JPH05291111A - Alignment equipment - Google Patents

Alignment equipment

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JPH05291111A
JPH05291111A JP4117024A JP11702492A JPH05291111A JP H05291111 A JPH05291111 A JP H05291111A JP 4117024 A JP4117024 A JP 4117024A JP 11702492 A JP11702492 A JP 11702492A JP H05291111 A JPH05291111 A JP H05291111A
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alignment
optical system
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mask
projection optical
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正洋 根井
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
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    • G03F7/70891Temperature

Abstract

PURPOSE:To prevent the decrease of alignment precision when the position of an alignment mark in the exposure area of a projection optical system is changed by alternation of marking and the like. CONSTITUTION:An alignment optical system 19 is arranged so as to be able to move above a reticle 3, and a wafer 6 is irradiated with an alignment beam from the alignment optical system 19, via the reticle 3 and a projection optical system 4. A central processing equipment 12 executes offset correction of measurement results of alignment mark by the alignment optical system 19, according to measurement data of a thermometer 21, an atmospheric pressure meter, etc.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレチクル(マス
ク)上に形成されたパターンをウエハ上に転写する投影
光学系を備えた投影露光装置のアライメント系に適用し
て好適なアライメント装置に関し、特に、レチクルのパ
ターンをウエハ上に転写するための露光光とは異なる波
長帯のアライメント光を用いてレチクルとウエハとの相
対的な位置合わせを行うアライメント装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment apparatus suitable for application to an alignment system of a projection exposure apparatus having a projection optical system for transferring a pattern formed on a reticle (mask) onto a wafer, In particular, the present invention relates to an alignment apparatus that performs relative alignment between a reticle and a wafer by using alignment light in a wavelength band different from exposure light for transferring a reticle pattern onto a wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ技術を用いて製造する際に、レチクルのパ
ターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露
光装置が使用されている。一般に、半導体素子等はウエ
ハ上に多数層の回路パターンを形成して製造されるた
め、既にパターンが形成されたウエハに新たなレチクル
のパターンを転写する工程では、今回転写するパターン
と既に形成されたパターンとの位置合わせ、即ちレチク
ルとウエハとのアライメントを正確に行う必要がある。
近時、転写するパターンの微細度が一層向上するにつれ
て、そのアライメントの精度をより向上することが重要
な課題となっている。
2. Description of the Related Art When a semiconductor element, a liquid crystal display element, or the like is manufactured by a photolithography technique, a projection exposure apparatus is used which transfers a reticle pattern onto a wafer via a projection optical system. In general, semiconductor devices are manufactured by forming a multi-layered circuit pattern on a wafer, so in the process of transferring a new reticle pattern to a wafer on which a pattern has already been formed, the pattern to be transferred this time has already been formed. It is necessary to accurately align the reticle and the wafer with each other.
Recently, as the fineness of the transferred pattern is further improved, it is an important issue to further improve the alignment accuracy.

【0003】従来、アライメント精度に関しては、レチ
クル及び投影光学系を介してウエハ上のアライメントマ
ークを検出してレチクルとウエハとのアライメントを行
う所謂TTR(スルー・ザ・レチクル)方式が原理的に
高い精度を達成できるものとして期待されている。この
ように投影光学系を介してウエハ上のアライメントマー
クを検出する方式においては、露光光と異なる波長帯の
アライメント光を用いることにより、ウエハ上に塗布さ
れたレジストが感光しないような配慮がなされている。
Conventionally, the so-called TTR (Through The Reticle) method, which performs alignment between the reticle and the wafer by detecting an alignment mark on the wafer via the reticle and the projection optical system, is high in principle in terms of alignment accuracy. It is expected that accuracy can be achieved. As described above, in the method of detecting the alignment mark on the wafer through the projection optical system, by using the alignment light in the wavelength band different from the exposure light, care is taken so that the resist applied on the wafer is not exposed. ing.

【0004】しかしながら、露光光とは異なる波長帯の
アライメント光に基づいてアライメントを行う場合に
は、投影光学系によりアライメント光に対して軸上色収
差及び倍率色収差が発生する。このため従来は、予め露
光光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係とアライ
メント光のもとでのレチクルとウエハとの位置関係との
相対的な差であるアライメントオフセットを計測してお
き、実際のアライメント時には、アライメント光により
求めたレチクルとウエハとの位置関係にそのアライメン
トオフセットの補正を行うようにしている。
However, when performing alignment based on alignment light in a wavelength band different from the exposure light, the projection optical system causes axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration with respect to the alignment light. Therefore, conventionally, an alignment offset, which is a relative difference between the positional relationship between the reticle and the wafer under the exposure light and the positional relationship between the reticle and the wafer under the alignment light, is measured in advance. At the time of actual alignment, the alignment offset is corrected based on the positional relationship between the reticle and the wafer obtained by the alignment light.

