上に配置し、マスク(12)及び基板(5)をそ
の相対的な走査の方向に同期して移動させて、マスク
(12)上の複数の計測用マークの内の1つの計測用マ
ーク(29A,29B,‥‥)とステージ(4)上の対
応する基準マーク(35A,35B,‥‥)との位置ず
れ量を順次計測し、それら複数の計測用マークとそれら
複数の基準マークとのそれぞれの位置ずれ量より、マス
ク(12)上の座標系とステージ(4)上の座標系との
対応関係を求めるものである。
In the projection exposure method described above, the illumination area of the predetermined shape is illuminated with illumination light, and the pattern image on the mask (12) in the illumination area of the predetermined shape is passed through the projection optical system (8). The mask (1) is exposed by exposing the substrate (5) on the stage (4) and scanning the mask (12) and the substrate (5) in synchronization with each other with respect to an illumination region having a predetermined shape.
2) In the method of exposing a pattern image having a larger area than the illumination area of the predetermined shape on the substrate (5), a plurality of measurement marks (29A) are provided on the mask (12) in the relative scanning direction. .About.29D) are formed, and a plurality of reference marks (35A to 35D) are formed at positions substantially conjugate with the plurality of measurement marks.
35D) is formed on the stage (4), and the reference mark member (6) is placed on the stage (4), and the mask (12) and the substrate (5) are moved in synchronism with the relative scanning direction. ) One of the plurality of measurement marks on the measurement mark (29A, 29B, ...) and the corresponding reference mark (35A, 35B, ...) on the stage (4) are sequentially displaced. The measurement is performed, and the correspondence between the coordinate system on the mask (12) and the coordinate system on the stage (4) is obtained from the positional deviation amounts of the plurality of measurement marks and the plurality of reference marks. .

【0110】また、上述の投影露光方法は、上述の発明
と同じ前提部において、投影光学系(8)の近傍に基板
(5)上の位置決め用のマークの位置を検出するための
オフ・アクシス方式のアライメント系(34)を配置
し、マスク(12)上にその相対的な走査の方向に複数
の計測用マーク(29A〜29D)を形成し、投影光学
系(8)の露光フィールド内の基準点とオフ・アクシス
方式のアライメント系(34)の基準点との間隔に対応
する間隔で第1の基準マーク(35A)及び第2の基準
マーク(37A)が形成された基準マーク部材(6)を
ステージ(4)上に配置する。
Further, in the projection exposure method described above, the off-axis for detecting the position of the positioning mark on the substrate (5) in the vicinity of the projection optical system (8) is the same premise as in the invention described above. System alignment system (34) is arranged, a plurality of measurement marks (29A to 29D) are formed on the mask (12) in the relative scanning direction, and the measurement marks (29A to 29D) are formed in the exposure field of the projection optical system (8). A reference mark member (6) having a first reference mark (35A) and a second reference mark (37A) formed at an interval corresponding to the interval between the reference point and the reference point of the off-axis alignment system (34). ) Is placed on the stage (4).

【0111】そして、オフ・アクシス方式のアライメン
ト系(34)で基準部材(6)上の第2の基準マーク
(37A)を観察した状態で、マスク(12)を前記相
対的な走査の方向に移動させて、マスク(12)上の複
数の計測用マークの内の1つの計測用マーク(29A,
29B,‥‥)とステージ(4)上の第1の基準マーク
(35A)との位置ずれ量を順次計測し、それら複数の
計測用マークとそれら第1の基準マークとのそれぞれの
位置ずれ量の平均値及びオフ・アクシス方式のアライメ
ント系(34)で観察したその第2の基準マークの位置
ずれ量より、投影光学系(8)の露光フィールド内の基
準点とオフ・アクシス方式のアライメント系(34)の
基準点との間隔を求めるものである。
Then, with the off-axis alignment system (34) observing the second reference mark (37A) on the reference member (6), the mask (12) is moved in the relative scanning direction. By moving, one measurement mark (29A, among the plurality of measurement marks on the mask (12),
29B, ...) and the first reference mark (35A) on the stage (4) are sequentially measured, and the plurality of measurement marks and the first reference marks are respectively displaced. Of the reference point in the exposure field of the projection optical system (8) and the off-axis alignment system based on the average value of the The distance from the reference point of (34) is obtained.

