JP4029182B2 - Exposure method - Google Patents

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、露光方法及び露光装置に係り、更に詳しくは、半導体素子や液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に用いられるマスクパターンを投影光学系を介して感応基板上に露光する露光方法及び露光装置、あるいは半導体素子、半導体素子製造用マスク等の製造のため、レーザ光、電子線その他の荷電粒子線等で感応基板上にパターンを直接描画する描画装置等の露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus, and more particularly, an exposure method of exposing on a photosensitive substrate through a mask pattern projection optical system used in fabricating semiconductor devices and liquid crystal display device or the like in the lithography process and an exposure apparatus, or the semiconductor element, for the manufacture of semiconductor devices manufacturing mask, a laser beam, an exposure apparatus for drawing apparatus that draws a pattern on an electron beam other charged particle beam such as in the sensitive substrate directly. 本発明は、感応基板を保持する基板ステージを複数有する点に特徴を有するものである。 The present invention has a feature in that it has a plurality of substrate stage for holding the photosensitive substrate.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「感応基板」又は「ウエハ」と称する)上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。 Conventionally, when manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device or the like in the photolithography process, various exposure apparatus is used, the pattern of the current, a photomask or reticle (hereinafter generally referred to as "reticle") an image, a substrate of a wafer or glass plate with a photosensitive material is applied such as a photoresist to the surface via a projection optical system (hereinafter appropriately referred to as "sensitive substrate" or "wafer") projection exposure apparatus for transferring onto There has been commonly used. 近年では、この投影露光装置として、感応基板を2次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進(ステッピング)させて、レチクルのパターン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパー)が主流となっている。 In recent years, as the projection exposure apparatus, the sensitive substrate placed on the two-dimensionally movable substrate stage, the sensitive substrate by the substrate stage by stepping (stepping), a pattern image of the reticle sensitive substrate repeats the operation for successively exposing the respective shot areas, a reduction projection exposure apparatus of a so-called step-and-repeat method (a so-called stepper) has become mainstream.
【0003】 [0003]
最近になって、このステッパー等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(例えば特開平7−176468号公報に記載された様な走査型露光装置)も比較的多く用いられるようになってきた。 Recently, it obtained by improving the static type exposure apparatus of the stepper or the like, a step-and-scan method the projection exposure apparatus (e.g., has been such a scanning exposure apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468) also It has come to be used relatively often. このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、▲1▼ステッパーに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、▲2▼投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。 Projection exposure apparatus of step-and-scan method, ▲ 1 ▼ because it exposes a large field as compared to the stepper in a smaller optical system, along with easy to manufacture the projection optical system, the number of shots by large field exposure high throughput reduction can be expected, ▲ 2 ▼ has averaging effect by relatively scanning the reticle and the wafer with respect to the projection optical system, improvement in distortion and depth of focus is advantageous, such as can be expected.
【0004】 [0004]
この種の投影露光装置においては、露光に先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメント)を高精度に行う必要がある。 In this type of projection exposure apparatus, it is necessary to perform prior to exposure alignment of the reticle and the wafer (alignment) with high accuracy. このアライメントを行うために、ウエハ上には以前のフォトリソグラフィ工程で形成(露光転写)された位置検出用マーク(アライメントマーク)が設けられており、このアライメントマークの位置を検出することで、ウエハ(又はウエハ上の回路パターン)の正確な位置を検出することができる。 To do this alignment, on the wafer is formed in a previous photolithographic process (exposure transfer) position detection marks (alignment marks) are provided to detect the position of the alignment mark, the wafer the exact location of the (or a circuit pattern on the wafer) can be detected.
【0005】 [0005]
アライメントマークを検出するアライメント顕微鏡としては、大別して投影レンズを介してマーク検出を行なうオンアクシス方式と、投影レンズを介さずマーク検出を行なうオフアクシス方式のものとがあるが、今後の主流になるであろうエキシマレーザ光源を用いる投影露光装置では、オフアクシス方式のアライメント顕微鏡が最適である。 The alignment microscope that detects the alignment mark, and on-axis method of performing mark detection through the projection lens roughly classified into, there are those of off-axis method of performing mark detection not through the projection lens, become the mainstream in the future in a projection exposure apparatus using an excimer laser light source will be a best alignment microscope of the off-axis type. これは、投影レンズは露光光に対して色収差の補正がなされているので、オンアクシスの場合、アライメント光が集光できないか、集光できたとしても色収差による誤差が非常に大きなものとなるのに対し、オフアクシス方式のアライメント顕微鏡は、投影レンズとは別に設けられていることから、このような色収差を考慮することなく、自由な光学設計が可能であること、及び種々のアライメント系が使用できるからである。 This is because the projection lens to correct chromatic aberration is made to the exposure light, the case of on-axis, or the alignment light can not condensing, the error is also caused by the chromatic aberration as was condensed becomes very large to, alignment microscope of the off-axis method, since it is provided separately from the projection lens, without consideration of such chromatic aberration, it is possible free optical design, and various alignment systems use This is because possible. 例えば、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡等も使用できる。 For example, such a phase contrast microscope or differential interference microscope may also be used.
【0006】 [0006]
ところで、この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。 Meanwhile, the flow of processing in this type of projection exposure apparatus is configured compendium following.
【0007】 [0007]
▲1▼ まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行なわれ、次いでウエハ外形を基準とする等によりいわゆるサーチアライメントが行なわれる。 ▲ 1 ▼ First, a wafer load step is carried out to load the wafer onto the wafer table using the wafer loader, then a so-called search alignment is performed wafer contour by such a reference.
【0008】 [0008]
▲2▼ 次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメント工程が行なわれる。 ▲ 2 ▼ Next, fine alignment step for determining the position of each shot area on the wafer accurately is performed. このファインアライメント工程は、一般にEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)の位置を順次計測し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行なって、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり(特開昭61−44429号公報等参照)、高スループットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。 The fine alignment step is generally EGA (Enhanced Global Alignment) system is used, this method, have selected a plurality of sample shots on the wafer, the sample shots attached to the alignment mark (wafer mark) sequentially measuring the position, based on the design value of the measurement result and the shot arrangement, by performing a statistical computation by the so-called least square method or the like, which determine the total shot array data on the wafer (JP 61 see Japanese Laid -44,429), it is possible to obtain the coordinate position of each shot area with high throughput at a relatively high accuracy.
【0009】 [0009]
▲3▼ 次に、上述したEGA方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行なわれる。 ▲ 3 ▼ Next, while successively positioning the respective shot areas on the wafer to an exposure position on the basis of the baseline amount that is previously measured and the coordinate position of each shot area determined by the EGA method or the like described above, the projection optical system exposure step is performed to transfer the pattern image of the reticle onto the wafer via.
【0010】 [0010]
▲4▼ 次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使ってアンロードさせるウエハアンロード工程が行なわれる。 ▲ 4 ▼ Next, the wafer unloading step of unloading the wafer on the exposure the treated wafer table using wafer unloader is performed. このウエハアンロード工程は、上記▲1▼のウエハロード工程と同時に行なわれる。 The wafer unload step is performed simultaneously with the ▲ 1 ▼ wafer loading step. すなわち、▲1▼と▲4▼とによってウエハ交換工程が構成される。 That, ▲ wafer exchange step is constructed by 1 ▼ and ▲ 4 ▼ and.
【0011】 [0011]
このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換(サーチアライメントを含む)→ファインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく3つの動作が1つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。 Thus, in the conventional projection exposure apparatus, (including search alignment) wafer exchange → As in the fine alignment → exposure → wafer exchange ......, three operations are repeatedly performed by using one wafer stage increase .
【0012】 [0012]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述した投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。 Above projection exposure apparatus, primarily because it is intended to be used as a mass-production of semiconductor devices, the processing ability or be exposed handle wafer how many number within a predetermined time, that is possible to improve the throughput inevitably it is asked.
【0013】 [0013]
これに関し、現状の投影露光装置では、上述した3つの動作がシーケンシャルに行われることから、スループット向上のためには、各動作に要する時間を短縮する必要があるが、ウエハ交換(サーチアライメントを含む)は、ウエハ1枚に対して一動作が行なわれるだけであるから改善の効果は比較的小さい。 In this regard, the projection exposure apparatus of the present situation, since the three operations described above are performed sequentially, for throughput, it is necessary to shorten the time required for each operation, including wafer exchange (search alignment ), the effect of improvement since only one operation is performed on one wafer is relatively small. また、ファインアライメントに要する時間は、上述したEGA方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単体の計測時間を短縮することにより、短縮することができるが、これらのことは、却ってアライメント精度を劣化させることになるため、安易にファインアライメントに要する時間を短縮することはできない。 Further, the time required for the fine alignment, or to reduce the sampling number of the shot when using EGA method described above, by reducing the shot single measurement time, can be shortened, these things, rather because would degrade the alignment accuracy, it is impossible to reduce the time required to easily fine alignment.
【0014】 [0014]
従って、結論的には、露光に要する時間を短縮することがスループット向上のためには、最も効果的であるということになるが、この露光動作には、ステッパーの場合、純粋なウエハ露光時間とショット間のステッピング時間とを含んでおり、ウエハ露光時間の短縮には光源の光量が大きいことが必須となるが、この種の投影露光装置では上記スループット面の他に、重要な条件として、▲1▼解像度、▲2▼焦点深度(DOF:Depth of Forcus )、▲3▼線幅制御精度等があり、解像度Rは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数をN. Therefore, the conclusion, in order to shorten the time required for exposure of the throughput improvement is made to the fact that it is most effective, this exposure operation, when the stepper, and the pure wafer exposure time includes a stepping time between shots, it is essential light quantity of the light source is large in shortening the wafer exposure time, in addition to the throughput plane in this type projection exposure apparatus, as an important condition, ▲ 1 ▼ resolution, ▲ 2 ▼ depth of focus (DOF: depth of Forcus), ▲ 3 ▼ has a line width control accuracy and the like, the resolution R is the exposure wavelength is lambda, N. the numerical aperture of projection lens A. A. (Numerical Aperture )とすると、λ/N. And (Numerical Aperture) to, λ / N. A. A. に比例し、焦点深度DOFはλ/(N.A.) 2に比例する。 In proportion to the depth of focus DOF is proportional to λ / (N.A.) 2. このため、光源としては波長の短いものであることも必要であり、従来用いられていた超高圧水銀ランプの輝線(g線、i線)等に比べパワーが大きく、短波長であるという両方の要件を満たすものとして先に述べたエキシマレーザが今後の主流になると言われ、これより波長が短く、光量が大きく、露光装置の光源として適切な光源は、現段階では考えられていない。 Therefore, as the light source is also necessary that those short wavelengths, emission line of ultra-high pressure mercury lamp which has been used conventionally (g-line, i-line) power is larger than the like, both as a short wavelength said excimer laser described above as meeting the requirements become mainstream in the future, than this wavelength is shorter, the light quantity is large, suitable light source as the light source of the exposure device is not considered at this stage. 従って、光源としてエキシマレーザを用いる場合以上のスループットの向上はあまり期待できず、光源の工夫によるスループットの向上にも限界がある。 Therefore, improvement in the case or throughput using an excimer laser as a light source can not be expected so much, there is a limit to improving the throughput by devising source.
【0015】 [0015]
一方、ショット間のステッピング時間の短縮のためには、ウエハを保持するステージの最高速度、最高加速度を向上させる必要があるが、最高速度、最高加速度の向上はステージの位置決め精度の劣化を招きやすいという不都合があった。 Meanwhile, in order to shorten the stepping time between shots, the maximum speed of the stage holding the wafer, it is necessary to improve the maximum acceleration, maximum speed, improved maximum acceleration tends to cause the deterioration of the stage positioning accuracy there is a disadvantage that. この他、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影露光装置の場合は、レチクルとウエハの相対走査速度を上げることによりウエハの露光時間の短縮が可能であるが、相対走査速度の向上は同期精度の劣化を招き易いので、安易に走査速度を上げることができない。 In addition, in the case of scanning type projection exposure apparatus, such as a step-and-scan method, but it is possible to shorten the wafer exposure time by increasing the relative scanning velocity between the reticle and the wafer, the improvement of the relative scanning speed since liable synchronization accuracy degradation, it can not be increased easily scan speed. 従って、ステージの制御性を向上させることが必要となる。 Therefore, it is necessary to improve the controllability of the stage.
