JPH0521314A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH0521314A
JPH0521314A JP3169781A JP16978191A JPH0521314A JP H0521314 A JPH0521314 A JP H0521314A JP 3169781 A JP3169781 A JP 3169781A JP 16978191 A JP16978191 A JP 16978191A JP H0521314 A JPH0521314 A JP H0521314A
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mark
reticle
alignment system
projection
interferometer
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健爾 西
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve base line measurement accuracy and to improve treatment velocity by presetting measurement values of two sets of interferometers equal when measuring a position of a reticle using a reference board when a base line is measured. CONSTITUTION:A reference board FP having a reference mark FM2 which registers with a mark RM on a reticle R and a reference mark FM1 which registers with a detection center point of an off axis alignment system OWA is provided on a wafer stage WST. When a base line is measured, position deviation amount of the reticle R and the reference board FP is obtained keeping the wafer stage WST stationary, and a position deviation amount of a detection central point of the off alignment system OWA and the refence board FP is also obtained. Furthermore, inside counters are mutually preset to make measurement values of interferometers (IFX,IFY1) used during off axis alignment and interferometers (IFX, IFY2) used during exposure equal at a position of the wafer stage WST when a base line is measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハや液晶用ガ
ラスプレート等の基板に塗布された感光層を露光する投
影露光装置に関し、特にオフ・アクシス方式のアライメ
ント系のベースラインを高精度に管理する機能を備えた
投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus for exposing a photosensitive layer coated on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate for liquid crystal, and particularly, it precisely manages a baseline of an off-axis type alignment system. The present invention relates to a projection exposure apparatus having a function to perform.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、オフ・アクシス・アライメント系
を備えた投影露光装置(以下、便宜上ステッパーと呼
ぶ)では、特開昭53−56975号公報、特開昭56
−134737号公報等に開示されているように、感光
基板(以下、ウェハとする)を保持してステップ・アン
ド・リピート方式で2次元移動するウェハステージ上
に、基準となるマーク板を固設し、この基準マーク板を
使ってオフ・アクシス・アライメント系と投影光学系と
の間の距離、所謂、ベースライン量を管理していた。図
1は上記各公報に開示されたベースライン計測の原理を
模式的に表した図である。図1において、主コンデンサ
ーレンズICLは、露光時にレチクル(マスク)Rを均
一に照明するものである。レチクルRはレチクルステー
ジRSTに保持され、このレチクルステージRSTはレ
チクルRの中心CCを投影レンズPLの光軸AXと合致
させるように移動される。一方、ウェハステージWST
上には、ウェハ表面に形成されたアライメントマークと
同等の基準マークFMが付設され、この基準マークFM
が投影レンズPLの投影視野内の所定位置にくるように
ステージWSTを位置決めすると、レチクルRの上方に
設けられたTTL(スルーザレンズ)方式のアライメン
ト系DDAによって、レチクルRのマークRMと基準マ
ークFMとが同時に検出される。マークRMとレチクル
Rの中心CCとの距離Laは設計上予め定まった値であ
り、投影レンズPLの像面側(ウェハ側)におけるマー
クRMの投影点と中心CCの投影点との距離は、La/
Mとなる。ここでMは、ウェハ側からレチクル側を見た
ときの投影レンズPLの倍率であり、1/5縮小投影レ
ンズの場合はM=5である。
2. Description of the Related Art Conventionally, projection exposure apparatuses equipped with an off-axis alignment system (hereinafter referred to as steppers for convenience) have been disclosed in JP-A-53-56975 and JP-A-56.
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No.-134737, a reference mark plate is fixed on a wafer stage that holds a photosensitive substrate (hereinafter, referred to as a wafer) and moves two-dimensionally by a step-and-repeat method. However, the reference mark plate is used to control the distance between the off-axis alignment system and the projection optical system, that is, the so-called baseline amount. FIG. 1 is a diagram schematically showing the principle of baseline measurement disclosed in each of the above publications. In FIG. 1, the main condenser lens ICL uniformly illuminates the reticle (mask) R during exposure. The reticle R is held by the reticle stage RST, and this reticle stage RST is moved so that the center CC of the reticle R coincides with the optical axis AX of the projection lens PL. On the other hand, wafer stage WST
A reference mark FM equivalent to the alignment mark formed on the surface of the wafer is attached above the reference mark FM.
When the stage WST is positioned so that is at a predetermined position within the projection field of the projection lens PL, the mark RM of the reticle R and the reference mark are made by the alignment system DDA of the TTL (through the lens) system provided above the reticle R. FM and FM are detected at the same time. The distance La between the mark RM and the center CC of the reticle R is a predetermined value in design, and the distance between the projection point of the mark RM and the projection point of the center CC on the image plane side (wafer side) of the projection lens PL is: La /
It becomes M. Here, M is the magnification of the projection lens PL when the reticle side is viewed from the wafer side, and M = 5 in the case of the ⅕ reduction projection lens.

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

【0004】さて、ベースライン量BLは、図1に示す
ようにレチクルマークRMと基準マークFMとがアライ
メントされたときのステージWSTの位置X1 と、指標
マークTMと基準マークFMとがアライメントされたと
きのステージWSTの位置X 2 とをレーザ干渉計等で計
測し、その差(X1 −X2 )を計算することで求められ
る。このベースライン量BLは、後でウェハ上のマーク
をウェハ・アライメント系OWAでアライメントして投
影レンズPLの直下に送り込むときの基準量となるもの
である。すなわちウェハ上の1ショットの(被露光領
域)の中心とウェハ上のマークとの間隔をXP、ウェハ
マークが指標マークTMと合致したときのウェハステー
ジWSTの位置をX3 とすると、ショット中心とレチク
ル中心CCとを合致させるためには、ウェハステージW
STを次式の位置に移動させればよい。
The baseline amount BL is shown in FIG.
As described above, the reticle mark RM and the reference mark FM are aligned.
Position WST of the stage WST when1And the indicator
When the mark TM and the reference mark FM are aligned
Position X of mushroom stage WST 2And laser interferometer
Measure the difference (X1-X2) Is calculated by
It This baseline amount BL will be used later as a mark on the wafer.
The wafer with the wafer alignment system OWA.
What becomes the reference amount when it is sent directly under the shadow lens PL
Is. That is, one shot on the wafer
The distance between the center of the area) and the mark on the wafer is XP,
Wafer stay when mark matches index mark TM
X position of the WST3Then, the shot center and reticle
In order to match the center CC of the wafer, the wafer stage W
It suffices to move ST to the position of the following equation.

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

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

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
では、オフ・アクシス方式のアライメント系OWAの検
出中心点(指標マークTMの中心)と、レチクルRのマ
ークRMの投影レンズPLによる投影点との位置関係
(ベースライン量BL)を計測する際、その相対距離
は、ウェハステージWSTを移動させてレーザ干渉計で
求めている。このため、ウェハステージWSTの走り精
度、レーザ干渉計のレーザビーム光路の空気ゆらぎ等の
必然的にさけられない要因によって、ベースライン計測
の精度向上には自ずと限界が生じていた。また基準マー
クFMを、TTLアライメント系DDAの検出領域内に
位置決めするためのウェハステージWSTの移動と、基
準マークFMをオフ・アクシス・アライメント系OWA
の検出中心点に位置決めするためのウェハステージWS
Tの移動とが必要であり、ベースライン計測処理の速度
を高めることにも自ずと限界があった。
In the prior art as described above, the detection center point (center of the index mark TM) of the off-axis alignment system OWA and the projection point of the mark RM of the reticle R by the projection lens PL. When measuring the positional relationship (baseline amount BL) with, the relative distance is obtained by moving the wafer stage WST and using a laser interferometer. Therefore, due to inevitable factors such as the running accuracy of wafer stage WST and the air fluctuation of the laser beam optical path of the laser interferometer, there is a limit to the improvement of the accuracy of the baseline measurement. Further, the movement of the wafer stage WST for positioning the fiducial mark FM in the detection area of the TTL alignment system DDA, and the off-axis alignment system OWA of the fiducial mark FM.
Wafer stage WS for positioning at the detection center point of
It is necessary to move T, and there is a limit to increasing the speed of the baseline measurement processing.

【0008】さらに従来のステッパーでは、ウェハステ
ージWSTの位置計測用のレーザ干渉計の測長軸(ビー
ム光軸)の延長線は、X方向、Y方向とも投影レンズの
光軸と交差するように設定されているに過ぎず、オフ・
アクシス・アライメント系OWAで各種マークを検出す
る場合、アッベ誤差(サイン誤差)が零になるようなマ
ーク検出方向を常に実現することが難しいと言うことも
ある。そのため、投影レンズの光軸に対してアッベ誤差
が零となるようなレーザ干渉計の組と、オフ・アクシス
・アライメント系OWAの検出中心点に対してアッベ誤
差が零となるようなレーザ干渉計の組とを設けることも
考えられる。この場合、2組のレーザ干渉計は、オフ・
アクシス・アライメント系OWAを使ったウェハアライ
メント時のステージ位置計測と、投影露光時のステージ
位置計測とで切り替えて使うことになるが、その両者の
位置計測における値の整合性(統一性)を考慮しない
と、当然のことながら、誤差要因となってしまう。
Further, in the conventional stepper, the extension line of the measuring axis (beam optical axis) of the laser interferometer for measuring the position of the wafer stage WST is set so as to intersect the optical axis of the projection lens in both the X and Y directions. Only set, off
When detecting various marks with the axis alignment system OWA, it is sometimes difficult to always realize the mark detection direction in which the Abbe error (sine error) becomes zero. Therefore, a set of laser interferometers that makes the Abbe error zero with respect to the optical axis of the projection lens and a laser interferometer that makes the Abbe error zero with respect to the detection center point of the off-axis alignment system OWA. It is also conceivable to provide In this case, the two laser interferometers are turned off.
It will be used by switching between the stage position measurement at the time of wafer alignment using the axis alignment system OWA and the stage position measurement at the time of projection exposure, but consider the consistency (unity) of the values in both position measurement. Otherwise, as a matter of course, it will cause an error.

【0009】本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、ベースライン計測精度の向上と処理速度
の向上を図った投影露光装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to obtain a projection exposure apparatus which has an improved baseline measurement accuracy and an improved processing speed.

【0010】[0010]

【課題を解決する為の手段】本発明では、ウェハステー
ジWST上に、レチクルR上のマークRMと整合する基
準マークFM2 と、オフ・アクシス・アライメント系O
WAの検出中心点と整合する基準マークFM1 とをいっ
しょに形成した基準板FPを設ける。そして、ベースラ
イン計測時には、ウェハステージWSTを静止させた状
態でレチクルRと基準板FPとの位置ずれ量を求め、同
時にオフ・アクシス・アライメント系OWAの検出中心
点と基準板FPとの位置ずれ量を求めるようにした。
According to the present invention, a reference mark FM 2 aligned with a mark RM on a reticle R and an off-axis alignment system O are provided on a wafer stage WST.
A reference plate FP formed with a reference mark FM 1 matching the detection center point of the WA is provided. During the baseline measurement, the amount of positional deviation between the reticle R and the reference plate FP is obtained while the wafer stage WST is stationary, and at the same time, the positional deviation between the detection center point of the off-axis alignment system OWA and the reference plate FP is detected. I tried to find the amount.

【0011】さらに、オフ・アクシス・アライメント系
OWAに対してアッベ誤差を満す1対の干渉計(IF
X、IFY1 )と、投影光学系に対してアッベ誤差を満
す1対の干渉計(IFX、IFY2 )とを設け、上記ベ
ースライン計測時におけるウェハステージWSTの位置
で、上記2組の干渉計による測定値が等しくなるよう
に、内部カウンタを相互にプリセットできるように構成
した。
Furthermore, a pair of interferometers (IFs) that satisfy the Abbe error with respect to the off-axis alignment system OWA.
X, IFY 1 ) and a pair of interferometers (IFX, IFY 2 ) that satisfy the Abbe error with respect to the projection optical system, and the two sets of the above-mentioned two sets at the position of the wafer stage WST during the baseline measurement. The internal counters were configured so that they could be preset to each other so that the interferometer measurements were equal.

【0012】[0012]

【作用】ベースライン計測時に基準板FPを使ってレチ
クルRの位置を計測する際に、2組の干渉計の測定値が
等しくなるようにプリセットすると、同一方向、例えば
Y方向計測用の2つの干渉計の基準点を結ぶ仮想的な線
は、ウェハステージ上のY方向用移動鏡(IMy)の反
射面と精密に平行になる。
When measuring the position of the reticle R using the reference plate FP at the time of baseline measurement, presetting such that the measurement values of the two interferometers are equal to each other, two measurements for the same direction, for example, the Y direction are performed. An imaginary line connecting the reference points of the interferometer is precisely parallel to the reflecting surface of the Y-direction moving mirror (IMy) on the wafer stage.

【0013】従ってプリセットの後であれば、2組の干
渉計のいずれかを選択してウェハステージの位置制御に
そのまま使っても、何ら誤差が生じないことになる。
Therefore, after presetting, no error will occur even if one of the two sets of interferometers is selected and used as it is for position control of the wafer stage.

【0014】[0014]

【実施例】図2は、本発明の実施例による投影露光装置
の構成を示す斜視図であり、図1の従来装置と同じ部材
には同一の符号をつけてある。図2において、レチクル
R上にはウェハ上に露光すべき回路パターン等が形成さ
れたパターン領域PAとアライメント用のレチクルマー
クRM1 、RM2 とが設けられている。このレチクルマ
ークRM1 、RM2 は、それぞれTTLアライメント系
の対物レンズ1A、1Bを介して光電的に検出される。
またレチクルステージRSTは、図2中には不図示のモ
ータ等の駆動系によって2次元(X、Y、θ方向)に移
動可能であり、その移動量、又は移動位置は3つのレー
ザ干渉計IRX、IRY、IRθによって遂次計測され
る。レチクルステージRSTのZ軸(光軸AXと平行な
座標軸)回りの回転量は、干渉計IRYとIRθの計測
値の差で求められ、Y軸方向の平行移動量は干渉系IR
YとIRθの計測値の加算平均値で求められ、X軸方向
の平行移動量は干渉計IRXで求められる。
2 is a perspective view showing the construction of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, in which the same members as those in the conventional apparatus of FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 2, on the reticle R, a pattern area PA in which a circuit pattern or the like to be exposed is formed on the wafer and reticle marks RM 1 and RM 2 for alignment are provided. The reticle marks RM 1 and RM 2 are photoelectrically detected via the objective lenses 1A and 1B of the TTL alignment system, respectively.
The reticle stage RST can be moved two-dimensionally (in the X, Y, and θ directions) by a drive system such as a motor (not shown in FIG. 2), and its movement amount or movement position is three laser interferometers IRX. , IRY, IRθ. The rotation amount of the reticle stage RST about the Z axis (coordinate axis parallel to the optical axis AX) is obtained by the difference between the measurement values of the interferometers IRY and IRθ, and the parallel movement amount in the Y axis direction is the interference system IR.
It is obtained by the averaging value of the measured values of Y and IRθ, and the parallel movement amount in the X-axis direction is obtained by the interferometer IRX.

【0015】本実施例では、投影レンズPLのみを介し
てウェハW上のマークを検出する第2のTTLアライメ
ント系が、X方向用とY方向用とで分離して設けられて
いる。X方向用の第2のTTLアライメント系は、レチ
クルステージRSTと投影レンズPLとの間に固定した
ミラー2Xと対物レンズ3X等で構成され、Y方向用の
第2のTTLアライメント系は、同様にして配置された
ミラー2Yと対物レンズ3Y等で構成される。
In this embodiment, the second TTL alignment system for detecting the mark on the wafer W via only the projection lens PL is provided separately for the X direction and the Y direction. The second TTL alignment system for the X direction is composed of the mirror 2X fixed between the reticle stage RST and the projection lens PL, the objective lens 3X, etc., and the second TTL alignment system for the Y direction is the same. It is composed of a mirror 2Y and an objective lens 3Y which are arranged in parallel.

【0016】本実施例では、対物レンズ1A、1Bを含
む第1のTTLアライメント系を以降、TTR(スルー
ザレチクル)アライメント系と呼び、対物レンズ3X、
3Yを含む第2のTTLアライメント系は単にTTLア
ライメント系と呼ぶことにする。さて、ウェハWが載置
されるウェハステージWSTの2辺上には、レーザ干渉
計IFXからのビームを反射する移動鏡IMxと、レー
ザ干渉計IFY1 、IFY2 の各々からのビームを反射
する移動鏡IMyとが固定されている。干渉計IFXか
らのビームはY方向に伸びた移動鏡IMxの反射面と垂
直であり、そのビームの延長線は投影レンズPLの光軸
AXの延長線と直交する。干渉計IFY2 からのビーム
は、X方向に伸びた移動鏡IMyの反射面と垂直であ
り、そのビームの延長線も光軸AXの延長線と直交す
る。もう1つの干渉計IFY1 からのビームは、移動鏡
IMyの反射面と垂直であり、干渉計IFY2 のビーム
と平行になっている。
In this embodiment, the first TTL alignment system including the objective lenses 1A and 1B is hereinafter referred to as a TTR (through the reticle) alignment system, and the objective lenses 3X,
The second TTL alignment system containing 3Y will be simply referred to as the TTL alignment system. Now, on the two sides of the wafer stage WST on which the wafer W is mounted, the movable mirror IMx that reflects the beam from the laser interferometer IFX and the beams from each of the laser interferometers IFY 1 and IFY 2 are reflected. The movable mirror IMy is fixed. The beam from the interferometer IFX is perpendicular to the reflecting surface of the movable mirror IMx extending in the Y direction, and the extension line of the beam is orthogonal to the extension line of the optical axis AX of the projection lens PL. The beam from the interferometer IFY 2 is perpendicular to the reflecting surface of the movable mirror IMy extending in the X direction, and the extension line of the beam is also orthogonal to the extension line of the optical axis AX. The beam from the other interferometer IFY 1 is perpendicular to the reflecting surface of the moving mirror IMy and parallel to the beam of the interferometer IFY 2 .

【0017】また、オフ・アクシス方式のウェハ・アラ
イメント系は、投影レンズPLの下端部の直近に固定さ
れた反射プリズム(またはミラー)4Aと対物レンズ4
B等で構成される。ウェハ・アライメント系の受光系4
Cは内部に共役視標マークTMを含み、プリズム4Aと
対物レンズ4Bを介して視標マーク板に結像されたウェ
ハ上のマーク等をCCDカメラで撮像する。本実施例で
は、プリズム4Aを介してウェハステージWST上に落
ちる対物レンズ4Bの光軸と、投影レンズPLの光軸A
XとがX方向のみに一定間隔だけ離れ、Y方向について
は位置差がほとんどないように設定されている。
Further, the off-axis type wafer alignment system includes a reflection prism (or mirror) 4A and an objective lens 4 fixed near the lower end of the projection lens PL.
B etc. Light receiving system 4 for wafer alignment system
C includes a conjugate optotype mark TM therein, and a CCD camera takes an image of a mark on the wafer imaged on the optotype mark plate through the prism 4A and the objective lens 4B. In the present embodiment, the optical axis of the objective lens 4B which falls on the wafer stage WST via the prism 4A and the optical axis A of the projection lens PL.
It is set such that X and X are separated from each other by a certain distance only in the X direction, and there is almost no positional difference in the Y direction.

【0018】さらに対物レンズ4BのウェハステージW
STに落ちる光軸の延長線は、干渉計IFXのビームの
延長線と干渉計IFY1 のビームの延長線の各々と直交
する。このような干渉計の配置は、詳しくは特開平1−
309324号公報に開示されている。ウェハステージ
WST上には、ベースライン計測のための2つの基準マ
ークFM1、FM2を付設した基準板FPが固設されて
いる。基準板FPは、ウェハステージWST上の2つの
移動鏡IMx、IMyで囲まれた角部に配置され、石英
板等の低膨張係数の透明材料の表面にクロム等の遮光層
を形成し、その一部を基準マークFM1、FM2の形状
にエッチングしたものである。基準マークFM1は、オ
フ・アクシス方式のウェハ・アライメント系(4A、4
B、4C)で検出可能であり、基準マークFM2はTT
Rアライメント系(1A、1B)、又はTTLアライメ
ント系(2X、3X;2Y、3Y)によって検出可能で
ある。
Further, the wafer stage W of the objective lens 4B
The extension line of the optical axis falling on ST is orthogonal to each of the extension line of the beam of the interferometer IFX and the extension line of the beam of the interferometer IFY 1 . The arrangement of such an interferometer is described in detail in JP-A-1-
It is disclosed in Japanese Patent No. 309324. On the wafer stage WST, a reference plate FP provided with two reference marks FM1 and FM2 for baseline measurement is fixed. The reference plate FP is arranged on a corner of the wafer stage WST surrounded by the two movable mirrors IMx and IMy, and forms a light-shielding layer such as chromium on the surface of a transparent material having a low expansion coefficient such as a quartz plate. A part of the reference marks FM1 and FM2 is etched. The fiducial mark FM1 is an off-axis type wafer alignment system (4A, 4A,
B, 4C) and the fiducial mark FM2 is TT
It can be detected by the R alignment system (1A, 1B) or the TTL alignment system (2X, 3X; 2Y, 3Y).

【0019】これら基準マークFM1、FM2のX方向
の間隔は、サブミクロンの精度で正確に作られている
が、残留配置誤差量がある場合は、その値を予め精密に
計測して装置定数として求められているものとする。図
3は、ウェハステージWST上の各部材の配置を示す平
面図で、ウェハWはウェハステージWST上で微小回転
可能なウェハホルダWHに載置され、真空吸着される。
本実施例では、ウェハWの直線状の切り欠きOFがX軸
と平行になるように機械的にプリアライメントされてか
らウェハホルダWH上に載置される。
The distance between the reference marks FM1 and FM2 in the X direction is accurately made with submicron accuracy. However, if there is a residual placement error amount, that value is precisely measured in advance and used as a device constant. Shall be required. FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of each member on the wafer stage WST. The wafer W is mounted on the wafer holder WH which can be minutely rotated on the wafer stage WST and is vacuum-sucked.
In this embodiment, the linear notch OF of the wafer W is mechanically pre-aligned so as to be parallel to the X axis and then placed on the wafer holder WH.

【0020】図3に示すように、投影レンズPLの鏡筒
下端部の直径の中心(光軸AX)と対物レンズ4Bの視
野とは極力接近するように配置される。このように、投
影レンズPLと基準板FPとを配置したとき、ウェハW
は投影レンズPLの直下の位置から図中、右斜め下へ最
も移動しているため、この状態でウェハWのローディン
グ、アンローディングが可能である。この配置は、例え
ば特開昭63−224326号公報に開示されている。
As shown in FIG. 3, the center of the diameter (optical axis AX) of the lower end of the lens barrel of the projection lens PL and the field of view of the objective lens 4B are arranged as close as possible. In this way, when the projection lens PL and the reference plate FP are arranged, the wafer W
Has moved most from the position directly below the projection lens PL to the diagonally lower right in the figure, so that the wafer W can be loaded and unloaded in this state. This arrangement is disclosed, for example, in JP-A-63-224326.

【0021】図4は、基準板FP上の基準マークFM
1、FM2の詳細なマーク配置を示す平面図である。図
4において、X軸と平行な直線LXとY軸と平行な直線
LY2 との交点が基準マークFM2 の中心であり、ベー
スライン計測時には、その交点が投影レンズPLの光軸
AXとほぼ一致する。本実施例では、その交点上に発光
型の十字状スリットマークIFSが配置され、露光光と
同一波長の照明光が基準板FPの裏側から発光スリット
マークIFSを含む局所領域ISaのみを照明する。ま
た直線LX上で発光スリットマークIFSを挾む対称的
な2ヶ所には、レチクルマークRM1 、RM2 の夫々の
配置に対応した基準マークFM2A、FM2Bが設けら
れている。このマークFM2A、FM2Bは基準板FP
上のクロム層を十字状のスリットでエッチングしたもの
で、マークFM2AはレチクルマークRM1 とアライメ
ントされ、マークFM2BはレチクルマークRM2 とア
ライメントされる。
FIG. 4 shows the reference mark FM on the reference plate FP.
1 is a plan view showing a detailed mark arrangement of FM1 and FM2. In FIG. 4, the intersection of a straight line LX parallel to the X axis and a straight line LY 2 parallel to the Y axis is the center of the reference mark FM 2 , and at the time of baseline measurement, the intersection is almost the optical axis AX of the projection lens PL. Match. In this embodiment, a light emitting cross-shaped slit mark IFS is arranged on the intersection, and the illumination light having the same wavelength as the exposure light illuminates only the local region ISa including the light emission slit mark IFS from the back side of the reference plate FP. Further, reference marks FM2A and FM2B corresponding to the respective positions of the reticle marks RM 1 and RM 2 are provided at two symmetrical positions on the straight line LX with respect to the light emission slit mark IFS. The marks FM2A and FM2B are reference plates FP.
The upper chromium layer is etched with a cross slit, and the mark FM2A is aligned with the reticle mark RM 1, and the mark FM2B is aligned with the reticle mark RM 2 .