【0005】従来の投影露光装置においては、そのアラ
イメントオフセットの計測を行うのはレチクル交換時等
でその計測頻度は比較的少ないものであった。また、一
度アライメントオフセットの計測を行うと、次の計測ま
ではアライメントオフセットは一定であるものとして、
アライメントオフセットの補正が行われていた。
In the conventional projection exposure apparatus, the alignment offset is measured at a relatively low frequency when the reticle is replaced or the like. Moreover, once the alignment offset is measured, it is assumed that the alignment offset is constant until the next measurement.
The alignment offset was being corrected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の投影
露光装置においては、ウエハ上に多数層の回路パターン
を転写していく場合に、例えば2層目の転写の際に用い
たウエハ上のアライメントマークが露光光の照射及び現
像、エッチング処理等により消えて(破壊されて)しま
う場合があることを考慮して、例えば3層目の転写の際
にはアライメントマークを新たに別の位置に形成すると
いう「マークの打ち換え」が行われる場合がある。この
ようにマークの打ち換えが行われると、投影光学系の露
光エリア内でのウエハ上のアライメントマークの位置が
わずかに変化することになる。さらに、ウエハに転写す
べきレチクルパターンのサイズ変更によっても、ウエハ
のアライメントマークの位置が変化することになる。そ
こで、アライメント用の光学系もレチクルの上方で移動
できるように構成される。
By the way, in the conventional projection exposure apparatus, when transferring a multi-layered circuit pattern onto a wafer, for example, the alignment on the wafer used in transferring the second layer. Considering that the mark may disappear (destroy) due to exposure light irradiation, development, etching, etc., for example, when the third layer is transferred, an alignment mark is newly formed at another position. There is a case where the “change of mark” is performed. When the marks are rewritten in this way, the position of the alignment mark on the wafer within the exposure area of the projection optical system changes slightly. Further, the position of the alignment mark on the wafer also changes when the size of the reticle pattern to be transferred onto the wafer is changed. Therefore, the alignment optical system is also configured to be movable above the reticle.

【0007】このようなマークの打ち換え等により投影
光学系の露光エリア内でのウエハ上のアライメントマー
クの位置が少しでも変化すると、アライメントオフセッ
トの量も変化する。これに関して、従来は投影光学系の
露光エリア内でアライメントマークの位置がわずかに変
化した程度ではアライメントオフセットの値の変更を行
うことがなかった。しかしながら、近時アライメント精
度に対する要求が一層高まるにつれて、投影光学系の露
光エリア内でのアライメントマークの位置が変化した場
合にも、アライメント精度を高く維持することが望まれ
ている。
If the position of the alignment mark on the wafer within the exposure area of the projection optical system changes even a little due to such mark replacement, etc., the amount of alignment offset also changes. In this regard, conventionally, the value of the alignment offset has not been changed even if the position of the alignment mark slightly changes in the exposure area of the projection optical system. However, as the recent demand for alignment accuracy further increases, it is desired to maintain high alignment accuracy even when the position of the alignment mark in the exposure area of the projection optical system changes.

【0008】また、従来の投影露光装置においては、周
囲の温度変化や大気圧変化等の環境変化により露光光に
対する投影光学系の結像性能が変化するのを防止するた
めに、投影光学系内部の所定のレンズ室の屈折率を調整
できるか、又は投影光学系を構成するレンズ群の所定の
間隔を調整できるように構成されている。そして、レン
ズコントローラと呼ばれる制御部によって、それら所定
のレンズ室の屈折率又は所定のレンズ群の間隔を変化さ
せることにより、露光光に対する投影光学系の結像特性
が所定の状態に維持される。
Further, in the conventional projection exposure apparatus, in order to prevent the imaging performance of the projection optical system from changing due to environmental changes such as ambient temperature changes and atmospheric pressure changes, the inside of the projection optical system is prevented. It is configured such that the refractive index of the predetermined lens chamber can be adjusted, or the predetermined distance between the lens groups forming the projection optical system can be adjusted. Then, by changing the refractive index of the predetermined lens chamber or the distance between the predetermined lens groups by the control unit called a lens controller, the image forming characteristic of the projection optical system with respect to the exposure light is maintained in a predetermined state.