【0112】また、上述の投影露光方法は、更に基準マ
ーク部材(6)上に、マスク(12)上の複数の計測用
マーク(29A〜29D)に対応させてその第1の基準
マークを複数個(35A〜35D)形成すると共に、こ
れら複数の第1の基準マーク(35A〜35D)からそ
れぞれ投影光学系(8)の露光フィールド内の基準点と
オフ・アクシス方式のアライメント系(34)の基準点
との間隔に対応する間隔でその第2の基準マークを複数
個(37A〜37D)形成し、マスク(12)及びステ
ージ(4)をその相対的な走査の方向に同期して移動さ
せて、マスク(12)上の複数の計測用マークの内の1
つの計測用マーク(29A,29B,‥‥)とステージ
(4)上の対応する第1の基準マーク(35A,35
B,‥‥)との位置ずれ量を順次計測すると共に、オフ
・アクシス方式のアライメント系(34)で複数の第2
の基準マークの内の対応する基準マーク(37A,37
B,‥‥)を観察し、それら複数の計測用マークとそれ
ら複数の第1の基準マークとのそれぞれの位置ずれ量の
平均値及びオフ・アクシス方式のアライメント系(3
4)で観察したそれら複数の第2の基準マークの位置ず
れ量の平均値より、投影光学系(8)の露光フィールド
内の基準点とオフ・アクシス方式のアライメント系(3
4)の基準点との間隔を求めるものである。
Further, in the above-mentioned projection exposure method, a plurality of first reference marks are further provided on the reference mark member (6) so as to correspond to the plurality of measurement marks (29A to 29D) on the mask (12). Individually (35A to 35D) are formed, and the reference points in the exposure field of the projection optical system (8) and the off-axis alignment system (34) are formed from the plurality of first reference marks (35A to 35D). A plurality of second reference marks (37A to 37D) are formed at an interval corresponding to the interval with the reference point, and the mask (12) and the stage (4) are moved in synchronization with the relative scanning direction. Of the measurement marks on the mask (12)
One measurement mark (29A, 29B, ...) And the corresponding first reference mark (35A, 35) on the stage (4).
B, ...) is sequentially measured, and a plurality of second axes are provided by the off-axis alignment system (34).
Corresponding reference mark (37A, 37
B, ...) are observed, and the average value of the positional deviation amounts of the plurality of measurement marks and the plurality of first reference marks and the off-axis alignment system (3
Based on the average value of the positional deviation amounts of the plurality of second reference marks observed in 4), the reference point in the exposure field of the projection optical system 8 and the off-axis alignment system 3
The distance from the reference point in 4) is obtained.

【0113】また、上述の投影露光方法は、上述の発明
と同じ前提部において、上述の第1の投影露光方法と同
様に、マスク(12)上の複数の計測用マーク(29
A,29B,…)と対応する基準マーク(35A,35
B,…)とのそれぞれの位置ずれ量を求める第1工程
と;そのマスク上の複数の計測用マークの内の所定の1
つの計測用マーク(29A)とそのステージ上の対応す
る基準マーク(35A)との位置ずれ量を1回だけ計測
し、計測用マーク(29A)と基準マーク(35A)と
の位置ずれ量を簡易的に求める第2工程と;その第1工
程とその第2工程とのどちらか一方を選択し、この選択
された工程で求められたその計測用マークとその基準マ
ークとのそれぞれの位置ずれ量に基づいてマスク(1
2)上の座標系とステージ(4)上の座標系との対応関
係を求める第3工程と;を有するものである。
Further, in the projection exposure method described above, a plurality of measurement marks (29) on the mask (12) are used in the same premise as in the invention described above, similarly to the first projection exposure method described above.
A, 29B, ...) and corresponding reference marks (35A, 35B)
B, ...) and a first step of obtaining respective positional deviation amounts; and a predetermined one of a plurality of measurement marks on the mask.
The amount of positional deviation between one measurement mark (29A) and the corresponding reference mark (35A) on the stage is measured only once, and the amount of positional deviation between the measurement mark (29A) and the reference mark (35A) is simplified. Second step to be obtained in a desired manner; either one of the first step and the second step is selected, and the amount of positional deviation between the measurement mark and the reference mark obtained in the selected step Based on the mask (1
2) The third step of obtaining the correspondence between the coordinate system on the stage and the coordinate system on the stage (4).