【0022】発光スリットマークIFSの中心(交点)
を原点とする円形領域PIFは投影レンズPLの投影視
野領域であり、本実施例の場合、図2に示したX方向用
のTTLアライメント系(2X、3X)によって検出可
能なマークLIMxが視野領域PIF内の直線LY2
に配置され、Y方向用のTTLアライメント系(2Y、
3Y)によって検出可能な2つのマークLIMyとLS
Myが視野領域PIFの直線LX上に配置される。各マ
ークの詳しい配置関係については、さらに後で述べる
が、本実施例では、2つのTTLアライメント系1A、
1Bがそれぞれ、レチクルマークRM1 、RM2 と基準
マークFM2A、FM2Bとを同時に検出している状態
で、X方向用のTTLアライメント系(2X、3X)が
マークLIMxを検出し、Y方向用のTTLアライメン
ト系(2Y、3Y)ができるように、各マークFM2
A、FM2B、LIMx、LIMyを配置した。
Center of light-emitting slit mark IFS (intersection point)
The circular area PIF having the origin is the projection visual field area of the projection lens PL, and in the case of the present embodiment, the mark area LIMx detectable by the TTL alignment system (2X, 3X) for the X direction shown in FIG. 2 is the visual field area. It is arranged on the straight line LY 2 in the PIF and has a TTL alignment system (2Y,
3Y) two marks LIMy and LS detectable by
My is arranged on the straight line LX of the visual field region PIF. The detailed arrangement relationship of each mark will be described later, but in this embodiment, two TTL alignment systems 1A,
1B respectively detect the reticle marks RM 1 and RM 2 and the reference marks FM2A and FM2B at the same time, the TTL alignment system (2X, 3X) for the X direction detects the mark LIMx and detects the mark LIMx for the Y direction. Each mark FM2 so that a TTL alignment system (2Y, 3Y) can be created.
A, FM2B, LIMx, and LIMy were arranged.

【0023】一方、直線LY2 からX方向に一定距離だ
け離れて設定された直線LY1 はY軸と平行であり、こ
の直線LY1 と直線LXの交点上には、オフ・アクシス
・アライメント系の対物レンズ4Bの視野MIF内に包
含され得る大きさの基準マークFM1が形成される。マ
ークFM1は2次元のアライメントが可能なように、X
方向と、Y方向の夫々と平行に設けた複数のラインパタ
ーンの集合体である。尚、以上の説明から明らかなよう
に、基準板FPは、直線LY1 がX−Y平面内で、干渉
計IFY1のビームの中心線(測長軸)と極力一致し、
直線LY2 が干渉計IFY2 のビームの中心線(測長
軸)と極力一致するように(すなわち極力回転ずれを起
こさないように)ウェハステージWST上に固定され
る。
On the other hand, a straight line LY 1 set apart from the straight line LY 2 by a certain distance in the X direction is parallel to the Y axis, and an off-axis alignment system is provided on the intersection of the straight line LY 1 and the straight line LX. A reference mark FM1 having a size that can be included in the visual field MIF of the objective lens 4B is formed. The mark FM1 has an X mark to enable two-dimensional alignment.
It is an aggregate of a plurality of line patterns provided in parallel with each of the Y direction and the Y direction. As is clear from the above description, in the reference plate FP, the straight line LY 1 coincides with the center line (measurement axis) of the beam of the interferometer IFY 1 as much as possible in the XY plane,
The straight line LY 2 is fixed on the wafer stage WST so that it coincides with the center line (measurement axis) of the beam of the interferometer IFY 2 as much as possible (that is, as much as possible without causing rotational deviation).

【0024】さらに、直線LXとLY1 との交点を挾ん
で直線LX上の対称的な位置に、2つの基準マークFM
2C、FM2Dが設けられている。基準マークFM2
C、FM2Dは基準マークFM2A、FM2Bと全く同
じ形状、大きさの十字状スリットパターンであり、その
X方向の間隔も、マークFM2A、FM2Bの間隔と全
く同一である。尚、図4中のマークLSMxはX方向用
のTTLアライメント系(2X、3X)で検出されるも
ので、基準マークFM2BのX座標値と同一位置に設け
られる。
Further, two fiducial marks FM are placed at symmetrical positions on the straight line LX across the intersection of the straight lines LX and LY 1.
2C and FM2D are provided. Fiducial mark FM2
C and FM2D are cross-shaped slit patterns having exactly the same shape and size as the reference marks FM2A and FM2B, and the spacing in the X direction is also the same as the spacing between the marks FM2A and FM2B. The mark LSMx in FIG. 4 is detected by the TTL alignment system (2X, 3X) for the X direction, and is provided at the same position as the X coordinate value of the reference mark FM2B.

【0025】図5は、基準板FP上の基準マークFM2
側の各マーク配置のみを拡大したもので、投影レンズP
Lの投影視野領域PIFの中心を発光スリットマークI
FSの交点に合致させた状態を示す。図5には、さらに
その状態で理想的に位置決めされたレチクルRの外形と
パターン領域PAの外形との位置関係を2点鎖線で表わ
してある。TTLアライメント系用のマークLIMx、
LIMyは投影視野PIFの最外周に位置するが、これ
はTTLアライメント系の先端のミラー2X、2Yがパ
ターン領域PAの投影領域を遮光しないように配置した
からである。この状態で、基準マークFM2Aは、レチ
クルマークRM1 と整合され得るが、レチクルマークR
1 (RM2 も同じ)は、図6に示したように、X方向
に延びたダブルスリットマークRM1 yとY方向に延び
たダブルスリットマークRM1 x とで構成され、これら
マークRM1 y 、RM1 x は矩形の遮光体SBに囲まれ
た透明部に暗部として作られる。基準マークFM2Aの
十字状スリットのうち、X方向に延びたスリットがダブ
ルスリットマークRM1 yに挾み込まれ、Y方向に延び
たスリットがダブルスリットマークRM1 x に挾み込ま
れることで、理想的なアライメントが達成されたことに
なる。
FIG. 5 shows the reference mark FM2 on the reference plate FP.
Only the respective mark arrangements on the side are enlarged, and the projection lens P
Emitting slit mark I at the center of projection field region PIF of L
A state in which the intersection point of FS is matched is shown. In FIG. 5, the positional relationship between the outer shape of the reticle R and the outer shape of the pattern area PA that are ideally positioned in that state is represented by a two-dot chain line. Mark LIMx for TTL alignment system,
LIMy is located at the outermost periphery of the projection visual field PIF because the mirrors 2X and 2Y at the tip of the TTL alignment system are arranged so as not to block the projection area of the pattern area PA. In this state, the reference mark FM2A can be aligned with the reticle mark RM 1 , but the reticle mark R
As shown in FIG. 6, M 1 (RM 2 is the same) is composed of a double slit mark RM 1 y extending in the X direction and a double slit mark RM 1 x extending in the Y direction, and these marks RM 1 y and RM 1 x are formed as a dark part in the transparent part surrounded by the rectangular light shield SB. Among the cross-shaped slits of the reference mark FM2A, the slit extending in the X direction is sandwiched by the double slit mark RM 1 y, and the slit extending in the Y direction is sandwiched by the double slit mark RM 1 x, The ideal alignment has been achieved.

【0026】ここで、基準マークFM2Aの中心とマー
クLIMyの中心とのX方向の間隔K1 と、発光スリッ
トマークIFSの中心とマークLSMyの中心とのX方
向の間隔K2 とは、図6に示した発光スリットマークI
FSがレチクルマークRM1 をY方向走査するときのX
方向のオフセット量ΔXk(ウェハ側換算値)だけ差を
もつように設定されている。すなわち、K1 =K2 +Δ
Xk、あるいはK1 =K2 −ΔXkに設定されている。
Here, the distance K 1 in the X direction between the center of the reference mark FM2A and the center of the mark LIMy and the distance K 2 in the X direction between the center of the light emitting slit mark IFS and the center of the mark LSMy are shown in FIG. Emitting slit mark I shown in
X when the FS scans the reticle mark RM 1 in the Y direction
The difference is set by the offset amount ΔXk (converted value on the wafer side) in the direction. That is, K 1 = K 2 + Δ
Xk or is set to K 1 = K 2 -ΔXk,.

【0027】さらにX方向用のTTLアライメント系で
検出可能なマークLSMxのX方向の中心位置は、基準
マークFM2BのX方向の中心位置と一致する。これは
2ヶ所の基準マークFM2A、FM2Bの各中心点と発
光スリットマークIFSの中心とのX方向の間隔K
3 が、ともに等しいときに成り立つ条件である。またマ
ークLSMxのY方向の位置は、マークLIMxのY方
向の位置とほぼ等しいが、厳密には、発光マークIFS
の中心とマークLIMxの中心とのY方向の間隔を
4 、発光マークIFSの中心とマークLSMxの中心
とのY方向の間隔をK5 としたとき、K4 =K5 +ΔY
k、又はK4 =K5 −ΔYkの関係に設定される。
(尚、K4 、K5 は図示を省略)。ここでΔYkは図6
に示すように発光スリットマークIFSがレチクルマー
クRM1 のダブルスリットマークRM1 x をX方向に走
査するときのY方向のオフセット量である。
Further, the center position in the X direction of the mark LSMx that can be detected by the TTL alignment system for the X direction coincides with the center position in the X direction of the reference mark FM2B. This is a distance K in the X direction between the center points of the two reference marks FM2A and FM2B and the center of the light emission slit mark IFS.
3 is a condition that holds when both are equal. The position of the mark LSMx in the Y direction is almost the same as the position of the mark LIMx in the Y direction, but strictly speaking, the emission mark IFS
And the center of the mark LIMx centered in the Y direction between the K 4 of when the interval between the Y-direction between a center of the mark LSMx emitting mark IFS was K 5, K 4 = K 5 + ΔY
k or K 4 = K 5 −ΔYk.
(Note, K 4, K 5 is omitted). Here, ΔYk is shown in FIG.
As shown in, the light emission slit mark IFS is an offset amount in the Y direction when the double slit mark RM 1 x of the reticle mark RM 1 is scanned in the X direction.

【0028】次に、図7を参照してTTRアライメント
系(1A)の詳細な構成を説明する。レチクルマークR
1 の上方には全反射ミラー100が45°で斜設さ
れ、水平に配置された対物レンズ101の光軸をレチク
ルRに対して垂直にする。このTTRアライメント系は
同軸落射照明のために、ビームスプリッタ102、露光
波長の光を発生する光源103、照明光の遮断、通過を
切り替える。シャッター104、照明光を導びく光ファ
イバー105、光ファイバー105の射出端からの照明
光を集光して照明視野絞り107を均一照明するための
集光レンズ106、及び視野絞り107からの照明光を
ケーラー照明条件で対物レンズ101へ送光するレンズ
系109で構成された自己照明系を有する。こうして、
対物レンズ101はレチクルRのマークRM1 が形成さ
れた遮光帯SBの内側のみを照明する。これによってマ
ークRM1 からの反射光がミラー100、対物レンズ1
01を介してビームスプリッタ102で反射され、結像
レンズ110に入射する。マークRM1 の像光束は、ハ
ーフミラー111で2つに分割され、結像レンズ110
によってX方向検出用のCCDカメラ112XとY方向
検出用のCCDカメラ112Yの夫々の撮像面上に拡大
結像される。CCDカメラ112Xと112Yとは、マ
ークRM1の拡大像に対する水平走査線の方向が互いに
直交するように配置されている。
Next, the detailed structure of the TTR alignment system (1A) will be described with reference to FIG. Reticle mark R
A total reflection mirror 100 is obliquely installed at an angle of 45 ° above M 1 , and the optical axis of the horizontally arranged objective lens 101 is made perpendicular to the reticle R. This TTR alignment system switches between a beam splitter 102, a light source 103 for generating light having an exposure wavelength, and blocking and passing of illumination light for coaxial epi-illumination. The shutter 104, the optical fiber 105 that guides the illumination light, the condenser lens 106 that condenses the illumination light from the exit end of the optical fiber 105 to uniformly illuminate the illumination field stop 107, and the illumination light from the field stop 107 is a Koehler. It has a self-illumination system composed of a lens system 109 that transmits light to the objective lens 101 under illumination conditions. Thus
The objective lens 101 illuminates only the inside of the light-shielding band SB in which the mark RM 1 of the reticle R is formed. As a result, the reflected light from the mark RM 1 is reflected by the mirror 100 and the objective lens 1.
It is reflected by the beam splitter 102 via 01 and enters the imaging lens 110. The image light flux of the mark RM 1 is divided into two by the half mirror 111, and the imaging lens 110
The images are magnified and imaged on the respective imaging surfaces of the CCD camera 112X for detecting the X direction and the CCD camera 112Y for detecting the Y direction. The CCD cameras 112X and 112Y are arranged such that the horizontal scanning lines with respect to the magnified image of the mark RM 1 are orthogonal to each other.

【0029】この際、マークRM1 を含む遮光帯SBの
内側領域の直下に、基準板FP上の基準マークFM2A
が位置すると、CCD112X、112Yは基準マーク
FM2Aの十字状のスリットを黒線として撮像する。画
像処理回路113Xは、CCDカメラ112Xからの画
像信号をデジタル波形処理し、基準マークFM2AのY
方向に延びたスリットと、レチクルマークRM1 のダブ
ルスリットマークRM 1 x とのX方向(水平走査線方
向)の位置ずれ量を求める。画像処理回路113YはC
CDカメラ112Yからの画像信号をデジタル波形処理
して、基準マークFM2AのX方向に延びたスリット
と、レチクルマークRM1 のダブルスリットマークRM
1 y とのY方向(水平走査線方向)の位置ずれ量を求め
る。主制御系114は、処理回路113X、113Yで
求められた基準マークFM2AとレチクルマークRM1
とのX、Y方向の位置ずれ量が予め設定した許容範囲外
のときには、レチクルステージRSTの駆動系115を
制御して、レチクルRの位置を補正する。
At this time, the mark RM1Of the light-shielding band SB including
Directly below the inner area, the reference mark FM2A on the reference plate FP
Is positioned, CCD112X, 112Y is the reference mark
The cross-shaped slit of FM2A is imaged as a black line. Picture
The image processing circuit 113X uses the image from the CCD camera 112X.
Digital waveform processing of the image signal, Y of the reference mark FM2A
Direction slit and reticle mark RM1The dub
Ruslit mark RM 1X direction with x (horizontal scan line direction)
Direction) position shift amount. The image processing circuit 113Y is C
Digital waveform processing of image signal from CD camera 112Y
Then, the slit extending in the X direction of the reference mark FM2A
And the reticle mark RM1Double slit mark RM
1Find the amount of misalignment with y in the Y direction (horizontal scanning line direction)
It The main control system 114 includes processing circuits 113X and 113Y.
Required reference mark FM2A and reticle mark RM1
The amount of misalignment in the X and Y directions with and is outside the preset allowable range.
When, the drive system 115 of the reticle stage RST is
By controlling, the position of the reticle R is corrected.

【0030】駆動系115は、図2に示した3つの干渉
計IRX、IRY、IRθによってレチクルステージR
STの補正前の位置(X、Y、θ)を検出しており、補
正後に3つの干渉計IRX、IRY、IRθが検出すべ
き計測値を演算によって求めている。従って駆動系11
5は、3つの干渉計IRX、IRY、IRθの各々の計
測値が、補正後に検出されるべき計測値になるように、
レチクルステージRSTを位置サーボ制御によって位置
決めする。また主制御系114は、ウェハステージWS
Tの移動を、干渉計IFX、IFY1 、又はIFY2
計測値に基づいて位置サーボ制御する駆動系116も制
御する。
The drive system 115 uses the three interferometers IRX, IRY, and IRθ shown in FIG.
The position (X, Y, θ) before correction of ST is detected, and after correction, the measurement values to be detected by the three interferometers IRX, IRY, IRθ are calculated. Therefore, drive system 11
5 is such that the measured values of the three interferometers IRX, IRY, and IRθ are the measured values that should be detected after correction,
The reticle stage RST is positioned by position servo control. Further, the main control system 114 uses the wafer stage WS.
The drive system 116 that controls the movement of T based on the measured value of the interferometers IFX, IFY 1 , or IFY 2 is also controlled.

【0031】さて、図7に示したTTLアライメント系
1Aには、基準板FP上の発光マークIFSからの照明
光を、投影レンズPL、レチクルRの遮光帯SBの内部
の透明部、ミラー100、対物レンズ101、ビームス
プリッタ102、レンズ系109及びビームスプリッタ
108を介して検出する発光マーク受光系が設けられ
る。この発光マーク受光系はレンズ系120と光電セン
サー(フォトマルチプライヤー)121等で構成され、
光電センサー121の受光面は投影レンズPLの瞳E
P、及び対物レンズ101とレンズ系109との間の瞳
面と、共役に配置される。光電センサー121は、発光
マークIFSがレチクルマークRM1 (又はRM2 )を
走査したときに変化する透過光量を光電検出し、その変
化に応じた光電信号SSDを出力する。この光電信号S
SDの処理は、ウェハステージWSTの走査に伴って干
渉計IFX、IFY2 から出力されるアップダウンパル
ス(例えば0.02μmの移動量毎に1パルス)に応答し
て信号波形をデジタルサンプリングし、メモリに記憶す
ることで行なわれる。
Now, in the TTL alignment system 1A shown in FIG. 7, the illumination light from the light emitting mark IFS on the reference plate FP is projected onto the projection lens PL, the transparent portion inside the light blocking band SB of the reticle R, the mirror 100, A light emitting mark light receiving system for detecting through the objective lens 101, the beam splitter 102, the lens system 109 and the beam splitter 108 is provided. This light emitting mark light receiving system comprises a lens system 120 and a photoelectric sensor (photomultiplier) 121,
The light receiving surface of the photoelectric sensor 121 is the pupil E of the projection lens PL.
P and the pupil plane between the objective lens 101 and the lens system 109 are arranged to be conjugate with each other. The photoelectric sensor 121 photoelectrically detects a transmitted light amount that changes when the light emission mark IFS scans the reticle mark RM 1 (or RM 2 ) and outputs a photoelectric signal SSD according to the change. This photoelectric signal S
SD processing is performed by digitally sampling a signal waveform in response to an up / down pulse (for example, one pulse for each 0.02 μm moving amount) output from interferometers IFX and IFY 2 in accordance with the scanning of wafer stage WST, This is done by storing in memory.

【0032】次に図8を参照して、図2中のTTLアラ
イメント系(2Y、3Y)の構成の一例を説明する。本
実施例で使用するTTLアライメント系は、He−Ne
レーザ光源130からの赤色光をマーク照明光として利
用し、ウェハWのレジスト層によるマーク反射光検出時
の影響、及びレジスト層の感光を防止している。さら
に、このTTLアライメント系には、マーク検出原理の
異なる2つのアライメントセンサーが組み込まれてお
り、対物レンズ3Yを共有化して2つのアライメントセ
ンサーを択一的に使うようにしてある。このような構成
は、特開平2−272305号公報、又は特開平2−2
83011号公報に詳細に開示されているので、ここで
は簡単に説明する。
Next, an example of the configuration of the TTL alignment system (2Y, 3Y) in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The TTL alignment system used in this example is He-Ne.
The red light from the laser light source 130 is used as the mark illumination light to prevent the resist layer of the wafer W from detecting the mark reflected light and preventing the resist layer from being exposed to light. Further, this TTL alignment system incorporates two alignment sensors having different mark detection principles, and the objective lens 3Y is shared so that the two alignment sensors can be selectively used. Such a configuration is disclosed in JP-A-2-272305 or JP-A-2-2.
Since it is disclosed in detail in Japanese Patent No. 83011, a brief description will be given here.

【0033】レーザ光源130からのHe−Neレーザ
光はビームスプリッタ131で分割され、相補的に開閉
されるシャッター132A、132Bに至る。図8では
シャッター132Aが開き、シャッター132Bが閉じ
た状態にあり、レーザ光は2光束干渉アライメント(L
IA)方式の送光系133Aへ入射する。この送光系1
33Aは、入射したビームを2本のレーザビームに分割
し、音響光学変調素子を用いて2本のレーザビームに一
定の周波数差を与えて出力するものである。図8の場
合、送光A133Aから出力される2本のレーザビーム
は同図の紙面と垂直な方向に平行に並んでいる。この2
本のレーザビームはハーフミラー134で反射され、さ
らにビームスプリッタ135で2つに分割される。ビー
ムスプリッタ135で反射した2つのレーザビームは対
物レンズ3Yによってウェハ共役面の絞りAPA上で交
差する。絞りAPAを通った2本の平行なレーザビーム
はミラー2Yで反射して投影レンズPLに入射し、ウェ
ハW上、又は基準板FP上で再度交差する。この2本の
レーザビームが交差する領域内には、1次元の干渉縞が
作られ、その干渉縞は2本のビームの周波数差に応じた
速度で干渉縞のピッチ方向に流れる。
The He-Ne laser light from the laser light source 130 is split by the beam splitter 131 and reaches the shutters 132A and 132B which are complementarily opened and closed. In FIG. 8, the shutter 132A is open and the shutter 132B is closed, and the laser light is a two-beam interference alignment (L
The light enters the light transmitting system 133A of the IA) system. This light transmission system 1
33A splits the incident beam into two laser beams and outputs the two laser beams with a constant frequency difference using an acousto-optic modulator. In the case of FIG. 8, the two laser beams output from the light transmitting A 133A are arranged parallel to each other in the direction perpendicular to the paper surface of the figure. This 2
The laser beam of the book is reflected by the half mirror 134 and further divided into two by the beam splitter 135. The two laser beams reflected by the beam splitter 135 intersect on the diaphragm APA on the wafer conjugate plane by the objective lens 3Y. The two parallel laser beams that have passed through the diaphragm APA are reflected by the mirror 2Y, enter the projection lens PL, and intersect again on the wafer W or the reference plate FP. One-dimensional interference fringes are formed in the area where the two laser beams intersect, and the interference fringes flow in the pitch direction of the interference fringes at a speed according to the frequency difference between the two beams.

【0034】そこで、図4、図5に示したマークLIM
y、LIMxを、干渉縞と平行な回折格子とすると、そ
の回折格子状のマークLIMx、LIMyからは周波数
差に応じたビート周波数で強度変化する干渉ビート光が
発生する。マークLIMx、LIMyの回折格子のピッ
チと干渉縞のピッチとを、ある一定の関係にすると、そ
の干渉ビート光はウェハW、又は基準板FPから垂直に
発生し、投影レンズPLを介して2本の送光ビームの光
路に沿って、ミラー2Y、絞りAPA、及び対物レンズ
3Yの順に戻ってくる。干渉ビート光はビームスプリッ
タ135を一部透過して、光電検出器139に達する。
光電検出器139の受光面は投影レンズPLの瞳面EP
とほぼ共役に配置される。また光電検出器139の受光
面には複数の光電素子(フォトダイオード、フォトトラ
ンジスタ等)が互いに分離して配置され、干渉ビート光
は光電検出器139の中心(瞳面の中心)に位置する光
電素子で受光される。その光電信号はビート周波数と等
しい周波数の正弦波状の交流信号となり、位相差計測回
路140に入力する。
Therefore, the mark LIM shown in FIGS.
If y and LIMx are diffraction gratings parallel to the interference fringes, interference beat light whose intensity changes at a beat frequency corresponding to the frequency difference is generated from the diffraction grating-shaped marks LIMx and LIMy. When the pitches of the diffraction gratings of the marks LIMx and LIMy and the pitch of the interference fringes are set to have a certain fixed relationship, the interference beat light is vertically generated from the wafer W or the reference plate FP, and two light beams are projected through the projection lens PL. The mirror 2Y, the diaphragm APA, and the objective lens 3Y are returned in this order along the optical path of the transmitted light beam. The interference beat light partially passes through the beam splitter 135 and reaches the photoelectric detector 139.
The light receiving surface of the photoelectric detector 139 is the pupil plane EP of the projection lens PL.
Is almost conjugate with. Further, a plurality of photoelectric elements (photodiodes, phototransistors, etc.) are separately arranged on the light receiving surface of the photoelectric detector 139, and the interference beat light is located at the center of the photoelectric detector 139 (center of the pupil plane). The light is received by the element. The photoelectric signal becomes a sinusoidal AC signal having a frequency equal to the beat frequency and is input to the phase difference measuring circuit 140.

【0035】また、ビームスプリッタ135を透過した
2本の送光ビームは、逆フーリエ変換レンズ136によ
って透過型の基準格子板137上で平行光束となって交
差する。従って基準格子板137上には、1次元の干渉
縞が形成され、この干渉縞はビート周波数に応じた速度
で一方向に流れる。光電素子138は基準格子板137
から同軸に発生する±1次回折光の干渉光、又は0次光
と2次回折光との干渉光のいずれか一方を受光する。こ
れら干渉光も、ビート周波数と等しい周波数で正弦波状
に強度変化し、光電素子138はビート周波数と等しい
周波数の交流信号を、基準信号として位相差計測回路1
40に出力する。
Further, the two light-transmitting beams transmitted through the beam splitter 135 are crossed as a parallel light flux on the transmissive reference grating plate 137 by the inverse Fourier transform lens 136. Therefore, one-dimensional interference fringes are formed on the reference grating plate 137, and the interference fringes flow in one direction at a speed according to the beat frequency. The photoelectric element 138 is a reference grid plate 137.
Either the interference light of the ± first-order diffracted light or the interference light of the 0th-order light and the second-order diffracted light that is coaxially generated from is received. The intensity of these interference lights also changes sinusoidally at a frequency equal to the beat frequency, and the photoelectric element 138 uses the AC signal having a frequency equal to the beat frequency as a reference signal for the phase difference measuring circuit 1.
Output to 40.