【0016】 [0016]
しかしながら、特に今後主流になるであろうエキシマレーザ光源を用いる投影露光装置のようにオフアクシスアライメント顕微鏡を用いる装置では、ステージの制御性を向上させることは、容易ではない。 However, in the apparatus using an off-axis alignment microscope as a projection exposure apparatus using an excimer laser light source which will particularly mainstream future, it is not easy to improve the controllability of the stage. すなわち、この種の投影露光装置では、投影光学系を介してのマスクパターンの露光時と、アライメント時との両方でウエハステージの位置をアッベ誤差なく正確に管理し、高精度な重ね合わせを実現するためには、レーザ干渉計の測長軸が投影光学系の投影中心とアライメント顕微鏡の検出中心とをそれぞれ通るように設定する必要があり、しかも露光時のステージの移動範囲内とアライメント時のステージの移動範囲内との両方で前記投影光学系の投影中心を通る測長軸とアライメント顕微鏡の検出中心を通る測長軸とが共に切れないようにする必要があるため、ステージが必然的に大型化するからである。 That is, in this type of projection exposure apparatus, realized as when exposure of a mask pattern through a projection optical system, the position of the wafer stage without any Abbe errors accurately managed by both the time alignment, a highly accurate superimposition to, it is necessary to measure the long axis of the laser interferometer is set so as to pass through each and detection center of projection center and the alignment microscope of the projection optical system, moreover during movement range and alignment of the stage during exposure because it is necessary to said projection measurement axis passing through the center of projection optical system and the measuring through the detection center of the alignment microscope long axis both within the moving range of the stage is not cut both stage inevitably This is because the increase in size.
【0017】 [0017]
以上より、前述した3つの動作の個々の動作に要する時間を短縮するという手法では、何らのデメリットなくスループットを向上させることは困難であり、これとは別の手法によりスループットを向上させる新技術の出現が待望されていた。 From the above, in the method of shortening the time required for the individual operation of the three operations described above, it is difficult to improve any of the disadvantages without throughput, new technologies to improve the throughput by another approach to this appearance has been long-awaited.
【0018】 [0018]
本発明は、かかる事情の下になされたもので、請求項1に記載の発明の目的は、スループットを向上させることができるとともに、ベースライン量に無関係に基板ステージの大きさを定めることができる露光方法を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, an object of the first aspect of the present invention, it is possible to improve the throughput, it is possible to determine the size of the independent substrate stage baseline amount It is to provide an exposure method.
【0020】 [0020]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
前述した3つの動作、すなわちウエハ交換(サーチアライメントを含む)、ファインアライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができると考えられる。 Aforementioned three operation, i.e. wafer exchange (including search alignment), fine alignment, and if concurrently process multiple operations together even partially of the exposure operation, compared with the case of performing these operations in a sequential Te is considered possible to improve the throughput. 本発明は、かかる観点に着目してなされたもので、以下のような方法及び構成を採用する。 The present invention has been made in view of the above viewpoint, to employ a method and structure described below. すなわち、 That is,
本発明は、マスク(R)に形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して感応基板(W)上に露光する露光方法であって、感応基板(W)を保持して各々同一の平面内を独立に移動可能な2つの基板ステージ(WS1、WS2)を用意し;前記2つの基板ステージ(WS1、WS2)の内の一方の基板ステージ(WS1又はWS2)に保持された感応基板(W)上に前記投影光学系(PL)を介して前記マスク(R)のパターン像を露光し;前記一方の基板ステージ(WS1又はWS2)に保持された感応基板(W)の露光中に、前記2つの基板ステージの内の他方の基板ステージ(WS2又はWS1)に保持された感応基板(W)上の位置合わせマークと前記他方のステージ(WS2又はWS1)上の基準点との位置関係を計測し The present invention retains an exposure method for exposing onto the sensitive substrate (W) via a mask formed (R) pattern image projection optical system (PL), the sensitive substrate (W), respectively same two substrate stages which is movable in a plane independently (WS1, WS2) to the prepared; said held on two substrate stages (WS1, WS2) one substrate stage of the (WS1 or WS2) sensitive substrate (W) said projection optical system onto (PL) to expose the pattern image of the mask (R) via; during exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage (WS1 or WS2) (W) , the position of the other reference points on the retained sensitive substrate (W) on the alignment mark and the other stage (WS2 or WS1) on the substrate stage (WS2 or WS1) of said two substrate stages the relationship is measured 前記一方の基板ステージに保持された感応基板の露光終了後に、前記他方の基板ステージ上の基準点を前記投影光学系(PL)の投影領域内に位置決めした状態で、その投影領域内の所定の基準点に対する前記他方の基板ステージ上の基準点の位置ずれ及び前記他方の基板ステージの座標位置を検出し;前記計測された位置関係、前記検出された位置ずれ及び前記検出された座標位置に基づいて前記他方の基板ステージの移動を制御し、前記他方のステージに保持された感応基板と前記マスクのパターン像との位置合わせを行い、前記各基板ステージが、ステージ本体と、この本体上に着脱自在に搭載され基板を保持する基板保持部材とを有し、該基板保持部材の側面には干渉計用反射面が設けられ、且つ前記基板保持部材の上面には前記 After completion of exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage, the reference point on the other substrate stage in a state of being positioned in the projection area of ​​the projection optical system (PL), a predetermined its projection area detecting the coordinate position of the displacement and the other substrate stage reference point on the other substrate stage with respect to a reference point; based on the measured positional relation, the detected positional deviation and the detected coordinate position controls the movement of the other substrate stage Te, have row alignment with the pattern image of the other of the sensitive substrate held on the stage the mask, each substrate stage, and the stage body, on the body detachably mounted and a substrate holding member for holding a substrate, the interferometer reflecting surface is provided on a side surface of the substrate holding member, and wherein the upper surface of the substrate holding member 準点として基準マークが形成され、前記一方の基板ステージに保持された感応基板の露光終了後に、前記一方と他方のステージの前記基板保持部材の入れ替えが行われることを特徴とする露光方法である。 Is the reference mark is formed as a quasi point, after completion of exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage, the replacement of the substrate holding member of the one and the other stage is in the exposure method characterized by being performed .
【0021】 [0021]
これによれば、2つの基板ステージ(WS1、WS2)の内の一方の基板ステージ(WS1又はWS2)に保持された感応基板(W)上に前記投影光学系(PL)を介して前記マスク(R)のパターン像の露光が行われる間に、 (1) 2つの基板ステージの内の他方の基板ステージ(WS2又はWS1)に保持された感応基板(W)上の位置合わせマークと他方のステージ(WS2又はWS1)上の基準点との位置関係が計測される。 According to this, the two substrate stages (WS1, WS2) one substrate stage (WS1 or WS2) the projection optical system onto the retained sensitive substrate (W) to the via (PL) the mask of the ( during the exposure of the pattern image of R) is performed, (1) two of the other substrate stage (WS2 or WS1) to retained sensitive substrate (W) alignment marks and other stage on of the substrate stage positional relationship between the reference point of the (WS2 or WS1) on is measured. このように、一方の基板ステージ側の露光動作と他方の基板ステージ側のアライメント動作(他方の基板ステージに保持された感応基板上の位置合わせマークと他方のステージ上の基準点との位置関係の計測)とを並行して行なうことができるので、これらの動作をシーケンシャルに行なっていた従来技術に比べてスループットの向上を図ることが可能である。 This way, the positional relationship between the reference point on the alignment mark and the other stages of the one substrate stage side of the exposure operation and the other substrate stage side of the alignment operation (on the other of the sensitive substrate held on the substrate stage since the measurement) can be performed in parallel, it is possible to improve the throughput as compared to these operations in the prior art which has been performed sequentially.
【0022】 [0022]
そして、上記の一方の基板ステージに保持された感応基板の露光終了後に、前記他方の基板ステージ(WS2又はWS1) の基板保持部材上の基準点(基準マーク)を投影光学系(PL)の投影領域内に位置決めした状態で、(2)その投影領域内の所定の基準点に対する他方の基板ステージの基板保持部材上の基準点(基準マーク)の位置ずれ及び(3)その位置ずれ検出時の他方の基板ステージの座標位置が検出される。 Then, after the exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage of the projection of the reference point on the substrate holding member of the other substrate stage (WS2 or WS1) (reference mark) of the projection optical system (PL) while positioned in the area, positional deviation and (3) at the time of positional deviation detection (2) reference points on the substrate holding member of the other substrate stage with respect to a predetermined reference point in the projection area (reference mark) coordinate position of the other substrate stage is detected. その後に、(1)計測された位置関係、(2)検出された位置ずれ及び(3)検出された座標位置に基づいて他方の基板ステージ(WS2又はWS1)の移動を制御し、他方のステージに保持された感応基板と前記マスクのパターン像との位置合わせが行われる。 Thereafter, to control the movement of (1) measured positional relationship, (2) the detected positional deviation and (3) on the basis of the detected coordinate position other substrate stage (WS2 or WS1), the other stage alignment of the pattern image of the retained photosensitive substrate and the mask is performed.
【0023】 [0023]
このため、 (1)の他方の基板ステージ上の所定の基準点と感応基板上の位置合わせマークとの位置関係の計測時に当該基板ステージの位置を管理する干渉計(あるいは座標系)と、 (2)(3)の位置ずれ検出及び基板ステージの座標位置の検出の際のステージの位置を管理する干渉計(あるいは座標系)とが同一でも異なっていても何らの不都合なく、マスクのパターン像と前記他方の基板ステージに搭載された感応基板との位置合わせを高精度に行なうことができる。 Therefore, the interferometer for managing the other position measurement at the position of the substrate stage of the relationship of a predetermined reference point and the alignment mark on the sensitive substrate on the substrate stage (1) (or coordinate system), ( 2), (positional deviation detection and an interferometer for managing the position of the stage during the detection of the coordinate position of the substrate stage (or coordinate system) are any inconvenience not be the same as or different from the 3), the pattern of the mask it can be aligned with the photosensitive substrate mounted on the other substrate stage and the image with high precision.
【0024】 [0024]
従って、例えば位置合わせマークを検出するマーク検出系としてオフアクシスのアライメント系を用いる場合、投影光学系の投影領域内の所定の基準点(マスクのパターン像の投影中心)とアライメント系の検出中心との位置関係、すなわちベースライン量の計測が不要となり、結果的に投影光学系とアライメント系とが大きく離れていても何らの不都合がないので、ベースライン量に無関係に基板ステージの大きさを設定することができ、基板ステージを小型・軽量化しても何らの不都合なく、感応基板の全面に対してマーク位置計測、投影光学系を介したパターンの露光を行なうことができる。 Thus, for example, when using the off-axis alignment system as a mark detection system for detecting the alignment mark, a predetermined reference point in the projection area of ​​the projection optical system (projection center of the pattern image of the mask) and the detection center of alignment system positional relationship, i.e. the measurement of the baseline amount is unnecessary, since there is no any inconvenience even result in the projection optical system and the alignment system is not far apart, set the size of the independent substrate stage baseline amount of it can be a substrate stage any inconvenience not be reduced in size and weight, it is possible to perform mark position measurement over the entire surface of the sensitive substrate, the exposure pattern through the projection optical system. この場合、ベースライン量の変動の影響を受けることもない。 In this case, it is not even affected by the fluctuation of the baseline amount.
【0040】 [0040]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
《第1の実施形態》 "The first embodiment"
以下、本発明の第1の実施形態を図1ないし図4に基づいて説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0041】 [0041]
図1には、第1の実施形態に係る露光装置100の構成が示されている。 Figure 1 is a configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. この露光装置100は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置(いわゆるステッパー)である。 The exposure apparatus 100 is a reduction projection exposure apparatus by a step-and-repeat method (a so-called stepper).
【0042】 [0042]
この投影露光装置100は、照明系IOPと、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応基板としてのウエハW上に投影する投影光学系PL、ウエハWを保持してベース12上をXY2次方向に移動可能な第1基板ステージとしてのウエハステージWS1及びウエハWを保持してベース12上をウエハステージWS1とは独立にXY2次元方向に移動可能な第2基板ステージとしてのウエハステージWS2、2つのウエハステージWS1,WS2のそれぞれの位置を計測する干渉計システム26と、CPU,ROM,RAM,I/Oインターフェース等を含んで構成されるミニコンピュータ(又はマイクロコンピュータ)から成り装置全体を統括制御する制御手段としての主 The projection exposure apparatus 100 comprises an illumination system IOP and the reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, the projection optical system PL for projecting an image of a pattern formed on reticle R onto a wafer W as a sensitive substrate, a wafer holding the W movable wafer stage WS1 and holds the wafer W base 12 above the first substrate stage which is movable base 12 on the XY2 primary direction independently in the XY2 dimensional direction to the wafer stage WS1 an interferometer system 26 for measuring the respective positions of the wafer stage WS2,2 single wafer stages WS1, WS2 as a second substrate stage, CPU, ROM, RAM, minicomputers configured to include an I / O interface and the like ( or the main as a control means for integrally controlling the entire device consists of a microcomputer) 御装置28等を備えている。 It is equipped with a control device 28, and the like.
【0043】 [0043]
前記照明系IOPは、光源(水銀ランプ又はエキシマレーザ等)と、フライアイレンズ、リレーレンズ、コンデンサレンズ等から成る照明光学系とから構成されている。 The illumination system IOP comprises a light source (mercury lamp or excimer laser), a fly-eye lens, a relay lens, and an illumination optical system comprising a condenser lens or the like. この照明系IOPは、光源からの露光用の照明光ILによってレチクルRの下面(パターン形成面)のパターンを均一な照度分布で照明する。 The illumination system IOP illuminates a pattern of the lower surface of the reticle R (pattern formation surface) with a uniform illuminance distribution by the illumination light IL for exposure from the light source. ここで、露光用照明光ILとしては、水銀ランプのi線等の輝線、又はKrF、ArF等のエキシマレーザ光等が用いられる。 Here, as the exposure illumination light IL, emission lines i rays of a mercury lamp, or KrF, excimer laser beam or the like of ArF or the like is used.