【0114】また、上述の投影露光方法は、更に、オフ
・アクシス方式のアライメント系で基準マーク部材
(6)上の第2の基準マーク(37A,37B,…)を
観察した状態で、マスク(12)をその相対的な走査の
方向に移動させて、マスク(12)上の複数の計測用マ
ーク(29A,29B,…)の内の1つの計測用マーク
と第1の基準マーク(35A,35B,…)との位置ず
れ量を順次計測する第1工程と;オフ・アクシス方式の
アライメント系で基準マーク部材(6)上の第2の基準
マーク(37A)を観察した状態で、マスク(12)上
の複数の計測用マークの内の所定の1つの計測用マーク
(29A)と第1の基準マーク(35A)との位置ずれ
量を簡易的に計測する第2工程と;それら第1工程と第
2工程とのどちらか一方を選択する第3工程と;この第
3工程で選択された工程での計測結果である、その計測
用マークとその基準マークとの位置ずれ量、及びそのオ
フ・アクシス方式のアライメント系で観察した第2の基
準マークの位置ずれ量より、そのマスク上の座標系とそ
のステージ上の座標系との対応関係と、その投影光学系
の露光フィールド内の基準点とそのオフ・アクシス方式
のアライメント系の基準点との間隔(ベースライン量)
を求める第4工程と;を有するものである。
Further, in the projection exposure method described above, the mask ((A), (37A, 37B, ...) On the fiducial mark member (6) is observed by an off-axis alignment system while observing the mask ( 12) is moved in the relative scanning direction so that one of the plurality of measurement marks (29A, 29B, ...) On the mask (12) and the first reference mark (35A, 35B, ...) Sequentially measuring the amount of positional deviation with the mask; while observing the second fiducial mark (37A) on the fiducial mark member (6) with the off-axis alignment system, the mask ( 12) A second step of simply measuring the amount of positional deviation between a predetermined one measurement mark (29A) among the plurality of measurement marks above and the first reference mark (35A); Either the process or the second process And a third step of selecting; and a measurement result in the step selected in the third step, the amount of positional deviation between the measurement mark and the reference mark, and the off-axis alignment system. Correspondence between the coordinate system on the mask and the coordinate system on the stage, the reference point in the exposure field of the projection optical system, and the off-axis alignment system based on the displacement amount of the second reference mark. Distance from the reference point (baseline amount)
And a fourth step for obtaining.

【0115】また、上述の投影露光方法は、投影光学系
(8)の近傍に基板(5)上の位置決め用のマークの位
置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント
系(34)を配置し、マスク(12)上にその相対的な
走査の方向に複数の計測用マーク(29A,29B,
…)を形成し、これら複数の計測用マークとほぼ共役な
位置に複数の基準マークが形成された基準マーク部材
(6)をステージ(4)上に配置し、これら複数の基準
マークはその投影光学系の基準点とそのオフ・アクシス
方式のアライメント系の基準点との間隔に対応する間隔
で形成された第1(35A,35B,…)及び第2(3
7A,37B,…)の基準マークからなり、基板(5)
を所定枚数交換する毎に、そのオフ・アクシス方式のア
ライメント系で基準マーク部材(6)上の第2の基準マ
ーク(37A)を観察した状態で、マスク(12)上の
複数の計測用マークの内の所定の1つの計測用マーク
(29A)と対応する第1の基準マーク(35A)との
位置ずれ量を計測し、このように計測された位置ずれ
量、及びそのオフ・アクシス方式のアライメント系で観
察した第2の基準マーク(37A)の位置ずれ量より、
そのマスク上の座標系とそのステージ上の座標系との対
応関係と、その投影光学系の露光フィールド内の基準点
とそのオフ・アクシス方式のアライメント系の基準点と
の間隔(ベースライン量)を求めるものである。
In the projection exposure method described above, the off-axis alignment system (34) for detecting the position of the positioning mark on the substrate (5) is arranged near the projection optical system (8). On the mask (12), a plurality of measurement marks (29A, 29B,
...) is formed, and a reference mark member (6) having a plurality of reference marks formed at positions substantially conjugate to the plurality of measurement marks is arranged on the stage (4), and the plurality of reference marks are projected. The first (35A, 35B, ...) And the second (3) formed at an interval corresponding to the interval between the reference point of the optical system and the reference point of the off-axis alignment system.
7A, 37B, ...) and the substrate (5)
A plurality of measurement marks on the mask (12) with the second fiducial mark (37A) on the fiducial mark member (6) being observed by the off-axis type alignment system every time a predetermined number of sheets are exchanged. Of the predetermined one of the measuring marks (29A) and the corresponding first reference mark (35A) is measured, and the amount of positional deviation measured in this way and the off-axis method thereof are measured. From the position shift amount of the second reference mark (37A) observed with the alignment system,
Correspondence between the coordinate system on the mask and the coordinate system on the stage, and the distance (baseline amount) between the reference point in the exposure field of the projection optical system and the reference point of the off-axis alignment system. Is to seek.

【0116】斯かる投影露光方法に於いては、マスク
(12)上に複数の計測用マークを配置し、それらの計
測用マークとほぼ共役な基準マークを基準マーク部材
(6)上に配置し、マスク(12)及びステージ(4)
をステッピング方式で送りながら、それぞれのマークの
位置ずれが計測される。そして、最終的に、例えば各位
置で求められた位置ずれに合わせて、最小自乗近似等に
よって、マスク座標系と基板座標系とを対応付けるパラ
メータ(倍率,走査方向のスケーリング,回転,走査方
向の平行度,X方向及びY方向のオフセット)を求める
ことにより、マスク(12)上の計測用マークの描画誤
差の影響を小さく抑えることができる。また、相対的な
走査の方向のマーク計測は順次別々に行われるので非同
時計測となるが、複数箇所で計測する為、平均化効果が
あり、高精度計測が可能となる。
In such a projection exposure method, a plurality of measurement marks are arranged on the mask (12), and a reference mark almost conjugate to the measurement marks is arranged on the reference mark member (6). , Mask (12) and stage (4)
The position deviation of each mark is measured while feeding with the stepping method. Then, finally, in accordance with the positional shift obtained at each position, for example, by parameters such as least square approximation, the parameters (magnification, scaling in the scanning direction, rotation, parallelism in the scanning direction) that associate the mask coordinate system with the substrate coordinate system are associated. By obtaining the angle, the offset in the X direction, and the offset in the Y direction, the influence of the drawing error of the measurement mark on the mask (12) can be suppressed to a small level. Further, since the mark measurement in the relative scanning direction is sequentially performed separately, the measurement is non-simultaneous, but since the measurement is performed at a plurality of points, there is an averaging effect and high-precision measurement is possible.