【0036】位相差計測回路140は、光電素子138
からの基準信号を基準として、光電検出器139からの
交流信号の位相差Δφ(±180°以内)を求め、その
位相差Δφに対応した基準板FP上のマークLIMy
(又は同等のウェハ上のマーク)のY方向、すなわち格
子ピッチ方向の位置ずれ量の情報SSBを、図7中の主
制御系114へ出力する。位置ずれ検出の分解能は、マ
ークLIMyのピッチと、このマーク上に照射される干
渉縞のピッチとの関係、及び位相差検出回路の分解能に
よって決まるが、位相差検出分解能が±1°であるとす
ると、マークLIMyの格子ピッチPgを8μm、干渉
縞のピッチPfをPg/2としたとき、位置ずれ検出分
解能は、±(1°/180°)×(Pg/4)で表わさ
れ、約±0.01μmとなる。
The phase difference measuring circuit 140 includes a photoelectric element 138.
Based on the reference signal from the reference, the phase difference Δφ (within ± 180 °) of the AC signal from the photoelectric detector 139 is obtained, and the mark LIMy on the reference plate FP corresponding to the phase difference Δφ.
The information SSB of the positional deviation amount of the (or equivalent mark on the wafer) in the Y direction, that is, the grating pitch direction is output to the main control system 114 in FIG. The resolution of the positional deviation detection is determined by the relationship between the pitch of the mark LIMy and the pitch of the interference fringes irradiated on this mark, and the resolution of the phase difference detection circuit. The phase difference detection resolution is ± 1 °. Then, when the grating pitch Pg of the mark LIMy is 8 μm and the pitch Pf of the interference fringes is Pg / 2, the positional deviation detection resolution is represented by ± (1 ° / 180 °) × (Pg / 4), It becomes ± 0.01 μm.

【0037】図7の主制御系114は、このような高分
解能のLIA方式のTTLアライメント系からの位置ず
れ情報SSBに基づいて、ウェハステージWSTの駆動
系116をサーボ制御し、基準板FP上のマークLIM
yが基準格子板137に対して常に一定の位置関係に追
い込まれるようにウェハステージWSTをサーボロック
することができる。
The main control system 114 of FIG. 7 servo-controls the drive system 116 of the wafer stage WST on the basis of the positional deviation information SSB from such a high resolution LIA TTL alignment system, and controls the reference plate FP. Mark of LIM
Wafer stage WST can be servo-locked so that y is always driven in a fixed positional relationship with reference grid plate 137.

【0038】ただし、サーボロックを行なう場合は、光
電素子138と光電検出器139の夫々からの信号の位
相差が所定の値に安定していればよいので、ことさら、
位相差を位置ずれ量に変換する必要はなく、位相差の変
化量のみを検出するだけでサーボロックが可能である。
TTLアライメント系のもう1つの検出方式は、先に掲
げた特開平2−233011号公報にも開示されている
ように、マーク検出方向と直交する方向に延びたスッリ
ト状のレーザスポット光に対してマークを走査し、その
マークから発生する回折、散乱光を光電検出して得られ
る信号レベルを、マーク走査のためのウェハステージW
STの移動に伴って生ずる干渉計IFX、IFY2 から
のアップダウンパルスに応答してデジタルサンプリング
する方式である。
However, when the servo lock is performed, it is sufficient that the phase difference between the signals from the photoelectric element 138 and the photoelectric detector 139 is stable at a predetermined value.
It is not necessary to convert the phase difference into the positional shift amount, and the servo lock can be performed only by detecting the change amount of the phase difference.
Another detection method of the TTL alignment system is, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-233011, cited above, for a slit-like laser spot light extending in a direction orthogonal to the mark detection direction. The signal level obtained by scanning the mark and photoelectrically detecting the diffraction and scattered light generated from the mark is used as the wafer stage W for the mark scanning.
In this method, digital sampling is performed in response to the up / down pulses from the interferometers IFX and IFY 2 that accompany the movement of ST.

【0039】図8中のレーザステップアライメント(L
SA)方式の送光系133Bには、シャッター132A
が閉じて、シャッター132Bが開いているときにレー
ザビームが入射する。入射したビームは、ビームエクス
パンダとシリンドリカルレンズの作用で、集光点のビー
ム断面が一方向に延びたスリット状に成形され、ビーム
スプリッタ134、135、レンズ系3Y及びミラー2
Yを介して投影レンズPLに入射する。この際、絞AP
Aは、He−Neレーザ光の波長のもとでウェハ面(基
準板FPの面)と共役となっており、ビームはここにス
リット状に集光される。図8に示したTTLアライメン
ト系の場合、LSA方式で作られるビームスポットは、
投影視野PIF内の静止した位置でX方向に延びたスリ
ット状に成形される。ウェハステージWSTをY方向に
走査して、基準板FP上のマークLSMyがビームスポ
ットを横切るとき、このマークLSMyから発生した回
折光、又は散乱光が投影レンズPL、ミラー2Y、対物
レンズ3Y、及びビームスプリッタ135を介して光電
検出器139に達し、中央の光電素子以外の周囲の光電
素子に受光される。この光電素子からの光電信号はLS
A処理回路142に入力され、ウェハステージWST用
の干渉計IFY2 (又はIFY1 )からのアップダウン
パルス信号UDPに応答してデジタルサンプリングされ
る。処理回路142はデジタルサンプリングされた信号
波形をメモリに記憶し、デジタル演算を用いた高速波形
処理によって、メモリ上の波形からLSA方式のスリッ
ト状スポット光のY方向の中心点とマークLSMyのY
方向の中心点とが精密に合致するときのウェハステージ
WSTのY座標値を算出し、マーク位置情報SSAとし
て出力する。この情報SSAは図7中の主制御系114
へ送られ、ウェハステージWSTの駆動系116の駆動
制御に使われる。
Laser step alignment (L
SA) type light transmitting system 133B includes a shutter 132A.
Is closed and the laser beam is incident when the shutter 132B is open. The incident beam is shaped by the action of the beam expander and the cylindrical lens into a slit shape in which the beam cross section of the converging point extends in one direction, and the beam splitters 134 and 135, the lens system 3Y and the mirror 2 are formed.
It is incident on the projection lens PL via Y. At this time, aperture AP
A is conjugate with the wafer surface (the surface of the reference plate FP) under the wavelength of the He-Ne laser light, and the beam is condensed here in a slit shape. In the case of the TTL alignment system shown in FIG. 8, the beam spot created by the LSA method is
It is shaped like a slit extending in the X direction at a stationary position within the projection visual field PIF. When the mark LSMy on the reference plate FP crosses the beam spot by scanning the wafer stage WST in the Y direction, the diffracted light or scattered light generated from the mark LSMy is projected onto the projection lens PL, the mirror 2Y, the objective lens 3Y, and The light reaches the photoelectric detector 139 via the beam splitter 135 and is received by peripheral photoelectric elements other than the central photoelectric element. The photoelectric signal from this photoelectric element is LS
The signal is input to the A processing circuit 142, and is digitally sampled in response to the up / down pulse signal UDP from the interferometer IFY 2 (or IFY 1 ) for the wafer stage WST. The processing circuit 142 stores the digitally sampled signal waveform in a memory, and performs high-speed waveform processing using digital calculation to convert the waveform in the memory from the center point of the slit-shaped spot light of the LSA method in the Y direction and the Y of the mark LSMy.
The Y coordinate value of wafer stage WST when the center point of the direction precisely matches is calculated and output as mark position information SSA. This information SSA is the main control system 114 in FIG.
And is used for drive control of drive system 116 of wafer stage WST.

【0040】またLSA処理回路142内には、図7の
光電センサー121からの光電信号SSDを、アップダ
ウンパルス信号UDPに応答してデジタルサンプリング
するメモリと、メモリ内の信号波形を高速演算処理する
回路とを有し、レチクルマークRM1 の投影レンズPL
による投影像と発光マークIFSとが一致するときのウ
ェハステージWSTの座標値を、レチクルマークRM1
の投影位置情報SSCとして主制御系114へ出力す
る。
In the LSA processing circuit 142, a memory for digitally sampling the photoelectric signal SSD from the photoelectric sensor 121 shown in FIG. 7 in response to the up / down pulse signal UDP and a signal waveform in the memory are processed at high speed. A projection lens PL having a circuit and a reticle mark RM 1
The coordinate value of the wafer stage WST when the projection image by the light emitting mark IFS coincides with the reticle mark RM 1
Is output to the main control system 114 as the projection position information SSC.

【0041】次に図9、図10を参照して、オフ・アク
シス・アライメント系OWAの詳細な構成を説明する。
図10はオフ・アクシス・アライメント系OWAの構成
を示し、IMPはウェハ表面、又は基準板FPの表面を
表わし、対物レンズ4Bの視野MIF内に位置した表面
領域の像は、プリズムミラー4A、対物レンズ4B、ミ
ラー4C、レンズ系4D、及びハーフミラー4Eを介し
て指標板4F上に結像する。表面IMPを照明する光
は、ハーフミラー4Eを介してレンズ系4D、ミラー4
C、対物レンズ4B、及びプリズム4Aを介して表面I
MPへ進む。照明光はウェハのレジスト層への感度が極
めて低い波長域で300nm程度のバンド幅を有する。
Next, the detailed configuration of the off-axis alignment system OWA will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 shows the configuration of the off-axis alignment system OWA, IMP represents the wafer surface or the surface of the reference plate FP, and the image of the surface area located in the visual field MIF of the objective lens 4B is the prism mirror 4A and the objective. An image is formed on the index plate 4F via the lens 4B, the mirror 4C, the lens system 4D, and the half mirror 4E. The light for illuminating the surface IMP is transmitted through the half mirror 4E to the lens system 4D and the mirror 4
Surface I through C, objective lens 4B, and prism 4A
Proceed to MP. The illumination light has a band width of about 300 nm in a wavelength range where the sensitivity of the resist layer of the wafer is extremely low.

【0042】指標板4Fは、図9に示すように透明ガラ
スの上に、遮光部による複数本(例えば4本)のライン
パターンから成る指標マークTMX1 、TMX2 、TM
1 、TMY2 を形成したものである。図10は、基準
板FP上に設定した直線LXとLY1 との交点と指標板
4Fの中心とが一致した状態を表わす。指標マークTM
1 、TMX2 は基準板FP上の基準マークFM1 をX
方向に挾み込むように設けられ、指標マークTMY1
TMY2 は基準マークFM1 をY方向に挾み込むように
設けられている。
As shown in FIG. 9, the index plate 4F has index marks TMX 1 , TMX 2 , and TM formed on the transparent glass by a plurality of (for example, four) line patterns formed by a light-shielding portion.
Y 1 and TMY 2 are formed. FIG. 10 shows a state where the intersection of the straight lines LX and LY 1 set on the reference plate FP and the center of the index plate 4F coincide with each other. Index mark TM
X 1 and TMX 2 are the reference marks FM 1 on the reference plate FP.
The index mark TMY 1 , which is provided so as to sandwich in the direction,
TMY 2 is provided so as to sandwich the reference mark FM 1 in the Y direction.

【0043】さて、視標板4F上の各指標マークと、基
準マークFM1 (又はウェハ上のマーク)の像とは、撮
像用の結像レンズ4Gとハーフミラー4Hを介して2つ
のCCDカメラ4X、4Y上に拡大結像される。CCD
カメラ4Xの撮像領域は、視標板4F上では図9中の領
域40Xに設定され、CCDカメラ4Yの撮像領域は、
領域40Yに設定される。そしてCCDカメラ4Xの水
平走査線は、指標マークTMX1 、TMX2 のラインパ
ターンと直交するX方向に定められ、CCDカメラ4Y
の水平走査線は指標マークTMY 1 、TMY2 のライン
パターンと直交するY方向に定められる。CCDカメラ
4X、4Yの各々からの画像信号は、画素毎に信号レベ
ルをデジタルサンプリングする回路、複数の水平走査線
毎に得られる画像信号(デジタル値)を換算平均する回
路、指標マークTMと基準マークFM1 とのX方向、Y
方向の各位置ずれ量を高速に演算する回路等の波形処理
回路で処理され、その位置ずれ量の情報は図7の主制御
系114へ情報SSEとして送られる。
Now, each index mark on the optotype plate 4F and the reference mark
Semi-mark FM1Image of (or mark on wafer)
Two via image forming lens 4G and half mirror 4H
The images are enlarged and formed on the CCD cameras 4X and 4Y. CCD
The imaging area of the camera 4X is the area in FIG. 9 on the optotype plate 4F.
Area 40X is set, and the imaging area of the CCD camera 4Y is
It is set in the area 40Y. And water from CCD camera 4X
The flat scan line is the index mark TMX1, TMX2Line of
The CCD camera 4Y is set in the X direction orthogonal to the turn.
The horizontal scanning line of is the index mark TMY 1, TMY2Line of
It is defined in the Y direction orthogonal to the pattern. CCD camera
The image signal from each of 4X and 4Y has a signal level for each pixel.
Digital sampling circuit, multiple horizontal scan lines
Time to convert and average the image signal (digital value) obtained for each
Road, index mark TM and reference mark FM1X direction with, Y
Waveform processing of a circuit that calculates each misregistration amount in the direction at high speed
The information of the amount of positional deviation processed by the circuit is the main control of FIG.
The information SSE is sent to the system 114.

【0044】尚、本実施例の場合、オフ・アクシス・ア
ライメント系OWAの検出中心点とは、一例としてX方
向については2つの指標マークTMX1 とTMX2 のX
方向の2等分点であり、Y方向については2つの指標マ
ークTMY1 とTMY2 のY方向の2等分点である。た
だし場合によっては、2つの指標マークTMX1 、TM
2 のうち、例えばマークTMX2 のみのX方向の中心
点を検出中心とすることもある。
In the case of this embodiment, the detection center point of the off-axis alignment system OWA is, for example, the X of two index marks TMX 1 and TMX 2 in the X direction.
In the Y direction, it is a bisecting point of the two index marks TMY 1 and TMY 2 in the Y direction. However, in some cases, two index marks TMX 1 , TM
Of X 2 , for example, the center point in the X direction of only the mark TMX 2 may be the detection center.

【0045】図11は基準板FP上に形成された基準マ
ークFM1 の拡大図であり、Y方向に延びたラインパタ
ーンをX方向に一定ピッチで複数本配列するとともに、
X方向に延びたラインパターンをY方向に一定ピッチで
複数本配列した2次元パターンとして形成される。この
基準マークFM1 のX方向の位置検出にあたっては、C
CDカメラ4Xからの画像信号を波形処理回路で解析
し、X方向に並んだ複数本のラインパターンの各検出位
置(画素位置)の平均位置を基準マークFM1のX方向
位置とし、指標マークTMX1 、TMX2 の中心位置と
のずれ量を求めればよい。Y方向に関する基準マークF
1 の検出、位置ずれ量の検出についてもCCDカメラ
4Yによって同様に行なわれる。
FIG. 11 is an enlarged view of the reference mark FM 1 formed on the reference plate FP, in which a plurality of line patterns extending in the Y direction are arranged at a constant pitch in the X direction.
A plurality of line patterns extending in the X direction are arranged in the Y direction at a constant pitch to form a two-dimensional pattern. When detecting the position of the reference mark FM 1 in the X direction, C
The image signal from the CD camera 4X is analyzed by the waveform processing circuit, and the average position of each detection position (pixel position) of the plurality of line patterns arranged in the X direction is set as the position of the reference mark FM1 in the X direction, and the index mark TMX 1 , TMX 2 from the center position may be obtained. Reference mark F for Y direction
The CCD camera 4Y also similarly detects M 1 and the amount of positional deviation.

【0046】ところで、先に図5で説明したように、T
TRアライメント系とTTLアライメント系とで検出さ
れる基準板FP上の各種マークの配置は、一定の位置関
係に定められているが、このことについて、さらに図1
2を参照して説明する。図12は直線LX上に位置した
各マークの拡大図であり、マークLIMyはY方向に一
定ピッチ(例えば8μm)で格子要素を配列した回折格
子であり、マークLSMyは円形内に拡大して示すよう
に微小な正方形のドットパターンをX方向にピッチPS
xで配列し、Y方向にピッチPSyで配列した2次元の
格子パターンである。マークLSMyはY方向用のLS
A方式のTTLアライメント系のビームスポットで検出
されるものであり、ビームスポットはX方向にスリット
状に延び、Y方向のビーム幅はドットパターンのY方向
の寸法とほぼ等しい。尚、X方向のピッチPSxがマー
ク検出時の回折光発生に寄与するものであり、Y方向の
ピッチPSyはY方向に複数の格子マークを配列してマ
ルチマーク化するためのものである。従ってマルチマー
ク化する必要のないときは、直線LX上に並ぶ一例のド
ットパターン群のみがあればよい。
By the way, as described above with reference to FIG.
The arrangement of various marks on the reference plate FP detected by the TR alignment system and the TTL alignment system is defined in a fixed positional relationship.
2 will be described. FIG. 12 is an enlarged view of each mark located on the straight line LX, the mark LIMy is a diffraction grating in which grating elements are arranged at a constant pitch (for example, 8 μm) in the Y direction, and the mark LSMy is shown enlarged in a circle. Pitch PS of a minute square dot pattern in the X direction
It is a two-dimensional lattice pattern in which xs are arranged and a pitch PSy is arranged in the Y direction. Mark LSMy is LS for Y direction
The beam spot is detected by the beam spot of the A-type TTL alignment system, the beam spot extends in a slit shape in the X direction, and the beam width in the Y direction is substantially equal to the dimension of the dot pattern in the Y direction. The pitch PSx in the X direction contributes to the generation of diffracted light at the time of mark detection, and the pitch PSy in the Y direction is for arranging a plurality of lattice marks in the Y direction to form a multi-mark. Therefore, when multi-marking is not required, only an example of dot pattern groups arranged on the straight line LX is required.

【0047】また、X方向のピッチPSxは、ビームス
ポットの波長と必要とされる1次回折光の回折角とによ
って一義的に決まるが、Y方向のピッチPSyはPSx
と等しいか、もしくはそれよりも大きければよい。さ
て、図5で説明したように、マークLIMyのX方向の
中心点と基準マークFM2AのX方向の中心点との間隔
1 と、発光マークIFSのX方向の中心点とマークL
SMyのX方向の中心点との間隔K2 とは、K1 =K2
±ΔXkの関係にある。この条件は、本実施例における
LIA方式のTTLアライメント系のマーク検出領域
(干渉縞の照射領域)の中心と、LSA方式のTTLア
ライメント系のマーク検出中心点(ビームスポット)と
がほぼ一致しているために必要となったものであり、必
ずしも上記条件に限定されるものではない。
The pitch PSx in the X direction is uniquely determined by the wavelength of the beam spot and the required diffraction angle of the first-order diffracted light, but the pitch PSy in the Y direction is PSx.
It should be equal to or greater than. As described with reference to FIG. 5, the distance K 1 between the center point of the mark LIMy in the X direction and the center point of the reference mark FM2A in the X direction, the center point of the emission mark IFS in the X direction and the mark L
The distance K 2 from the center point of SMy in the X direction is K 1 = K 2
There is a relationship of ± ΔXk. This condition is that the center of the mark detection area (irradiation area of interference fringes) of the LIA type TTL alignment system and the center point (beam spot) of the mark detection of the LSA type TTL alignment system in this embodiment are substantially the same. However, it is not necessarily limited to the above conditions.

【0048】以上の図8で説明したTTLアライメント
系は、X方向用についても全く同様に構成され、各マー
クのX方向の位置情報は主制御系114へ送られる。次
に本実施例の装置(ステッパー)によるベースライン計
測及び、各種アライメントの動作について説明するが、
その前に基準板FPのウェハステージWSTへの取り付
け誤差に対する補正について述べる。基準板FPの取り
付け誤差のうち最終的な精度に影響するものは、基準板
FPの座標系XY内での残留回転誤差である。
The TTL alignment system described with reference to FIG. 8 has the same structure for the X direction, and position information in the X direction of each mark is sent to the main control system 114. Next, the baseline measurement and various alignment operations by the apparatus (stepper) of this embodiment will be described.
Before that, the correction for the mounting error of the reference plate FP on the wafer stage WST will be described. Of the mounting errors of the reference plate FP, what affects the final accuracy is the residual rotation error of the reference plate FP in the coordinate system XY.

【0049】従来、この種の基準板をウェハステージ上
に取り付ける際、セットネジ等で微調整可能な金物を介
して固定することも提案されている(例えば特開昭55
−135831号公報)。しかしながら、経時的な変動
を考えると、微調整機構を介した基準板の固定方法は精
度安定化の点で極めて不利であろう。そのため、基準板
FPはウェハステージ上に微動(nmオーダ)すらできな
いように固着しておくことが望ましい。
Conventionally, it has also been proposed to fix a reference plate of this type on a wafer stage via a metal which can be finely adjusted with a set screw or the like (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 55-55).
No. 135831). However, considering the variation with time, the method of fixing the reference plate through the fine adjustment mechanism would be extremely disadvantageous in terms of accuracy stabilization. For this reason, it is desirable that the reference plate FP be fixed on the wafer stage so as not to be finely moved (on the order of nm).

【0050】いずれの固定方法にしても、本実施例で
は、基準板FPの残留回転誤差量を予め求めておくよう
にした。ここで言う残留回転誤差とは、例えば図4に示
した基準板FP上に設定される直線LXと、図3に示し
た移動鏡IMyの反射面との平行度を意味する。ウェハ
ステージWSTの座標位置管理は、すべて干渉計IF
X、IFY1 (又はIFY 2 )を基準としているから、
移動鏡IMx、IMyの各反射面が座標位置計測の基準
になっていると言える。従って移動鏡IMyの反射面と
基準板FP上の直線LXとの平行度が問題になる。また
取り付け誤差として、移動鏡IMyの反射面と直交する
Y方向と、移動鏡IMxの反射面と直交するX方向との
各方向への平行ずれに関してはウェハステージWSTの
位置決めで対応できるため、ほとんど問題にならない。
Whichever fixing method is used, in this embodiment
Is to obtain the residual rotation error amount of the reference plate FP in advance.
I chose The residual rotation error referred to here is, for example, as shown in FIG.
And the straight line LX set on the reference plate FP shown in FIG.
It means the degree of parallelism with the reflecting surface of the movable mirror IMy. Wafer
Interferometer IF controls all coordinate positions of stage WST.
X, IFY1(Or IFY 2) Is the standard,
Each reflecting surface of the movable mirrors IMx and IMy is a reference for coordinate position measurement.
It can be said that Therefore, with the reflecting surface of the moving mirror IMy
The parallelism with the straight line LX on the reference plate FP becomes a problem. Also
As a mounting error, it is orthogonal to the reflecting surface of the movable mirror IMy.
Between the Y direction and the X direction orthogonal to the reflecting surface of the movable mirror IMx.
Regarding the parallel displacement in each direction, the wafer stage WST
Since it can be handled by positioning, there is almost no problem.

【0051】さて、基準板FPの残留回転誤差は、図示
したステッパーによる自己計測によって求めてもよい
し、ウェハを使った試し焼きによって求めてもよい。こ
こでは、一例として自己計測による方法を説明する。図
示したステッパーの各アライメントセンサーのうち、Y
方向のマーク検出方向をもち、かつ2つの干渉計IFY
1 、IFY2 のいずれか一方に関してアッベ条件を満足
するものは、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメン
ト系OWAだけであるので、本実施例では干渉計IFY
1 を基準として、そのアライメント系OWAのY方向の
マーク検出機能を使うものとする。まず基準板FP上の
2つの基準マークFM2AとFM2Dの夫々のY方向の
座標位置をオフ・アクシス・アライメント系OWAで計
測する。そのために、図13(A)に示すように,基準
マークFM2DのX方向に延びたバーマークを、オフ・
アクシス・アライメント系OWAの対物レンズ4Bの視
野内に位置させ、図9に示した指標マークTMY1 、T
MY2 との間でY方向の位置ずれ量を求める。その際、
指標マークTMY1 、TMY2 のいずれか一方のみに、
基準マークFM2DのX方向に延びたバーマークをアラ
イメントするようにしてもよい。尚、図13において、
移動鏡IMyと基準板FP上の直線LXとはθfだけ回
転しているものとし、誇張して表わしてある。
The residual rotation error of the reference plate FP is shown in the figure.
It may be determined by self-measurement with a stepper
Alternatively, it may be obtained by trial baking using a wafer. This
Here, a method based on self-measurement will be described as an example. Figure
Of the stepper alignment sensors shown, Y
Two interferometers IFY that have the direction of mark detection
1, IFY2Satisfies the Abbe condition for either one of
What you do is an off-axis wafer alignment
In the present embodiment, the interferometer IFY
1Of the alignment system OWA in the Y direction
The mark detection function shall be used. First, on the reference plate FP
Of the two fiducial marks FM2A and FM2D respectively in the Y direction
Coordinate position is measured by off-axis alignment system OWA.
Measure. Therefore, as shown in FIG.
Turn off the bar mark extending in the X direction of the mark FM2D.
View of objective lens 4B of axis alignment system OWA
The index mark TMY shown in FIG. 9 located in the field1, T
MY2The amount of positional deviation in the Y direction between that time,
Index mark TMY1, TMY2To either one of
The bar mark extending in the X direction of the reference mark FM2D is aligned.
May be arranged. In addition, in FIG.
The moving mirror IMy and the straight line LX on the reference plate FP are rotated by θf.
It is shown as exaggerated and is exaggerated.