【0044】 [0044]
レチクルステージRST上には不図示の固定手段を介してレチクルRが固定されており、このレチクルステージRSTは、不図示の駆動系によってX軸方向(図1における紙面直交方向)、Y軸方向(図1における紙面左右方向)及びθ方向(XY面内の回転方向)に微小駆動可能とされている。 The reticle stage RST are reticle R is fixed via fixing means (not shown), the reticle stage RST, (a direction orthogonal to a surface in FIG. 1) X-axis direction by a drive system (not shown), Y-axis direction ( there is a small drivable in the left-right direction) and θ direction (rotational direction in the XY plane) in FIG. これにより、このレチクルステージRSTは、レチクルRのパターンの中心(レチクルセンタ)が投影光学系PLの光軸Aeとほぼ一致する状態でレチクルRを位置決め(レチクルアライメント)できるようになっている。 Accordingly, the reticle stage RST is adapted to the reticle R in a state where the center of the pattern of the reticle R (reticle center) substantially coincides with the optical axis Ae of the projection optical system PL can be positioned (reticle alignment). 図1では、このレチクルアライメントが行われた状態が示されている。 In Figure 1, the state in which the reticle alignment has been performed is shown.
【0045】 [0045]
投影光学系PLは、その光軸AeがレチクルステージRSTの移動面に直交するZ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックで、所定の縮小倍率β(βは例えば1/5)を有するものが使用されている。 The projection optical system PL, the optical axis Ae is the Z-axis direction perpendicular to the moving surface of the reticle stage RST, using those having a both-side telecentric, the predetermined reduction magnification beta a (beta, for example 1/5) is here It is. このため、レチクルRのパターンとウエハW上のショット領域との位置合わせ(アライメント)が行われた状態で、照明光ILによりレチクルRが均一な照度で照明されると、パターン形成面のパターンが投影光学系PLにより縮小倍率βで縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエハW上に投影され、ウエハW上の各ショット領域にパターンの縮小像が形成される。 Therefore, in a state where the positioning (alignment) is performed between the pattern and the wafer W on the shot area of ​​the reticle R, the reticle R is illuminated with uniform illuminance by the illumination light IL, the pattern of the pattern forming surface is reduced by the reduction magnification β by the projection optical system PL, the photoresist is projected onto the wafer W coated with, a reduced image of the pattern in each shot area on the wafer W is formed.
【0046】 [0046]
また、本実施形態では、投影光学系PLのX軸方向一側(図1における左側)の側面には、ウエハステージWS1,WS2の露光時のX軸方向位置管理の基準となるX固定鏡14Xが固定され、同様に投影光学系PLのY軸方向一側(図1における紙面奥側)の側面には、ウエハステージWS1,WS2の露光時のY軸方向位置管理の基準となるY固定鏡14Yが固定されている(図3参照)。 Further, in the present embodiment, the side surface of the X-axis direction one side of the projection optical system PL (the left side in FIG. 1), the wafer stage WS1, X fixed mirror the X-axis direction position control of the reference at the time of exposure of WS2 14X Y fixed mirror but is fixed, as the same manner on the side surface of the Y-axis direction one side of the projection optical system PL (verso side in FIG. 1), the wafer stage WS1, WS2 Y-axis direction position control of the reference at the time of exposure of the 14Y is fixed (see FIG. 3).
【0047】 [0047]
前記ウエハステージWS1、WS2の底面には、不図示の気体静圧軸受がそれぞれ設けられており、これらの気体静圧軸受によってウエハステージWS1、WS2はベース12上面との間に数ミクロン(μm)程度のクリアランスを介してそれぞれベース12上方に浮上支持されている。 Wherein the bottom surface of the wafer stage WS1, WS2, a gas hydrostatic bearing (not shown) are provided respectively, the wafer stage WS1 by these static gas bearing, WS2 is several microns between the base 12 top surface ([mu] m) and it is floatingly supported to the base 12 upwardly through the respective degree of clearance. これらのウエハステージWS1、WS2のX軸方向一側(図1における左側)の面及びY軸方向一側(図1における紙面奥側)の面には、それぞれ鏡面加工が施され、干渉計システム26からの測長ビームを反射するための移動鏡として機能する反射面がそれぞれ形成されている。 The surface of these wafer stages WS1, WS2 X-axis direction one side of (verso side in FIG. 1) plane and the Y-axis direction one side (on the left in FIG. 1), mirror-polishing is applied, the interferometer system reflecting surfaces that function as moving mirrors for reflecting the measurement beam from 26 are formed.
【0048】 [0048]
また、ウエハステージWS1、WS2の底面には、マグネットがそれぞれ固定されており、ベース内の所定範囲(具体的には、投影光学系PL下方近傍の所定領域及びアライメント顕微鏡WA下方近傍の所定領域)に埋め込まれた不図示の駆動コイルによって発生する電磁力によりウエハステージWS1、WS2はベース12上をXY2次元方向に移動する。 Further, on the bottom surface of the wafer stage WS1, WS2, magnets are fixed respectively, the predetermined range in the base (specifically, the predetermined area and the alignment microscope WA vicinity below the predetermined area of ​​the projection optical system PL vicinity below) wafer stage WS1 by electromagnetic force generated by an unillustrated driving coils embedded in, WS2 moves the base 12 on the XY2 dimensional direction. すなわち、ウエハステージWS1、WS2底面のマグネットとベース12内に埋め込まれた駆動コイルとによってウエハステージWS1、WS2の駆動手段としてのいわゆるムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。 That is, a so-called moving magnet type linear motor as driving means of the wafer stage WS1, WS2 is constructed by the wafer stage WS1, WS2 driving coils embedded in the bottom surface of the magnet and the base 12. このリニアモータの駆動コイルの駆動電流が、主制御装置28によって制御される。 Drive current of the drive coil of the linear motor is controlled by the main controller 28.
【0049】 [0049]
ウエハステージWS1,WS2上には不図示のウエハホルダを介して真空吸着等によってウエハWがそれぞれ保持されている。 On the wafer stage WS1, WS2 wafer W is held respectively by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). また、これらのウエハステージWS1,WS2上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さになるような基準マーク板FM1、FM2がそれぞれ固定されている。 Also, on these wafer stage WS1, WS2, the reference mark plate FM1, as its surface is flush with the surface of the wafer W, FM2 are fixed respectively. 一方の基準マーク板FM1の表面には、図2の平面図に示されるように、その長手方向中央部に後述するウエハアライメント顕微鏡WAで計測するためのマークWMが形成され、このマークWMの長手方向両側に投影光学系PLを通してレチクルRとの相対的な位置計測に用いる一対のマークRMが形成されている。 On the surface of one of the reference mark plate FM1, as shown in the plan view of FIG. 2, the mark WM for measurement with a wafer alignment microscope WA to be described later in the longitudinal direction central portion is formed, the longitudinal of the mark WM a pair of marks RM to be used for relative position measurement of the reticle R through the projection optical system PL in the opposite sides are formed. 他方の基準マーク板FM2上にもこれとも全く同様のマークWM、RMが形成されている。 The other reference mark plate FM2 on exactly the same marks WM nor therewith, RM are formed.
【0050】 [0050]
更に、本実施形態では、投影光学系PLからXY軸に対しほぼ45度の方向に所定距離、例えば3000mm離れた位置にウエハWに形成された位置検出用マーク(アライメントマーク)を検出するアライメント系としてのオフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡WAが設けられている。 Further, in the present embodiment, an alignment system for detecting a predetermined distance in the direction of approximately 45 degrees with respect to the XY-axis from the projection optical system PL, for example, a 3000mm apart position detection mark formed on the wafer W to the position (the alignment mark) alignment microscope WA of the off-axis type as is provided. ウエハWには、前層までの露光、プロセス処理により段差ができており、その中には、ウエハ上の各ショット領域の位置を測定するための位置検出用マーク(アライメントマーク)も含まれており、このアライメントマークをアライメント顕微鏡WAにより計測するのである。 The the wafer W, exposure before layer, and can step through the process processing therein, the position detection marks (alignment marks) for measuring the position of each shot area on the wafer also included cage is to measure the alignment mark by the alignment microscope WA.
【0051】 [0051]
アライメント顕微鏡WAとしては、ここでは、画像処理方式のいわゆるFIA(field Image Alignment )系のアライメント顕微鏡が用いられている。 The alignment microscope WA, here, a so-called FIA (field Image Alignment) system alignment microscope image processing method is used. これによれば、ハロゲンランプ等のブロードバンドな照明光を発する不図示の光源から発せられた照明光が不図示の対物レンズを通過した後ウエハW(又は基準マーク板FM)上に照射され、そのウエハW表面の不図示のウエハマーク領域からの反射光が対物レンズ、不図示の指標板を順次透過して不図示のCCD等の撮像面上にウエハマークの像、及び指標板上の指標の像が結像される。 According to this, is irradiated on the wafer W (or the reference mark plate FM) after the illumination light emitted from a light source (not shown) that emits broadband illumination light such as a halogen lamp passes through the objective lens (not shown), the wafer W reflected light objective lens from the wafer mark region (not shown) of the surface, of the wafer mark on an image pickup surface of the CCD or the like are sequentially transmitted to not shown the index plate (not shown) the image, and the indicia on the index plate image is focused. これらの像の光電変換信号が信号処理ユニット16内の不図示の信号処理回路により処理され、不図示の演算回路によってウエハマークと指標との相対位置が算出され、この相対位置が主制御装置28に伝えられる。 The photoelectric conversion signals of these images are processed by an unillustrated signal processing circuit in the signal processing unit 16, the relative positions of the wafer mark and the indicator is calculated by the arithmetic circuit (not shown), the relative position the main controller 28 It is transmitted to. 主制御装置28では、この相対位置と干渉計システム26の計測値とに基づいてウエハW上のアライメントマークの位置を算出する。 The main controller 28 calculates the position of the alignment mark on the wafer W based on the measurement values ​​of interferometer system 26 and the relative position.
【0052】 [0052]
また、アライメント顕微鏡WAのX軸方向一側(図1における左側)の側面には、ウエハステージWS1,WS2のアライメント動作時のX軸方向位置管理の基準となるX固定鏡18Xが固定され、同様にアライメント顕微鏡WAのY軸方向一側(図1における紙面奥側)の側面には、ウエハステージWS1,WS2の露光動作時のY軸方向位置管理の基準となるY固定鏡18Yが固定されている。 Further, X-axis direction one side of the alignment microscope WA in the side of the (left side in FIG. 1) is a wafer stage WS1, WS2 X-axis direction position control of the reference during the alignment operation of the X fixed mirror 18X is fixed, similar the Y-axis direction one side of the alignment microscope WA in the side surface of the (verso side in FIG. 1) is a wafer stage WS1, WS2 Y-axis direction position control of the reference during the exposure operation of the Y fixed mirror 18Y is fixed there.
【0053】 [0053]
なお、アライメント顕微鏡としてはFIA系に限らず、LIA(Laser Interferometric Alignment) 系やLSA(Laser Step Alignment)系等の他の光アライメント系は勿論、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡等の他の光学装置や、トンネル効果を利用して試料表面の原子レベルの凹凸を検出するSTM(Scanning Tunnel Microscope:走査型トンネル顕微鏡)や原子間力(引力や斥力)を利用して試料表面の原子分子レベルの凹凸を検出するAFM(Atomic Force Microscope :原子間力顕微鏡)等の非光学装置等を使用することも可能である。 As the alignment microscope not limited to the FIA ​​system, LIA (Laser Interferometric Alignment) system or LSA (Laser Step Alignment) other light alignment system, such as system is, of course, other optical devices such as a phase contrast microscope or differential interference microscope and, STM for detecting the atomic-level irregularities of the sample surface by using a tunnel effect (scanning tunnel microscope: scanning tunneling microscope) and atomic force (attraction and repulsion) atomic molecular level of the sample surface by using an uneven detecting the AFM: it is also possible to use (atomic force microscope AFM) non-optical devices such as.
【0054】 [0054]
更に、本実施形態の投影露光装置100では、レチクルRの上方に、投影光学系PLを介した基準マーク板FM上の基準マークRMの像とレチクルR上のレチクルアライメントマーク(図示省略)とを同時に観察するためのマーク位置検出手段としてのレチクルアライメント顕微鏡52A、52Bが設けられている。 Furthermore, in the projection exposure apparatus 100 of the present embodiment, above the reticle R, the reticle alignment mark on the image and the reticle R of the reference mark RM on the reference mark plate FM through the projection optical system PL (not shown) reticle alignment microscopes 52A as mark position detecting means for observing, 52B are provided at the same time. レチクルアライメント顕微鏡52A、52Bの検出信号S1、S2は、主制御装置28に供給されるようになっている。 Detection signals S1, S2 of the reticle alignment microscopes 52A, 52B are sent to the main controller 28. この場合、レチクルRからの検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡52A、52Bに導くための偏向ミラー54A、54Bが当該各レチクルアライメント顕微鏡52A、52Bと一体的にユニット化されて、一対の顕微鏡ユニット56A、56Bが構成されている。 In this case, each reticle alignment microscopes 52A the detection light from the reticle R, the deflection mirror 54A for guiding the 52B, 54B is the respective reticle alignment microscopes 52A, is 52B and the integrated unit, a pair of microscope units 56A, 56B is configured. これらの顕微鏡ユニット56A、56Bは、露光シーケンスが開始されると、主制御装置28からの指令により、不図示のミラー駆動装置によって、レチクルパターン面にかからない位置まで退避されるようになっている。 These microscope unit 56A, 56B, when the exposure sequence is started, by a command from the main controller 28, by the mirror driving unit (not shown) is adapted to be retracted to a position that does not overlap the reticle pattern surface.