【0009】しかしながら、投影光学系を構成するレン
ズの硝材の分散特性が露光光とアライメント光とでは異
なるために、露光光に対する投影光学系の結像特性の補
正が完全に行われても、同時にアライメント光に対する
結像特性の補正を完全に行うことは困難である。そのた
め、投影光学系の所定のレンズ室の屈折率又は所定のレ
ンズ群の間隔等を変化させた場合には、投影光学系の露
光エリア内の同一の位置に存在するアライメントマーク
に関して、アライメント光による位置検出結果に誤差が
生ずるという不都合がある。
However, since the dispersion characteristics of the glass material of the lens constituting the projection optical system are different between the exposure light and the alignment light, even if the image forming characteristics of the projection optical system with respect to the exposure light are completely corrected, they are simultaneously corrected. It is difficult to completely correct the image forming characteristic for the alignment light. Therefore, when the refractive index of the predetermined lens chamber of the projection optical system or the distance between the predetermined lens groups is changed, the alignment light is used for the alignment marks existing at the same position in the exposure area of the projection optical system. There is an inconvenience that an error occurs in the position detection result.

【0010】また、露光光が投影光学系を通過する際
に、露光エネルギーの一部が投影光学系の内部に蓄積さ
れて温度勾配が生じ、その蓄積された露光エネルギーの
量に応じて投影された像の倍率等が時間的に変化するこ
とがある。この場合の結像特性の変化も上記のレンズコ
ントローラによる制御により補正されていた。しかしな
がら、この場合も、アライメント光に関しては完全な補
正を行うことは困難である。そのため、一度アライメン
トオフセットの計測を行った後に、露光が開始される
と、アライメントオフセットの実際の値がその計測値か
ら次第にはずれて、位置合わせ誤差が生ずるという不都
合がある。
Further, when the exposure light passes through the projection optical system, a part of the exposure energy is accumulated inside the projection optical system to generate a temperature gradient, which is projected according to the amount of the accumulated exposure energy. The image magnification and other factors may change over time. The change in the image forming characteristics in this case is also corrected by the control by the lens controller. However, also in this case, it is difficult to make a complete correction for the alignment light. Therefore, when the exposure is started after the alignment offset is measured once, the actual value of the alignment offset gradually deviates from the measured value, which causes an inconvenience of a positioning error.

【0011】本発明は斯かる点に鑑み、マークの打ち換
え等により投影光学系の露光エリア内でのアライメント
マークの位置が変化しても、アライメント精度が低下す
ることがないアライメント装置を提供することを目的と
する。本発明は、更に、周囲の環境等が変化してもアラ
イメント精度が低下することがないアライメント装置を
提供することを目的とする。
In view of the above point, the present invention provides an alignment apparatus in which the alignment accuracy does not decrease even if the position of the alignment mark in the exposure area of the projection optical system changes due to mark replacement or the like. The purpose is to It is another object of the present invention to provide an alignment device in which the alignment accuracy does not deteriorate even if the surrounding environment changes.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によるアライメン
ト装置は、例えば図1に示す如く、照明光源(1)から
の露光光ILをマスク(3)上に照射する照明光学系と
このマスク(3)上に形成されたパターンをその露光光
のもとで感光基板(6)上に転写する投影光学系(4)
とを備えた投影露光装置に設けられ、その露光光とは異
なる波長帯のアライメント光ALでそのマスク(3)に
形成されたアライメントマーク及びその感光基板に形成
されたアライメントマークを照明することにより、その
マスクとその感光基板との相対的な位置合わせを行うア
ライメント装置において、そのマスク(3)の上方に移
動自在に配置され、そのマスクのアライメントマークを
そのアライメント光ALで照明すると共に、その感光基
板のアライメントマークをそのアライメント光でそのマ
スク及びその投影光学系を介して照明するアライメント
送光系(9〜11)と、このアライメント送光系と連動
してそのマスクの上方に移動自在に配置され、そのマス
クのアライメントマークからのアライメント光を受光す
ると共に、その感光基板のアライメントマークからのア
ライメント光をその投影光学系及びそのマスクを介して
受光するアライメント受光系(9,10,18)とを有
する。
An alignment apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, an illumination optical system for irradiating a mask (3) with exposure light IL from an illumination light source (1) and this mask (3). ) A projection optical system (4) for transferring the pattern formed on the photosensitive substrate (6) under the exposure light.
By illuminating the alignment mark formed on the mask (3) and the alignment mark formed on the photosensitive substrate with the alignment light AL having a wavelength band different from that of the exposure light. , In an alignment device for performing relative alignment between the mask and the photosensitive substrate, the alignment device is movably arranged above the mask (3) and illuminates the alignment mark of the mask with the alignment light AL, and An alignment light-transmitting system (9 to 11) that illuminates the alignment mark of the photosensitive substrate with the alignment light through the mask and the projection optical system, and is movable above the mask in conjunction with the alignment light-transmitting system. The alignment mark is received from the alignment mark of the mask and And a alignment light receiving system (9,10,18) for receiving the alignment light from the alignment mark of the substrate through the projection optical system and the mask thereof.