【0052】いずれにしろ、指標マークTMY1 、TM
2 を基準とした基準マークFM2DのY方向のずれ量
がΔYFdが、図10のCCDカメラ4Yからの画像信
号に基づいて検出される。その位置ずれ量は、図7の主
制御系114へ入力している情報SSEとして得られて
いる。同時に、基準マークFM2Dを対物レンズ4Bで
検出しているときの干渉計IFY1 、IFY2 の計測値
YA1、YA2が主制御系114に記憶される。
In any case, the index marks TMY 1 , TM
A deviation amount ΔYFd in the Y direction of the reference mark FM2D based on Y 2 is detected based on the image signal from the CCD camera 4Y in FIG. The positional deviation amount is obtained as the information SSE input to the main control system 114 in FIG. 7. At the same time, interferometer IFY 1, IFY 2 measurements YA1, YA2 when detects the reference mark FM2D the objective lens 4B is stored in the main control system 114.

【0053】次にウェハステージWSTをX方向に一定
量Lfpだけ移動させて、基準マークFM2AのX方向に
延びたバーマークを、オフ・アクシス・アライメント系
OWAの指標マークTMY1 、TMY2 に対して位置決
めする。このときの様子を図13(B)に示す。その際
の一定量Lfpは、基準マークFM2AとFM2DのX方
向の設計間隔と等しく定められる。
Next, the wafer stage WST is moved in the X direction by a fixed amount Lfp, and the bar mark extending in the X direction of the reference mark FM2A is moved relative to the index marks TMY 1 and TMY 2 of the off-axis alignment system OWA. Position. The state at this time is shown in FIG. The fixed amount Lfp at that time is set equal to the design distance in the X direction between the reference marks FM2A and FM2D.

【0054】そして、同様に基準マークFM2AのY方
向のずれ量ΔYFaと、干渉計IFY1 、IFY2 の各
計測値YB1 、YB2 を求める。以上の動作により計測
作業が終了し、後は演算によって残留回転誤差θfを求
める。まず、ウェハステージWSTをX方向に一定量L
fpだけ移動させた際にヨーイングが発生しなかったもの
すると、回転誤差θf' は近似的に次式で求められる。
Similarly, the shift amount ΔYFa of the reference mark FM2A in the Y direction and the measured values YB 1 and YB 2 of the interferometers IFY 1 and IFY 2 are obtained. With the above operation, the measurement work is completed, and thereafter, the residual rotation error θf is obtained by calculation. First, the wafer stage WST is moved in the X direction by a fixed amount L.
If yawing does not occur when moved by fp, the rotation error θf ′ can be approximately calculated by the following equation.

【0055】 θf' =(YA1 −ΔYFd)−(YB1 −ΔYFa)/Lfp =(YA1 −YB1 )+(ΔYFa−ΔYFd)/Lfp …(1) ところが、ヨーイングが発生していた場合は、そのヨー
イングによるウェハステージWSTの微小回転誤差分Δ
θyが式(1)に含まれていることになる。従って真の
残留回転誤差θfは、次式のようになる。
Θf ′ = (YA 1 −ΔYFd) − (YB 1 −ΔYFa) / Lfp = (YA 1 −YB 1 ) + (ΔYFa−ΔYFd) / Lfp (1) However, when yawing occurs Is a minute rotation error Δ of the wafer stage WST due to the yawing.
This means that θy is included in the equation (1). Therefore, the true residual rotation error θf is given by the following equation.

【0056】 θf=θf' −Δθy …(2) ヨーイングによる回転誤差Δθyは、 Δθy≒(YA1 −YA2 )/LB−(YB1 −YB2 )/LB …(3) で求められる。ここでLBは2つの干渉計IFY1 、I
FY2 の各測長軸のX方向の間隔である。
Θf = θf′−Δθy (2) The rotational error Δθy due to yawing is obtained by Δθy≈ (YA 1 −YA 2 ) / LB− (YB 1 −YB 2 ) / LB (3). Here, LB is two interferometers IFY 1 , I
It is the distance in the X direction between the respective measurement axes of FY 2 .

【0057】そこで基準マークFM2Dの代りに基準マ
ークFM2Cを使って同様の計測を行なうものとする
と、基準マークFM2AとFM2CのX方向の設計間隔
は干渉計IFY1 、IFY2 のX方向の間隔LBと等し
くなり、従ってウェハステージWSTの一定量Lfpの移
動も、Lfp=LBとなる。このため、基準マークFM2
AとFM2C(又はFM2BとFM2D)とを使う場合
においては、式(3)は次のようになる。
If the same measurement is performed using the reference mark FM2C instead of the reference mark FM2D, the design distance in the X direction between the reference marks FM2A and FM2C is the interval LB in the X direction between the interferometers IFY 1 and IFY 2. Therefore, the movement of the wafer stage WST by a fixed amount Lfp is also Lfp = LB. Therefore, the reference mark FM2
When A and FM2C (or FM2B and FM2D) are used, the equation (3) is as follows.

【0058】 Δθy≒(YA1 −YB1 )+(YB2 −YA2 )/Lfp …(4) よって、式(1)、(2)、(4)から、残留回転誤差θfは、 θf≒θf' −Δθy=(ΔYFa−ΔYFd)−(YB2 −YA2 )/Lfp …(5) として求められる。Δθy≈ (YA 1 −YB 1 ) + (YB 2 −YA 2 ) / Lfp (4) Therefore, from equations (1), (2), and (4), the residual rotation error θf is θf≈ θf′−Δθy = (ΔYFa−ΔYFd) − (YB 2 −YA 2 ) / Lfp (5)

【0059】すなわち、計測に使う2つの基準マークの
X方向の間隔が、2つの干渉計IFY1 、IFY2 のX
方向の間隔と等しいときは、基準として考えた干渉計I
FY 1 の計測値(YA1 、YB1 )をモニターしなくて
もよいことになる。以上のようにして、基準板FPの移
動鏡IMyに対する残留回転誤差θfが求められるの
で、この値を主制御系114に記憶する。尚、基準板F
P上の直線LXに沿った基準マークは4ヶ所にあるた
め、そのうち任意の2つの基準マークを使って残留回転
誤差を求め、その平均値を取るようにしてもよい。例え
ば基準マークFM2AとFM2Cによって得られた回転
誤差θf 1 と基準マークFM2BとFM2Dによって得
られた回転誤差θf 2 との加算平均値(θf 1 +θf
2 )/2を、基準板FPの残留回転誤差とする。さら
に、直線LX上には、マークLIMy、LSMy、IF
S、FM1 が設けられているので、これらのうちいずれ
か2つをオフ・アクシス・アライメント系OWAで検出
してY方向のマーク位置計測を行ってもよい。いずれに
しろ、計測すべき2ヶ所のマークのX方向の距離は、精
度確保のために極力大きい方が望ましい。
That is, of the two reference marks used for measurement
Two interferometers IFY with intervals in the X direction1, IFY2X
When the distance is equal to the direction, the interferometer I used as a reference
FY 1Measured value (YA1, YB1) Without monitoring
Will be good too. As described above, the reference plate FP is transferred.
The residual rotation error θf for the moving mirror IMy is calculated.
Then, this value is stored in the main control system 114. The reference plate F
There are four reference marks along the straight line LX on P.
Therefore, using any two reference marks among them, residual rotation
The error may be obtained and the average value thereof may be taken. example
Rotation obtained by fiducial marks FM2A and FM2C
Error θf1And the fiducial marks FM2B and FM2D
Rotation error θf2And the average value (θf1+ Θf
 2) / 2 is the residual rotation error of the reference plate FP. Furthermore
On the straight line LX, marks LIMy, LSMy, IF
S, FM1Is provided, any of these
Detects two or more by off-axis alignment system OWA
Then, the mark position in the Y direction may be measured. In any
The distance in the X direction between the two marks to be measured is
It is desirable to be as large as possible to secure the degree.

【0060】また以上で説明した自己計測による残留回
転誤差の測定法は一例であって、自己計測による他の方
法も考えられる。そのことについては、後の動作シーケ
ンスにおいて説明する。さらに以上の測定法はθfを求
めるものであるが、θfはオフ・アクシス・アライメン
ト系OWAによるウェハアライメント時にはオフセット
として検出されるものなので露光後バーニアを調べるこ
とによってθfを求める方法も考えられる。すなわち、
オフ・アクシス・アライメント系OWAを使ってテスト
ウェハへ重ね合わせ露光を行ない、現像後のレジストパ
ターンのうち、重ね合わせ精度をチェックするバーニア
をX、Y方向に読むことによって、残留取り付け誤差θ
fを求めることができる。
The method of measuring the residual rotation error by self-measurement described above is an example, and other methods by self-measurement are also possible. This will be described later in the operation sequence. Further, although the above measurement method is for obtaining θf, since θf is detected as an offset during wafer alignment by the off-axis alignment system OWA, a method for obtaining θf by examining the vernier after exposure can be considered. That is,
Overlay exposure is performed on the test wafer using the off-axis alignment system OWA, and the residual mounting error θ is read by reading the vernier in the resist pattern after development for checking overlay accuracy in the X and Y directions.
f can be obtained.

【0061】次に、本実施例の装置によるベースライン
計測の動作について説明するが、ここで説明する動作は
代表的なものであり、いくつかの変形動作については後
でまとめて述べる。図14、15は代表的なシーケンス
を説明するフローチャート図であり、そのシーケンスは
主に主制御系114によって統括制御される。
Next, the operation of the baseline measurement by the apparatus of this embodiment will be described. The operation described here is a typical operation, and some modified operations will be collectively described later. 14 and 15 are flowcharts for explaining a typical sequence, and the sequence is mainly controlled by the main control system 114.

【0062】まず、所定の保管場合に収納されていたレ
チクルRを自動、又は手動に搬送し、レチクルステージ
RST上に機械的な位置決め精度、受け渡し精度のみに
依存してローディングする(ステップ500)。この場
合、レチクルRのローディング精度は、図6に示したレ
チクルマーク用の窓領域(遮光帯SBの内側)の大きさ
を5mm角程度にしてダブルスリットマークRM1 x、R
2 y の長さを4mm程度にしたとすると、±2mm以下が
望ましい。
First, the reticle R stored in a predetermined storage is automatically or manually conveyed and loaded on the reticle stage RST depending only on mechanical positioning accuracy and delivery accuracy (step 500). In this case, loading accuracy of reticle R, double slit mark RM 1 x and the size of the window region of the reticle mark shown in FIG. 6 (inner light-shielding band SB) of about 5mm square, R
If the length of M 2 y is set to about 4 mm, it is desirable that it is ± 2 mm or less.

【0063】次に主制御系114は、レチクルRのマー
クRM1 、RM2 がTTLアライメント系1A、1Bに
よって正常に検出されるように、レチクルRの位置を予
備的にラフにアライメントするためのレチクルサーチを
行なう。このレチクルサーチには、図14のステップ5
04、506に示すようにSRA方式とIFS方式の2
つがあり、ステップ502でどちらのモードにするかが
選ばれる。ステップ504のIFS方式によるプリアラ
イメントとは、図6に示すように、レチクルステージR
STの位置を固定したまま、発光マークIFSがレチク
ルマークRM1 、又はRM2 が存在しそうな位置を検索
するようにウェハステージWSTを大きなストローク
(例えば数mm)でX、Y方向にサーチ移動させて、レチ
クルマークRM1 、RM2 の位置を干渉計IFX、IF
2 に基づいてラフに検出し、その検出位置の設計上の
位置からのずれ量を求めて、レチクルステージRST用
の干渉計IRX、IRY、IRθを頼りにレチクルステ
ージRSTを微動させる方式である。
Next, the main control system 114 preliminarily roughly aligns the position of the reticle R so that the marks RM 1 and RM 2 of the reticle R can be normally detected by the TTL alignment systems 1A and 1B. Perform reticle search. This reticle search includes step 5 in FIG.
04 and 506, the SRA method and the IFS method 2
In step 502, which mode is selected is selected. Pre-alignment by the IFS method in step 504 refers to reticle stage R as shown in FIG.
With the position of ST fixed, the wafer stage WST is moved in a large stroke (for example, several mm) in the X and Y directions so that the light emission mark IFS searches for a position where the reticle mark RM 1 or RM 2 is likely to exist. Position the reticle marks RM 1 and RM 2 with the interferometers IFX and IF.
This is a method in which the reticle stage RST is roughly detected based on Y 2 , the amount of deviation of the detected position from the designed position is obtained, and the reticle stage RST is finely moved by relying on the interferometers IRX, IRY, and IRθ for the reticle stage RST. .

【0064】これに対して、ステップ506のSRA方
式によるプリアライメントは以下のように実行される。
レチクルマークRM1 、RM2 が存在しそうな位置の直
下に基準板FPの無地の面を配置し、その状態でTTR
アライメント系1A、1Bを用いて、CCDカメラ11
2X、112Y(図7)によってレチクルR上のパター
ンを撮像して1画面内の水平走査線に応じた画像信号波
形をメモリに取り込む。次にレチクルステージRSTを
干渉計IRX、IRY、IRθの計測値に基づいて駆動
系115により一定量だけX方向、又はY方向に移動さ
せてから、2画面目の画像信号波形をCCDカメラから
取り込み、1画面目の信号波形とつなぎ合わせる。その
後、つなぎ合わせた画像信号波形を解析してからレチク
ルマークRM1 、RM2 の各位置を求め、設計上の位置
からのずれ量を求めてからレチクルステージRSTの位
置を移動させる方式である。
On the other hand, the pre-alignment by the SRA method in step 506 is executed as follows.
The plain surface of the reference plate FP is placed directly below the position where the reticle marks RM 1 and RM 2 are likely to exist, and in that state the TTR
CCD camera 11 using alignment systems 1A and 1B
The pattern on the reticle R is imaged by 2X and 112Y (FIG. 7), and the image signal waveform corresponding to the horizontal scanning line in one screen is captured in the memory. Next, the reticle stage RST is moved in the X direction or the Y direction by a certain amount by the drive system 115 based on the measurement values of the interferometers IRX, IRY, IRθ, and then the image signal waveform of the second screen is captured from the CCD camera. Connect to the signal waveform on the first screen. After that, the combined image signal waveforms are analyzed, the respective positions of the reticle marks RM 1 and RM 2 are calculated, the amount of deviation from the designed position is calculated, and then the position of the reticle stage RST is moved.

【0065】いずれのサーチモードであっても、レチク
ルRのマークRM1、RM2 の各中心を、2つのTTR
アライメント系1A、1Bの夫々に設けられたCCDカ
メラ112X、112Yの撮像領域内の中心に数μm程
度の精度でプリアライメントできる。次に主制御系11
4は、ステップ508からのレチクルアライメント動作
に入るが、その前に、2つの基準マークFM2A、FM
2Bの夫々が投影レンズPLの視野PIF内の設計上の
位置にくるよう駆動系116を干渉計IFX、IFY 2
(又はIFY1)の計測値に応じて制御してウェハステ
ージWSTを位置決めする。ウェハステージWSTが位
置決めされると、基準マークFM2A、(FM2B)は
レチクルマークRM1 (RM2 )とおおむね整合された
状態でCCDカメラ112X、112Yで撮像される。
この段階で図7中の処理回路113X、113Yを作動
させて、基準マークFM2Aに対するレチクルマークR
1 のX、Y方向の位置ずれ量(ΔXR1 、ΔYR1
と、基準マークFM2Bに対するレチクルマークRM2
のX、Y方向の位置ずれ量(ΔXR2 、ΔYR2 )とを
計測する。
Regardless of which search mode is selected,
Mark R of Le R1, RM2Each center of two TTR
CCD sensors provided in each of the alignment systems 1A and 1B
About a few μm in the center of the imaging area of the camera 112X, 112Y
Pre-alignment can be performed with a degree of accuracy. Next, the main control system 11
4 is the reticle alignment operation from step 508
Before entering, but before that, two fiducial marks FM2A, FM
2B are designed in the visual field PIF of the projection lens PL.
Drive system 116 so that it comes to the position, interferometers IFX, IFY 2
(Or IFY1) Is controlled according to the measured value of
Position the WST. Wafer stage WST
When placed, the fiducial marks FM2A, (FM2B)
Reticle mark RM1(RM2) Was generally aligned with
In this state, the images are taken by the CCD cameras 112X and 112Y.
At this stage, the processing circuits 113X and 113Y in FIG. 7 are operated.
Then, the reticle mark R for the reference mark FM2A
M1Of X in the X and Y directions (ΔXR1, ΔYR1)
And the reticle mark RM for the reference mark FM2B2
Of X in the X and Y directions (ΔXR2, ΔYR2) And
measure.

【0066】次にステップ510で、各位置ずれ量が許
容値以内か否かを判定し、許容値よりもはずれていると
きは、ステップ512へ進む。このとき、2つのレチク
ルマークRM1 、RM2 の形状、配置から明らかなよう
に、レチクルRのX方向のアライメントは、基準マーク
FM2A、FM2Bの各中心点に対して各レチクルマー
クRM1 、RM2 の中心点の夫々がレチクル中心CCに
向けてずれているときを正、逆方向にずれているときを
負とすると、X方向のずれ量ΔXR1 とΔXR 2 の極性
と絶対値とを等しくすることで達成される。
Next, at step 510, each positional deviation amount is allowed.
It is judged whether it is within the acceptable value, and if it is outside the allowable value
If so, go to step 512. At this time, two reticles
Le Mark RM1, RM2As apparent from the shape and arrangement of
The alignment of the reticle R in the X direction is
Each reticle for each center point of FM2A and FM2B
RM1, RM2Of the center points of the reticle center CC
When it is deviating toward the right, when it is deviating in the opposite direction
If it is negative, the shift amount in the X direction ΔXR1And ΔXR 2The polarity of
Is achieved by making the absolute value equal to the absolute value.

【0067】同様に、レチクルRのY方向とθ方向のア
ライメントは、各レチクルマークRM1 、RM2 の中心
点が静止座標系のY軸の正方向にずれたときを正とする
と、Y方向のずれ量ΔYR1 とΔYR2 の極性と絶対値
とを等しくすることで達成される。レチクルRのθ方向
(回転方向)のずれ量ΔθRは、レチクルマークR
1 、RM2 のX方向の間隔をLrmとすると、Y方向の
ずれ量ΔYR1 、ΔYR2 (レチクル上での実寸)から
次式で求められる。
Similarly, the reticle R is aligned in the Y and θ directions.
As for the liment, each reticle mark RM1, RM2Heart of
Positive when the point shifts in the positive direction of the Y axis of the stationary coordinate system
And the deviation amount in the Y direction ΔYR1And ΔYR2Polarity and absolute value of
This is achieved by making and equal. Θ direction of reticle R
The amount of deviation ΔθR (in the rotation direction) is determined by the reticle mark R
M 1, RM2Let Lrm be the interval in the X direction of
Deviation amount ΔYR1, ΔYR2From (actual size on reticle)
It is calculated by the following formula.

【0068】 ΔθR=sin -1((ΔYR1 −ΔYR2 )/Lrm) ≒(ΔYR1 −ΔYR2 )/Lrm …(6) ただし、間隔Lrmはどのレチクルについても一定である
から、θ方向のレチクルRのずれ量の評価は単純にはΔ
YR1 −ΔYR2 の絶対値の大小を求めるだけでよい。
以上のことから、X、Y、θ方向のレチクルRのずれ量
が許容値よりも大きいときは、ステップ512でレチク
ルステージRSTを微動させる。このとき、X方向、Y
方向、θ方向についてどれぐらいレチクルステージRS
Tを微動させればよいかが各ずれ量(ΔXR1 、ΔYR
1 )、(ΔXR2 、ΔYR2 )に基づいて算出されるか
ら、レチクルステージRSTの位置を3つの干渉計IR
X、IRY、IRθでモニターしながら補正すべき位置
へ微動させる。この駆動方式は、所謂オープン制御方式
と呼ばれ、駆動系115の制御精度、レチクルステージ
RSTの位置決め精度が十分に高く、かく安定していれ
ば、1回の位置ずれ計測(ステップ508)と1回の位
置補正(ステップ512)だけでレチクルRを目標位置
に正確にアライメントすることができる。しかしなが
ら、位置補正によって目標位置に正確にアライメントさ
れたか否かを確認する必要があるため、主制御系114
は、再度ステップ508からの動作を繰り返す。
ΔθR = sin −1 ((ΔYR 1 −ΔYR 2 ) / Lrm) ≈ (ΔYR 1 −ΔYR 2 ) / Lrm (6) However, since the interval Lrm is constant for any reticle, The evaluation of the deviation amount of the reticle R is simply Δ
It is only necessary to find out the magnitude of the absolute value of YR 1 -ΔYR 2 .
From the above, when the deviation amount of the reticle R in the X, Y, and θ directions is larger than the allowable value, the reticle stage RST is finely moved in step 512. At this time, X direction, Y
Reticle stage RS
The amount of deviation (ΔXR 1 , ΔYR
1 ), (ΔXR 2 , ΔYR 2 ), the position of the reticle stage RST is calculated by three interferometers IR.
Finely move to the position to be corrected while monitoring with X, IRY, and IRθ. This drive method is called a so-called open control method, and if the control accuracy of the drive system 115 and the positioning accuracy of the reticle stage RST are sufficiently high and thus stable, one position deviation measurement (step 508) and 1 The reticle R can be accurately aligned with the target position by only performing the position correction once (step 512). However, since it is necessary to confirm whether or not the target position is accurately aligned by the position correction, the main control system 114
Repeats the operation from step 508 again.

【0069】以上のステップ508〜510によって、
レチクルRは基準板FP上の2つの基準マークFM2
A、FM2Bの設計上の座標位置に対してアライメント
されたことになる。さて、こうしてレチクルRは基準マ
ークFM2A、FM2Bに対してアライメントされる
が、先に図13で説明したように基準板FPは移動鏡の
反射面に対して一定の残留回転誤差θfを持っているた
め、アライメント後のレチクルRは厳密には移動鏡の反
射面に対してθfだけ回転していることになる。
By the above steps 508 to 510,
The reticle R has two reference marks FM2 on the reference plate FP.
It means that the A and FM2B are aligned with the designed coordinate position. Now, although the reticle R is aligned with the reference marks FM2A and FM2B in this way, the reference plate FP has a constant residual rotation error θf with respect to the reflecting surface of the movable mirror as described above with reference to FIG. Therefore, strictly speaking, the reticle R after alignment is rotated by θf with respect to the reflecting surface of the movable mirror.

【0070】そこでステップ512でレチクルステージ
RSTを微動させる際、レチクルマークRM1 の基準マ
ークFM2Aに対するアライメント位置が、さらに(Δ
Ox 1 、ΔOy 1 )のオフセットを持つようにし、レチ
クルマークRM2 の基準マークFM2Bに対するアライ
メント位置がさらに(ΔOx 2 、ΔOy 2 )のオフセッ
トを持つように設定する。ここでX方向のオフセットΔ
Ox 1 、ΔOx 2 はともに零でよく、Y方向のオフセッ
トΔOy 1 、ΔOy 2 は以下のよう定められる。
Then, in step 512, the reticle stage
Reticle mark RM when finely moving RST1The standard of
The alignment position with respect to the FM2A
Ox 1, ΔOy1) Make sure you have an offset
Curumark RM2To the reference mark FM2B of
Ment position is further (ΔOx2, ΔOy2) Offset
Set to have Where X-direction offset Δ
Ox1, ΔOx2Can be zero, and the offset in the Y direction
To ΔOy1, ΔOy2Is defined as follows.

【0071】ΔOy 1 =Lrm・θf/2 ΔOy 2 =−Lrm・θf/2 従って、レチクルRを基準板FPを基準としてアライメ
ントするとき、基準板FPの取り付け誤差(θf)を考
慮した最終条件は、TTRアライメント系で各マークを
検出したときの位置ずれ量を以下のようにすることであ
る。
ΔOy 1 = Lrm · θf / 2 ΔOy 2 = −Lrm · θf / 2 Therefore, when the reticle R is aligned with the reference plate FP as a reference, the final condition considering the mounting error (θf) of the reference plate FP is: , The amount of positional deviation when each mark is detected by the TTR alignment system is as follows.

【0072】X方向:ΔXR1 =ΔXR2 →0 Y方向:ΔYR1 →ΔORy 1 、ΔYR2 →ΔORy 2 これらオフセットがのった最終アライメント位置への設
定は、レチクル用の干渉計IRX、IRY、IRθを用
いたオープン制御方式でもよいし、TTRアライメント
系の各処理回路113X、113Yから求められる位置
ずれ量を偏差信号とし、上記最終的な位置ずれ量を目標
値としてレチクルステージRSTをクローズドループ制
御で駆動してもよい。
X direction: ΔXR 1 = ΔXR 2 → 0 Y direction: ΔYR 1 → ΔORy 1 , ΔYR 2 → ΔORy 2 To set the final alignment position with these offsets, the reticle interferometers IRX, IRY, An open control method using IRθ may be used, or a positional deviation amount obtained from the processing circuits 113X and 113Y of the TTR alignment system may be used as a deviation signal, and the final positional deviation amount may be used as a target value to control the reticle stage RST in a closed loop. You may drive with.