【0055】 [0055]
次に、ウエハステージWS1、WS2の位置を管理する図1の干渉計システム26について詳述する。 Next, it will be described in detail interferometer system 26 of Figure 1 for managing the position of the wafer stage WS1, WS2.
【0056】 [0056]
この干渉計システム26は、実際には、図3に示されるように、X軸方向位置計測用の第1のレーザ干渉計26Xeと、Y軸方向位置計測用の第2のレーザ干渉計26Yeと、X軸方向位置計測用の第3のレーザ干渉計26Xaと、Y軸方向位置計測用の第4のレーザ干渉計26Yaとを含んで構成されているが、図1ではこれらが代表的に干渉計システム26として図示されている。 This interferometer system 26, in fact, as shown in FIG. 3, a first laser interferometer 26Xe for X-axis direction position measurement, a second laser interferometer 26Ye for measuring Y-axis direction position , a third laser interferometer 26Xa for X-axis direction position measurement, but is configured to include a fourth laser interferometer 26Ya for measuring Y-axis direction position, in FIG. 1 these typically interfere It is shown as a total system 26.
【0057】 [0057]
第1のレーザ干渉計26Xeは、X固定鏡14Xに対して投影光学系PLの投影中心を通るX軸方向のレファレンスビームX e1を投射するとともに、ウエハステージ(WS1又はWS2)の反射面に対して測長ビームX e2を投射し、これら2本のビームの反射光が一つに重ねられて干渉させられたその干渉状態に基づいて固定鏡14Xに対するウエハステージ反射面の変位を計測する。 The first laser interferometer 26Xe is configured to project the X-axis direction of the reference beam X e1 through the projection center of the projection optical system PL with respect to the X fixed mirror 14X, the reflecting surface of the wafer stage (WS1 or WS2) to Te projects a measurement beam X e2, measures the displacement of the wafer stage reflecting surface with respect to the fixed mirror 14X based on the interference situation the reflected light of these two beams were caused to interfere with superimposed together.
【0058】 [0058]
また、第2のレーザ干渉計26Yeは、Y固定鏡14Yに対して投影光学系PLの投影中心を通るY軸方向のレファレンスビームY e1を投射するとともに、ウエハステージ(WS1又はWS2)の反射面に対して測長ビームY e2を投射し、これら2本のビームの反射光が一つに重ねられて干渉させられたその干渉状態に基づいて固定鏡14Yに対するウエハステージ反射面の変位を計測する。 The second laser interferometer 26Ye is configured to project the reference beam Y e1 in the Y-axis direction passing through the projection center of the projection optical system PL with respect to the Y fixed mirror 14Y, the reflecting surface of the wafer stage (WS1 or WS2) measuring beam Y e2 projected measures the displacement of the wafer stage reflecting surface with respect to the fixed mirror 14Y based on the interference state reflected light is caused to interfere with each superimposed on one of these two beams with respect to .
【0059】 [0059]
また、第3のレーザ干渉計26Xaは、X固定鏡18Xに対してアライメント顕微鏡WAの検出中心を通るX軸方向のレファレンスビームX a1を投射するとともに、ウエハステージ(WS1又はWS2)の反射面に対して測長ビームX a2を投射し、これら2本のビームの反射光が一つに重ねられて干渉させられたその干渉状態に基づいて固定鏡18Xに対するウエハステージ反射面の変位を計測する。 The third laser interferometer 26Xa is configured to project the X-axis direction of the reference beam X a1 through the detection center of the alignment microscope WA to the X fixed mirror 18X, the reflective surface of the wafer stage (WS1 or WS2) projecting a measurement beam X a2 for, measuring the displacement of the wafer stage reflecting surface with respect to the fixed mirror 18X based on the interference state reflected light is caused to interfere with each superimposed on one of these two beams.
【0060】 [0060]
また、第4のレーザ干渉計26Yaは、Y固定鏡18Yに対してアライメント顕微鏡WAの検出中心を通るY軸方向のレファレンスビームY a1を投射するとともに、ウエハステージ(WS1又はWS2)の反射面に対して測長ビームY a2を投射し、これら2本のビームの反射光が一つに重ねられて干渉させられたその干渉状態に基づいて固定鏡18Yに対するウエハステージ反射面の変位を計測する。 The fourth laser interferometer 26Ya is configured to project the Y-axis direction of the reference beam Y a1 through the detection center of the alignment microscope WA to the Y fixed mirror 18Y, the reflective surface of the wafer stage (WS1 or WS2) projecting a measurement beam Y a2 for, measuring the displacement of the wafer stage reflecting surface with respect to the fixed mirror 18Y based on the interference state reflected light is caused to interfere with each superimposed on one of these two beams.
【0061】 [0061]
ここで、レファレンスビームX e1及び測長ビームX e2から成る第1のレーザ干渉計26Xeの測長軸を第1測長軸Xe、レファレンスビームY e1及び測長ビームY e2から成る第2のレーザ干渉計26Yeの測長軸を第2測長軸Ye、レファレンスビームX a1及び測長ビームX a2から成る第3のレーザ干渉計26Xaの測長軸を第3測長軸Xa、レファレンスビームY a1及び測長ビームY a2から成る第4のレーザ干渉計26Yaの測長軸を第4測長軸Yaと呼ぶものとすると、第1測長軸Xeと第2測長軸Yeとは、投影光学系PLの投影中心(光軸Ae中心と一致)で垂直に交差しており、第3測長軸Xaと第4測長軸Yaとは、アライメント顕微鏡WAの検出中心で垂直に交差している。 Here, the second laser consisting reference beam X e1 and the measuring beam X the measurement axis of the first laser interferometer 26Xe consisting e2 first measurement axis Xe, reference beam Y e1 and the measuring beam Y e2 interferometer long axis of the second measurement axis Ye measurement of 26Ye, the reference beam X a1 and the measuring beam X the third length-measuring axis of the laser interferometer 26Xa that consists of a2 third measurement axis Xa, the reference beam Y a1 and when a measurement axis of the fourth laser interferometer 26Ya that consists of measurement beam Y a2 is referred to as the fourth measurement axis Ya, the first measurement axis Xe and the second measurement axis Ye, the projection optical intersect perpendicularly at the projection center (matches the optical axis Ae center) of the system PL, and the third measurement axis Xa and the fourth measurement axis Ya, intersect perpendicularly at the detection center of the alignment microscope WA . これにより、後述するように、ウエハW上の位置検出用マーク(アライメントマーク)の計測時にも、ウエハW上へのパターンの露光時にもウエハステージのヨーイング等によるアッベ誤差の影響を受けることなく、それぞれの計測軸方向でウエハステージの位置を正確に計測できるようになっている。 Thus, as will be described later, when the measurement of the position detecting mark on the wafer W (alignment mark) may, without being affected by Abbe error due to yawing or the like of the wafer stage even during exposure of the pattern on the wafer W, so that the position of the wafer stage can be accurately measured in each measuring axis direction. なお、測定精度を向上させるべく、上記第1ないし第4のレーザ干渉計として、2周波数のヘテロダイン干渉計を用いることがより一層望ましい。 Incidentally, to improve the measurement accuracy, as the first to fourth laser interferometer, it is more desirable to use a heterodyne interferometer 2 frequency.
【0062】 [0062]
図1に戻り、干渉計システム26の計測値は主制御装置28に供給され、主制御装置28ではこの干渉計システム26の計測値をモニタしつつ、前述したリニアモータを介してウエハステージWS1,WS2を位置制御する。 Returning to Figure 1, the measurement value of the interferometer system 26 are supplied to main controller 28, the main controller 28 while monitoring the measurement values ​​of the interferometer system 26, the wafer stage WS1 via the linear motor described above, controlling the position of the WS2.
【0063】 [0063]
図3からも明らかなように、本第1の実施形態の場合、ウエハステージWS1又はWS2上のウエハWに対して投影光学系PLを介したレチクルパターンの露光が行なわれる間は、第1、第2のレーザ干渉計26Xe,26Yeによってウエハステージの位置が管理され、アライメント顕微鏡WAによりウエハW上の位置検出用マーク(アライメントマーク)の計測が行なわれる間は、第3、第4のレーザ干渉計26Xa,26Yaによってウエハステージの位置が管理されるようになっている。 As is clear from FIG. 3, in this first embodiment, while the exposure of the reticle pattern through the projection optical system PL to the wafer W on the wafer stage WS1 or WS2 is performed, first, the second laser interferometer 26Xe, the position of the wafer stage is managed by 26Ye, while the measurement of the position detecting mark on the wafer W (alignment mark) is performed by the alignment microscope WA, the third, fourth laser interferometers meter 26Xa, the position of the wafer stage is adapted to be managed by 26Ya. しかしながら、露光が終了した後、あるいはアライメントマークの計測が終了した後は、各測長軸がそれぞれのウエハステージの反射面に当たらなくなるので、干渉計システム26によるウエハステージの位置管理は困難となる。 However, after exposure is completed, or after the measurement of alignment marks is finished, since each measurement axis can not impinge on the reflecting surface of each wafer stage, position control of wafer stage by interferometry system 26 becomes difficult .
【0064】 [0064]
このため、本実施形態の投影露光装置100では、ウエハステージWS1を図3中に仮想線で示される第3位置と、図3中に実線で示される第2位置と、図3中でウエハステージWS2が位置する第1位置との3地点間で自在に移動させる移動手段としての第1のロボットアーム20と、同様にウエハステージWS2を上記第1位置と、第2位置と、第3位置との3地点間で自在に移動させる移動手段としての第2のロボットアーム22とが設けられている。 Therefore, in the projection exposure apparatus 100 of the present embodiment, a third position shown wafer stage WS1 in phantom in FIG. 3, and a second position shown by a solid line in FIG. 3, the wafer stage in FIG. 3 WS2 first robot arm 20 serving as moving means for moving freely among the three locations of the first position which is located between a first position above the wafer stage WS2 similarly, a second position, a third position a second robot arm 22 as a moving means is provided to move freely between the three points. これら第1、第2のロボットアーム20、22も主制御装置28によって制御され、これら第1、第2のロボットアーム20、22のウエハステージの位置制御精度は、概ね±1μm程度となっている。 These first, second robotic arm 20, 22 is also controlled by the main control unit 28, these first, position control precision of the wafer stage of the second robot arm 20, 22 substantially become approximately ± 1 [mu] m . これらのロボットアーム20、22としては、公知の構成の有関節ロボットアームが用いられているので、詳細な説明は省略するが、上記の位置制御精度を確実に実現するために、図3中に符号24A、24Bで示されるような上下動ピンをストッパとして併せて設けるようにしても良い。 These robotic arms 20 and 22, so have been used articulated robot arm known configuration, detailed description is omitted, in order to ensure the accuracy of position control of the, in FIG. 3 code 24A, the vertical movement pin as indicated by 24B may be provided together as a stopper.
【0065】 [0065]
ここで、第3位置、第2位置及び第1位置について簡単に説明すると、第3位置とは、外部の基板搬送機構の一部を構成する搬送アーム50とウエハステージ(WS1、WS2)との間でウエハWの受け渡しが行なわれるウエハ交換位置を意味し、第2位置とは、ウエハWのローディングが終了した後、ウエハステージ上のウエハWに対しアライメントが行なわれる位置であって第3測長軸Xaと第4測長軸Yaとが共にウエハステージの反射面に当たる任意の位置を意味し、第1位置とは、ウエハのアライメントが終了した後、ウエハステージ上のウエハWに対し露光が行なわれる位置であって第1測長軸Xeと第2測長軸Yeとが共にウエハステージの反射面に当たる任意の位置を意味する。 The third position, will be briefly described second position and the first position and the third position, the transfer arm 50 and the wafer stage which constitutes a part of the outside of the substrate transport mechanism (WS1, WS2) and the means a wafer exchange position where the wafer W is transferred between, and the second position, after the loading of the wafer W is completed, the third measurement to the wafer W on the wafer stage at a position alignment is performed means any position corresponding to the reflection surface of the long axis Xa and the fourth measurement axis Ya are both wafer stages, the first position, after the wafer alignment has been completed, the exposure to the wafer W on the wafer stage a position to be performed the first measurement axis Xe and the second measurement axis Ye means any position corresponding to the reflective surface of the wafer stage together.