【0013】更に、本発明は、このアライメント受光系
からの受光信号に基づいてそのマスクとその感光基板と
の位置ずれ量を算出する位置算出手段(17)と、その
投影光学系(4)に関する環境条件を測定する計測手段
(21,22)と、これら計測手段による計測結果に応
じてその位置算出手段(17)により算出されたそのマ
スクとその感光基板との位置ずれ量に所定のオフセット
補正を行う位置補正手段(12)とを有するものであ
る。この場合、その計測手段(21,22)は、その投
影光学系(4)を通過する露光エネルギー量を計測する
ものであることが望ましい。
Furthermore, the present invention relates to a position calculating means (17) for calculating the amount of positional deviation between the mask and the photosensitive substrate based on the light receiving signal from the alignment light receiving system, and the projection optical system (4). Measuring means (21, 22) for measuring environmental conditions, and a predetermined offset correction to the amount of positional deviation between the mask and the photosensitive substrate calculated by the position calculating means (17) according to the measurement results by these measuring means. And a position correction means (12) for performing. In this case, it is desirable that the measuring means (21, 22) measures the amount of exposure energy passing through the projection optical system (4).

【0014】[0014]

【作用】斯かる本発明によれば、例えばマークの打ち換
えにより感光基板上のアライメントマークの位置が変更
された場合でも、アライメント送光系及びアライメント
受光系をマスク(3)の上方で移動させることによりそ
のアライメントマークを正確に検出することができる。
また、アライメントマークの投影光学系の露光エリア内
での位置が変更されると、露光光による位置関係とアラ
イメント光による位置関係との差であるアライメントオ
フセットの値も変化するが、本発明では位置補正手段
(12)によりそのアライメントマークの位置に応じた
オフセット補正を行うことにより、常に正確に露光光I
Lのもとでのマスクと感光基板との位置関係を計測する
ことができる。すなわち、非露光光を用いたアライメン
ト系でも、アライメントマークの位置によらず常に精度
良くマスクと感光基板との位置合わせを行うことができ
る。
According to the present invention, the alignment light-transmitting system and the alignment light-receiving system are moved above the mask (3) even when the position of the alignment mark on the photosensitive substrate is changed, for example, by rewriting the mark. As a result, the alignment mark can be accurately detected.
When the position of the alignment mark in the exposure area of the projection optical system is changed, the value of the alignment offset, which is the difference between the positional relationship due to the exposure light and the positional relationship due to the alignment light, also changes. By performing offset correction according to the position of the alignment mark by the correction means (12), the exposure light I can always be accurately measured.
The positional relationship between the mask and the photosensitive substrate under L can be measured. That is, even with an alignment system using non-exposure light, the mask and the photosensitive substrate can always be accurately aligned regardless of the position of the alignment mark.

【0015】また、投影光学系の周囲の温度や大気圧等
が変化することにより投影光学系の結像特性が変化する
のを防止して結像性能を一定に保つために、例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、これによりアライメントオフセッ
トが変化するような場合にも、計測手段(21,22)
による計測結果に応じて位置補正手段(12)がオフセ
ットの値を算出することにより、変化後のアライメント
オフセットを正確に求めることができる。
In order to prevent the imaging characteristics of the projection optical system from changing due to changes in the ambient temperature and atmospheric pressure of the projection optical system and to keep the imaging performance constant, for example, a lens controller is used. The image forming characteristic of the exposure light is maintained in a predetermined state by the control, but even when the alignment offset changes due to this, the measuring means (21, 22)
The position correction means (12) calculates the offset value in accordance with the measurement result according to, and thus the changed alignment offset can be accurately obtained.