【0073】ところで、基準板FPの残留回転誤差θf
を求める場合と、先の図13で説明した方法以外に、レ
チクルマークRM1 、RM2 とTTRアライメント系と
を用いる方法がある。その方法は、図14のフローチャ
ート中のステップ508の前に、TTR方式でレチクル
マークRM1 、RM2 と基準マークFM2C、FM2D
とをアライメントするステップを追加することで実行で
きる。
By the way, the residual rotation error θf of the reference plate FP
In addition to the method described above with reference to FIG. 13, there is a method using the reticle marks RM 1 and RM 2 and a TTR alignment system. Before the step 508 in the flowchart of FIG. 14, the method is performed by using the TTR method such that the reticle marks RM 1 and RM 2 and the reference marks FM2C and FM2D are used.
This can be done by adding the step of aligning and.

【0074】すなわち、ステップ504、又は506で
レチクルRのプリアライメントが完了した時点におい
て、レチクルRは±数μm以内の精度で設定されている
からレチクルマークRM1 、RM2 を仮りの基準点とし
て、基準マークFM2C、FM2Dの座標位置を計測す
る。この際、レチクルマークRM1 、RM2 は投影レン
ズPLの光軸AXからX方向に関してほぼ対称に位置し
ているため、TTRアライメント系1Aによって検出さ
れるレチクルマークRM1 と基準マークFM2CとのY
方向の位置ずれ量ΔY2Cと、TTLアライメント系1
Bによって検出されるレチクルマークRM2 と基準マー
クFM2DとのY方向の位置ずれ量ΔY2Dとの夫々に
は、厳密にはアッベ誤差が含まれる。しかしながら、レ
チクルRの中心点と基準マークFM1の中心点とのY方
向のずれ量を表わす加算平均値ΔYRC〔(ΔY2C+
ΔY2D)/2〕を求めると、加算平均によってアッベ
誤差分は相殺されることになる。従って、TTRアライ
メント系1A、1Bでずれ量ΔY2C、ΔY2Dを検出
しているときの干渉計IFY2 の計測値Yfm1 を記憶
し、YF1 =Yfm1 −ΔYRCの値を求めれば、レチク
ルRの中心点を基準とした基準マークFM1の中心点
(基準マークFM2CとFM2DとのX方向の中点)の
Y座標値YF1が得られる。
That is, when the pre-alignment of the reticle R is completed in step 504 or 506, the reticle R is set with an accuracy within ± several μm, so the reticle marks RM 1 and RM 2 are used as temporary reference points. The coordinate positions of the reference marks FM2C and FM2D are measured. At this time, since the reticle marks RM 1 and RM 2 are located almost symmetrically with respect to the optical axis AX of the projection lens PL in the X direction, the Y of the reticle mark RM 1 detected by the TTR alignment system 1A and the reference mark FM2C is detected.
Direction displacement amount ΔY2C and TTL alignment system 1
Strictly speaking, each of the positional deviation amount ΔY2D between the reticle mark RM 2 and the reference mark FM2D detected by B in the Y direction includes an Abbe error. However, the arithmetic mean value ΔYRC [(ΔY2C +) that represents the amount of deviation in the Y direction between the center point of the reticle R and the center point of the reference mark FM1.
When ΔY2D) / 2] is obtained, the Abbe's error component is canceled by the arithmetic mean. Therefore, if the measurement value Yfm 1 of the interferometer IFY 2 when the deviation amounts ΔY2C and ΔY2D are detected by the TTR alignment systems 1A and 1B is stored and the value of YF 1 = Yfm 1 −ΔYRC is obtained, the reticle R The Y coordinate value YF 1 of the center point of the reference mark FM1 (the midpoint in the X direction between the reference marks FM2C and FM2D) with the center point as the reference is obtained.

【0075】X方向に関しては、TTRアライメント系
1Aによって検出されたずれ量ΔX2Cと、TTRアラ
イメント系1Bによって検出されたずれ量ΔX2Dとに
基づいて、そのずれの方向性(正負)を考慮して、レチ
クルRの中心点と基準マークFM1の中心点とのX方向
のずれ量ΔXRC〔(ΔX2C−ΔX2D)/2〕を求
めればよい。この際、ウェハステージWSTのX座標位
置を干渉計IFXによって、Yfm1 として検出し、XF
1 =Yfm1 −ΔXRCを算出することによってレチクル
Rの中心点を基準とした基準マークFM1の中心点のX
座標値XF1 が得られる。
Regarding the X direction, based on the shift amount ΔX2C detected by the TTR alignment system 1A and the shift amount ΔX2D detected by the TTR alignment system 1B, the directionality (positive / negative) of the shift is considered, The deviation amount ΔXRC [(ΔX2C−ΔX2D) / 2] between the center point of the reticle R and the center point of the reference mark FM1 in the X direction may be calculated. At this time, the X coordinate position of wafer stage WST is detected as Yfm 1 by interferometer IFX, and XF
By calculating 1 = Yfm 1 −ΔXRC, X of the center point of the reference mark FM1 with the center point of the reticle R as a reference is calculated.
The coordinate value XF 1 is obtained.

【0076】以上のようにして求められた座標値(XF
1 、XF2 )は、干渉計IFX2 、IFXを基準とした
移動鏡IMy、IMxの各反射面から基準マークFM1
の中心点までの距離を含んだ値となっている。次にウェ
ハステージWSTを移動させて図14のステップ508
を実行する。先に説明したようにステップ508では、
まずTTRアライメント系1A、1Bによってレチクル
マークRM1 、RM2 と基準マークFM2A、FM2B
との各位置ずれ量が求められている。レチクルマークR
1 に対する基準マークFM2Aの位置ずれ量は(ΔX
1 、ΔYR1 )であり、レチクルマークRM2 に対す
る基準マークFM2Bの位置ずれ量は(ΔXR2 、ΔY
2 )である。この際、図14中のステップ508では
不要であったが、基準マークFM2A、FM2BをTT
Rアライメント系で検出しているときのウェハステージ
WSTの座標値(Xfm2 、Yfm2 )を干渉計IFX、I
FY2 から記憶する。
The coordinate value (XF
1 and XF 2 ) are the reference marks FM1 from the reflecting surfaces of the interferometers IFX 2 and the moving mirrors IMy and IMx based on IFX.
The value includes the distance to the center point of. Then, wafer stage WST is moved to step 508 in FIG.
To execute. As described above, in step 508,
First, the reticle marks RM 1 and RM 2 and the reference marks FM 2A and FM 2B by the TTR alignment systems 1A and 1B.
The respective positional deviation amounts of and are calculated. Reticle mark R
The amount of displacement of the reference mark FM2A with respect to M 1 is (ΔX
R 1 , ΔYR 1 ) and the positional deviation amount of the reference mark FM2B with respect to the reticle mark RM 2 is (ΔXR 2 , ΔY
R 2 ). At this time, the fiducial marks FM2A and FM2B are not required at step 508 in FIG.
The coordinate values (Xfm 2 , Yfm 2 ) of wafer stage WST when detected by the R alignment system are interferometers IFX, I.
Memorize from FY 2 .

【0077】以上の計測結果から、主制御系114はレ
チクルRの中心点を基準とした基準マークFM2の中心
点(マークFM2AとFM2BのX方向の中点)の座標
値(XF2 、YF2 )を次のように求める。 XF2 =Xfm2 −(ΔXR1 −ΔXR2 )/2 YF2 =Yfm2 −(ΔYR1 −ΔYR2 )/2 この座標値(XF2 、YF2 )は干渉計IFY2 、IF
Xを基準とした移動鏡IMy、IMxの各反射面から、
基準マークFM2の中心点までの距離を含んだ値となっ
ている。
From the above measurement results, the main control system 114 determines the coordinate values (XF 2 , YF 2 ) of the center point of the reference mark FM2 (the midpoint in the X direction of the marks FM2A and FM2B) with the center point of the reticle R as the reference. ) Is calculated as follows. XF 2 = Xfm 2 − (ΔXR 1 −ΔXR 2 ) / 2 YF 2 = Yfm 2 − (ΔYR 1 −ΔYR 2 ) / 2 The coordinate values (XF 2 and YF 2 ) are interferometers IFY 2 and IF.
From each reflecting surface of the movable mirrors IMy and IMx with X as a reference,
The value includes the distance to the center point of the fiducial mark FM2.

【0078】従って、ウェハステージWSTを基準マー
クFM2C、FM2Dの検出位置から基準マークFM2
A、FM2Bの検出位置へ移動させたときのヨーイング
量Δθyを含んだ基準板FPの取り付け誤差θf' は、
次式で算出される。 θf' ≒YF1 −YF2 /XF1 −XF2 …(7) この場合、2つの干渉計のIFY1 の測定値と干渉計I
FY2 の計測値との差の変化量がヨーイング量Δθyに
相当するから、先の式(2)のように補正することによ
って真の取り付け誤差θfが求まる。
Therefore, the wafer stage WST is moved from the detection position of the reference marks FM2C and FM2D to the reference mark FM2.
The mounting error θf ′ of the reference plate FP including the yawing amount Δθy when the reference plate FP is moved to the detection positions of A and FM2B is
It is calculated by the following formula. θf ′ ≈ YF 1 −YF 2 / XF 1 −XF 2 (7) In this case, the measured values of IFY 1 of the two interferometers and the interferometer I
Since the amount of change in the difference from the measured value of FY 2 corresponds to the yawing amount Δθy, the true mounting error θf can be obtained by correcting the yawing amount Δθy.

【0079】以上の演算が行なわれている間、主制御系
114は次のステップ510、512を実行していく。
すなわち、以上で述べたように図14のシーケンス中で
基準板FPの取り付け誤差θfを求めることは、ステッ
プ508で初めに計測した位置ずれ量(ΔXR1 、ΔY
1 )、(ΔXR2 、ΔYR2 )のみが必要となる。次
に主制御系114は、図15に示したステップ516か
らの動作を実行する。ステップ516は、基準板FPの
位置をウェハステージWST用の干渉計IFX、IFY
2 (又はIFY1 )による計測値に基づいてサーボロッ
クするか、TTLアライメント系のLIA方式でサーボ
ロックするかを選択するものである。干渉計を用いたサ
ーボロックが選択されている場合は、ステップ518へ
進み、レチクルアライメントが達成された時点でのウェ
ハステージWSTの座標値を記憶し、干渉計IFX、I
FY2 (又はIFY1 )の計測値が、常にその記憶値と
一致するように、ウェハステージWSTの駆動系116
をサーボ制御する。LIA方式のサーボロックが選択さ
れている場合は、ステップ520へ進み、図8に示した
シャッター132A、132Bを図中の状態に設定し、
基準板FP上のマークLIMx、LIMyの夫々の上に
干渉縞を照射する。そして位相差測定回路140によっ
て、X方向とY方向の夫々について、基準信号との位相
差が常に所定値になるようにウェハステージWSTをサ
ーボ制御する。LIA方式の場合、基準板FP上の2つ
のマークLIMx、LIMyは、TTLアライメント系
の内部に固定された基準格子板138に対してアライメ
ントされることになる。
While the above calculation is being performed, the main control system 114 executes the following steps 510 and 512.
That is, as described above, determining the mounting error θf of the reference plate FP in the sequence of FIG. 14 is performed by calculating the positional deviation amount (ΔXR 1 , ΔY) initially measured in step 508.
Only R 1 ), (ΔXR 2 , ΔYR 2 ) are required. Next, the main control system 114 executes the operation from step 516 shown in FIG. In step 516, the position of the reference plate FP is set to the interferometers IFX and IFY for the wafer stage WST.
The servo lock is selected based on the measurement value of 2 (or IFY 1 ) or the LIA method of the TTL alignment system is selected. If the servo lock using the interferometer is selected, the process proceeds to step 518, the coordinate value of the wafer stage WST at the time when the reticle alignment is achieved is stored, and the interferometers IFX, IFX are stored.
Drive system 116 of wafer stage WST is set so that the measured value of FY 2 (or IFY 1 ) always matches the stored value.
Servo control. When the LIA type servo lock is selected, the process proceeds to step 520, and the shutters 132A and 132B shown in FIG. 8 are set to the states shown in the figure,
Interference fringes are irradiated onto the marks LIMx and LIMy on the reference plate FP. Then, the phase difference measuring circuit 140 servo-controls wafer stage WST so that the phase difference with respect to the reference signal in each of the X direction and the Y direction is always a predetermined value. In the case of the LIA method, the two marks LIMx and LIMy on the reference plate FP are aligned with the reference lattice plate 138 fixed inside the TTL alignment system.

【0080】ウェハステージWSTのサーボロックは、
干渉計IFX、IFY2 (又はIFY1 )の計測値に基
づく干渉計モードでも、TTLアライメント系に基づく
LIAモードでもほぼ同等の精度で可能であるが、実験
やシミュレーションによると、LIAモードの方が干渉
計モードよりも安定していることが確められている。一
般にウェハステージWSTのX、Y方向の移動ストロー
クはウェハの直径よりも大きく、一例として30cm以上
は必要である。このため干渉計IFX、IFY 2 からの
レーザビームのうち大気中に露出する光路長は数+cm以
上におよび、その間の空気に局所的な屈折率ゆらぎが生
じるとウェハステージWSTが厳密を静止しているにも
かかわらず、干渉計内部のカウンタの値が1/100μ
m〜1/10μmのオーダで変動する。従って干渉計の
カウント値が一定になるようにサーボロックすると、屈
折率のゆらぎによってウェハステージWSTの位置が、
例えば±0.08μm程度の範囲内で微動することがあ
る。屈折率のゆらぎは、干渉計からのレーザビームの光
路内を、温度差をもつ空気のかたまりがゆっくり通過し
た時等に生ずる。ウェハステージ用の干渉計には、この
ように環境上の不利な点があり、LIA方式よりも安定
性に欠けることがある。LIA方式で使われるビームは
ほとんど大気中に露出することがないように、カバーを
設けることができ、さらにビームの露出がさけられない
レチクルと投影レンズとの空間、及び投影レンズとウェ
ハとの空間は、せいぜい数cm程度しかないため、屈折率
のゆらぎは起こりにくい。
The servo lock of wafer stage WST is
Interferometer IFX, IFY2(Or IFY1)
Based on the TTL alignment system even in the interferometer mode
It is possible with LIA mode with almost the same accuracy, but experiment
According to simulations and simulations, LIA mode interferes better
It is confirmed to be more stable than the meter mode. one
Generally, a moving straw in the X and Y directions of the wafer stage WST
Is larger than the diameter of the wafer, for example, 30 cm or more
Is necessary. Therefore, the interferometers IFX and IFY 2from
The optical path length of the laser beam exposed to the atmosphere is several + cm or less
Local refractive index fluctuations are generated in the air above and between them.
Even if the wafer stage WST is strictly stationary
However, the value of the counter inside the interferometer is 1 / 100μ
It varies in the order of m to 1/10 μm. Therefore the interferometer
If the servo is locked so that the count value remains constant,
The position of wafer stage WST changes due to the fluctuation of the folding rate.
For example, it may move slightly within a range of ± 0.08 μm.
It Refractive index fluctuations are due to the light of the laser beam from the interferometer.
A mass of air with a temperature difference slowly passed through the passage.
It occurs when there is an accident. This interferometer for wafer stage
Is more stable than the LIA method because it has environmental disadvantages.
May lack sexuality. The beam used in the LIA method is
Cover to prevent exposure to the atmosphere
Can be provided, and the exposure of the beam is avoided
Space between reticle and projection lens, and projection lens and wafer
Since the space with c is only a few cm at most, the refractive index
Fluctuations are unlikely to occur.

【0081】以上のことから、TTRアライメント系に
よって基準マークFM2A、FM2Bを検出している状
態で、TTLアライメント系を使って基準板FB(ウェ
ハステージWST)の位置サーボが行なえる場合は、極
力そのようにした方が好ましい。次に主制御系114
は、ステップ522でTTRアライメント系とオフ・ア
クシス・アライメント系とを同時に使った基準マーク検
出を行なう。一般に、先のステップ510でレチクルス
テージRSTが目標位置に微動され、アライメントが達
成されると、レチクルステージRSTは、そのベースと
なるコラム側への真空吸着等で固定される。この吸着の
際、レチクルステージRSTが微小量横ずれすることが
ある。この横ずれは微小なものではあるが、ベースライ
ン管理上は誤差要因の1つであり、十分に認識しておく
必要がある。その認識は、TTRアライメント系のCC
Dカメラ112X、112Yを使って、再度ステップ5
08の計測動作を行なうこと、又は、干渉計IRX、I
RY、IRθの計測値のレチクルアライメント達成時点
からの変化量をモニターすること等で可能である。しか
しながら本実施例では、その横ずれも含めてベースライ
ン量として管理するようにしたため、特別に横ずれ量の
みを個別に求めなくてもよい。
From the above, if the position servo of the reference plate FB (wafer stage WST) can be performed by using the TTL alignment system while the reference marks FM2A, FM2B are detected by the TTR alignment system, that position should be minimized. It is preferable to do so. Next, the main control system 114
In step 522, reference mark detection using the TTR alignment system and the off-axis alignment system at the same time is performed. Generally, when the reticle stage RST is finely moved to the target position and alignment is achieved in the previous step 510, the reticle stage RST is fixed by vacuum suction or the like to the column side which is the base thereof. At the time of this suction, the reticle stage RST may be laterally displaced by a minute amount. This lateral shift is a slight one, but it is one of the error factors in baseline management, and it is necessary to fully recognize it. The recognition is CC of TTR alignment system.
Step 5 again using D cameras 112X and 112Y
08 measurement operation, or interferometers IRX, I
This can be done by monitoring the amount of change in the measured values of RY and IRθ from the time when the reticle alignment was achieved. However, in the present embodiment, since the lateral displacement is also managed as the baseline amount, only the lateral displacement amount need not be individually calculated.

【0082】さて、ステップ522の段階では、すでに
オフ・アクシス・アライメント系OWAの検出領域内に
基準板FP上の基準マークFM1が位置している。そこ
で主制御系114は、図10に示したオフ・アクシス・
アライメント系のCCDカメラ4X、4Yを使って視標
板4F内の視標マークTMと基準マークFM1とのX、
Y方向の位置ずれ量(ΔXF、ΔYF)をウェハ上の実
寸として求める。同時にTTRアライメント系のCCD
カメラ112X、112Yを使って、レチクルマークR
1 と基準マークFM2Aとの位置ずれ量(ΔXR1
ΔYR1 )と、レチクルマークRM2 と基準マークFM
2Bとの位置ずれ量(ΔXR 2 、ΔYR2 )とをウェハ
側の実寸として計測する。このとき、TTR方式もオフ
・アクシス方式も、ともにCCDカメラを光電センサー
としているため、撮像したマーク像に対応した画像信号
波形のメモリへの取り込みタイミイグを極力一致させる
ように、処理回路113X、113Y等を制御する。た
だし、CCDカメラは一般に1フレーム分の画像信号を
1/30秒毎に出力するから、TTR方式とオフ・アク
シス方式との画像信号の取り込みをフレーム単位で厳密
に同期させる必要はない。すなわちおおむね同時に信号
取り込みを行なえばよく、一例として数秒以内(好まし
くは1秒以内)であれば十分であろう。尚、基準板FP
の位置を干渉計でサーボロックしている場合は、TTR
方式での画像信号波形の取り込みとオフ・アクシス方式
での画像信号波形の取り込みとを、空気の屈折率のゆら
ぎによるウェハステージ位置の変動の時間よりも十分に
短い間隔にする必要がある。
By the way, at the stage of step 522, already
Within the detection area of off-axis alignment system OWA
The reference mark FM1 on the reference plate FP is located. There
In the main control system 114, the off-axis control shown in FIG.
Targets using CCD cameras 4X and 4Y of the alignment system
X of the optotype mark TM and the reference mark FM1 in the plate 4F,
The positional deviation amount (ΔXF, ΔYF) in the Y direction is actually measured on the wafer.
Calculate as the size. At the same time CCD of TTR alignment system
Reticle mark R using cameras 112X and 112Y
M1Between the reference mark FM2A and the reference mark FM2A (ΔXR1,
ΔYR1) And reticle mark RM2And fiducial mark FM
Positional deviation from 2B (ΔXR 2, ΔYR2) And the wafer
Measure as the actual size of the side. At this time, the TTR system is also off
・ The Axis system also uses a CCD camera as a photoelectric sensor.
Image signal corresponding to the captured mark image
Capture waveforms to memory Match timing as much as possible
In this way, the processing circuits 113X and 113Y are controlled. Was
However, a CCD camera generally outputs an image signal for one frame.
Outputs every 1/30 second, so TTR method and off-act
Strictly capture the image signal with the cis method in frame units
There is no need to sync to. That is, the signals are almost the same at the same time.
You only have to import the data, for example within a few seconds (preferably
1 second or less) will be sufficient. The reference plate FP
If the position of is locked by an interferometer, TTR
Image signal waveform acquisition and off-axis method
The capture of the image signal waveform at
More than the time it takes for the wafer stage position to change due to
Need to have short intervals.

【0083】次に主制御系114は、ステップ524で
ウェハステージWSTのサーボロックを解除してステッ
プ526の動作に移り、LSA方式、IFS方式を同時
に使って基準板FP上の各マークを検出するために、ウ
ェハステージWSTの移動(走査)を開始する。このス
テップ526は、先に図6、図5で説明したように、発
光スリットマークIFSがレチクルマークRM1 を2次
元に走査するようにウェハステージWSTを移動させる
もので、ウェハステージWSTは、まず発光スリットマ
ークIFSが図6に示した位置関係になるように位置決
めされる。このときTTLアライメント系のLSA方式
によるX方向に延びたスリット状のビームスポットは基
準板FP上のマークLSMyに対してY方向にずれて位
置する。その状態からウェハステージWSTをY方向に
走査すると、LSA方式の光電検出器139からの光電
信号とIFS方式の光電素子121からの光電信号SS
Dとの両波形は、図16に示すようになる。図16
(A)は、LSA方式によってメモリ上に取り込まれた
マークLSMyの検出波形であり、ここではマークLS
Myを5本の回折格子パターンとしたので、信号波形上
で5つのピークが発生している。図8に示した処理回路
142は、その5つのピーク波形の各々の重心位置を求
め、その平均値をマークLSMyのY座標位置YLsと
て算出する。
Next, the main control system 114 releases the servo lock of the wafer stage WST in step 524 and moves to the operation of step 526, and detects each mark on the reference plate FP by using the LSA method and the IFS method at the same time. Therefore, the movement (scanning) of wafer stage WST is started. This step 526 moves the wafer stage WST so that the light emission slit mark IFS scans the reticle mark RM 1 two-dimensionally as described above with reference to FIGS. 6 and 5. The light emission slit mark IFS is positioned so as to have the positional relationship shown in FIG. At this time, the slit-shaped beam spot extending in the X direction by the LSA method of the TTL alignment system is displaced in the Y direction with respect to the mark LSMy on the reference plate FP. When the wafer stage WST is scanned in the Y direction from that state, the photoelectric signal from the LSA type photoelectric detector 139 and the photoelectric signal SS from the IFS type photoelectric element 121 are detected.
Both waveforms of D and D are as shown in FIG. FIG.
(A) is a detection waveform of the mark LSMy captured on the memory by the LSA method.
Since My has five diffraction grating patterns, five peaks are generated on the signal waveform. The processing circuit 142 shown in FIG. 8 obtains the barycentric position of each of the five peak waveforms, and calculates the average value as the Y coordinate position YLs of the mark LSMy.

【0084】一方、IFS方式で得られる信号SSD
は、図16(B)に示すように、レチクルマークRM1
のダブルスリットマークRM1 y に対して、2つのボト
ム波形部分を含む。処理回路142は図16(B)の信
号波形中の2つのボトム波形の夫々の中心点を求め、そ
の中点をダブルスリットマークRM1 y の投影像のY方
向の中心座標位置YIfとして算出する。
On the other hand, the signal SSD obtained by the IFS system
16B, the reticle mark RM 1
The double slit mark RM 1 y of FIG. The processing circuit 142 obtains the center point of each of the two bottom waveforms in the signal waveform of FIG. 16B, and calculates the center point as the center coordinate position YIf in the Y direction of the projected image of the double slit mark RM 1 y. .