【0066】 [0066]
本実施形態では、上述したように、図3中に示される位置が、それぞれ第1位置、第2位置、第3位置として定められているものとするが、第2位置は、上記の定義を満足するのであれば、如何なる位置を定めてもよく、例えば、基準マーク板FM上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出領域内となる位置を第2位置としても良い。 In the present embodiment, as described above, the position shown in FIG. 3, the first position, respectively, the second position, it is assumed that is defined as the third position, the second position, the definition of the if the satisfied may be determined any position, for example, a position where the mark WM on the reference mark plate FM is within the detection area of ​​the alignment microscope WA may be set as the second position. 同様に、第1位置も、上記の定義を満足するのであれば、如何なる位置を定めてもよく、例えば、基準マーク板FM上のマークRMが投影光学系PLの投影領域内となる位置を第1位置としても良い。 Similarly, the first position also, as long as satisfying the above definition, may be defined to any position, for example, a position where the mark RM on the reference mark plate FM is projection area of ​​the projection optical system PL first it may be used as the first position.
【0067】 [0067]
次に、上述のようにして構成された本実施形態の投影露光装置100の全体的な動作の流れを説明する。 Next, the flow of the overall operation of the projection exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above.
【0068】 [0068]
▲1▼ 前提として、ウエハステージWS1が第3位置にあり、ウエハステージWS2が第1位置にあるものとする。 ▲ 1 ▼ assumption, there wafer stage WS1 is in the third position, it is assumed that the wafer stage WS2 is in the first position.
【0069】 [0069]
まず、ウエハステージWS1と搬送アーム50との間でウエハ交換が行なわれる。 First, wafer exchange is performed between the wafer stage WS1 and the carrier arm 50. このウエハ交換は、ウエハステージWS1上のセンターアップ(ウエハアップ機構)と搬送アーム50とによって従来と同様にして行なわれるので、ここでは詳細な説明するは省略するが、先に述べたようにロボットアームの位置決め精度は概ね±1um以下なので、搬送アーム50の位置決め精度もこれとほぼ同程度であるものとする。 The wafer exchange, so is performed in the same manner as conventional by the center-up on the wafer stage WS1 (the wafer-up mechanism) and the transport arm 50, the robot as herein detailed description is omitted, as described previously the positioning accuracy of the arm, such generally ± 1um hereinafter, it is assumed that this is also the positioning accuracy of the transport arm 50 is almost the same. このウエハ交換に先だって、ウエハWは不図示のプリアライメント装置によりX,Y,θ方向に概略位置決めがなされており、ウエハステージ上へのロード位置が大きくずれることはなく、例えば基準マーク板FM1に対するウエハWのロード位置も上記の±1um以下の誤差範囲内となっている。 Prior to this wafer replacement, the wafer W is X by the pre-alignment apparatus (not shown), Y, and schematically the positioning is performed in the θ direction, never loading position onto the wafer stage deviates greatly, for example, with respect to the reference mark plate FM1 loading position of the wafer W also are within the error range of less than the above-mentioned ± 1um.
【0070】 [0070]
このウエハ交換中、ウエハステージWS1はレーザ干渉計で位置が管理されていないが、第1のロボットアーム20がウエハステージWS1を捉えているので、ウエハステージWS1が勝手な所に行くというような不都合は生じない。 During this wafer replacement, the wafer stage WS1 is positioned in the laser interferometer is not managed, the first robot arm 20 is caught wafer stage WS1, inconveniences that the wafer stage WS1 go freely place It does not occur. なお、第1のロボットアーム20により捉えられている間は、ウエハステージWS1を駆動するリニアモータは停止しているものとする(以下において同じ)。 In addition, while being captured by the first robot arm 20, a linear motor for driving the wafer stage WS1 is assumed to be stopped (hereinafter the same).
【0071】 [0071]
ウエハ交換(ウエハステージWS1上へのウエハWのロード)が終了すると、主制御装置28では、第1のロボットアーム20を制御してウエハステージWS1を図3中に実線で示される第2位置へ移動させ、この位置で、第3、第4のレーザ干渉計26Xa,26Yaを同時にリセットする。 When the wafer exchange (loading of the wafer W onto the wafer stage WS1) is completed, the main controller 28, to a second position shown in solid lines the wafer stage WS1 in FIG controls the first robot arm 20 the moved, in this position, third, fourth laser interferometers 26Xa, at the same time to reset the 26Ya. このリセットが終了すると、第1のロボットアーム20はここでの役目を終えるので、該第1のロボットアーム20は主制御装置28からの指示に応じて不図示の駆動系によりウエハステージWS1を離れて邪魔にならない位置に待避される。 When the reset is completed, the first robot arm 20 ends the role here, the wafer stage WS1 apart by the drive system of the instruction (not shown) in response to from the first robot arm 20 is a main controller 28 It is saved in a position that does not get in the way Te.
【0072】 [0072]
上記の第3、第4のレーザ干渉計26Xa,26Yaのリセット終了後、主制御装置28では干渉計26Xa,26Yaの計測値をモニタしつつ、ウエハステージWS1上の基準マーク板FM1上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出領域内に位置決めされるようにウエハステージWS1を前述したリニアモータを介して位置制御する。 Additional third, fourth laser interferometers 26Xa, after the reset completion of 26Ya, the main controller 28 in the interferometer 26Xa, while monitoring the measurement values ​​of 26Ya, marks on the reference mark plate FM1 on the wafer stage WS1 WM There are position control through the linear motor described above, the wafer stage WS1 to be positioned within the detection area of ​​the alignment microscope WA. ここで、第1のロボットアーム20による第2位置への位置決め精度は、前述の如く、概ね±1um以下が可能であり、この第2位置で干渉計測長軸がリセットされているので、その後は0.01μm程度の分解能で設計値(ウエハステージWS1の反射面と基準マーク板上のマークWMとの設計上の相対位置関係)に基づいて位置制御が可能であり、結果的に、アライメント顕微鏡WAによるマークWM計測にとって十分な精度でウエハステージWS1が位置決めされる。 Here, the positioning accuracy of the second position by the first robot arm 20, as described above, generally is capable of less ± 1um, since interference measurement long axis in the second position is reset, then design value with a resolution of about 0.01μm are possible position control based on the (relative positional relationship on the design of the mark WM in the reflective surface and the reference mark plate on the wafer stage WS1), consequently, the alignment microscope WA wafer stage WS1 is positioned with sufficient accuracy for the mark WM measured by. なお、第2位置を、ウエハステージWS1上の基準マーク板FM1上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出領域内に位置決めされる位置に設定する場合には、上記の干渉計リセット後のウエハステージWS1の移動は不要であるので、スループットの面ではより一層望ましい。 Incidentally, the second position, when the mark WM on the reference mark plate FM1 on the wafer stage WS1 is set to a position which is positioned within the detection area of ​​the alignment microscope WA is wafer stage after the interferometer resetting the WS1 since the movement is not necessary, more desirable and more in terms of throughput.
【0073】 [0073]
次に、アライメント顕微鏡WAによって該アライメント顕微鏡WAの検出中心(指標中心)を基準とする基準マーク板FM1上のマークWMの位置(ΔW X ,ΔW Y )が計測され、主制御装置28ではこの計測中の第3、第4のレーザ干渉計26Xa,26Yaの計測値の平均値(X 0 ,Y 0 )を求める。 Then, the position of the mark WM on the reference mark plate FM1 relative to the detection center (the index center) of the alignment microscope WA (ΔW X, ΔW Y) is measured by the alignment microscope WA, the main controller 28 the measured third, fourth laser interferometers 26Xa in, obtains the average value of the measurement values of 26Ya the (X 0, Y 0). これによりレーザ干渉計26Xa,26Yaの計測値が(X 0 −ΔW X ,Y 0 −ΔW Y )を示すとき基準マーク板FM1上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出中心(指標中心)の真下にいることが分かる。 Thus laser interferometers 26Xa, the measured value of 26Ya directly under the detection center of the (X 0 -ΔW X, Y 0 -ΔW Y) mark WM on the reference mark plate FM1 when showing the alignment microscope WA (index center) it can be seen that there. 上記の第3、第4のレーザ干渉計26Xa,26Yaのリセット後の一連の動作を以下においてはW−SETと呼ぶものとする。 Third above the fourth laser interferometers 26Xa, in the following a series of operations after Reset 26Ya will be referred to as W-SET.
【0074】 [0074]
このようにして、一方のウエハステージWS1上でウエハ交換、干渉計リセット及びW−SETの一連の動作が行なわれる間に、他方のウエハステージWS2上では、次のような動作が行なわれる。 In this way, wafer exchange on one of the wafer stages WS1, during a series of operations of the interferometer resetting and W-SET are performed, is on the other wafer stage WS2, the following operation is performed.
【0075】 [0075]
すなわち、ウエハステージWS2は、前述の如く、第2のロボットアーム22により第1位置へ移動されており、この第1位置への位置決め制御も±1um以下の精度で行なわれている。 That is, the wafer stage WS2 is as described above, by the second robot arm 22 has been moved to the first position, also the positioning control to the first position is performed at ± 1um following accuracy. この第1位置へのウエハステージWS2の移動が完了すると同時に、主制御装置28では第1、第2のレーザ干渉計26Xe,26Yeをリセットする。 At the same time the movement of the wafer stage WS2 to the first position is completed, main controller first in 28, a second laser interferometer 26Xe, resets the 26Ye.
【0076】 [0076]
この第1、第2のレーザ干渉計26Xe,26Yeのリセットが終了すると、第2のロボットアーム22はここでの役目を終えるので、該第2のロボットアームは主制御装置28からの指示に応じて不図示の駆動系によりウエハステージWS2を離れて邪魔にならない位置に待避される。 The first and second laser interferometers 26Xe, the reset of 26Ye is completed, the second robotic arm 22 ends the role here, according to an instruction from the second robot arm main controller 28 the wafer stage WS2 is saved in unobtrusive positions away by a drive system (not shown) Te.
【0077】 [0077]
次に、主制御装置28ではレーザ干渉計26Xe,26Yeの計測値をモニタしつつ、基準マーク板FM2上のマークRMが、投影光学系PLの投影領域内でレチクルRに形成されているレチクルアライメントマーク(図示省略)に投影光学系を介して重なる位置に、位置決めされるように、リニアモータを介してウエハステージWS2の位置を制御する。 Next, main controller 28 in the laser interferometer 26Xe, while monitoring the measurement values ​​of 26Ye, mark RM on the reference mark plate FM2 is, reticle alignment formed on the reticle R in the projection area of ​​the projection optical system PL to overlap through a projection optical system to the mark (not shown), so as to be positioned to control the position of the wafer stage WS2 via the linear motor. この場合、第2のロボットアーム22による第1位置への位置決め精度は、前述の如く、概ね±1um以下が可能であり、この第1位置で干渉計測長軸がリセットされているので、その後は0.01μm程度の分解能で設計値(ウエハステージWS2の反射面と基準マーク板FM2上のマークRMとの設計上の相対位置関係)に基づいて位置制御が可能であり、結果的に、レチクルアライメント顕微鏡52A、52Bでレチクルアライメントマークと基準マーク板FM上のマークRMを同時に観測するには必要十分な精度でウエハステージWS2は位置決めされる。 In this case, positioning accuracy to the first position by the second robot arm 22, as described above, generally it is capable of less ± 1um, since interference measurement long axis in the first position is reset, then design value with a resolution of about 0.01μm are possible position control based on the (relative positional relationship between the design of the mark RM on the reflection surface and the reference mark plate FM2 on the wafer stage WS2), consequently, the reticle alignment microscope 52A, the wafer stage WS2 in necessary and sufficient accuracy to observe the mark RM on the reticle alignment mark and the reference mark plate FM simultaneously 52B is positioned.
【0078】 [0078]
次に、レチクルアライメント顕微鏡52A、52BによってレチクルR上のレチクルアライメントマークと基準マーク板FM2上のマークRMの相対間隔(ΔRX,ΔRY)、すなわち投影光学系PLの投影領域内の所定の基準点としてのレチクルRのパターン像の投影中心に対するウエハステージWS2上の基準点である基準マークRM中心との位置ずれ(ΔR X ,ΔR Y )が計測され、主制御装置28では、このレチクルアライメント顕微鏡52A、52Bの計測値を取り込むと同時に、その時のレーザ干渉計26Xe,26Yeの計測値(X 1 ,Y 1 )を読み取る。 Then, the reticle alignment microscopes 52A, the relative distance between the mark RM on the reticle alignment mark and the reference mark plate FM2 on the reticle R by 52B (ΔRX, ΔRY), i.e. a predetermined reference point in the projection area of ​​the projection optical system PL positional deviation between the reference mark RM around a reference point on the wafer stage WS2 with respect to the projection center of the reticle R pattern image (ΔR X, ΔR Y) is measured, the main controller 28, the reticle alignment microscopes 52A, simultaneously taking a measurement of 52B, the laser interferometer 26Xe at that time, and reads the measurement value of 26Ye the (X 1, Y 1). これにより、レーザ干渉計26Xe,26Yeの計測値が(X 1 −ΔR X ,Y 1 −ΔR Y )となる位置が、レチクルアライメントマークと基準マーク板FM2上のマークRMがちょうど投影光学系PLを介して重なる位置であることが分かる。 Thus, the laser interferometers 26Xe, measured values (X 1 -ΔR X, Y 1 -ΔR Y) of 26Ye a position is, the mark RM exactly the projection optical system PL on the reticle alignment mark and the reference mark plate FM2 it is understood that the position which overlaps through. 上記の第1、第2のレーザ干渉計26Xe,26Yeのリセット後の一連の動作を以下においてはR−SETと呼ぶものとする。 First the second laser interferometers 26Xe, in the following a series of operations after Reset 26Ye will be referred to as R-SET.