【0117】また、上述の投影露光方法によれば、マス
ク(12)側の複数の計測用マークに関する計測結果を
平均化することにより、マスク(12)の計測用マーク
の描画誤差の影響を小さくして、投影光学系(8)の基
準点とアライメント系(34)の基準点との間隔である
ベースライン量を正確に計測できる。また、上述の投影
露光方法によれば、基準マーク部材(6)上に、マスク
(12)上の複数の計測用マーク(29A〜29D)に
対応させてその第1の基準マークを複数個(35A〜3
5D)形成すると共に、これら複数の第1の基準マーク
(35A〜35D)からそれぞれ投影光学系(8)の露
光フィールド内の基準点とオフ・アクシス方式のアライ
メント系(34)の基準点との間隔に対応する間隔でそ
の第2の基準マークを複数個(37A〜37D)形成し
ているため、基準マーク側でも平均化が行われるので、
より正確にベースライン量が計測される。
Further, according to the above-mentioned projection exposure method, the influence of the drawing error of the measurement mark of the mask (12) is reduced by averaging the measurement results of the plurality of measurement marks on the mask (12) side. Then, the baseline amount, which is the distance between the reference point of the projection optical system (8) and the reference point of the alignment system (34), can be accurately measured. Further, according to the above-mentioned projection exposure method, a plurality of the first reference marks ((A) to (D) corresponding to the plurality of measurement marks (29A to 29D) on the mask (12) are provided on the reference mark member (6). 35A ~ 3
5D), the reference point in the exposure field of the projection optical system (8) and the reference point of the off-axis alignment system (34) are formed from the plurality of first reference marks (35A to 35D). Since a plurality of second reference marks (37A to 37D) are formed at intervals corresponding to the intervals, averaging is also performed on the reference mark side.
The baseline amount is measured more accurately.

【0118】更に上述の投影露光方法によれば、高いス
ループットを要求される場合には、第2工程を選択して
計測用マーク(29A)と基準マーク(35A)との位
置ずれ量を1回だけ計測し、高精度が要求される場合に
は第1工程を実行することにより、迅速性に対する要求
をも満たすことができる。この場合、第1工程におい
て、更に予め計測用マーク(29A)の本来の位置から
の位置ずれ量(これを「マーク誤差」と呼ぶ)を求めて
記憶しておき、第2工程を実行した場合にはそのマーク
誤差の補正を行うことにより、高いスループットと高精
度との両方の要求に応えることができる。
Further, according to the projection exposure method described above, when high throughput is required, the second step is selected and the amount of positional deviation between the measurement mark (29A) and the reference mark (35A) is set once. By performing only the measurement and performing the first step when high accuracy is required, the requirement for swiftness can also be satisfied. In this case, in the first step, the amount of positional deviation of the measurement mark (29A) from the original position (referred to as “mark error”) is further obtained and stored in advance, and the second step is executed. By correcting the mark error, it is possible to meet the requirements of both high throughput and high accuracy.

【0119】また、上述の投影露光方法によれば、高い
スループットを要求される場合には、第2工程を選択し
てアライメント系(34)で第2の基準マーク(37
A)を観察した状態で、1つの計測用マーク(29A)
と第1の基準マーク(35A)との位置ずれ量を1回だ
け計測し、高精度が要求される場合には第1工程を実行
することにより、迅速性に対する要求をも満たすことが
できる。この場合、第1工程において、更に予めマーク
誤差を求めて記憶しておき、第2工程を実行した場合に
はそのマーク誤差の補正を行うことにより、高いスルー
プットと高精度との両方の要求に応えることができる。
According to the projection exposure method described above, when high throughput is required, the second step is selected and the second fiducial mark (37) is set by the alignment system (34).
One measurement mark (29A) while observing A)
The requirement for quickness can also be satisfied by measuring the positional deviation amount between the first reference mark (35A) and the first reference mark (35A) only once and executing the first step when high accuracy is required. In this case, in the first step, the mark error is further calculated and stored in advance, and when the second step is executed, the mark error is corrected to meet the demands for both high throughput and high accuracy. I can respond.