【0085】同様に、図6中のX方向の矢印のように発
光スリットマークIFSを移動させて、レチクルマーク
RM1 のダブルスリットマークRM1 x を走査する。こ
のときX方向用のTTLアライメント系のLSA方式に
よるスリット状スポットが、基準板FP上のマークLS
Mxによって同時に走査され、図16と同様の波形が得
られる。この際、X方向用のLSA方式によって検出さ
れたマークLSMxのX座標値はXLsであり、LFS
方式によって検出されたダブルスリットマークRM1 x
のX座標値はXIfである。
Similarly, the light emission slit mark IFS is moved as shown by the arrow in the X direction in FIG. 6 to scan the double slit mark RM 1 x of the reticle mark RM 1 . At this time, the slit-shaped spot by the LSA method of the TTL alignment system for the X direction is the mark LS on the reference plate FP.
Simultaneous scanning by Mx gives the same waveform as in FIG. At this time, the X coordinate value of the mark LSMx detected by the LSA method for the X direction is XLs, and the LFS
Double slit mark RM 1 x detected by the method
The X coordinate value of is XIf.

【0086】図16で示すように、座標位置TLsとX
Ifとの差が、Y方向用のLSA方式によるTTLアラ
イメント系の検出中心点とレチクルRの中心CCの投影
点とのY方向のベースライン量である。次に主制御系1
14は、ステップ528でベースライン量を求めるため
の演算を行なう。この演算に必要なパラメータは、図1
7に表で示すように計測した実測値と設計上予め定めら
れた定数値とに分けられる。図17の表中の実測値にお
いて、「TTR−A」は図2中のTTRアライメント系
1Aのことであり、「TTR−B」はTTRアライメン
ト系1Bのことである。また各アライメント系による実
測値は、X方向とY方向とについて位置ずれ量、又はマ
ーク位置を分けて表示してある。一方、設計上の定数値
としては、基準マークFM1の中心点と基準マークFM
2AとのX、Y方向の各距離(ΔXfa、ΔYfa)と基準
マークFM1の中心点と基準マークFM2BとのX、Y
方向の各距離(ΔXfb、ΔYfb)とが直線LXを基準と
して予め精密に測定され、記憶されている。
As shown in FIG. 16, coordinate positions TLs and X
The difference from If is the baseline amount in the Y direction between the detection center point of the TTL alignment system by the LSA method for the Y direction and the projection point of the center CC of the reticle R. Next, main control system 1
In step 528, 14 performs calculation for obtaining the baseline amount. The parameters required for this calculation are shown in Fig. 1.
As shown in the table in FIG. 7, it is divided into the measured value measured and a constant value predetermined in design. In the actual measurement values in the table of FIG. 17, “TTR-A” refers to the TTR alignment system 1A in FIG. 2, and “TTR-B” refers to the TTR alignment system 1B. Further, the actual measurement value by each alignment system is displayed by dividing the positional deviation amount or the mark position in the X direction and the Y direction. On the other hand, as the design constant value, the center point of the reference mark FM1 and the reference mark FM
2A distances (ΔXfa, ΔYfa) in the X and Y directions, X and Y of the center point of the reference mark FM1 and the reference mark FM2B.
The respective distances (ΔXfb, ΔYfb) in the direction are precisely measured in advance with reference to the straight line LX and stored.

【0087】主制御系114は、定数値ΔXfa、ΔXfa
に基づいて、基準マークFM2A、FM2Bの各中心点
を結ぶ線分の2等分点と、基準マークFM1の中心点と
のX方向距離LFを算出する。 LF=(ΔXfa、ΔXfb)/2 …(8) 次に主制御系114は、TTR−Aで求めたX方向のず
れ量ΔXR1 とTTR−Bで求めたX方向のずれ量ΔX
2 との差ΔXccの1/2をウェハ側の寸法として求め
る。
The main control system 114 has constant values ΔXfa and ΔXfa.
Based on, the X direction distance LF between the bisector of the line segment connecting the central points of the reference marks FM2A and FM2B and the central point of the reference mark FM1 is calculated. LF = (ΔXfa, ΔXfb) / 2 (8) Next, the main control system 114 causes the X-direction deviation amount ΔXR 1 obtained by TTR-A and the X-direction deviation amount ΔX obtained by TTR-B.
The half of the difference ΔXcc from R 2 is obtained as the dimension on the wafer side.

【0088】 ΔXcc=(ΔXR1 −ΔXR2 )/2 …(9) ここでΔXR1 、ΔXR2 はレチクルマークRM1 、R
2 が基準マークFM2A、FM2Bの夫々に対してレ
チクル中心の方向にずれているときは正、逆方向にずれ
ていることは負の値をとるものとする。この式(2)で
求まった値ΔXccが零のとき、レチクルRの中心CCの
投影点は、2つの基準マークFM2A、FM2Bの各中
心点のX方向の2等分点上に精密に合致していることに
なる。
ΔXcc = (ΔXR 1 −ΔXR 2 ) / 2 (9) where ΔXR 1 and ΔXR 2 are reticle marks RM 1 and R
It is assumed that when M 2 is displaced in the direction of the reticle center with respect to each of the reference marks FM2A and FM2B, it is a positive value, and when it is displaced in the reverse direction, it is a negative value. When the value ΔXcc obtained by the equation (2) is zero, the projection point of the center CC of the reticle R is precisely aligned with the bisector in the X direction of the center points of the two reference marks FM2A and FM2B. Will be.

【0089】次に主制御系114は、実測値ΔXFと計
算値LF、ΔXccとに基づいて、レチクルRの中心CC
のXY座標平面への投影点と、オフ・アクシス・アライ
メント系OWAの指標板4FのX方向の中心点(指標マ
ークTMX1 とTMX2 との間の2等分点)のXY座標
平面への投影点とのX方向の距離BLOxを、オフ・ア
クシス・アライメント系OWAに関するX方向ベースラ
イン量として算出する。 BLOx=LF−ΔXcc−ΔXF …(10) ここでΔXFは、指標マークTMX1 、TMX2 のX方
向の2等分点に対して基準マークFM1が投影レンズP
L(基準マークFM2A、FM2B)の方向にずれて検
出されたときは正の値をとり、逆方向にずれて検出され
たときは負の値をとるものとする。
Next, the main control system 114 determines the center CC of the reticle R based on the measured value ΔXF and the calculated values LF and ΔXcc.
On the XY coordinate plane and the center point in the X direction of the index plate 4F of the off-axis alignment system OWA (the bisecting point between the index marks TMX 1 and TMX 2 ) on the XY coordinate plane. The distance BLOx in the X direction from the projection point is calculated as the X direction baseline amount for the off-axis alignment system OWA. BLOx = LF−ΔXcc−ΔXF (10) where ΔXF is the reference mark FM1 with respect to the bisector of the index marks TMX 1 and TMX 2 in the X direction.
It is assumed that a positive value is obtained when the shift is detected in the direction of L (reference marks FM2A, FM2B), and a negative value is detected when the shift is detected in the opposite direction.

【0090】次に主制御系114は、実測値ΔYR1
ΔYR2に基づいて、レチクルRの中心点CCの投影点
と、基準マークFM2Aの中心点とFM2Bの中心点と
を結ぶ線分の2等分点(ほぼ直線LY2 上にある)との
Y方向のずれ量ΔYccを求める。 ΔYcc=(ΔYR1 −ΔYR2 )/2 …(11) ここで、ΔYR1 、ΔYR2 は、レチクルマークR
1 、RM2 の夫々が対応する基準マークFM2A、F
M2Bに対して、図4上でYの正方向(図4の紙面内で
上方)にずれているときは正、逆方向にずれているとき
は負の値をとるものとする。このずれ量Yccは、レチク
ルRの中心CCの投影点と、基準マークFM2A、FM
2Bの各中心点を結ぶ線分の2等分とが精密に一致した
とき零になる。
Next, main control system 114, based on the measured values ΔYR 1 and ΔYR 2 , a line segment connecting the projection point of center point CC of reticle R and the center points of fiducial marks FM2A and FM2B. A deviation amount ΔYcc in the Y direction from the bisector (which is on the straight line LY 2 ) is obtained. ΔYcc = (ΔYR 1 −ΔYR 2 ) / 2 (11) where ΔYR 1 and ΔYR 2 are reticle marks R
Reference marks FM2A, F corresponding to M 1 and RM 2 , respectively
With respect to M2B, a positive value is taken when the Y direction is deviated in the positive direction of FIG. 4 (upward in the plane of FIG. 4), and a negative value is taken when deviated in the reverse direction. This shift amount Ycc is determined by the projection point of the center CC of the reticle R and the reference marks FM2A, FM.
It becomes zero when the bisector of the line segment connecting the center points of 2B exactly coincides.

【0091】さらに主制御系114は、定数値ΔYfa、
ΔYfbに基づいて、基準マークFM2A、FM2Bの各
中心点を結ぶ線分の2等分点と基準マークFM1の中心
点とのY方向のずれ量ΔYf 2 を求める。 ΔYf2 =(ΔYfa−ΔYfb)/2 …(12) 以上の計算値ΔYcc、ΔYf 2 と実測値ΔYFとに基づ
いて、主制御系114は、レチクルRの中心CCの投影
点と、オフ・アクシス・アライメント系OWAの指標板
4FのY方向の中心点(指標マークTMX1とTMX2
との間の2等分点)の投影点とのY方向の距離BLOy
を、オフ・アクシス・アライメント系OWAのY方向ベ
ースライン量として算出する。
Further, the main control system 114 has a constant value ΔYfa,
Based on ΔYfb, a deviation amount ΔYf 2 in the Y direction between the bisector of the line segment connecting the center points of the reference marks FM2A and FM2B and the center point of the reference mark FM1 is obtained. ΔYf 2 = (ΔYfa−ΔYfb) / 2 (12) Based on the above calculated values ΔYcc, ΔYf 2 and the measured value ΔYF, the main control system 114 determines the projection point of the center CC of the reticle R and the off-axis. -Center point in the Y direction of the index plate 4F of the alignment system OWA (index marks TMX 1 and TMX 2
Distance BLOy in the Y direction from the projected point of
Is calculated as the Y-direction baseline amount of the off-axis alignment system OWA.

【0092】 BLOy=ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYF …(13) 以上の演算により、オフ・アクシス・アライメント系O
WAのベースライン量(BLOx、BLOy)が求ま
り、次に主制御系114はLSA方式のTTLアライメ
ント系のベースライン量(BLTx、BLTy)を求め
る。Y方向用のLSA方式TTLアライメント系のベー
スライン量BLTyは、スリット状のビームスポットの
Y方向の中心点とレチクルRの中心点とレチクルRの中
心CCの投影点とのY方向のずれ量であり、次式によっ
て求められる。
BLOy = ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYF (13) By the above calculation, the off-axis alignment system O
The baseline amount of WA (BLOx, BLOy) is obtained, and then the main control system 114 obtains the baseline amount (BLTx, BLTy) of the LSA type TTL alignment system. The baseline amount BLTy of the LSA type TTL alignment system for the Y direction is the amount of deviation in the Y direction between the center point of the slit beam spot in the Y direction, the center point of the reticle R, and the projection point of the center CC of the reticle R. Yes, and is calculated by the following formula.

【0093】 BLTy=YIf−YLs …(14) 同様にして、X方向用のLSA方式TTLアライメント
系のベースライン量BLTxとは、スリット状のビーム
スポットのX方向の中心点とレチクルRの中心CCの投
影点とのX方向のずれ量であり、次式によって求められ
る。 BLTx=YIf−YLs …(15) ただし、式(14)、(15)で求めた値には、発光マ
ークIFSの中心と基準板FP上のマークLSMyとの
Y方向の配置誤差ΔYsmと、発光マークIFSとマーク
LSMxとのX方向の配置誤差ΔXsmとが含まれている
ため、これらの誤差が無視できないときは、予め定数値
として記憶しておき、式(14)、(15)をそれぞれ
式(14' )、(15' )のように変更すればよい。
BLTy = YIf−YLs (14) Similarly, the baseline amount BLTx of the LSA type TTL alignment system for the X direction is the center point of the slit-shaped beam spot in the X direction and the center CC of the reticle R. Is the amount of deviation in the X direction from the projected point of, and is calculated by the following equation. BLTx = YIf−YLs (15) However, in the values obtained by the equations (14) and (15), the arrangement error ΔYsm in the Y direction between the center of the light emission mark IFS and the mark LSMy on the reference plate FP, and the light emission Since the X-direction placement error ΔXsm between the mark IFS and the mark LSMx is included, if these errors cannot be ignored, they are stored as constant values in advance, and equations (14) and (15) are respectively calculated as It may be changed to (14 ') and (15').

【0094】 BLTy=YIf −YLs −ΔYsm …(14' ) BLTx=XIf −XLs −ΔXsm …(15' ) 以上のシーケンスによって、ベースライン計測が終了
し、ウェハステージWST上にはプリアライメントされ
たウェハWが載置される。ウェハW上には複数の被露光
領、すなわちレチクルRのパターン領域PAが投影され
るショット領域が2次元に配置されている。そして各シ
ョット領域には、オフ・アクシス・アライメント系OW
A、又はTTLアライメント系(2X、3X;2Y、3
Y)によって検出されるアライメントマークが、ショッ
ト領域の中心点に対して一定の関係で形成されている。
多くの場合、それらウェハ上のアライメントマークはス
トリートライン内に設けられる。実際のウェハアライメ
ントの方法には、従来よりいくつもの方式、又はシーケ
ンスが知られているので、ここではそれら方式、シーケ
ンスの説明は省略し、基本的なウェハアライメントのみ
について説明する。
BLTy = YIf−YLs−ΔYsm (14 ′) BLTx = XIf−XLs−ΔXsm (15 ′) With the above sequence, the baseline measurement is completed, and the wafer pre-aligned on the wafer stage WST. W is placed. A plurality of exposed areas, that is, shot areas onto which the pattern area PA of the reticle R is projected are two-dimensionally arranged on the wafer W. And each shot area has an off-axis alignment system OW
A or TTL alignment system (2X, 3X; 2Y, 3
The alignment mark detected by Y) is formed in a fixed relationship with the center point of the shot area.
In many cases, the alignment marks on those wafers are provided in the street lines. Since a number of methods or sequences are conventionally known as an actual wafer alignment method, description of these methods and sequences will be omitted here, and only basic wafer alignment will be described.

【0095】図18は、ウェハW上のショット領域とマ
ークの配置を示し、ショット領域SAnの中心SCnと
X方向用マークWMxとのX方向の間隔がΔXwm、中心
SCnとY方向用のYマークWMyとのY方向の間幅が
ΔYwmとして設計上定められている。まず、オフ・アク
シス・アライメント系OWAを使う場合は、任意のショ
ット領域SAnのマークWMxがオフ・アクシス・アラ
イメント系OWAの検出領域内で指標マークTMX1
TMX2 に挾み込まれるようにウェハステージWSTを
位置決めする。ここでマークWMx、WMyは、基準マ
ークFM1と同様にマルチラインパターンであるものと
する。
FIG. 18 shows the arrangement of shot areas and marks on the wafer W. The distance between the center SCn of the shot area SAn and the mark WMx for the X direction in the X direction is ΔXwm, and the center SCn and the Y mark for the Y direction. The width between the Y direction and WMy is defined as ΔYwm in design. First, when the off-axis alignment system OWA is used, the mark WMx of an arbitrary shot area SAn is within the detection area of the off-axis alignment system OWA and the index mark TMX 1 ,
The wafer stage WST is positioned so as to be caught in TMX 2 . Here, the marks WMx and WMy are assumed to be multi-line patterns like the reference mark FM1.

【0096】そして、主制御系114は、位置決めされ
たウェハステージWSTのX方向の座標位置Xmを干渉
計IFXから読み込む。さらにオフ・アクシス・アライ
メント系OWA内のCCDカメラ4Xからの画像信号を
処理して、指標板4Fの中心点とマークWMxの中心点
とのX方向のずれ量ΔXpを検出する。次にウェハステ
ージWSTを動かして、オフ・アクシス・アライメント
系の指標マークTMX1 、TMX2 によってウェハのマ
ークWMyが挾み込まれるようにウェハステージWST
を位置決めする。このときのY方向の座標位置Ymを干
渉計IF1 から読み取る。そしてCCDカメラ4Yの撮
像によって、指標板4Fの中心点とマークWMyの中心
点とのY方向のずれ量ΔYpを求める。
Then, the main control system 114 reads the coordinate position Xm of the positioned wafer stage WST in the X direction from the interferometer IFX. Further, the image signal from the CCD camera 4X in the off-axis alignment system OWA is processed to detect the shift amount ΔXp in the X direction between the center point of the index plate 4F and the center point of the mark WMx. Next, the wafer stage WST is moved so that the mark WMy of the wafer is sandwiched by the index marks TMX 1 and TMX 2 of the off-axis alignment system.
To position. The coordinate position Ym in the Y direction at this time is read from the interferometer IF 1 . Then, the amount of deviation ΔYp in the Y direction between the center point of the index plate 4F and the center point of the mark WMy is obtained by imaging with the CCD camera 4Y.

【0097】以上のマーク位置検出が終ると、あとは次
式の計算のみによって、露光時にショット領域SAnの
中心SCnをレチクルRの中心CCの投影点に合致させ
るためのウェハステージWSTの座標位置(Xe、Y
e)が求められる。 Xe=Xm−ΔXp+(BLOx−ΔXwm) …(16) Ye=Ym−ΔYp+(BLOy−ΔYwm) …(17) 尚、LSA方式のTTLアライメント系でマークWM
x、WMyを検出する場合、LSA方式によるマークW
Mx、WMyの各検出位置をXm、Ymとして次式で露
光時のステージ座標位置が求まる。
After the above mark position detection is completed, the coordinate position of the wafer stage WST for aligning the center SCn of the shot area SAn with the projection point of the center CC of the reticle R at the time of exposure (only by calculation of the following equation) Xe, Y
e) is required. Xe = Xm- [Delta] Xp + (BLOx- [Delta] Xwm) (16) Ye = Ym- [Delta] Yp + (BLOy- [Delta] Ywm) (17) The mark WM is used in the LSA type TTL alignment system.
When detecting x and WMy, the mark W by the LSA method is used.
With the detection positions of Mx and WMy being Xm and Ym, the stage coordinate position at the time of exposure can be obtained by the following equation.

【0098】 Xe=Xm+BLTx−ΔXwm …(18) Ye=Ym+BLTy−ΔYwm …(19) 以上の説明ではオフ・アクシス・アライメント系OWA
の静止座標系内での検出中心点でも、干渉計IFX、I
FY1 の両測定値が直交するように定めてあるから、オ
フ・アクシス・アライメント系OWAを用いた2次元の
マーク位置検出に、2つの干渉計IFX、IFY1 の計
測値を使うと、マーク検出時のウェハステージWSTの
座標、位置Xm、Ym、及びマーク位置のずれ量ΔX
p、ΔYpにはアッベ誤差が含まれないことになる。
Xe = Xm + BLTx−ΔXwm (18) Ye = Ym + BLTy−ΔYwm (19) In the above description, the off-axis alignment system OWA.
Of the interferometers IFX, I even at the detection center point in the stationary coordinate system of
Since both measurement values of FY 1 are determined to be orthogonal, if the measurement values of the two interferometers IFX and IFY 1 are used for two-dimensional mark position detection using the off-axis alignment system OWA, Wafer stage WST coordinates at detection, positions Xm, Ym, and mark position deviation amount ΔX
This means that p and ΔYp do not include the Abbe error.

【0099】従って、オフ・アクシス・アライメント系
OWAを使ってウェハマークや基準マークを検出すると
きには、投影レンズPLに対してアッベ条件を満す干渉
計IFY2 ではなく、アライメント系OWAに対してア
ッベ条件を満す干渉計IFY 1 を使うことが重要であ
る。しかしながら、投影レンズPLに対してアッベ条件
を満す干渉計IFX、IFY2 と、オフ・アクシス・ア
ライメント系OWAに対してアッベ条件を満す干渉計I
FX、IFY1 とをそのまま切り替えて使うためには、
2つのY方向用の干渉計IFX1 、IFY2 の各内部カ
ウンタのリセット(又はプリセット)を特定の状態のも
とで行なう必要がある。結論から言えば、投影レンズP
Lを介して基準マークFM2を検出するのと同時に、オ
フ・アクシス・アライメント系OWAを介して基準マー
クFM1を検出してベースライン計測を行なう際のウェ
ハステージWSTの停止位置で、2つの干渉計IF
1 、IFY2 の各内部カウンタの値をどちらか一方の
値と等しくプリセットするのである。従って、先に述べ
た図14、15のシーケンスにおいては、2つの干渉計
IFY1 、IFY2 のプリセット動作が必要であるとと
もに、先に述べた基準板FPの取り付け誤差θfに起因
したベースライン量の補正演算が必要となる。そこで以
下に、その具体例を説明する。
Therefore, an off-axis alignment system
When using OWA to detect wafer marks and fiducial marks
Interference that satisfies the Abbe condition for the projection lens PL
Total IFY2Not the alignment system OWA.
Interferometer IFY that satisfies the bbbe condition 1Is important to use
It However, the Abbe condition for the projection lens PL
Interferometers IFX and IFY2And off axis a
Interferometer I that meets Abbe conditions for Liment system OWA
FX, IFY1To switch and use as is,
Interferometer IFX for two Y directions1, IFY2Each internal power
Unter reset (or preset)
You need to do it with and. From the conclusion, the projection lens P
At the same time that the fiducial mark FM2 is detected via L,
A reference marker via the F-axis alignment system OWA
When measuring the FM1 and performing baseline measurement
Two interferometers IF at the Hastage WST stop position
Y1, IFY2The value of each internal counter of
Preset equal to the value. Therefore, as mentioned above
In the sequence of FIGS. 14 and 15, two interferometers are used.
IFY1, IFY2That the preset operation of
Due to the mounting error θf of the reference plate FP described above.
A correction calculation of the baseline amount is required. From there
The specific example will be described below.

【0100】まず、図14中のステップ508、51
0、512によってレチクルアライメントを行なう。こ
のとき、基準板FPの取り付け誤差θfを考慮して、先
に説明したように、レチクルマークRM1 、RM2 のX
方向のアライメント位置がΔXR1 =ΔXR2 であっ
て、かつ零に追い込まれるように設定し、Y方向のアラ
イメント位置がΔYR1 →ΔOy1 に、ΔYR2 →ΔO
2 にそれぞれ追い込まれるように設定する。すなわ
ち、2つのレチクルマークRM1 、RM2 を結ぶ線が移
動鏡IMyの反射面と平行になるようにレチクルRをア
ライメントする。
First, steps 508 and 51 in FIG.
Reticle alignment is performed by 0 and 512. At this time, considering the mounting error θf of the reference plate FP, as described above, the X of the reticle marks RM 1 and RM 2 is taken into consideration.
Direction alignment position is a ΔXR 1 = ΔXR 2, and set to be forced to zero, Y direction alignment position within ΔYR 1 → ΔOy 1, ΔYR 2 → ΔO
Set to be driven to y 2 . That is, the reticle R is aligned such that the line connecting the two reticle marks RM 1 and RM 2 is parallel to the reflecting surface of the movable mirror IMy.

【0101】その後、ベースライン誤差の計測に入る
が、レチクルアライメントが達成されてからは、ウェハ
ステージWSTが移動しないようにサーボロックが働
く。そのサーボロック状態で考えてみると、その時点で
は、投影レンズに対してアッベ条件を満足する干渉計I
FY2 の計測値Leと、オフ・アクシス・アライメント
系に対してアッベ条件を満足する干渉計IFY1 の計測
値Lfとの間には、Ly(Δθa+Δθr)の誤差が存
在する。ここでLyは2つの干渉計IFY1 、IFY2
の各測定軸のX方向の間隔であり、回転誤差Δθaは、
ベースライン計測時のウェハステージWSTの位置で生
じた移動鏡KMyの反射面の理想的な位置(理想的なX
軸)からの微小回転誤差である。また回転誤差Δθr
は、ウェハステージWSTが所定の原点位置にきたとき
に生じた移動鏡IMyの反射面の理想的な位置(X軸)
からの微小回転誤差である。これらの誤差Δθa、Δθ
rは単独に直接は計測できないが、通常、ウェハステー
ジWSTが原点位置にきたときに干渉計IFY1 、IF
2 の内部カウンタを同時にリセット(又はプリセッ
ト)しておくことで、ΔθaとΔθrの合成値のリセッ
ト位置からの変化分として計測することができる。すな
わち、Δθa+Δθrの変化分が、リセット位置を基準
としたヨーイング量として計測できるのである。
Thereafter, the measurement of the baseline error is started, but after the reticle alignment is achieved, the servo lock works so that the wafer stage WST does not move. Considering in the servo lock state, at that time, an interferometer I that satisfies the Abbe condition for the projection lens is used.
There is an error of Ly (Δθa + Δθr) between the measured value Le of FY 2 and the measured value Lf of the interferometer IFY 1 that satisfies the Abbe condition for the off-axis alignment system. Here, Ly is two interferometers IFY 1 and IFY 2
Is the interval of each measurement axis in the X direction, and the rotation error Δθa is
The ideal position of the reflecting surface of the movable mirror KMy (ideal X
It is a slight rotation error from the axis. Also, the rotation error Δθr
Is the ideal position (X axis) of the reflecting surface of the movable mirror IMy generated when the wafer stage WST reaches the predetermined origin position.
It is a small rotation error from. These errors Δθa, Δθ
Although r cannot be directly measured alone, normally, when wafer stage WST reaches the origin position, interferometers IFY 1 , IF
By resetting (or presetting) the internal counter of Y 2 at the same time, it is possible to measure the change in the combined value of Δθa and Δθr from the reset position. That is, the amount of change in Δθa + Δθr can be measured as the yawing amount based on the reset position.