【0079】 [0079]
▲2▼次に、ウエハステージWS1側のウエハアライメントとウエハステージWS2側の露光とが並行して行なわれる。 ▲ 2 ▼ Next, wafer alignment of wafer stage WS1 side and exposure of the wafer stage WS2 side are performed in parallel.
【0080】 [0080]
すなわち、前述した第3、第4のレーザ干渉計26Xa、26Yaのリセット後は、ウエハステージWS1の位置は、レーザ干渉計26Xa、26Yaの計測値に基づいて管理されており、主制御装置28ではウエハW上の複数のショット領域の内、予め定められた特定のサンプルショットの位置検出用マーク(アライメントマーク)位置の計測を、干渉計26Ya、26Xaの計測値をモニタしつつリニアモータを介してウエハステージWS1を順次移動して、アライメント顕微鏡WAの出力に基づいて(Xa,Ya)座標系上で行なう。 That is, the third described above, the fourth laser interferometers 26Xa, after resetting the 26Ya, the position of the wafer stage WS1, the laser interferometers 26Xa, are managed based on the measurement values ​​of 26Ya, the main controller 28 among the plurality of shot areas on the wafer W, via the linear motor predefined position detecting mark of a specific sample shots (alignment mark) measurement positions, the interferometer 26Ya, while monitoring the measurement values ​​of 26Xa the wafer stage WS1 sequentially moved, based on the output of the alignment microscope WA (Xa, Ya) is performed on the coordinate system. この場合、基準マーク板FM1上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出中心の真下に来るときの干渉計の計測値(X 0 −Δ X ,Y 0 −Δ Y )が求まっているため、この値と、基準マークWAと各アライメントマークの相対位置の設計値とに基づいてウエハW上の各アライメントマークをウエハアライメント顕微鏡WAの検出領域内に位置決めするためにはレーザ干渉計26Ya、26Xaの計測値がどの値を示す位置にウエハステージWS1を移動させれば良いかが演算で求められ、この演算結果に基づいてウエハステージWS1が順次移動される。 In this case, since the measurement values of the interferometer when the mark WM on the reference mark plate FM1 comes directly below the detection center of the alignment microscope WA (X 0 -Δ X, Y 0 -Δ Y) are been determined, this value When the laser interferometer in order to position each alignment mark on the wafer W in the detection area of ​​the wafer alignment microscope WA on the basis of the reference marks WA and the design value of the relative positions of the alignment marks 26Ya, measurements of 26Xa There either the wafer stage WS1 should be moved is determined by the calculation to the position shown which values, the wafer stage WS1 is moved sequentially on the basis of the calculation result.
【0081】 [0081]
ウエハWのX、Y、θの位置合わせのためには、最低でもX計測マーク2個とY計測マーク1個(またはX計測マーク1個とY計測マーク2個)を計測を行なえば足りるが、ここでは、EGAサンプルショットとして、一直線上に無いX計測マーク3個以上、一直線上に無いY計測マーク3個以上の計測が行なわれるものとする。 X of the wafer W, Y, for alignment of θ is sufficient if performed X measurement mark 2 and Y measurement mark one at least (or X measurement mark 1 and Y measurement marks 2) Measurement , here, EGA as sample shots, a straight line in the absence of X measurement marks 3 or more, it is assumed that the Y measurement marks three or more measurement not in a straight line is performed.
【0082】 [0082]
そして、この計測した各サンプルショットのアライメントマーク(ウエハマーク)位置と設計上のショット領域の配列データとを用いて、例えば特開昭61−44429号公報等に開示されるような最小自乗法による統計演算を行なって、ウエハW上の上記複数ショット領域の全配列データを求める。 Then, using the sequence data of the alignment marks (wafer marks) of each sample shot measured position and the shot areas on the design, by the least squares method as disclosed in, for example, 4,780,617 Patent Publication by performing statistical calculation to determine the entire sequence data of the plurality shot areas on the wafer W. 但し、計算結果は、先に求めた基準マーク板FM1上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出中心の直下に来たときの干渉計の値(X 0 −Δ X ,Y 0 −Δ Y )と差をとって、基準マーク板FM1上の基準マークWAを基準とするデータに変換しておくことが望ましい。 However, calculation results, the values of the interferometer when the mark WM on the reference mark plate FM1 previously obtained came directly under the detection center of the alignment microscope WA (X 0 -Δ X, Y 0 -Δ Y) and taking the difference, it is desirable to convert the data relative to the reference marks WA on the reference mark plate FM1. これにより、基準マーク板FM1上のマークWMとウエハW上の各ショット領域の基準点との相対的な位置関係が必要にして十分に分かる。 This shows the well in the required relative positional relationship between the reference point of each shot area on the mark WM and the wafer W on the reference mark plate FM1.
【0083】 [0083]
このようにして、ウエハステージWS1側でファインアライメント(EGA)が行なわれるのと並行して、ウエハステージWS2側では、次のようにしてレチクルRのパターン像とウエハW上のショット領域の既成のパターンとの重ね合わせ露光が行なわれる。 In this manner, fine alignment with the wafer stage WS1 side (EGA) in parallel with is performed, the wafer stage WS2 side, the shot area on the pattern image and the wafer W of the reticle R as the next established overlay exposure of the pattern is performed.
【0084】 [0084]
すなわち、主制御装置28では上記の位置ずれ誤差の計測結果と、そのときのウエハステージWS2の座標位置(Xe,Ye)と、予めアライメント動作により上記と同様にして算出している基準マーク板FM2上の基準マークWAを基準とする各ショットの配列座標データとに基づいて、干渉計26Ye、26Xeの計測値をモニタしつつウエハW上の各ショット領域を露光位置に位置決めしつつ、照明光学系内のシャッタを開閉制御しながら、ステップ・アンド・リピート方式でレチクルパターンをウエハW上に順次露光する。 That is, the main controller 28 in the measurement result of the misalignment error and, the coordinate position of the wafer stage WS2 at that time (Xe, Ye), a reference mark plate is calculated in the same manner as described above in advance by alignment operation FM2 based reference marks WA of the upper to the arrangement coordinate data of each shot as a reference, the interferometer 26Ye, while positioning each shot area on the wafer W to the exposure position while monitoring the measurement values ​​of 26Xe, illumination optical system while opening and closing control of the shutter of the inner, sequentially exposing a reticle pattern onto the wafer W by the step-and-repeat method. ここで、ウエハステージWS2上のウエハWに対する露光に先立って、干渉計26Xe、26Yeをリセットしている(干渉計の測長軸が一旦切れている)にもかかわらず、高精度な重ね合わせが可能な理由について、詳述すると、基準マーク板FM2上のマークWMとマークRMとの間隔は既知であり、これに先立って行われたファインアライメント(EGA)により前述と同様にして基準マーク板FM2上のマークWMとウエハW上の各ショット領域の基準点との相対的な位置関係が算出されており、レチクルR上のレチクルアライメントマークがレチクルR上のどこに存在するか(即ち、投影光学系PLの投影領域内の所定の基準点であるレチクルのパターン像の投影中心(投影光学系PLの投影中心とほぼ一致)とウエハステージW Here, prior to the exposure of wafer W on the wafer stage WS2, the interferometer 26Xe, despite being reset 26Ye (measurement axis of the interferometer is broken once), highly precise superposition the possible reasons, More specifically, the interval between the mark WM and the mark RM on the reference mark plate FM2 is known, the reference mark plate in the same manner as described above by fine alignment conducted prior to (EGA) FM2 the relative positional relationship between the reference point of each shot area on the mark WM and the wafer W above are calculated, whether the reticle alignment marks on reticle R is present anywhere on the reticle R (i.e., the projection optical system PL (almost coincides with the projection center of the projection optical system PL) and wafer stage W projection center of the pattern image of the reticle is a predetermined reference point within the projection region of the 2上の基準点であるマークRMとの相対位置関係)も計測されているので、これらの計測結果に基づき、第1、第2のレーザ干渉計26Xe、26Yeの計測値がどの値になればレチクルRのパターン像とウエハW上各ショット領域がぴったり重なるかは明白だからである。 The relative positional relationship between the mark RM as the reference point on 2) also because it is measured, on the basis of these measurement results, first, second laser interferometers 26Xe, if any value is the measured value of 26Ye or pattern image and the wafer W on each shot area of ​​the reticle R is flush is because it is obvious.
【0085】 [0085]
▲3▼ 上述のようにして、ウエハステージWS1側でファインアライメント(EGA)が終了し、ウエハステージWS2側でウエハW上の全てのショット領域に対するレチクルパターンの露光が終了すると、ウエハステージWS1を投影光学系PLの下方の第1位置へ移動し、ウエハステージWS2をウエハ交換位置である第3位置に移動する。 ▲ 3 ▼ as described above, fine alignment (EGA) is completed at the wafer stage WS1 side and exposure of the reticle pattern to all the shot areas on the wafer W by the wafer stage WS2 side ends, projecting the wafer stage WS1 Go to the first position under the optical system PL, it moves the wafer stage WS2 to the third position is a wafer exchange position.
【0086】 [0086]
すなわち、ウエハステージWS1は主制御装置28からの指示に応じて第1のロボットアーム20によって捕捉され、第1位置へ移動される。 That is, the wafer stage WS1 is captured by the first robot arm 20 in response to instructions from main controller 28, is moved to the first position. この第1位置への位置決め制御も±1um以下の精度で行なわれる。 Positioning control to the first position is also performed at ± 1um following accuracy. この第1位置へのウエハステージWS1の移動が完了すると同時に、主制御装置28では第1、第2のレーザ干渉計26Xe,26Yeをリセットする。 At the same time the movement of the wafer stage WS1 to the first position is completed, main controller first in 28, a second laser interferometer 26Xe, resets the 26Ye.
【0087】 [0087]
このリセットが終了すると、第1のロボットアーム20はここでの役目を終えるので、該第1のロボットアーム20は主制御装置28からの指示に応じて不図示の駆動系によりウエハステージWS1を離れて邪魔にならない位置に待避される。 When the reset is completed, the first robot arm 20 ends the role here, the wafer stage WS1 apart by the drive system of the instruction (not shown) in response to from the first robot arm 20 is a main controller 28 It is saved in a position that does not get in the way Te.
【0088】 [0088]
次に、主制御装置28では先に述べたウエハステージWS2側と同様にして、R−SETを行なう。 Next, the main controller 28 in the same manner as the wafer stage WS2 side stated earlier, performs R-SET. これにより、レチクルアライメントマークと基準マーク板FM1上のマークRMの相対間隔(ΔR X ,ΔR Y )、すなわち投影光学系PLの投影領域内の所定の基準点としてのレチクルRのパターン像の投影中心に対するウエハステージWS2上の基準点である基準マークRM中心との位置ずれ(ΔR X ,ΔR Y )及びこの位置ずれ計測時のステージ座標位置(X 1 ,Y 1 )が計測される。 Thus, the relative distance between the mark RM on the reticle alignment mark and the reference mark plate FM1 (ΔR X, ΔR Y) , i.e. the projection center of the pattern image of the reticle R as the predetermined reference point within the projection region of the projection optical system PL positional deviation between the reference mark RM around a reference point on the wafer stage WS2 (ΔR X, ΔR Y) and the stage coordinate position at the time of positional deviation measurement (X 1, Y 1) is measured against.
【0089】 [0089]
ウエハステージWS1側で上述のようにして、干渉計リセット及びR−SETが行われる間に、主制御装置28からの指示に応じて第2のロボットアーム22が露光動作が終了したウエハステージWS2を捕捉し、ウエハ交換のためウエハ受け渡し位置(第3位置)にウエハステージWS2を移動させ、以後前述したウエハステージWS1側と同様にしてウエハ交換、干渉計リセット及びW−SETが行われる。 In the wafer stage WS1 side in the manner described above, while the interferometer resetting and R-SET is performed, the wafer stage WS2 second robot arm 22 is the exposure operation is completed in response to instructions from main controller 28 captured, the wafer transfer position for the wafer exchange to move the (third position) to the wafer stage WS2, wafer exchange, is the interferometer resetting and W-SET are performed in the same manner as hereinafter aforementioned wafer stage WS1 side.