【0016】更に、その計測手段(21,22)が、そ
の投影光学系(4)を通過する露光エネルギー量を計測
するものである場合、その露光エネルギー量が多くなり
その投影光学系(4)の結像特性が大きく変化する虞が
あるときでも、結像性能を一定に保つために例えばレン
ズコントローラの制御により露光光の結像特性が所定の
状態に維持されるが、露光エネルギー量に応じて位置補
正手段(12)がアライメントマークの位置検出結果に
対するオフセットの値を算出することにより、露光光I
Lのもとでのマスクと感光基板との位置関係を正確に計
測することができる。
Further, when the measuring means (21, 22) measures the amount of exposure energy passing through the projection optical system (4), the amount of exposure energy increases and the projection optical system (4). Even when there is a possibility that the image forming characteristics of the image will change significantly, the image forming characteristics of the exposure light are maintained in a predetermined state by the control of the lens controller, for example, in order to keep the image forming performance constant. The position correction means (12) calculates the offset value with respect to the position detection result of the alignment mark, and the exposure light I
The positional relationship between the mask and the photosensitive substrate under L can be accurately measured.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明によるアライメント装置の一実
施例につき図面を参照して説明する。本例はステップア
ンドリピート方式でウエハ上にレチクルのパターンを転
写する縮小投影型露光装置(ステッパー)におけるTT
R方式のアライメント系に本発明を適用したものであ
る。TTR方式のアライメント系を使用する場合で、且
つ特に本例の図1のようにダイクロイックミラー2を用
いている場合には、ウエハに対する露光中にもアライメ
ントを行うことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the alignment apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This example is a TT in a reduction projection type exposure apparatus (stepper) that transfers a reticle pattern onto a wafer by a step-and-repeat method.
The present invention is applied to an R type alignment system. When the TTR type alignment system is used, and especially when the dichroic mirror 2 is used as shown in FIG. 1 of this example, alignment can be performed even during exposure of the wafer.

【0018】図1は本実施例の露光装置の全体の構成を
示し、この図1において、1は露光光用の光源である。
光源1から射出された露光光(i線、KrFエキシマレ
ーザ光等)ILは、シャッター8の開口部を経て不図示
の照明光学系により適度に集光され、ダイクロイックミ
ラー2で反射された後、レチクル3の転写対象となるパ
ターンが形成されたパターン領域をほぼ均一な照度で照
明する。レチクル3のパターン領域を透過した露光光
を、縮小投影型の投影光学系4によりウエハ6上に集束
し、これによりレチクル3のパターンをウエハ6上に転
写する。このウエハ6をウエハステージ7上に保持し、
ウエハステージ7上のウエハ6の近傍にレチクル3のア
ライメント等を行うための基準マーク5を取り付ける。
また、ウエハステージ7は投影光学系4の光軸に垂直な
XY面内でウエハ6の位置決めを行うXYステージ、投
影光学系4の光軸に平行なZ方向にウエハ6の位置決め
を行うZステージ等より構成されている。
FIG. 1 shows the overall structure of the exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, 1 is a light source for exposure light.
The exposure light (i-line, KrF excimer laser light, etc.) IL emitted from the light source 1 is appropriately condensed by an illumination optical system (not shown) through the opening of the shutter 8, and after being reflected by the dichroic mirror 2, The pattern area in which the pattern to be transferred of the reticle 3 is formed is illuminated with a substantially uniform illuminance. The exposure light transmitted through the pattern area of the reticle 3 is focused on the wafer 6 by the reduction projection type projection optical system 4, whereby the pattern of the reticle 3 is transferred onto the wafer 6. Hold this wafer 6 on the wafer stage 7,
A reference mark 5 for aligning the reticle 3 is attached near the wafer 6 on the wafer stage 7.
The wafer stage 7 is an XY stage for positioning the wafer 6 in an XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 4, and a Z stage for positioning the wafer 6 in the Z direction parallel to the optical axis of the projection optical system 4. Etc.