【0102】従って、投影レンズに対してアッベ条件を
満足する干渉計IFY2 でウェハステージWSTの位置
をモニター、又は制御している状態のとき、他方の干渉
計IFY1 の測定値Lfには当然のことながら、Lf−
Le=Ly(Δθa+Δθr)の誤差が含まれたものに
なり、干渉計IFY1 の測定値Lfをそのまま真の値と
してベースライン量測定に組み入れることはできない。
あるいはウェハステージWSTの制御をそのまま干渉計
IFY1 による制御のもとに移すこともできない。
Therefore, when the position of the wafer stage WST is being monitored or controlled by the interferometer IFY 2 satisfying the Abbe condition for the projection lens, the measured value Lf of the other interferometer IFY 1 is naturally Lf-
An error of Le = Ly (Δθa + Δθr) is included, and the measured value Lf of the interferometer IFY 1 cannot be directly incorporated into the baseline amount measurement as a true value.
Alternatively, the control of wafer stage WST cannot be directly transferred to the control of interferometer IFY 1 .

【0103】そこで、ベースライン計測時に基準板FP
を位置決めしてウェハステージWSTをサーボロックし
た時点での干渉計IFY1 の測定値Lfと干渉計IFY
2 の測定値Leとの差をΔLyw〔Ly(Δθa+Δθ
r)〕として記憶した後、干渉計IFY1 の内部カウン
タを測定値Lfから測定値Leへ変更(プリセット)す
る。このようにすると、以後の制御において、露光時に
ウェハステージWSTの位置決めに使う干渉計IFY2
に基づいた制御を、オフ・アクシス・アライメント時に
使う干渉計IFY1 に基づいた制御に切り替えても、何
ら支障は生じない。
Therefore, at the time of baseline measurement, the reference plate FP
And the measurement value Lf of the interferometer IFY 1 when the wafer stage WST is servo-locked by positioning
The difference from the measured value Le of 2 is ΔLyw [Ly (Δθa + Δθ
r)], the internal counter of the interferometer IFY 1 is changed (preset) from the measured value Lf to the measured value Le. By doing so, in the subsequent control, the interferometer IFY 2 used for positioning the wafer stage WST during exposure.
Even if the control based on ( 1 ) is switched to the control based on the interferometer IFY 1 used at the time of off-axis alignment, no trouble occurs.

【0104】このときの様子を図19に誇張して示す。
図19において、2つの基準マークFM2A、FM2B
を結ぶ線LXは移動鏡IMyの反射面と平行な線Lrcに
対して誤差θfだけ回転している。レチクルRがアライ
メントされると、レチクルマークRM1 は基準マークF
M2Aに対してΔOy1 だけオフセットして位置し、レ
チクルマークRM2 は基準マークFM2Bに対してΔO
y 2 だけオフセットして位置するため、結局、レチクル
マークRM1 、RM2 を結ぶ線分は線Lrcと平行にな
る。図19では線Lrcがレチクル中心CCを通るように
定めたので、レチクルマークRM1 、RM2 、及び中心
CCは線Lrc上に位置する。
The state at this time is exaggeratedly shown in FIG.
In FIG. 19, two fiducial marks FM2A and FM2B
The line LX connecting the lines is rotated by an error θf with respect to the line Lrc parallel to the reflecting surface of the movable mirror IMy. When the reticle R is aligned, the reticle mark RM 1 becomes the reference mark F.
The reticle mark RM 2 is positioned offset by ΔO y 1 with respect to M2A, and the reticle mark RM 2 is ΔO with respect to the reference mark FM2B.
Since the position is offset by y 2 , the line segment connecting the reticle marks RM 1 and RM 2 is eventually parallel to the line Lrc. In FIG. 19, since the line Lrc is defined to pass through the reticle center CC, the reticle marks RM 1 , RM 2 and the center CC are located on the line Lrc.

【0105】さて、この状態で2つの干渉計IFY1
IFY2は同一カウント値Leにプリセットされる訳で
あるが、図19に示したように、プリセット後の2つの
干渉計IFY1 、IFY2 の基準は基準線Lir' に変化
する。図19において線Lirは、例えばウェハステージ
WSTが原点位置にきたときに干渉計IFY1 、IFY
2 を同一値にプリセットした状態での基準を示す。すな
わち、干渉計IFY1 、IFY2 はこれら仮想的な基準
線Lir、又はLir' から移動鏡IMyまでの距離を計測
していると考えてよい。従ってプリセット直後において
は、基準線Lir' 、移動鏡IMyの反射面、及び線Lrc
の夫々が互いに平行になる。ちなみに、プリセット後に
2つの干渉計IFY1 、IFY2 の計測値の差からウェ
ハステージWSTのヨーイングを求める場合、ヨーイン
グ量の基準は、図19の線Lir'に変更されたことにな
る。すなわち、ベースライン計測時に基準板FPを投影
レンズPLとオフアクシスアライメント系との直下に位
置決めしたときの移動鏡IMyの反射面と平行な線が、
それ以降のヨーイング量計測の基準となるのである。
Now, in this state, two interferometers IFY 1 ,
Although IFY 2 is preset to the same count value Le, the reference of the two interferometers IFY 1 and IFY 2 after preset changes to the reference line Lir ′ as shown in FIG. In FIG. 19, a line Lir indicates the interferometers IFY 1 , IFY when the wafer stage WST reaches the origin position, for example.
Indicates the standard when 2 is preset to the same value. That is, it can be considered that the interferometers IFY 1 and IFY 2 measure the distance from the virtual reference line Lir or Lir ′ to the movable mirror IMy. Therefore, immediately after presetting, the reference line Lir ′, the reflecting surface of the movable mirror IMy, and the line Lrc
Are parallel to each other. By the way, when the yawing of the wafer stage WST is obtained from the difference between the measurement values of the two interferometers IFY 1 and IFY 2 after presetting, the yawing amount reference is changed to the line Lir ′ in FIG. That is, a line parallel to the reflecting surface of the movable mirror IMy when the reference plate FP is positioned immediately below the projection lens PL and the off-axis alignment system during the baseline measurement,
It becomes the standard for the subsequent yaw amount measurement.

【0106】さらにベースライン計測では、オフアクシ
スアライメント系によって基準マークFM1と指標マー
クTMとの位置ずれ量(ΔXF、ΔYF)が図17に示
すように求められる。図19において、Ofはオフアク
シスアライメント系の指標マークTMによって規定され
る検出中心点である。ここで真のベースライン量は、レ
チクルRの中心点CCと検出中心点Ofとの位置関係で
決まるが、基準板FPの取り付け誤差θfが極めて小さ
いものとすると、X方向のベースライン量は先の図17
に示した定数値ΔXfa(FM1とFM2Aの距離)と定
数値ΔXfb(FM1とFM2Bの距離)、レチクルアラ
イメント時の中心点CCのX方向のずれ量、及びオフア
クシスアライメント系で検出されるずれ量ΔXFによっ
て決まる。
Further, in the baseline measurement, the amount of positional deviation (ΔXF, ΔYF) between the reference mark FM1 and the index mark TM is obtained by the off-axis alignment system as shown in FIG. In FIG. 19, Of is a detection center point defined by the index mark TM of the off-axis alignment system. Here, the true baseline amount is determined by the positional relationship between the center point CC of the reticle R and the detection center point Of, but if the mounting error θf of the reference plate FP is extremely small, the baseline amount in the X direction is Figure 17
The constant value ΔXfa (distance between FM1 and FM2A) and constant value ΔXfb (distance between FM1 and FM2B), the amount of deviation of the center point CC in the X direction during reticle alignment, and the amount of deviation detected by the off-axis alignment system. Determined by ΔXF.

【0107】すなわち、2つの基準マークFM2A、F
M2BのX方向の中点と基準マークFM1の中心点まで
の線LX上の距離をLFとすると、LFは先の式(8)
と同様にして、 LF=(ΔXfa+ΔXfb)/2 で求められる。またレチクルアライメント時に残存して
中心点CCの基準マークLM2の中点に対するX方向の
ずれ量ΔXccは、図17中の実測値ΔXR1 、ΔXR2
から、先の式(9)と同様に、 ΔXcc=(ΔXR1 −ΔXR2 )/2 で求められる。
That is, the two fiducial marks FM2A, F2
Assuming that the distance on the line LX between the midpoint of the M2B in the X direction and the center of the reference mark FM1 is LF, LF is given by the above equation (8).
Similarly to, LF = (ΔXfa + ΔXfb) / 2. Further, the deviation amount ΔXcc in the X direction with respect to the center point of the reference mark LM2 which remains during the reticle alignment is the measured values ΔXR 1 and ΔXR 2 in FIG.
Therefore, similarly to the above equation (9), ΔXcc = (ΔXR 1 −ΔXR 2 ) / 2 can be obtained.

【0108】従って、X方向の真のベースライン量BL
Oxは、先の式(10)と同様にして、 BLOx=LF−ΔXcc−ΔXF で求まる。一方、Y方向のベースライン量BLOyにつ
いては、取り付け誤差θfに起因したサイン誤差(Y方
向のずれ量)が生じるため、先に説明した式(13)の
ままでは精度が保証されない。
Therefore, the true baseline amount BL in the X direction
Ox is obtained by BLOx = LF−ΔXcc−ΔXF, as in the above equation (10). On the other hand, with respect to the baseline amount BLOy in the Y direction, since a sine error (amount of deviation in the Y direction) caused by the mounting error θf occurs, the accuracy cannot be guaranteed by the above-described equation (13).

【0109】ここで再び、図19を参照して考えてみ
る。まず2つの干渉計IFY1 、IFY2 がプリセット
された後であれば、どちらの干渉計を使ってウェハステ
ージを位置制御しても支障はない。例えば、レチクルR
の中心点CCの直下にウェハ上の特定点を位置決めした
状態から、干渉計IFY1 の計測値を変化させないよう
に、ウェハステージWSTをX方向に距離LF、(厳密
にはLF−ΔXcc)だけ移動させたとすると、ウェハ上
の特定点は、図19中の点Pcに位置することになる。
従って管理すべきY方向の真のベースライン量BLOy
は、オフアクシスアライメント系の検出中心点Ofと点
PcとのY方向の間隔である。
Consider again here with reference to FIG. First, if the two interferometers IFY 1 and IFY 2 are preset, it does not matter which interferometer is used to control the position of the wafer stage. For example, Reticle R
The wafer stage WST is moved by a distance LF in the X direction (strictly, LF−ΔXcc) so as not to change the measurement value of the interferometer IFY 1 from the state in which a specific point on the wafer is positioned immediately below the center point CC of If moved, the specific point on the wafer will be located at the point Pc in FIG.
Therefore, the true baseline amount BLOy in the Y direction to be managed
Is the distance in the Y direction between the detection center point Of and the point Pc of the off-axis alignment system.

【0110】基準板FPの取り付け誤差θfが求められ
ているから、点Pcと基準マークFM1とのY方向のず
れ量ΔTfcは、θfが十分に小さいという条件のもと
で、 ΔYfc≒(LF−ΔXcc)・θf …(20) として求められる。従って、先の式(13)を変更し
て、取付け誤差θfを考慮したY方向のベースライン量
BLOyは、次式のようになる。
Since the mounting error θf of the reference plate FP has been obtained, the deviation amount ΔTfc between the point Pc and the reference mark FM1 in the Y direction is ΔYfc≈ (LF-under the condition that θf is sufficiently small. ΔXcc) · θf (20) Therefore, the above equation (13) is changed, and the baseline amount BLOy in the Y direction in consideration of the mounting error θf is given by the following equation.

【0111】 BLOy=ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYfc−ΔYF …(21) 尚、ΔYcc、ΔYf 2 はそれぞれ先の式(11)、(1
2)から求めたものである。以上のようにして、2つの
干渉計IFY1 、IFY2 を基準板FPによるベースラ
イン計測時に同じ値にプリセットするとともに、取り付
け誤差θfに応じてべースライン量の演算に補正を加え
ること、及びベースライン計測状態にある基準板FP上
の基準マークに対してレチクルRのアライメントを実行
することによって、すべての誤差要因が相殺されること
になり、従来のベースライン計測よりも格段に高精度に
なる。
BLOy = ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYfc−ΔYF (21) Note that ΔYcc and ΔYf 2 are expressed by the above equations (11) and (1), respectively.
It is obtained from 2). As described above, the two interferometers IFY 1 and IFY 2 are preset to the same value at the time of the baseline measurement by the reference plate FP, and the base line amount is corrected according to the mounting error θf. By performing the alignment of the reticle R with respect to the reference mark on the reference plate FP in the line measurement state, all the error factors are canceled out, and the accuracy is remarkably higher than that of the conventional baseline measurement. .

【0112】尚、ベースライン計測動作の際、ウェハス
テージWSTの停止位置を干渉計IFY1 で読み取る場
合も、約1秒の間に数十回程度、内部カウンタの計測値
をサンプリングし、それらを平均化することによって、
ゆらぎによる誤差分が、実験上は0.03μmから0.01
2μm程度に低減する。また、図18のようにウェハW
のアライメントマークWMx、WMy等をオフ・アクシ
ス・アライメント系OWAで検出するとき、ウェハステ
ージWSTの位置決めは干渉計IFY1 、IFXで制御
されるが、その際、ウェハステージWSTにヨーイング
が発生することがある。しかしながら、このときのヨー
イング発生は、2つの干渉計IFY1 、IFY2 をプリ
セットした後では最終的なアライメント精度(レチクル
とウェハ上のショットとの重ね合わせ精度)に影響を与
えない。
When reading the stop position of the wafer stage WST with the interferometer IFY 1 during the baseline measurement operation, the measurement values of the internal counter are sampled several tens of times within about 1 second, and these are measured. By averaging,
The error due to fluctuation is experimentally 0.03 μm to 0.01
It is reduced to about 2 μm. Also, as shown in FIG.
When the off-axis alignment system OWA is used to detect the alignment marks WMx, WMy, etc., the positioning of the wafer stage WST is controlled by the interferometers IFY 1 and IFX. At that time, the yawing of the wafer stage WST may occur. There is. However, the yawing at this time does not affect the final alignment accuracy (overlay accuracy of the reticle and the shot on the wafer) after presetting the two interferometers IFY 1 and IFY 2 .

【0113】図20は、図19で説明した2つの干渉計
IFY1 、IFY2 の相互プリセットを実現する一例を
示し、ここではハードウェア上で実現するものとする
が、同様の機能はソフトウェア上の計算でも全く同じ考
え方で実現できる。図20において、アップダウンカウ
ンタ(UDC)200は、干渉計IFY1 の内部カウン
タであり、ウェハステージWSTのY方向の移動に伴っ
て発生するアップパルスUP1とダウンパルスDP1と
を可逆計数する。アップダウンカウンタ(UDC)20
2は干渉計IFY2 の内部カウンタであり、同様にアッ
プパルスUP2とダウンパルスDP2とを可逆計数す
る。UDC200、202の各カウント値は、例えば並
列24ビットのY座標値DY1 、DY2 として主制御系
114へ出力される。ラッチ回路(LT)204、20
6はそれぞれカウント値DY1 、DY2 を入力するとと
もに、主制御系114からのラッチパルスS1 a、S1 b
を受けたときに、そのカウント値DY1 、DY2 を保
持し続ける。ここでLT204の出力値はUDC202
へのプリセット値として印加され、LT206の出力値
はUDC200へのプリセット値として印加される。U
DC200、202はそれぞれ主制御系114からのロ
ードパルスS1 b 、S2 b に応答してプリセット値にセ
ットされる。
FIG. 20 shows an example of realizing the mutual presetting of the two interferometers IFY 1 and IFY 2 described in FIG. 19. Here, it is assumed that the mutual presetting is realized by hardware, but the same function is realized by software. The calculation of can be achieved with exactly the same idea. In FIG. 20, an up-down counter (UDC) 200 is an internal counter of the interferometer IFY 1 , and reversibly counts the up-pulse UP1 and the down-pulse DP1 generated as the wafer stage WST moves in the Y direction. Up-down counter (UDC) 20
Reference numeral 2 is an internal counter of the interferometer IFY 2 and similarly counts the up pulse UP2 and the down pulse DP2 reversibly. The count values of the UDCs 200 and 202 are output to the main control system 114 as parallel 24-bit Y coordinate values DY 1 and DY 2 , for example. Latch circuit (LT) 204, 20
6 inputs count values DY 1 and DY 2 , respectively, and latch pulses S 1 a and S 1 b from the main control system 114.
When it receives the count value, it continues to hold the count values DY 1 and DY 2 . Here, the output value of the LT 204 is the UDC 202
Is applied as a preset value to the UDC 200 and the output value of the LT 206 is applied to the UDC 200 as a preset value. U
DCs 200 and 202 are set to preset values in response to load pulses S 1 b and S 2 b from main control system 114, respectively.

【0114】先に述べたように、干渉計IFY2 の測定
値Le(DY2 )を干渉計IFY1 へプリセットする場
合、LT206に対してラッチパルスS2 a が出力さ
れ、所定時間(μSecオーダ) 遅れてUDC200に対
してロードバルスS1 b が出力される。もちろん、図2
0の回路の場合は、逆のプリセットも可能であり、干渉
計IFY1 の測定値Lf(DY1 )を干渉計IFY2
プリセットすることもできる。尚、干渉計を使った座標
計測は相対的なものなので、干渉計IFY1 、IFY2
のプリセットの代りに、UDC200、202を同時に
零リセット、又は同時に測定値Le、Lfと無関係な一
定値にリセットしてもよい。
[0114] As mentioned earlier, if the preset interferometer IFY 2 measurements Le a (DY 2) to the interferometer IFY 1, is output latch pulse S 2 a relative LT206, predetermined time (uSec order ) The load pulse S 1 b is output to the UDC 200 with a delay. Of course, Figure 2
The circuit of 0, the inverse of the preset is possible, it is also possible to preset measured value Lf of the interferometer IFY 1 a (DY 1) to the interferometer IFY 2. Since coordinate measurement using an interferometer is relative, interferometers IFY 1 , IFY 2
Instead of the preset, the UDCs 200 and 202 may be simultaneously reset to zero, or simultaneously reset to a constant value independent of the measured values Le and Lf.

【0115】ところで、以上に例示したベースライン計
測の動作は、図14、図15に示したように、精密なレ
チクルアライメントが終了した後に行なわれているが、
レチクルをラフにアライメントした段階でベースライン
計測を行なうようにしてもよい。例えば、図14中のス
テップ504、又は506によって、レチクルマークR
1 、RM2 がTTRアライメント系1A、1Bによっ
て検出可能な位置にくるまで、SRA方式、又はIFS
方式でレチクルをラフにアライメントする。その後、図
14中のステップ508と図15中のステップ522と
を同時に実行して、基準マークFM2Aとレチクルマー
クRM1 との位置ずれ量(ΔXR1 、ΔYR1 )、基準
マークFM2BとレチクルマークRM2 との位置ずれ量
(ΔXR2 、ΔYR2 )、及び基準マークFM1とオフ
・アクシス・アライメント系の指標マークとの位置ずれ
量(ΔXF、ΔYF)を求める。
By the way, the operation of the baseline measurement exemplified above is performed after the precise reticle alignment is completed, as shown in FIGS. 14 and 15.
The baseline measurement may be performed when the reticle is roughly aligned. For example, in step 504 or 506 in FIG. 14, the reticle mark R
Until M 1 and RM 2 come to a position where they can be detected by the TTR alignment systems 1A and 1B, SRA method or IFS
Method to roughly align the reticle. Then run the step 522 in step 508 and FIG. 15 in FIG. 14 at the same time, the reference mark FM2A and positional deviation between the reticle mark RM 1 (ΔXR 1, ΔYR 1 ), the reference mark FM2B the reticle mark RM positional deviation amount between 2 (ΔXR 2, ΔYR 2) , and the positional deviation amount between the index mark of the reference marks FM1 and off-axis alignment system (ΔXF, ΔYF) Request.

【0116】このとき、基準板FPは干渉計モード、又
はLIAモードでサーボロックされるが、ウェハステー
ジWSTの微動を考慮して、TTRアライメント系オフ
・アクシス・アライメントの夫々による位置ずれ量検出
は何回か繰り返し実行し、その平均値を求めるようにす
る。この平均化によって、ランダムに発生する誤差量は
減少する。こうして、各位置ずれ量が求まると、後は計
算によってレチクルRの中心CC(又はマークRM1
RM2 )の投影点とオフ・アクシス・アライメント系O
WAの検出中心点との相対位置関係がわかる。さらに、
この状態におけるレチクルステージRSTの位置(ラフ
・アライメント位置)を、干渉計IRX、IRY、IR
θの計測値から読み取って記憶しておく。この読み取り
についても、平均化を行なうのが望ましい。
At this time, the reference plate FP is servo-locked in the interferometer mode or the LIA mode. Try it several times to find the average value. This averaging reduces the amount of error that occurs randomly. In this way, when each positional deviation amount is obtained, the center CC (or mark RM 1 , mark RM 1 ,
RM 2 ) projection point and off-axis alignment system O
The relative positional relationship with the WA detection center point is known. further,
The position (rough alignment position) of reticle stage RST in this state is determined by interferometers IRX, IRY, IR.
It is read from the measured value of θ and stored. It is desirable to average this reading as well.

【0117】そして、先に計測した位置ずれ量(ΔXR
1 、ΔYR1 )、(ΔXR2 、ΔYR2 )、(ΔXF、
ΔYF)と予め設定されている定数値とに基づいて、オ
フ・アクシス・アライメント系OWAの検出中心点が基
準マークFM1の中心と一致(ΔXF=0、ΔYF=
0)したときに生ずるべき、レチクルの中心CCの投影
点と基準マークFM2の中心点(マークFM2AとFM
2Bとの間の2等分点)との位置ずれ量(X、Y、θ方
向)を算出する。その後、この位置ずれ量だけレチクル
ステージRSTを、記憶しておいたラフ・アライメント
位置から干渉計IRX、IRY、IRθを頼りに微動さ
せる。こうしてレチクルRはオフ・アクシス・アライメ
ント系OWAの検出中心に対して精密にアライメントさ
れ、以後、主制御系114は図15のステップ524か
らのシーケンスを続ける。
Then, the position displacement amount (ΔXR
1 , ΔYR 1 ), (ΔXR 2 , ΔYR 2 ), (ΔXF,
Based on ΔYF) and a preset constant value, the detection center point of the off-axis alignment system OWA coincides with the center of the reference mark FM1 (ΔXF = 0, ΔYF =
0) the projection point of the reticle center CC and the center point of the reference mark FM2 (marks FM2A and FM).
The position shift amount (X, Y, θ direction) with respect to 2B is divided. After that, the reticle stage RST is slightly moved from this rough alignment position stored by the interferometers IRX, IRY, and IRθ by this positional deviation amount. In this way, the reticle R is precisely aligned with the detection center of the off-axis alignment system OWA, and thereafter the main control system 114 continues the sequence from step 524 in FIG.

【0118】以上の通り、レチクルステージRST(す
なわちレチクルR)の位置変化量を比較的長い範囲(例
えば±数mm)に渡って高精度に計測できるセンサー(干
渉計、又はアライメント系)がある場合は、ラフ・アラ
イメント位置を記憶するとともに、ベースライン計測の
ための各基準マーク検出の動作を行ない、その後にレチ
クルRをファイン・アライメントすることができ、図1
4、15のシーケンスよりもスループットを向上させる
ことができる。
As described above, when there is a sensor (interferometer or alignment system) capable of highly accurately measuring the position change amount of reticle stage RST (that is, reticle R) over a relatively long range (for example, ± several mm). 1 can store the rough alignment position, detect the reference marks for baseline measurement, and finely align the reticle R after that.
Throughput can be improved over the sequence of 4 and 15.

【0119】本発明の実施例では、LIA方式のTTL
アライメント系を基準板FPのサーボロック用として使
ったが、このLIA方式のTTLアライメント系自体に
関しても、レチクルRの中心CCとの間でベースライン
管理を行なう必要がある。ウェハW上のマークを検出す
る際にLIA方式のTTLアライメント系を使うものと
すると、TTRアライメント系1A、1Bで検出される
レチクルマークRM1 、RM2 と基準マークFM2A、
FM2Bの夫々とが精密に合致したときに、LIA方式
のTTLアライメント系3X、3Yで検出されるマーク
LIMx、LIMyの夫々の位相誤差Δφx、Δφy
を、レチクルRの中心CCに対するベースライン誤差量
の相当分として記憶しておけばよい。
In the embodiment of the present invention, the LIA type TTL is used.
Although the alignment system is used for the servo lock of the reference plate FP, the LIA type TTL alignment system itself needs to perform baseline management with the center CC of the reticle R. If the TTL alignment system of the LIA method is used to detect the mark on the wafer W, the reticle marks RM 1 and RM 2 and the reference mark FM 2A detected by the TTR alignment systems 1A and 1B,
When the FM2B and the FM2B are precisely matched, the phase errors Δφx and Δφy of the marks LIMx and LIMy detected by the LIA TTL alignment systems 3X and 3Y, respectively.
Should be stored as a value corresponding to the baseline error amount with respect to the center CC of the reticle R.