【0090】 [0090]
▲4▼ 次いで、主制御装置28では、前述と同様に、ウエハステージWS1側でステップ・アンド・リピート方式でレチクルパターンがウエハW上に順次露光されるのと並行して、ウエハステージWS2側でファインアライメント(EGA)が行なわれるように両ステージの動作を制御する。 ▲ 4 ▼ Then, the main controller 28 in the same manner as described above, the reticle pattern by the step-and-repeat method in the wafer stage WS1 side in parallel with being sequentially exposed onto the wafer W, the wafer stage WS2 side controls the operation of both stages as fine alignment (EGA) is performed.
【0091】 [0091]
▲5▼その後は、これまでに説明した▲1▼〜▲4▼の動作が順次繰り返されるように、主制御装置28によって、両ステージWS1、WS2の動作、第1、第2のロボットアームの動作が制御される。 ▲ 5 ▼ Thereafter, previously described ▲ 1 ▼ ~ ▲ as 4 ▼ operations are repeated sequentially, the main controller 28, the operation of both stages WS1, WS2, of the first, second robot arm operation is controlled.
【0092】 [0092]
以上説明した、両ステージWS1、WS2上で行われるの並行動作の流れが、図4に示されている。 Described above, the flow of the parallel operation performed on both stages WS1, WS2 is shown in FIG.
【0093】 [0093]
以上説明したように、本第1の実施形態に係る投影露光装置100によると、ウエハステージWS1及びウエハステージWS2の内の一方のステージ側の露光動作と他方のステージ側のファインアライメント動作を並行して行なうことができるので、ウエハ交換(サーチアライメントを含む)、ファインアライメント、露光をシーケンシャルに行なっていた従来技術に比べて、スループットの大幅な向上が期待できる。 As described above, according to the projection exposure apparatus 100 according to the first embodiment, in parallel one stage side of the exposure operation and the other stage side of the fine alignment operation of the wafer stage WS1 and the wafer stage WS2 it can be performed by, (including search alignment) wafer replacement, fine alignment, exposure compared to the prior art which has been performed sequentially for a significant improvement in throughput can be expected. 通常、露光処理シーケンスの中では、ファインアライメント動作と露光動作に要する時間の割合が大きいからである。 Normally, in the exposure processing sequence is because a large proportion of the time required for the fine alignment operation and the exposure operation.
【0094】 [0094]
また、上記実施形態によると、干渉計システム26の測長軸が切れることを前提としているので、各ウエハステージの反射面(移動鏡を用いる場合は該移動鏡)の長さは、ウエハ直径より僅かに長い程度で十分であることから、測長軸が切れてはいけないことを前提としていた従来技術に比べて、ウエハステージの小型・軽量化が可能であり、これによりステージ制御性能の向上が期待される。 Further, according to the above embodiment, since it is assumed that the measurement axis of the interferometer system 26 is turned off, the length of the reflecting surface of each wafer stage (the movement mirror in the case of using a moving mirror), from the wafer diameter since it is sufficient slightly longer extent than the major axis prior art assumes that do not cut measurement, it is possible smaller and lighter wafer stage, thereby to improve the stage control performance Be expected.
【0095】 [0095]
さらに、上記実施形態では、干渉計システムの測長軸が切れることを前提とし、アライメント前、露光前それぞれにおいてステージ上の基準マーク板FM上のマーク位置を測定するので、投影光学系PLの投影中心とアライメント顕微鏡WAの検出中心との中心間距離(ベースライン量)はいくら長くなっても特に不都合はなく、投影光学系PLとアライメント顕微鏡WAの間隔をある程度十分に離して、ウエハステージWS1とウエハステージWS2とが干渉等を生じることなく、ウエハアライメントと露光とを時間的に並行して行なうことができる。 Furthermore, in the above embodiment, assuming that the measurement axis of the interferometer system is turned off, the alignment before, since measuring the mark position on the reference mark plate FM on the stage in each pre-exposure, the projection of the projection optical system PL center to center distance between the detection center of the alignment microscope WA (baseline amount) is not particularly disadvantageous even if no matter how long, to some extent sufficient distance apart of the projection optical system PL and the alignment microscope WA, wafer stage WS1 and without wafer stage WS2 and the results of the interference or the like, it is possible to perform wafer alignment and the exposure temporally parallel.
【0096】 [0096]
また、上記実施形態では、投影光学系PLの投影中心で垂直に交差する第1測長軸Xeと第2測長軸Ye、及びアライメント顕微鏡WAの検出中心で垂直に交差する第3測長軸Xaと第4測長軸Yaを干渉計システム26が備えていることから、アライメント動作時及び露光時のいずれの時においてもウエハステージの2次元位置を正確に管理することができる。 In the above embodiment, a third measurement axis intersecting perpendicularly at the detection center of the first measurement axis Xe and the second measurement axis Ye, and alignment microscope WA intersecting perpendicularly at the projection center of the projection optical system PL since the Xa and the fourth measurement axis Ya is the interferometer system 26 is equipped, it is possible to accurately manage the two-dimensional position of the wafer stage even when any of the time alignment operation and the exposure.
【0097】 [0097]
これに加え、投影光学系PLの側面、アライメント顕微鏡WAの側面に干渉計用固定鏡14X、14Y、18X、18Yを固定したことから、アライメント計測中、露光中に固定鏡位置の変動がない限り、仮に経時的変化や装置の振動等によって固定鏡位置が変動しても、この変動によりウエハステージの位置制御精度が低下する等の不都合が生じることがない。 In addition, the side surface of the projection optical system PL, and the alignment microscope WA in the interferometer fixed mirror on the side surfaces 14X, 14Y, 18X, since with a fixed 18Y, during the alignment measurement, unless variation of the fixed lens position during exposure , even if the varied fixed mirror position by vibration or the like of the time course and apparatus, the position control accuracy of the wafer stage does not occur inconvenience such as a decrease by this change. 従って、例えば、アライメント顕微鏡WAを上下動可能な構成にしても何らの不都合をも生じない。 Thus, for example, it does not occur to any inconvenience even if the alignment microscope WA in vertically movable configuration.
【0098】 [0098]
なお、上記第1の実施形態では、第1、第2のロボットアーム20、22により、ウエハステージWS1、ウエハステージWS2を第1位置、第2位置及び第3位置の3地点間で移動させる場合について説明したが、本発明がこれに限定させるものではなく、例えば第2位置でウエハ交換を行なうようにする場合には、第1、第2のロボットアーム20、22により、ウエハステージWS1、ウエハステージWS2を第1位置と第2位置間で移動させるようにしても良い。 In the above first embodiment, the first, second robot arms 20 and 22, the wafer stage WS1, the wafer stage WS2 first position, when moving between three sites of the second position and the third position It has been described, but the present invention is limited thereto, when to perform the wafer exchange example in the second position, the first, second robot arms 20 and 22, the wafer stage WS1, the wafer the stage WS2 may be moved between a first position and a second position. この場合には、主制御装置28では、ウエハステージWS1及びウエハステージWS2の内の一方のステージ上のウエハWの露光動作と、他方のステージ上のウエハWのアライメント動作とが並行して行われるように両ステージの動作を制御した後に、第1、第2のロボットアーム20、22により両ステージの位置を入れ替えることとなる。 In this case, the main controller 28, and the exposure operation of wafer W on one stage, the alignment operation of the wafer W on the other stage are performed in parallel among the wafer stage WS1 and the wafer stage WS2 as after controlling the operation of both stages, and to swap the positions of the stages by the first, second robotic arm 20, 22.
【0099】 [0099]
また、上記第1の実施形態では、EGA計測に基づいてステップ・アンド・リピート方式の露光がステージ上のウエハWに対して行われる場合について説明したが、これに限らず、ダイ・バイ・ダイによってアライメント、露光を繰り返しながらウエハW上の各ショット領域に順次レチクルのパターン像を投影露光しても良い。 In the first embodiment, the exposure step-and-repeat method on the basis of EGA measurement case has been described to be performed on the wafer W on the stage is not limited to this, the die-by-die by the alignment, the pattern image of the sequentially reticle in each shot area on the wafer W while repeating exposure may be projected exposure. この場合であっても、アライメント時にステージ上の基準マーク板FMに形成されたマークWMに対する各アライメントマークの相対位置が計測されるので、この相対位置に基づいて上記と同様にして、各ショット領域にレチクルパターン像を重ね合わせることができる。 Even in this case, since the relative position of each alignment mark with respect to the mark WM formed on the reference mark plate FM on the stage during the alignment is measured, in the same manner as described above on the basis of the relative position, the respective shot areas it can be superimposed reticle pattern image. かかるダイ・バイ・ダイ方式は、ウエハW上のショット領域の数が少ない場合に採用することが望ましい。 Such die-by-die method is desirably adopted when the number of shot areas on the wafer W is small. ショット領域の数が多い場合は、スループットの低下を防止する観点から考えて前述したEGAによる方が望ましい。 When the number of the shot areas is large, it by EGA described above thinking from the viewpoint of preventing a decrease in throughput is desired.
【0100】 [0100]
また、上記第1の実施形態では、第1のロボットアーム20が一方のステージWS1を第1位置、第2位置及び第3位置の3地点間で移動させ、第2のロボットアーム22が他方のステージWS2を第1位置、第2位置及び第3位置の3地点間で移動させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、例えば一方のロボットアーム20がステージWS1(又はWS2)を第1位置から第3位置まで運ぶ途中で第1位置、第2位置及び第3位置以外のある位置まで運んで放し、他方のロボットアーム22が該ステージWS1(又はWS2)をこの位置から第3位置まで移動させる等の方式を採用することにより、一方のロボットアーム20を両ステージの第2位置と第1位置との搬送専用とし、他方のロボットアーム2を In the first embodiment, the first robot arm 20 is one of the stages WS1 first position, is moved between the three points of the second position and the third position, the second robot arm 22 and the other stage WS2 first position, has been described to be moved between three points of the second position and the third position, not that the invention be limited thereto, for example, one of the robot arm 20 the stage WS1 (or WS2) a first position on the way to carry from the first position to the third position, the second release position, and a third carry to a location other than the position, this position the other robot arm 22 is the stage WS1 (or WS2) by adopting the method for moving to the third position from the one of the robot arm 20 and conveyed only the second position and the first position of both stages, the other robot arm 2 ステージの第3位置と第2位置との搬送専用とすることも可能である。 It is also possible to transport only the third position and the second position of the stage.
【0101】 [0101]
また、干渉計システム26を構成する各レーザ干渉計として、多軸の干渉計を用い、ウエハステージのX、Yの並進位置のみでなく、ヨーイングや、ピッチングをも計測するようにしても良い。 Further, as the laser interferometer constituting the interferometer system 26, using an interferometer multiaxial, X of the wafer stage, not only the translational position of the Y, yawing or it may be measured also pitching.
【0102】 [0102]
《第2の実施形態》 "The second embodiment"
次に、本発明の第2の実施形態を図5に基づいて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. ここで、前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略するものとする。 Here, the first embodiment and the same or equivalent to the parts of the aforementioned, and description thereof is omitted with the same reference numerals.
【0103】 [0103]
この第2の実施形態は、ウエハステージWS1が、ステージ本体WS1aと、このステージ本体WS1a上に着脱可能な同一形状の基板保持部材WS1bとの2部分に分離可能に構成され、同様にウエハステージWS2が、ステージ本体WS2aと、このステージ本体WS2a上に着脱可能な同一形状の基板保持部材WS2bとの2部分に分離可能に構成されている点に特徴を有する。 In the second embodiment, the wafer stage WS1 is, a stage body WS1a, is configured to be separated into two parts with the substrate holding member WS1b the same shape detachable on the stage body WS1a, similarly wafer stage WS2 but has a characteristic stage main WS2a, in that it is detachably configured second portion of the substrate holding member WS2b the same shape detachable on the stage body WS2a.
【0104】 [0104]
基板保持部材WS1b、WS2bには、ウエハWが不図示のウエハホルダを介して吸着保持されているとともに、干渉計用移動鏡として機能する反射面がその側面にそれぞれ形成されている。 Substrate holding member WS1b, the WS2b, the wafer W together with being held by suction via a wafer holder (not shown), reflecting surface that functions as the interferometer moving mirror are formed on its side surface. また、これらの基板保持部材WS1b、WS2bには、その上面に基準マーク板FM1、FM2がそれぞれ設けられている。 These substrate holding member WS1b, the WS2b, reference mark plates FM1, FM2 are provided, respectively on its upper surface.