【0019】11はアライメント用の光源を示し、光源
11から射出されたアライメント光(露光光ILと異な
る波長域の照明光であって、例えばHe−Neレーザ光
等)ALはビームスプリッター10を透過して光路折り
曲げ用のミラー9で折り曲げられた後、ダイクロイック
ミラー2を透過してレチクル3のアライメントマークで
あるレチクルマークを照明する。レチクル3のレチクル
マークの近傍にはレチクル窓が形成され、このレチクル
窓を通過したアライメント光は、投影光学系4によりウ
エハ6のアライメントマークであるウエハマーク上に導
かれる。ウエハマークによる反射又は回折によりウエハ
マークから投影光学系4側に射出されたアライメント光
は、投影光学系4を経てレチクル3のレチクル窓に戻
る。このレチクル窓に戻されたアライメント光及びレチ
クル3のレチクルマークからのアライメント光は、平行
にダイクロイックミラー2及びミラー9を経てビームス
プリッター10に入射し、このビームスプリッター10
により反射されて受光器18に入射する。受光器18で
は、レチクルマークからのアライメント光及びウエハマ
ークからのアライメント光をそれぞれ光電変化してレチ
クル信号及びウエハ信号を生成し、これらレチクル信号
及びウエハ信号をそれぞれアライメント処理装置17に
供給する。なお、この種のTTR方式のアライメント系
のより具体的で詳細な構成は、例えば特開平4−781
4号公報に開示されている。
Reference numeral 11 denotes a light source for alignment, and alignment light emitted from the light source 11 (illumination light in a wavelength range different from the exposure light IL, such as He-Ne laser light) AL is transmitted through the beam splitter 10. After being bent by the mirror 9 for bending the optical path, the light passes through the dichroic mirror 2 and illuminates a reticle mark which is an alignment mark of the reticle 3. A reticle window is formed in the vicinity of the reticle mark of the reticle 3, and the alignment light passing through the reticle window is guided by the projection optical system 4 onto a wafer mark which is an alignment mark of the wafer 6. The alignment light emitted from the wafer mark to the projection optical system 4 side by reflection or diffraction by the wafer mark returns to the reticle window of the reticle 3 via the projection optical system 4. The alignment light returned to the reticle window and the alignment light from the reticle mark on the reticle 3 enter the beam splitter 10 through the dichroic mirror 2 and the mirror 9 in parallel, and the beam splitter 10
It is reflected by and is incident on the light receiver 18. The photodetector 18 photoelectrically changes the alignment light from the reticle mark and the alignment light from the wafer mark to generate a reticle signal and a wafer signal, and supplies these reticle signal and wafer signal to the alignment processing device 17, respectively. A more specific and detailed configuration of this type of TTR type alignment system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-781.
No. 4 publication.

【0020】アライメント用の光源11、ビームスプリ
ッター10、ミラー9及び受光器18よりアライメント
光学系19が構成され、このアライメント光学系19は
ダイクロイックミラー2の上方でレチクル3に平行に任
意の位置に移動できるように構成されている。従って、
後述のように、マークの打ち換えにより、投影光学系4
の露光エリア内でウエハ6のウエハマークの位置が変化
しても、それに合わせてアライメント光学系19の位置
を変えることができる。このアライメント光学系19の
位置は後述の中央処理装置12により制御される。
An alignment optical system 19 is composed of the alignment light source 11, the beam splitter 10, the mirror 9 and the light receiver 18, and the alignment optical system 19 is moved above the dichroic mirror 2 in parallel with the reticle 3 to an arbitrary position. It is configured to be able to. Therefore,
As will be described later, the projection optical system 4
Even if the position of the wafer mark on the wafer 6 changes in the exposure area of, the position of the alignment optical system 19 can be changed accordingly. The position of the alignment optical system 19 is controlled by the central processing unit 12 described later.

【0021】12は装置全体の動作を制御する中央処理
装置を示し、この中央処理装置12はシャッター駆動回
路13を介してシャッター8の開閉動作を制御する。シ
ャッター8の開口部の大きさにより内部を通過する露光
光ILの単位時間当りの露光エネルギーが変化するの
で、中央処理装置12は、そのシャッター8の開口部の
大きさ及び開状態の時間を制御することにより、ウエハ
6に指定された量のエネルギーの露光光を照射すること
ができる。また、中央処理装置12は、ステージコント
ローラ16を介してウエハステージ7の位置決めを行
う。この場合、ウエハステージ7の上面には不図示のミ
ラーが固定され、このミラーでステージコントローラ1
6に内蔵されたレーザー干渉計のレーザービームを反射
することにより、ウエハステージ7の投影光学系4の光
軸に垂直な面内での座標が常時計測されている。
Reference numeral 12 denotes a central processing unit for controlling the operation of the entire apparatus. The central processing unit 12 controls the opening / closing operation of the shutter 8 via a shutter drive circuit 13. Since the exposure energy per unit time of the exposure light IL passing through the shutter 8 changes depending on the size of the opening of the shutter 8, the central processing unit 12 controls the size of the opening of the shutter 8 and the open time. By doing so, it is possible to irradiate the wafer 6 with the exposure light of the specified amount of energy. The central processing unit 12 also positions the wafer stage 7 via the stage controller 16. In this case, a mirror (not shown) is fixed on the upper surface of the wafer stage 7, and the stage controller 1 is used by this mirror.
By reflecting the laser beam of the laser interferometer built in 6, the coordinates in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 4 of the wafer stage 7 are constantly measured.