【0120】また、上述の投影露光方法によれば、基板
(5)を所定枚数交換する毎に、即ち所定枚数の基板
(5)に露光する毎に、オフ・アクシス方式のアライメ
ント系(34)で第2の基準マーク(37A)を観察し
た状態で、1つの計測用マーク(29A)と第1の基準
マーク(35A)との位置ずれ量を1回だけ計測し、こ
の計測結果よりマスク上の座標系とステージ上の座標系
との対応関係と、ベースライン量とを求める。従って、
高いスループットで計測が行われる。
According to the projection exposure method described above, the off-axis type alignment system (34) is replaced each time a predetermined number of substrates (5) are exchanged, that is, each time a predetermined number of substrates (5) are exposed. While observing the second reference mark (37A), the amount of misalignment between one measurement mark (29A) and the first reference mark (35A) was measured only once, and the measurement result on the mask The base line amount and the correspondence relationship between the coordinate system of 1) and the coordinate system on the stage are obtained. Therefore,
Measurement is performed with high throughput.

【0121】また、上述の投影露光方法によれば、最終
的に、例えばマスク上の複数の計測用マークの各位置で
求められた位置ずれに合わせて、最小自乗近似等によっ
て、マスク座標系と基板座標系とを対応付けるパラメー
タ(倍率,走査方向のスケーリング,回転,走査方向の
平行度,X方向及びY方向のオフセット)を求めること
により、マスク上の計測用マークの描画誤差の影響を小
さく抑えることができる。
Further, according to the above-mentioned projection exposure method, finally, for example, in accordance with the positional deviations obtained at the respective positions of the plurality of measurement marks on the mask, the mask coordinate system is calculated by least-squares approximation or the like. By obtaining the parameters (magnification, scaling in the scanning direction, rotation, parallelism in the scanning direction, offsets in the X and Y directions) that are associated with the substrate coordinate system, the influence of drawing errors of the measurement marks on the mask can be minimized. be able to.

【0122】また、上述の投影露光装置によれば、マス
ク側の複数の計測用マークに関する計測結果を平均化す
ることにより、マスクの計測用マークの描画誤差を小さ
くして、投影光学系の基準点とアライメント系の基準点
との間隔であるベースライン量を正確に計測できる。ま
た、上述の投影露光装置によれば、基準マーク部材上
に、マスク上の複数の計測用マークに対応させてその第
1の基準マークを複数個形成すると共に、これら複数の
第1の基準マークからそれぞれ投影光学系の露光フィー
ルド内の基準点とオフ・アクシス方式のアライメント系
の基準点との間隔に対応する間隔でその第2の基準マー
クを複数個形成しているため、基準マーク側でも平均化
が行われるので、より正確にベースライン量が計測され
る。
Further, according to the above-described projection exposure apparatus, the drawing error of the measurement mark on the mask is reduced by averaging the measurement results of the plurality of measurement marks on the mask side, and the reference of the projection optical system is reduced. It is possible to accurately measure the baseline amount, which is the distance between the point and the reference point of the alignment system. Further, according to the projection exposure apparatus described above, a plurality of first reference marks corresponding to the plurality of measurement marks on the mask are formed on the reference mark member, and the plurality of first reference marks are formed. Since a plurality of second reference marks are formed at an interval corresponding to the interval between the reference point in the exposure field of the projection optical system and the reference point of the off-axis alignment system, Since the averaging is performed, the baseline amount is measured more accurately.

【0123】更に上述の投影露光方法によれば、クイッ
クモードによる簡易的な計測工程を選択することによ
り、必要に応じて高いスループットでマスク上の座標系
とステージ上の座標系との対応関係を求めることができ
る。また、上述の投影露光方法によれば、クイックモー
ドによる簡易的な計測工程を選択することにより、必要
に応じて高いスループットでマスク上の座標系とステー
ジ上の座標系との対応関係、及びベースライン量を求め
ることができる。
Further, according to the above-mentioned projection exposure method, by selecting a simple measurement process in the quick mode, the correspondence between the coordinate system on the mask and the coordinate system on the stage can be established with high throughput if necessary. You can ask. Further, according to the projection exposure method described above, by selecting the simple measurement process in the quick mode, the correspondence relationship between the coordinate system on the mask and the coordinate system on the stage and the base can be set with high throughput as necessary. The line amount can be obtained.

【0124】また、上述の投影露光方法によれば、所定
枚数の基板に露光を行う毎に、クイックモードによる簡
易的な計測工程を実行しているため、多くの基板に連続
的にスキャン方式で露光を行う場合に、高いスループッ
トでマスク上の座標系とステージ上の座標系との対応関
係、及びベースライン量を求めることができる。
Further, according to the above-described projection exposure method, since a simple measurement process in the quick mode is executed every time a predetermined number of substrates are exposed, a large number of substrates can be continuously scanned. When performing exposure, the correspondence between the coordinate system on the mask and the coordinate system on the stage and the baseline amount can be obtained with high throughput.