【0105】 [0105]
本第2の実施形態では、前述した第1の形態とほぼ同様にして、ウエハステージWS1、WS2上で並行処理が行われるが、一方のステージ側でアライメント動作が終了し、他方のステージ側で露光動作が終了した時点で、主制御装置28により第1、第2のロボットアーム20、22が制御され、アライメント動作が終了したステージ側の基板保持部材WS1b(又はWS2b)が第1位置で停止しているステージ本体WS2a上に搬送(移動)されるのと並行して、露光が終了したステージ側の基板保持部材WS2b(又はWS1b)が第2位置で停止しているステージ本体WS1a上に搬送され、このようにして基板保持部材WS1b、WS2bの交換が行われる。 In the second embodiment, in substantially the same manner as the first embodiment described above, but parallel processing on the wafer stage WS1, WS2 is performed, the alignment operation is completed on one stage side, on the other stage side when the exposure operation is finished, the first main controller 28, a second robot arm 20, 22 is controlled, the substrate holding member WS1b stage side alignment operation is completed (or WS2b) is stopped at the first position to in parallel with being conveyed (moved) onto the stage body WS2a in which, conveying the substrate holding member WS2b stage side exposure is completed (or WS1b) is on the stage body WS1a that has stopped at the second position It is, in this way the substrate holding member WS1b, replacement of WS2b are performed. 基板保持部材WS1b、WS2bが交換される際、干渉計システム26の測長軸は切れるためウエハステージWS1、WS2の位置管理が不能となるので、その間はステージストッパ30a、30bが出てきて両ステージ本体WS1a、WS2aをその位置に保持するようになっている。 Substrate holding member WS1b, when WS2b are replaced, the position control of the wafer stage WS1, WS2 since the cut measurement axis of the interferometer system 26 is disabled, both stage during which came out stage stopper 30a, 30b are It adapted to hold the body WS1a, the WS2a in that position. この場合、ウエハ交換は、不図示の搬送アームにより第2位置で行われる。 In this case, wafer replacement is performed at the second position by the transfer arm (not shown).
【0106】 [0106]
ここで、本第2の実施形態では、図5から容易に想像されるように、第2位置として、例えば基準マーク板FM上のマークWMがアライメント顕微鏡WAの検出領域内となる位置が、第1位置として、基準マーク板FM上のマークRMが投影光学系PLの投影領域内となる位置がそれぞれ定められており、従って、主制御装置28により基板保持部材WS1b、WS2bのステージ本体上への移動とともに干渉計システム26の測長軸のリセット及びR−SET又はW−SETが行なわれることとなる。 Here, in this second embodiment, as will be easily imagined from FIG. 5, a second position, for example, mark WM on the reference mark plate FM is within the detection area of ​​the alignment microscope WA position, the as first position, mark RM on the reference mark plate FM is projection area of ​​the projection optical system PL positions are determined in each, and thus, to the main control unit 28 by the substrate holding member WS1b, on the stage body WS2b reset and R-SET or W-SET of measurement axes of the interferometer system 26 with the movement so that the are performed.
【0107】 [0107]
この第2の実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同等の効果を得ることができる。 With this second embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment described above.
【0108】 [0108]
なお、上記第2の実施形態では、第1、第2のロボットアーム20、22が基板保持部材を第1位置と第2位置間で移動させる場合について説明したが、第1、第2のロボットアーム20、22が、前述した第1の実施形態と同様に、基板保持部材を第1位置、第2位置及び第3位置の3地点間で移動させるようにしても良い。 Incidentally, in the second embodiment, first, the second robot arm 20, 22 has been described for the case of moving between a first position and a second position of the substrate holding member, the first, second robot arms 20 and 22, as in the first embodiment described above, the first position of the substrate holding member may be moved between three points of the second position and the third position. この場合には、ウエハ交換を投影光学系PL、アライメント顕微鏡WAと無関係な所で行なうことができるので、例えばアライメント顕微鏡WA下方のワーキングディスタンスが狭い場合であっても、アライメント顕微鏡WAがウエハ交換の障害になる等の不都合がない。 In this case, the wafer exchange projection optical system PL, can be performed by independent place and the alignment microscope WA, for example, even if the alignment microscope WA under the working distance is narrow, the alignment microscope WA is wafer exchange there is no inconvenience such as an obstacle.
【0109】 [0109]
なお、上記第1、第2の実施形態では、干渉計システム26の測長軸が一旦切れる際の対策として、ロボットアームや、ステージストッパなるものを使用する場合について説明したが、これに限らず、例えばウエハステージ下面に二次元グレーティングを刻んでおき、ステージ走り面の下から光学式のエンコーダにより位置を読み取っても良く、干渉計測長軸が一旦切れた状態でステージを次の位置へ正確に移動させることができる手段、又はステージ本体を所定の位置で停止させたまま保持できるものであれば、如何なる手段を用いても良い。 In the above-described first and second embodiments, as a countermeasure when the measurement axes of the interferometer system 26 is turned off once, and a robot arm, has been described to use those comprising the stage stopper is not limited thereto , for example, on the lower surface wafer stage previously carved two-dimensional grating, exactly from below the stage scanning plane may be read position by an optical encoder, a stage to a next position with interferometric long axis is broken once if means can be moved, or the stage body as it can hold while it is stopped at a predetermined position, it may be used any means.
【0110】 [0110]
また、上記第1、第2の実施形態では、独立に移動するウエハステージが2つ設けられた場合について説明したが、独立に移動するウエハステージを3つ以上設けても良い。 Further, in the first and second embodiments, the case has been described where wafer stage that moves independently is provided two, may be provided a wafer stage that moves independently 3 or more. ウエハステージを3つ設けた場合には、例えば露光動作、アライメント動作、ウエハ平坦度測定動作を並行して行なうことができる。 When the wafer stage three provided, for example the exposure operation, the alignment operation, the wafer flatness measurement operation can be performed in parallel. また、投影光学系PLやアライメント顕微鏡WAを複数設けて良い。 Moreover, it is provided a plurality of projection optical system PL and the alignment microscope WA. 投影光学系が複数ある場合には、アライメント動作と異なる二種類のパターンの露光動作とを同時並行的に行なうことができ、いわゆる二重露光等に適する。 When the projection optical system is more than one can perform the exposure operation of the two kinds of patterns different from the alignment operation concurrently, suitable for a so-called double exposure or the like.
【0111】 [0111]
更に、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置に適用された場合を例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明はいわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は勿論、この他、例えば電子ビーム直接描画装置等の他の露光装置にも適用できるものである。 Further, in the above embodiment, the present invention has been illustrated when applied to a projection exposure apparatus by a step-and-repeat method, and not the scope of the present invention is not limited thereto, the present invention is a so-called step is-and-scan method the projection exposure apparatus of course, the addition, for example, those can also be applied to other exposure apparatus such as an electron beam direct writing system.
【0112】 [0112]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、 本発明によれば、スループットを向上させることができるとともに、ベースライン量に無関係に基板ステージの大きさを定めることができるという従来にない優れた露光方法が提供される。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the throughput, excellent exposure method unprecedented that can determine the size of the independent substrate stage baseline amount is provided.
【0113】 [0113]
また、 発明によれば、一方の基板ステージ上の露光動作と他方のステージ上のアライメント動作とを並行処理することにより、スループットを向上させることができるという効果がある。 Further, according to the present invention, by parallel processing the alignment operation on the stage exposure operation and the other on one substrate stage, there is an effect that it is possible to improve the throughput.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】第1の実施形態に係る露光装置の全体構成を概略的に示す図である。 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an exposure apparatus according to the first embodiment.
【図2】図1の一方のウエハステージの概略平面図である。 2 is a schematic plan view of one wafer stage of Figure 1.
【図3】図1の装置の概略平面図である。 3 is a schematic plan view of the apparatus of FIG.
【図4】図1の装置における動作の流れを示す図である。 4 is a diagram showing a flow of operations in the apparatus of FIG.
【図5】第2の実施形態に露光装置の主要部の構成を示す概略平面図である。 5 is a schematic plan view showing a configuration of a main part of the exposure apparatus in the second embodiment.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
14X、18X X固定鏡(固定鏡) 14X, 18X X fixed mirror (fixed mirror)
14Y、18Y Y固定鏡(固定鏡) 14Y, 18Y Y fixed mirror (fixed mirror)
20 第1のロボットアーム(移動手段) 20 the first robot arm (moving means)
22 第2のロボットアーム(移動手段) 22 second robotic arm (moving means)
26 干渉計システム28 主制御装置(制御手段) 26 interferometer system 28 main controller (control means)
50 搬送アーム(基板搬送機構の一部) 50 transport arm (part of the substrate transfer mechanism)
52A、52B レチクルアライメント顕微鏡(マーク位置検出手段) 52A, 52B reticle alignment microscope (mark position detecting means)
100 露光装置WS1a、WS2a ステージ本体WS1b、WS2b 基板保持部材FM1、FM2 基準マーク板WM、RM 基準マークR レチクル(マスク) 100 exposure device WS1a, WS2a stage body WS1b, WS2b substrate holding member FM1, FM2 reference mark plate WM, RM reference mark R reticle (mask)
W ウエハ(感応基板) W wafer (photosensitive substrate)
PL 投影光学系WS1 ウエハステージ(第1基板ステージ) PL projection optical system WS1 wafer stage (first substrate stage)
WS2 ウエハステージ(第2基板ステージ) WS2 wafer stage (the second substrate stage)
WA アライメント顕微鏡(アライメント系) WA alignment microscope (alignment system)
Xe 第1測長軸Ye 第2測長軸Xa 第3測長軸Ya 第4測長軸 Xe first measurement axis Ye second measurement axis Xa third measurement axis Ya fourth measurement axis

Claims (4)

  1. マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に露光する露光方法であって、 An image of a pattern formed on a mask through a projection optical system there is provided an exposure method for exposing onto a sensitive substrate,
    感応基板を保持して各々同一の平面内を独立に移動可能な2つの基板ステージを用意し、 Holding the sensitive substrate provides two substrate stages which is movable independently of the same plane,
    前記2つの基板ステージの内の一方の基板ステージに保持された感応基板上に前記投影光学系を介して前記マスクのパターン像を露光し、 Via the projection optical system to expose a pattern image of the mask to said two substrates one substrate stage retained sensitive substrate of the stage,
    前記一方の基板ステージに保持された感応基板の露光中に、前記2つの基板ステージの内の他方の基板ステージに保持された感応基板上の位置合わせマークと前記他方のステージ上の基準点との位置関係を計測し、 During exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage, and the other reference point on the other stage and the alignment mark on the sensitive substrate held on the substrate stage of said two substrate stages the positional relationship is measured,
    前記一方の基板ステージに保持された感応基板の露光終了後に、前記他方の基板ステージ上の基準点を前記投影光学系の投影領域内に位置決めした状態で、その投影領域内の所定の基準点に対する前記他方の基板ステージ上の基準点の位置ずれ及び前記他方の基板ステージの座標位置を検出し、 After completion of exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage, in a state where the reference point on the other substrate stage is positioned in the projection area of ​​the projection optical system, with respect to a predetermined reference point of the projection area detecting the coordinate position of the displacement and the other substrate stage reference point on the other substrate stage,
    前記計測された位置関係、前記検出された位置ずれ及び前記検出された座標位置に基づいて前記他方の基板ステージの移動を制御し、前記他方のステージに保持された感応基板と前記マスクのパターン像との位置合わせを行い、 The measured positional relationship, the control movement of the other substrate stage on the basis of the detected positional deviation and the detected coordinate position, the pattern image of the sensitive substrate held on the other stage the mask There line alignment with,
    前記各基板ステージが、ステージ本体と、この本体上に着脱自在に搭載され基板を保持する基板保持部材とを有し、該基板保持部材の側面には干渉計用反射面が設けられ、且つ前記基板保持部材の上面には前記基準点として基準マークが形成され、 Wherein each substrate stage, and the stage body, the removably mounted on the body and a substrate holding member for holding a substrate, the interferometer reflecting surface on a side surface of the substrate holding member is provided, and wherein the upper surface of the substrate holding member reference mark is formed as the reference point,
    前記一方の基板ステージに保持された感応基板の露光終了後に、前記一方と他方のステージの前記基板保持部材の入れ替えが行われることを特徴とする露光方法。 Exposure method characterized by after completion of exposure of the sensitive substrate held on the one substrate stage, the replacement of the substrate holding member of the one and the other stage is performed.
  2. 前記2つの基板ステージの位置情報は、干渉計システムによって計測され、 Position information of the two substrate stages are measured by the interferometer system,
    前記感応基板上の位置合わせマークは前記投影光学系とは離れた位置でアライメント系によって検出され、 The sensitive alignment mark on the substrate is detected by the alignment system at a distance from said projection optical system,
    前記干渉計システムは、前記投影光学系の投影中心で相互に垂直に交差する第1測長軸及び第2測長軸と、前記アライメント系の検出中心で相互に垂直に交差する第3測長軸及び第4測長軸とを備え、 The interferometry system, a first measurement axis and the second length-measuring axis which perpendicularly intersects each other at the projection center of the projection optical system, a third measurement that intersect perpendicularly to each other at the detection center of the alignment system and a shaft and a fourth length-measuring axis,
    前記一方と他方のステージの前記基板保持部材の位置を入れ替える際に、前記干渉計システムの測長軸をリセットすることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 1, characterized in that when switching the position of the substrate holding member of the one and the other of the stage, and resets the measurement axis of the interferometer system.
  3. 前記入れ替えは、ロボットアームによって行われる請求項1又は2に記載の露光方法。 The replacement The exposure method according to claim 1 or 2 carried out by the robot arm.
  4. 前記投影光学系、前記アライメント系には、それぞれ干渉計による測長の基準となる固定鏡が取り付けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載の露光方法。 Said projection optical system, wherein the alignment system, an exposure method according to claim 2 or 3 fixed mirror serving as a reference for measurement by the respective interferometer and wherein the attached.
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