【0022】14はレンズコントローラ、15は干渉計
波長補正部、21は温度計、22は大気圧計を示し、温
度計21により計測されている投影光学系4の近傍の温
度及び大気圧計22により計測されている投影光学系4
の近傍の大気圧の情報をレンズコントローラ14及び干
渉計波長補正部15に供給する。本例の投影光学系4
は、内部の所定のレンズ室の圧力が可変であり、そのレ
ンズ室の圧力を変化させて屈折率を変化させることによ
り、結像特性(倍率、諸収差の状態等)を変えることが
できるように構成されている。そして、中央処理装置1
2は、シャッター駆動回路13を介して設定するシャッ
ター8の開口部の大きさ及び設定時間より投影光学系4
を通過する露光エネルギーの量を算出し、この露光エネ
ルギーの量をレンズコントローラ14に知らせる。
Reference numeral 14 is a lens controller, 15 is an interferometer wavelength correction unit, 21 is a thermometer, 22 is an atmospheric pressure gauge, and the temperature near the projection optical system 4 measured by the thermometer 21 and the atmospheric pressure gauge 22 are used for measurement. Projection optical system 4
The information on the atmospheric pressure in the vicinity of is supplied to the lens controller 14 and the interferometer wavelength correction unit 15. Projection optical system 4 of this example
Is capable of changing the pressure of a predetermined lens chamber inside, and changing the pressure of the lens chamber to change the refractive index, so that the imaging characteristics (magnification, states of various aberrations, etc.) can be changed. Is configured. And the central processing unit 1
2 is the projection optical system 4 based on the size of the opening of the shutter 8 and the set time set through the shutter drive circuit 13.
The amount of exposure energy passing through is calculated and the amount of exposure energy is notified to the lens controller 14.

【0023】この露光エネルギーの量、温度計21によ
る温度情報及び大気圧計22による大気圧情報に応じ
て、レンズコントローラ14は、投影光学系4の所定の
レンズ室の圧力を変化させる。これによりレチクル3の
パターンが投影光学系4を介してウエハ6上に常に同一
の結像特性で露光される。なお、投影光学系4の所定の
レンズ室の圧力を変える代わりに、投影光学系4を構成
するレンズ群の内の所定のレンズ群を移動させるように
構成してもよく、更に焦点位置に関しては、図示省略し
た焦点合わせ機構により求めた投影光学系4の焦点位置
に対して或るオフセットを加えた位置にウエハ6の露光
面を設定するようにしてもよい。それ以外に、レチクル
3を投影光学系4の光軸に沿って微動させるか、又はレ
チクル3を投影光学系4の光軸に垂直な面に対してわず
かに傾けることにより、投影光学系4の歪曲収差等を補
正するようにしてもよい。
The lens controller 14 changes the pressure in a predetermined lens chamber of the projection optical system 4 according to the amount of the exposure energy, the temperature information from the thermometer 21 and the atmospheric pressure information from the atmospheric pressure gauge 22. As a result, the pattern of the reticle 3 is always exposed on the wafer 6 via the projection optical system 4 with the same image forming characteristics. Instead of changing the pressure of a predetermined lens chamber of the projection optical system 4, a predetermined lens group of the lens groups forming the projection optical system 4 may be moved. The exposure surface of the wafer 6 may be set at a position obtained by adding a certain offset to the focus position of the projection optical system 4 obtained by the focusing mechanism (not shown). Other than that, the reticle 3 is slightly moved along the optical axis of the projection optical system 4, or the reticle 3 is slightly tilted with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 4, thereby You may make it correct a distortion aberration etc.

【0024】また、干渉計波長補正部15は、温度計2
1の温度情報及び大気圧計22の大気圧情報に基づい
て、レーザー干渉計のレーザービームの波長補正を行
い、この補正後の波長を中央処理装置12を介してステ
ージコントローラ16にフィードバックする。これによ
り、ステージコントローラ16内部のレーザー干渉計は
正確にウエハステージ7の座標を計測することができ、
周囲の環境の変化によらずに、ウエハステージ7は常に
正確に目標位置に位置決めされる。
Further, the interferometer wavelength correction unit 15 includes the thermometer 2
The wavelength of the laser beam of the laser interferometer is corrected based on the temperature information of 1 and the atmospheric pressure information of the atmospheric pressure gauge 22, and the corrected wavelength is fed back to the stage controller 16 via the central processing unit 12. As a result, the laser interferometer inside the stage controller 16 can accurately measure the coordinates of the wafer stage 7,
The wafer stage 7 is always accurately positioned at the target position regardless of changes in the surrounding environment.