【0125】[0125]

【発明の効果】本発明によれば、レチクル座標系(マス
ク座標系)とウエハ座標系(基板座標系)との対応付
け、及びベースライン計測を高スループットで行うこと
が可能で、マスクのパターン像を基板上に正確に投影露
光することができる。
According to the present invention, the reticle coordinate system (mass
Correspondence between the wafer coordinate system) and the wafer coordinate system (substrate coordinate system)
And perform baseline measurement with high throughput.
The pattern image of the mask can be accurately projected and exposed on the substrate.

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

【図1】 本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 第1実施例のアライメント方法及びベースラ
イン量のチェック方法を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an alignment method and a baseline amount checking method of the first embodiment.

【図3】 レチクルローダー系を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a reticle loader system.

【図4】 (a)はレチクル上のアライメントマークの
配置図、(b)は投影光学系の有効視野と共役な領域で
のアライメントマーク等を示す配置図、(c)はファイ
ンアライメントマーク29A〜30Dを示す拡大図であ
る。
4A is a layout view of alignment marks on a reticle, FIG. 4B is a layout view showing alignment marks and the like in a region conjugate with an effective visual field of the projection optical system, and FIG. It is an enlarged view which shows 30D.

【図5】 (a)はレチクルの大まかなアライメントを
行う場合の説明図、(b)は図5(a)を縮小した図で
ある。
FIG. 5A is an explanatory diagram for performing a rough alignment of a reticle, and FIG. 5B is a reduced diagram of FIG. 5A.

【図6】 レチクルの大まかなアライメントを行うとき
に撮像素子から得られる種々の撮信号を示す波形図であ
る。
FIG. 6 is a waveform diagram showing various image pickup signals obtained from an image pickup device when performing rough alignment of a reticle.

【図7】 (a)はウエハ側のステージの平面図、
(b)はレチクル側のステージの平面図である。
FIG. 7A is a plan view of a wafer-side stage,
(B) is a plan view of the stage on the reticle side.

【図8】 (a)はレチクル上のマーク配置を示す投影
図、(b)はレチクル上のマークの一例を示す拡大投影
図、(c)は基準マーク板6上の基準マークの配置を示
す平面図、(d)は基準マーク35A等の一例を示す拡
大図、(e)は基準マーク37A等の一例を示す平面図
である。
8A is a projection view showing mark arrangement on the reticle, FIG. 8B is an enlarged projection view showing an example of marks on the reticle, and FIG. 8C shows arrangement of reference marks on the reference mark plate 6. A plan view, (d) is an enlarged view showing an example of the reference mark 35A and the like, and (e) is a plan view showing an example of the reference mark 37A and the like.

【図9】 レチクルアライメント及びベースライン量の
計測時の基準マーク板、レチクル、投影光学系及びアラ
イメント装置の関係を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a relationship among a reference mark plate, a reticle, a projection optical system, and an alignment device during reticle alignment and measurement of a baseline amount.

【図10】 レチクルアライメント及びベースライン量
の計測により得られる誤差ベクトルを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an error vector obtained by reticle alignment and baseline amount measurement.

【図11】 レチクルアライメント顕微鏡19及び照明
系の構成を示す一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 11 is a partially cutaway configuration diagram showing configurations of a reticle alignment microscope 19 and an illumination system.

【図12】 (a)は図11の撮像素子で観察される画
像を示す図、(b)及び(c)はその画像に対応するX
方向及びY方向の画像信号を示す波形図である。
12A is a diagram showing an image observed by the image sensor of FIG. 11, and FIGS. 12B and 12C are X corresponding to the image.
It is a wave form diagram which shows the image signal of the Y direction.

【図13】 オフ・アクシス方式のアライメント装置3
4を示す構成図である。
FIG. 13: Off-axis type alignment device 3
4 is a configuration diagram showing FIG.

【図14】 (a)は図13の撮像素子で観察される画
像を示す図、(b)及び(c)はその画像に対応するX
方向及びY方向の画像信号を示す波形図、(d)及び
(e)は図13のLIA光学系を介して得られる検出信
号を示す波形図である。
14A is a diagram showing an image observed by the image pickup device of FIG. 13, and FIGS. 14B and 14C are X corresponding to the image.
13A and 13B are waveform diagrams showing image signals in the Y direction and the Y direction, and FIGS. 14D and 14E are waveform diagrams showing detection signals obtained through the LIA optical system in FIG.

【図15】 第2実施例のアライメント方法及びベース
ライン量のチェック方法の一部の動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a part of the operations of the alignment method and the baseline amount checking method of the second embodiment.

【図16】 第2実施例のアライメント方法及びベース
ライン量のチェック方法の残りの動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 16 is a flowchart showing the remaining operations of the alignment method and the baseline amount checking method of the second embodiment.