【0120】次に、本実施例の変形例について述べる。
先の図14、15で述べたシーケンス中のステップ50
8〜512では、TTRアライメント系1A、1Bを使
って、レチクルアライメントを完全に達成するようにし
たが、その動作はある程度省略することが可能である。
図2にも示したように、本実施例の装置では、レチクル
RのX、Y、θ方向の位置ずれを干渉計IRX、IR
Y、IRθで遂次モニターしているため、ステップ50
4のIFS方式のサーチ動作によって、レチクルマーク
RM1 、RM2 の夫々の投影点座標をウェハステージ側
の干渉計で検出したら、その座標値に基づいて演算によ
ってレチクルRのX、Y、θ方向の設計上の配置からの
ずれ量を求め、そのずれ量が補正されるようにレチクル
側の干渉計を頼りにレチクルステージRSTを微動させ
てもよい。この場合、レチクル側の干渉計IRX、IR
Y、IRθの計測分解能が十分に高い(例えば0.005
μm)とすれば、レチクルRの位置決めは極めて正確に
行なわれることになる。
Next, a modification of this embodiment will be described.
Step 50 in the sequence described above with reference to FIGS.
In Nos. 8 to 512, the TTR alignment systems 1A and 1B were used to achieve the reticle alignment completely, but the operation can be omitted to some extent.
As shown in FIG. 2, in the apparatus of the present embodiment, the positional deviation of the reticle R in the X, Y, and θ directions can be detected by interferometers IRX and IR.
Step 50 because the Y and IR θ are being monitored successively.
When the projection point coordinates of the reticle marks RM 1 and RM 2 are detected by the interferometer on the wafer stage side by the IFS system search operation of No. 4 , the reticle R in the X, Y and θ directions is calculated by the coordinate values. Alternatively, the reticle stage RST may be finely moved by relying on an interferometer on the reticle side so as to correct the amount of deviation from the designed arrangement. In this case, the reticle side interferometers IRX, IR
Sufficiently high Y, IRθ measurement resolution (for example, 0.005
μm), the positioning of the reticle R will be performed extremely accurately.

【0121】また本実施例で使用したオフ・アクシス・
アライメント系OWAは、ウェハステージWSTが静止
した状態でマーク検出を行なう静止型アライメント方式
であったが、LSA方式のTTLアライメント系、又は
1FS方式のように、ウェハステージWSTが移動する
ことでマーク検出を行なう走査型アライメント方式にし
ても同様の効果が得られる。例えばオフ・アクシス・ア
ライメント系OWAを、レーザビームのスポットをスリ
ット状にしてウェハWへ投射し、ウェハ上のマークをス
テージWSTの走査によって検出する方式にした場合、
基準板FP上の基準マークFM1がそのビームスポット
を横切るようにウェハステージWSTを移動させたと
き、同時に発光マークIFSがレチクルマークRM1
又はRM2 を走査するように、基準板FP上の各マーク
の配置を定めればよい。
Further, the off-axis
The alignment system OWA is a static alignment method in which the mark detection is performed while the wafer stage WST is stationary. The same effect can be obtained even if the scanning alignment method is used. For example, when the off-axis alignment system OWA adopts a method of projecting a laser beam spot on the wafer W into a slit shape and detecting a mark on the wafer by scanning the stage WST,
When the wafer stage WST is moved so that the reference mark FM1 on the reference plate FP crosses the beam spot, at the same time, the light emission mark IFS changes the reticle mark RM 1 ,
Alternatively, the arrangement of each mark on the reference plate FP may be determined so as to scan the RM 2 .

【0122】さらにオフ・アクシス・アライメント系O
WAにLIA方式を組み込み、基準板FP上の基準マー
クFM1をマークLIMx、LIMyと同じ回折格子に
しておくと、オフ・アクシス・アライメント系OWAに
よって検出される基準マークFM1が、オフ・アクシス
・アライメント系内のLIA用の基準格子に対して常に
アライメントされるように、位相差計測回路の検出結果
に基づいてウェハステージWSTをサーボロックするこ
とができる。この場合は、オフ・アクシス・アライメン
ト系OWAの検出中心を基準マークFM1の中心に精密
に合致させた状態で、TTRアライメント系1A、1B
によって基準マークFM2A、FM2Bとレチクルマー
クRM1 、RM2 との各位置ずれ量を求めるだけで、ベ
ースライン量を算出することができる。
Further off-axis alignment system O
When the LIA method is incorporated in the WA and the reference mark FM1 on the reference plate FP is made to have the same diffraction grating as the marks LIMx and LIMy, the reference mark FM1 detected by the off-axis alignment system OWA becomes the off-axis alignment. Wafer stage WST can be servo-locked based on the detection result of the phase difference measuring circuit so that it is always aligned with the reference grating for LIA in the system. In this case, with the detection center of the off-axis alignment system OWA precisely aligned with the center of the fiducial mark FM1, the TTR alignment systems 1A, 1B
The baseline amount can be calculated only by obtaining the positional deviation amounts between the reference marks FM2A and FM2B and the reticle marks RM 1 and RM 2 .

【0123】また、TTLアライメント系として、CC
Dカメラ4を用いてウェハ上、又は基準板FP上のマー
ク像と、TTLアライメント系の光路内に設けた指標マ
ークの像との両方を撮像し、その位置ずれ量を検出する
ことで、マークの位置検出を行なう方式を使用してもよ
い。この方式の場合は、TTLアライメント系の光路中
の指標マークの中心点(検出中心点)のウェハ側への投
影点と、レチクルマークRM1 、RM2 の中心(又はレ
チクルの中心CC)の投影点との間でベースライン量を
管理すればよい。
As a TTL alignment system, CC
By using the D camera 4 to capture both the mark image on the wafer or the reference plate FP and the image of the index mark provided in the optical path of the TTL alignment system, the mark can be detected by detecting the amount of positional deviation. Alternatively, a method of detecting the position of may be used. In the case of this method, the projection point of the center point (detection center point) of the index mark in the optical path of the TTL alignment system to the wafer side and the center of the reticle marks RM 1 and RM 2 (or the center CC of the reticle) are projected. The baseline amount may be managed between the points.

【0124】ところで、本実施例に示したIFS方式
は、専らステージスキャン、すなわち走査型アライメン
ト方式として説明したが、静止型アライメント方式にす
ることもできる。そのためには、基準板FP上の発光マ
ークIFSをスリット状から矩形状の発光面に変更し、
図6に示したレチクルマークのダブルスリットRM1 y
(又はRM1 x )の直下にダブルスリットの幅よりも十
分大きな矩形状の発光面を位置決めし、レチクルRの上
方からTTRアライメント系等を使ってマークRM1 y
(又はRM1 x)の部分をCCDカメラ等で撮像するよ
うにすれば、図16(B)で示した波形は同等の波形を
もつ画像信号を得ることができる。この際、指標となる
マークがTTRアライメント系内にない場合は、CCD
カメラの特定の画素位置を基準としてダブルスリットマ
ークRM1 y (又はRM1 x )のずれ量を求めることも
できる。またこの方式では、レチクルマークRM1 (又
はRM2 )の中心の投影点は、そのずれ量と、矩形状の
発光面を位置決めしたときのウェハステージWSTの座
標値とに基づいて算出される。尚、図21に示すよう
に、矩形状の発光面PIFの一部に、ダブルスリットマ
ークRM1 y (RM1 x)とのずれ量を計測するための
遮光性のスリットパターンSSPを設けておき、TTR
アライメント系のCCDカメラによって発光面PIFを
撮像し、ダブルスリットマークRM1 y による暗線とス
リットパターンSSPによる暗線との位置ずれ量を求め
てもよい。
By the way, the IFS system shown in this embodiment has been explained as a stage scan, that is, a scanning alignment system, but it may be a static alignment system. For that purpose, the light emission mark IFS on the reference plate FP is changed from a slit shape to a rectangular light emitting surface,
Double slit RM 1 y of the reticle mark shown in FIG.
(Or RM 1 x) a rectangular light-emitting surface that is sufficiently larger than the width of the double slit is positioned, and a mark RM 1 y is applied from above the reticle R using a TTR alignment system or the like.
If the (or RM 1 x) portion is imaged by a CCD camera or the like, an image signal having the same waveform as the waveform shown in FIG. 16B can be obtained. At this time, if the index mark is not in the TTR alignment system, the CCD
It is also possible to obtain the shift amount of the double slit mark RM 1 y (or RM 1 x) with reference to a specific pixel position of the camera. Further, in this method, the projection point at the center of reticle mark RM 1 (or RM 2 ) is calculated based on the deviation amount and the coordinate value of wafer stage WST when the rectangular light emitting surface is positioned. As shown in FIG. 21, a light-shielding slit pattern SSP for measuring a deviation amount from the double slit mark RM 1 y (RM 1 x) is provided in a part of the rectangular light emitting surface PIF. , TTR
The light emitting surface PIF may be imaged by a CCD camera of the alignment system and the amount of positional deviation between the dark line due to the double slit mark RM 1 y and the dark line due to the slit pattern SSP may be obtained.

【0125】図22は、ウェハステージWST上の基準
板FPの配置とオフ・アクシス・アライメント系の配置
との変形例を示し、オフ・アクシス・アライメント系の
対物レンズ4Bの位置が同図中の紙面内で投影レンズP
Lの下にきている。この位置は装置本体の正面側であ
り、ウェハのローディング方向にあたる。図22中の符
号のうち、ウェハステージWSTの位置測定の干渉計I
FY、IFX1 、IFX 2 をのぞいて、他は図3のもの
と同じである。図22の場合、投影レンズPLの光軸位
置と、オフ・アクシス・アライメント系OWAの検出中
心(ほぼ対物レンズ4Bの光軸位置)とを結ぶ線分は、
Y軸と平行になるため、Y方向の干渉計IFYは1本と
し、X方向の干渉計IFX1 、IFX2 を2本とした。
これに合わせて、基準板FP上の各マーク配置を変更
し、基準マークFM1と基準マークFM2の各中心点を
結ぶ線分をY軸と平行にしてある。
FIG. 22 shows the reference on the wafer stage WST.
Arrangement of plate FP and arrangement of off-axis alignment system
Shows a modified example of the off-axis alignment system
The position of the objective lens 4B is within the plane of the drawing in FIG.
It is under L. This position is on the front side of the device.
Corresponds to the wafer loading direction. Marks in Figure 22
Interferometer I for position measurement of wafer stage WST
FY, IFX1, IFX 2Except for the others, the others are those of Figure 3.
Is the same as. In the case of FIG. 22, the optical axis position of the projection lens PL
And detecting off-axis alignment system OWA
The line segment connecting the heart (almost the optical axis position of the objective lens 4B) is
Since it is parallel to the Y axis, there is only one interferometer IPHY in the Y direction.
And X-direction interferometer IFX1, IFX2Was two.
In accordance with this, the position of each mark on the reference plate FP is changed.
The center points of the reference marks FM1 and FM2.
The connecting line segment is parallel to the Y axis.

【0126】この図22に示した場合も、オフ・アクシ
ス・アライメント系OWAによってウェハ上のマーク、
又は基準マークFM1等を検出するときは、アッベ条件
を満足している干渉計IFX1 とIFYを用い、露光時
のウェハステージ位置決めには、干渉計IFX2 、1F
Yを用いる。すなわち、オフ・アクシス・アライメント
系OWAによってマーク検出を行なったときに干渉計I
FX1 で計測されるX方向の位置座標値は、干渉計IF
2 で計測される位置座標値と対応付けられる。この対
応付けは、図19で説明したように、干渉計IFY1
IFY2 間での相互プリセットと全く同様にして行なわ
れる。
Also in the case shown in FIG. 22, the marks on the wafer are removed by the off-axis alignment system OWA.
Alternatively, when detecting the reference mark FM1 or the like, interferometers IFX 1 and Ify satisfying the Abbe condition are used, and interferometers IFX 2 and 1F are used for wafer stage positioning during exposure.
Y is used. That is, when the mark is detected by the off-axis alignment system OWA, the interferometer I
The position coordinate value in the X direction measured by FX 1 is the interferometer IF.
It is associated with the position coordinate value measured by X 2 . This correspondence is made by interferometer IFY 1 ,
It is performed in exactly the same way as the mutual preset between IFY 2 .

【0127】以上の実施例で説明した露光装置は、レチ
クルR上のパターン領域PAの投影像を、ステップ・ア
ンド・リピート方式でウェハW上に露光するステッパー
であったが、本発明はレチクルとウェハとを投影光学系
の光軸と垂直な方向に同時に走査するステップ・スキャ
ン方式の露光装置においても同様に適用できる。またS
OR等のX線源を用いたX線アライナー、X線ステッパ
ー等にも同様の位置合わせシステムを適用することがで
きる。
Although the exposure apparatus described in the above embodiments is a stepper that exposes the projected image of the pattern area PA on the reticle R onto the wafer W by the step-and-repeat method, the present invention is a reticle. The same can be applied to a step scan type exposure apparatus that simultaneously scans the wafer in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system. Also S
The same alignment system can be applied to an X-ray aligner using an X-ray source such as OR, an X-ray stepper, and the like.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上、本発明によれば、基板ステージの
各種精度に左右されずにベースライン計測が行なわれる
ので、ベースライン計測の精度向上が期待できる。ま
た、レチクル(マスク)のアライメントとベースライン
計測とをほぼ同時に実行できること、マスクのローテー
ション誤差(θ方向の誤差)をチェックするためにステ
ージを移動させたり、ベースライン計測のためにステー
ジを移動させたりする必要がないこと等から、トータル
の処理速度が向上するといった効果も得られる。
As described above, according to the present invention, the baseline measurement can be performed without being influenced by various precisions of the substrate stage, so that the accuracy of the baseline measurement can be improved. In addition, alignment of the reticle (mask) and baseline measurement can be performed almost at the same time, the stage is moved to check the mask rotation error (error in the θ direction), and the stage is moved for baseline measurement. Since there is no need to do so, there is an effect that the total processing speed is improved.

【0129】さらに、本発明によれば、レチクルアライ
メントとベースライン計測とがほぼ同時に可能であるこ
とから、ウェハ交換毎にベースライン計測を行なうシー
ケンスを組んだとしても、スループットを悪化させるこ
とはなく、ベースラインの長期ドリフトや、レチクルへ
の露光光の照射によるレチクルホルダーの位置ドリフト
等を高速に確認して補正することができる。
Further, according to the present invention, the reticle alignment and the baseline measurement can be performed almost at the same time. Therefore, even if the sequence for performing the baseline measurement is set every wafer exchange, the throughput is not deteriorated. The long-term drift of the baseline, the position drift of the reticle holder due to the irradiation of the reticle with the exposure light, and the like can be confirmed and corrected at high speed.

【0130】また実施例によれば、TTLアライメント
系、又はTTRアライメント系(第2マーク検出手段)
を使って基準板の位置をサーボロックした状態で、基準
板上のマークをオフ・アクシス・アライメント系(第1
マーク検出手段)で検出してベースライン計測するた
め、従来のように基板ステージの位置計測用の干渉計を
使うことがなく、干渉計の光路の空気ゆらぎ(屈折率ゆ
らぎ)による影響で生ずる計測誤差が低減できる。
According to the embodiment, the TTL alignment system or the TTR alignment system (second mark detecting means)
While the position of the reference plate is servo-locked using, the mark on the reference plate is off-axis alignment system (first
Since it is detected by the mark detection means) and the baseline is measured, there is no need to use an interferometer for measuring the position of the substrate stage as in the conventional method, and measurement is caused by the air fluctuation (refractive index fluctuation) in the optical path of the interferometer. The error can be reduced.

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

【図1】従来の投影露光装置におけるベースライン計測
の様子を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a state of baseline measurement in a conventional projection exposure apparatus.

【図2】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】ウェハステージ上の基準マーク板の配置を示す
平面図
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of reference mark plates on the wafer stage.

【図4】基準マーク板上の各種マークの配置を示す平面
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of various marks on the reference mark plate.

【図5】投影レンズのイメージフィールド、レチクルパ
ターン、及び基準マークの配置関係を示す平面図
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement relationship between an image field of a projection lens, a reticle pattern, and a reference mark.

【図6】レチクルアライメントマークの形状の一例を示
す図
FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of a reticle alignment mark.

【図7】TTRアライメント系の構成を示す図FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a TTR alignment system.

【図8】TTLアライメント系の構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a TTL alignment system.

【図9】オフ・アクシス・アライメント系の指標板のパ
ターン配置を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a pattern arrangement of an index plate of an off-axis alignment system.

【図10】オフ・アクシス・アライメント系の構成を示
す図
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an off-axis alignment system.

【図11】基準マーク板上の基準マークFM1を拡大し
て示す図
FIG. 11 is an enlarged view showing a reference mark FM1 on a reference mark plate.

【図12】基準マーク板上の基準マークFM2、LI
M、LSMを拡大して示す図
FIG. 12: Reference marks FM2 and LI on the reference mark plate
Enlarged view of M and LSM

【図13】基準マーク板のウェハステージへの取り誤差
と、その測定法を説明する図
FIG. 13 is a diagram illustrating an error in taking a reference mark plate on a wafer stage and a measuring method therefor.

【図14】本装置の代表的なシーケンスを説明する図FIG. 14 is a view for explaining a typical sequence of this device.

【図15】本装置の代表的なシーケンスを説明する図FIG. 15 is a view for explaining a typical sequence of this device.

【図16】LSA系、ISS系によって検出される光電
信号の波形の一例を示す図
FIG. 16 is a diagram showing an example of a waveform of a photoelectric signal detected by an LSA system and an ISS system.

【図17】ベースライン管理に必要な定数値と実測値と
をまとめた図
FIG. 17 is a diagram summarizing constant values and measured values required for baseline management.

【図18】ウェハ上のショット配列とウェハマークとの
配置を示す平面図
FIG. 18 is a plan view showing the arrangement of shot marks and wafer marks on the wafer.

【図19】2つのY方向用の干渉計の相互プリセットの
原理を説明する図
FIG. 19 is a view for explaining the principle of mutual presetting of two Y-direction interferometers.

【図20】干渉計のプリセットを行なうための一例を示
す回路ブロック図
FIG. 20 is a circuit block diagram showing an example for presetting an interferometer.

【図21】基準マーク板上の発光マークの他のパターン
例を示す図
FIG. 21 is a view showing another pattern example of the light emitting marks on the reference mark plate.

【図22】オフ・アクシス・アライメント系の他の配置
を示す平面図
FIG. 22 is a plan view showing another arrangement of the off-axis alignment system.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

R レチクル W ウェハ PL 投影レンズ RST レチクルステージ WST ウェハステージ 1A、1B TTRアライメント系 2X、3X X方向用TTLアライメント系 2Y、3Y Y方向用TTLアライメント系 OWA オフ・アクシス・アライメント系 FP 基準板 FM1 オフ・アクシス・アライメント系用の基準マー
ク FM2 TTRアライメント系用の基準マーク IFX、IFY ウェハステージ用のレーザ干渉計 RM1 、RM2 レチクルマーク 200、202 アップダウンカウンタ
R Reticle W Wafer PL Projection lens RST Reticle stage WST Wafer stage 1A, 1B TTR alignment system 2X, 3X X-direction TTL alignment system 2Y, 3Y Y-direction TTL alignment system OWA Off-axis alignment system FP Reference plate FM1 off- reference marks for the axis alignment system FM2 TTR reference mark IFX for alignment systems, laser interferometer RM 1, RM 2 reticle mark 200, 202 up-down counter for IFY wafer stage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクを保持するマスクステージと、該
マスクのパターンを投影する投影系と、該投影系の結像
面内に感光基板を保持して2次元移動する基板ステージ
と、前記投影系の光軸から一定間隔だけ離れた位置に検
出中心点を有し、前記感光基板上のマークを検出するア
ライメント系と、前記基板ステージの座標位置を測定す
るために、前記アライメント系の検出中心点で直交する
2本の測定軸を備えた1対の第1干渉計と、前記投影系
の光軸位置で直交する2本の測定軸を備えた1対の第2
干渉計とを有し、前記投影系によって投影され得る前記
マスク上の特定点の座標と前記アライメント系の検出中
心点の座標との相対位置関係を計測してベースライン量
を求めた後、前記アライメント系によって前記感光基板
をアライメントし、該アライメント結果と前記ベースラ
イン量に基づいて前記基板ステージを移動させて前記感
光基板を前記投影系による露光位置に位置決めする装置
において、 前記基板ステージ上に固定されるとともに、前記アライ
メント系によって検出され得る第1基準マークと、該第
1基準マークを前記検出中心点に位置付けたとき前記マ
スクの特定点と一義的な位置関係に設定され得る第2基
準マークとが形成された基準板と;該基準板上の第1基
準マークと第2基準マークとの配置を基準として前記ベ
ースライン量を計測する際に位置決めされる前記基板ス
テージの停止位置で、前記第1干渉計の測定値と前記第
2干渉計の測定値とがいずれか一方の測定値に等しくな
るように設定する設定手段とを備えたことを特徴とする
投影露光装置。
1. A mask stage for holding a mask, a projection system for projecting a pattern of the mask, a substrate stage for two-dimensionally moving while holding a photosensitive substrate in an image plane of the projection system, and the projection system. An alignment system for detecting a mark on the photosensitive substrate, and a detection center point of the alignment system for measuring the coordinate position of the substrate stage, which has a detection center point at a position apart from the optical axis of A pair of first interferometers having two measurement axes orthogonal to each other and a pair of second interferometers having two measurement axes orthogonal to each other at the optical axis position of the projection system.
An interferometer, and after obtaining a baseline amount by measuring the relative positional relationship between the coordinates of the specific point on the mask that can be projected by the projection system and the coordinates of the detection center point of the alignment system, An apparatus that aligns the photosensitive substrate with an alignment system and moves the substrate stage based on the alignment result and the baseline amount to position the photosensitive substrate at an exposure position by the projection system. And a second fiducial mark that can be detected by the alignment system and a second fiducial mark that can be set in a unique positional relationship with a specific point of the mask when the first fiducial mark is positioned at the detection center point. A reference plate on which the base plate is formed; and the base plate based on the arrangement of the first and second reference marks on the reference plate. At the stop position of the substrate stage positioned when measuring the in amount, the measurement value of the first interferometer and the measurement value of the second interferometer are set to be equal to one of the measurement values. A projection exposure apparatus comprising: setting means.
【請求項2】 マスクのパターンを感光基板へ結像投影
する投影系と、前記感光基板を保持して2次元移動する
基板ステージと、前記感光基板上のマークを検出するた
めに、前記投影系の投影視野領域の外側の所定位置に検
出中心点を設定された第1のマーク検出手段と、前記投
影視野領域の内側の所定位置で前記マスク上のマーク、
もしくは前記投影系の投影像面内に位置する物体上のパ
ターンを検出するための第2のマーク検出手段と、前記
基板ステージの座標位置を測定するために、前記第1の
マーク検出手段の検出中心点で直交する2本の測定軸を
備えた1組の第1干渉計と、前記投影系の光軸位置で直
交する2本の測定軸を備えた1組の第2干渉計とを備え
た投影露光装置において、 前記基板ステージ上に設けられ、前記投影系による前記
マスクのマークの投影点と前記第1のマーク検出手段の
検出中心点との設計上の配置関係に対応した位置に第1
基準マークと第2基準マークとが形成された基準板と;
ベースライン計測のために、前記第1基準マークが前記
第1のマーク検出手段の検出中心点近傍に位置し、かつ
前記第2基準マークが前記マスクのマークの投影点近傍
に位置するように前記基板ステージを位置決めする制御
手段と;該位置決めが行なわれたとき、前記第1干渉計
によって測定されるステージの現在位置と前記第2干渉
計によって測定されるステージの現在位置とが同一位置
として認定されるように、前記第1干渉計と第2干渉計
の少なくとも一方による座標測定値を補正する補正手段
とを設けたことを特徴とする投影露光装置。
2. A projection system for image-forming and projecting a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, a substrate stage for two-dimensionally moving while holding the photosensitive substrate, and the projection system for detecting marks on the photosensitive substrate. First mark detection means having a detection center point set at a predetermined position outside the projection visual field region, and a mark on the mask at a predetermined position inside the projection visual field region,
Alternatively, second mark detecting means for detecting a pattern on an object located in the projection image plane of the projection system, and detection by the first mark detecting means for measuring the coordinate position of the substrate stage. A set of first interferometers having two measurement axes orthogonal to each other at a center point, and a set of second interferometers having two measurement axes orthogonal to each other at the optical axis position of the projection system are provided. In the projection exposure apparatus, the projection exposure apparatus is provided on the substrate stage, and is provided at a position corresponding to a designed arrangement relationship between a projection point of the mark of the mask by the projection system and a detection center point of the first mark detection means. 1
A reference plate having a reference mark and a second reference mark formed thereon;
For the baseline measurement, the first reference mark is located near the detection center point of the first mark detecting means, and the second reference mark is located near the projection point of the mask mark. Control means for positioning the substrate stage; when the positioning is performed, the current position of the stage measured by the first interferometer and the current position of the stage measured by the second interferometer are recognized as the same position. As described above, the projection exposure apparatus is provided with a correction unit that corrects the coordinate measurement value by at least one of the first interferometer and the second interferometer.
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