【図17】 第3実施例の露光方法の動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the exposure method of the third embodiment.

【図18】 従来のステッパーのアライメント系を示す
一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 18 is a partially cutaway view showing an alignment system of a conventional stepper.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…Zθ軸駆動ステージ、5…ウエハ、6…基準マーク
板、7…ウエハ側の移動鏡、8…投影光学系、11…レ
チクル微小駆動ステージ、12…レチクル、19,20
…レチクルアライメント顕微鏡(RA顕微鏡)、21…
レチクル側の移動鏡、27,28…ラフサーチ用アライ
メントマーク、29A〜29D,30A〜30D…ファ
インアライメントマーク、34…オフ・アクシス方式の
アライメント装置、35A〜35D,36A〜36D…
基準マーク、37A〜37D…基準マーク
4 ... Zθ axis drive stage, 5 ... Wafer, 6 ... Reference mark plate, 7 ... Wafer side moving mirror, 8 ... Projection optical system, 11 ... Reticle micro-driving stage, 12 ... Reticle, 19, 20
... Reticle alignment microscope (RA microscope), 21 ...
Reticle-side movable mirror, 27, 28 ... Rough search alignment mark, 29A-29D, 30A-30D ... Fine alignment mark, 34 ... Off-axis type alignment device, 35A-35D, 36A-36D ...
Reference mark, 37A to 37D ... Reference mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G01B 21/00 G03F 7/22 G03F 9/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G01B 21/00 G03F 7/22 G03F 9/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1ステージに保持されたマスクと第2
ステージに保持された基板とを同期して移動することに
よって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を露光
する投影露光方法において、前記露光に先立って、 前記マスクに形成された複数のマ
ークを検出系により検出する第1モードと、該第1モー
ドで検出されるマークの数よりも少ない数の、前記マス
クに形成されたマークを前記検出系により検出する第2
モードとのいずれか一方を選択し 該選択されたモードで前記検出系を用いて前記マスク上
のマークと前記第2ステージのマークとを検出し、 該検出結果に基づいて、前記マスクの移動を制御するた
めの第1座標系と前記基板の移動を制御するための第2
座標系との対応関係を求める ことを特徴とする投影露光
方法。
1. A mask held on a first stage and a second stage.
To move in synchronization with the substrate held on the stage
Therefore, the substrate is exposed using the pattern of the mask.
In the projection exposure method described above, prior to the exposure, a first mode in which a plurality of marks formed on the mask are detected by a detection system, and a number smaller than the number of marks detected in the first mode, Second detection of the mark formed on the mask by the detection system
Selects one of the modes, on the mask using the detecting system in the selected mode
Mark and the mark on the second stage are detected, and the movement of the mask is controlled based on the detection result.
A first coordinate system for controlling the movement and a second coordinate system for controlling the movement of the substrate.
A projection exposure method characterized by finding a correspondence with a coordinate system .
【請求項2】 第1ステージに保持されたマスクと第2
ステージに保持された基板とを同期して移動することに
よって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を露光
する投影露光方法において、前記露光に先立って、 前記マスクに形成された複数のマ
ークを検出系により検出する第1モードと、該第1モー
ドで検出されるマークの数よりも少ない数の、前記マス
クに形成されたマークを前記検出系により検出する第2
モードとのいずれか一方を選択し 該選択されたモードで前記検出系を用いて前記マスク上
のマークと前記第2ステージのマークとを検出し、 該検出結果に基づいて、前記マスクのパターンの像を前
記基板上に投影する投影系の投影基準点と前記基板のア
ライメント情報を検出するオフ・アクシス方式のアライ
メント系の検出基準点との位置関係を求める ことを特徴
とする投影露光方法。
2. A mask held on the first stage and a second stage.
To move in synchronization with the substrate held on the stage
Therefore, the substrate is exposed using the pattern of the mask.
In the projection exposure method described above, prior to the exposure, a first mode in which a plurality of marks formed on the mask are detected by a detection system, and a number smaller than the number of marks detected in the first mode, Second detection of the mark formed on the mask by the detection system
Selects one of the modes, on the mask using the detecting system in the selected mode
Mark and the mark of the second stage are detected, and based on the detection result, an image of the pattern of the mask is detected.
The projection reference point of the projection system for projecting onto the substrate and the substrate reference point.
Off-axis alignment that detects alignment information
The projection exposure method is characterized in that the positional relationship with the detection reference point of the ment system is obtained .
【請求項3】 前記第2モードは、前記第1モードで検
出された複数のマークの一部を検出することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the second mode detects a part of the plurality of marks detected in the first mode.
【請求項4】 前記第1モードでは、前記マスクの複数
のマークを検出することによって、前記第1座標系で規
定される走査方向と前記第2座標系で規定される走査方
向との平行度を求めることを特徴とする請求項1に記載
の方法。
4. The parallelism between a scanning direction defined by the first coordinate system and a scanning direction defined by the second coordinate system by detecting a plurality of marks on the mask in the first mode. The method according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記第1モードでは、前記マスクの複数
のマークを検出することによって、前記第1座標系で規
定される走査方向のスケーリングと前記第2座標系で規
定される走査方向のスケーリングとの対応関係を求める
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
5. In the first mode, by detecting a plurality of marks on the mask, a scaling in a scanning direction defined by the first coordinate system and a scaling in a scanning direction defined by the second coordinate system are performed. The method according to claim 1, wherein a correspondence relationship with is obtained.
【請求項6】 前記第1モードを実行した後に、前記第
2モードの選択が可能とな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方法。
6. The second mode can be selected after the first mode is executed.
5. The method according to any one of 5 to 5.
【請求項7】 前記第2モードでは、前記第1モードで
求められる複数のパラメータのうちの一部のパラメータ
のみを求めることを特徴とする請求項6に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein in the second mode, only some of the parameters obtained in the first mode are obtained.
【請求項8】 前記第1モードで前記マスクの描画誤差
を求め、該描画誤差を前記第2モードに適用することを
特徴とする請求項7に記載の方法。
8. The method according to claim 7, wherein a drawing error of the mask is obtained in the first mode, and the drawing error is applied to the second mode.
【請求項9】 第1ステージに保持されたマスクと第2
ステージに保持された基板とを同期して移動することに
よって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を露光
する露光装置において、 前記第1ステージに保持された前記マスクのマークを検
出可能なマーク検出系と、 前記マーク検出系により前記マスクの複数のマークを検
出する第1モードを実行するか、前記マーク検出系によ
り前記第1モードで検出されるマークの数よりも少ない
数の、前記マスクのマークを検出する第2モードを実行
するかを選択する制御システムとを備え、前記露光に先立って、前記制御システムは前記第1モー
ドと前記第2モードとのいずれか一方を選択し、 該選択されたモードで前記検出系を用いて前記マスク上
のマークと前記第2ステージのマークとを検出し、 該検出結果に基づいて、前記マスクの移動を制御するた
めの第1座標系と前記基板の移動を制御するための第2
座標系との対応関係を求める ことを特徴とする露光装
置。
9. A mask held on the first stage and a second stage.
To move in synchronization with the substrate held on the stage
Therefore, an exposure apparatus for exposing a substrate by using the pattern of the mask, a plurality of marks of the mark detecting system capable of detecting the marks of the mask held by the first stage, said mask by said mark detection system Is selected, or a second mode for detecting a number of marks in the mask that is smaller than the number of marks detected in the first mode by the mark detection system is selected. And a control system, the control system prior to the exposure.
Mode or the second mode, and the detection system is used in the selected mode on the mask.
Mark and the mark on the second stage are detected, and the movement of the mask is controlled based on the detection result.
A first coordinate system for controlling the movement and a second coordinate system for controlling the movement of the substrate.
An exposure apparatus characterized by finding a correspondence with a coordinate system .
【請求項10】 第1ステージに保持されたマスクと第
2ステージに保持された基板とを同期して移動すること
によって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を露
光する露光装置において、 前記第1ステージに保持された前記マスクのマークを検
出可能なマーク検出系と、 前記マーク検出系により前記マスクの複数のマークを検
出する第1モードを実行するか、前記マーク検出系によ
り前記第1モードで検出されるマークの数よりも少ない
数の、前記マスクのマークを検出する第2モードを実行
するかを選択する制御システムとを備え、前記露光に先立って、前記制御システムは前記第1モー
ドと前記第2モードとのいずれか一方を選択し、 該選択されたモードで前記検出系を用いて前記マスク上
のマークと前記第2ステージのマークとを検出し、 該検出結果に基づいて、前記マスクのパターンの像を前
記基板上に投影する投影系の投影基準点と前記基板のア
ライメント情報を検出するオフ・アクシス方式のアライ
メント系の検出基準点との位置関係を求める ことを特徴
とする露光装置。
10. A mask held on the first stage and a first stage.
To move the substrate held on two stages in synchronization
Accordingly, an exposure apparatus for exposing a substrate by using the pattern of the mask, a plurality of marks of the mark detecting system capable of detecting the marks of the mask held by the first stage, said mask by said mark detection system Is selected, or a second mode for detecting a number of marks in the mask that is smaller than the number of marks detected in the first mode by the mark detection system is selected. And a control system, the control system prior to the exposure.
Mode or the second mode, and the detection system is used in the selected mode on the mask.
Mark and the mark of the second stage are detected, and based on the detection result, an image of the pattern of the mask is detected.
The projection reference point of the projection system for projecting onto the substrate and the substrate reference point.
Off-axis alignment that detects alignment information
The exposure apparatus is characterized in that the positional relationship with the detection reference point of the ment system is obtained .
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