【0025】次に、本実施例のアライメント動作の一例
につき説明する。本実施例では、レンズコントローラ1
4は露光光ILのもとで投影光学系4の結像特性が周囲
の環境条件の変化等によらずに常に同一になるように制
御を行うが、アライメント光ALに関しては投影光学系
4の結像特性の変化が補正しきれない。即ち、レンズコ
ントローラ14により投影光学系4の結像特性を制御し
ても、アライメント光ALに対しては制御誤差(制御残
差)が残り、露光光ILのもとでのレチクル3とウエハ
6との位置関係と、アライメント光ALのもとでのレチ
クル3とウエハ6との位置関係との差であるアライメン
トオフセットが変化する。
Next, an example of the alignment operation of this embodiment will be described. In this embodiment, the lens controller 1
4 controls so that the image forming characteristics of the projection optical system 4 under the exposure light IL are always the same regardless of changes in surrounding environmental conditions. Changes in imaging characteristics cannot be corrected completely. That is, even if the lens controller 14 controls the image forming characteristics of the projection optical system 4, a control error (control residual) remains with respect to the alignment light AL, and the reticle 3 and the wafer 6 under the exposure light IL. And the alignment relationship, which is the difference between the positional relationship between the reticle 3 and the wafer 6 under the alignment light AL, changes.

【0026】これに関して詳細に説明する。図1の露光
装置は、露光中にもアライメントが可能な構成となって
おり、露光中にもレチクル3とウエハ6との相対関係が
露光量の変化を含む環境条件の変化に応じて刻々と変化
する。図1においては、露光光IL及びアライメント光
ALが共に基準マーク5上に照射されているが、露光光
ILとアライメント光ALとはレチクル3を通過する段
階ではX方向にΔxだけ離れている。このΔxは倍率色
収差と呼ばれる収差であり、投影光学系4を通して基準
マーク5を見るときの露光光ILとアライメント光AL
との倍率方向の光路の位置の差を示している。この倍率
色収差Δxの値が、露光量を含む環境条件の変化に応じ
て時間的に変化する。
This will be described in detail. The exposure apparatus of FIG. 1 is configured so that alignment can be performed even during exposure, and the relative relationship between the reticle 3 and the wafer 6 is constantly changing during exposure according to changes in environmental conditions including changes in the exposure amount. Change. In FIG. 1, the exposure light IL and the alignment light AL are both irradiated onto the reference mark 5, but the exposure light IL and the alignment light AL are separated by Δx in the X direction when passing through the reticle 3. This Δx is an aberration called chromatic aberration of magnification, and the exposure light IL and the alignment light AL when the reference mark 5 is viewed through the projection optical system 4 are shown.
And the position difference of the optical path in the magnification direction. The value of the lateral chromatic aberration Δx temporally changes according to changes in environmental conditions including the exposure amount.

【0027】その倍率色収差Δxの変化量は、シャッタ
ー駆動回路13及びレンズコントローラ14からの情報
に基づき、中央処理装置12が求めることができる。ま
た、その基準マーク5を投影光学系4の露光エリア内で
2次元的に移動して各計測点で倍率色収差Δxの変化量
を計測することにより、投影光学系4の露光エリア内で
の位置に応じた倍率色収差Δxの変化量を求めることが
できる。中央処理装置12は、アライメント処理装置1
7からのレチクル3とウエハ6との相対位置に関する情
報にその倍率色収差Δxの変化量を加算し、この加算後
の位置情報を位置補正量としてステージコントローラ1
6に供給する。これにより、常に露光光ILのもとで正
確な位置にウエハ6を位置決めすることができる。
The change amount of the lateral chromatic aberration Δx can be obtained by the central processing unit 12 based on the information from the shutter drive circuit 13 and the lens controller 14. In addition, the reference mark 5 is two-dimensionally moved within the exposure area of the projection optical system 4 to measure the amount of change in the lateral chromatic aberration Δx at each measurement point, whereby the position within the exposure area of the projection optical system 4 is measured. It is possible to obtain the amount of change in the lateral chromatic aberration Δx according to The central processing unit 12 is the alignment processing unit 1
The amount of change in the lateral chromatic aberration Δx is added to the information on the relative position between the reticle 3 and the wafer 6 from 7 and the position information after this addition is used as the position correction amount.
Supply to 6. As a result, the wafer 6 can always be positioned at an accurate position under the exposure light IL.

【0028】図2及び図3は、それぞれ図1のアライメ
ント光ALの投影光学系4の露光エリア4I内での照射
位置を投影光学系4及びレチクル3を通して観察した状
態を示す。これら図2及び図3において、実線で示すス
リット状のアライメント光のビーム(例えば図2のアラ
イメント光のビームX1 ,X2 )はレンズコントローラ
14が投影光学系4の結像特性の制御を行う前の状態、
破線で示すスリット(例えば図2のスリットXA1 ,X
2 )はレンズコントローラ14が投影光学系4の露光
光に対する結像特性が同一になるように制御を行った後
の状態を示す。
FIGS. 2 and 3 show states in which the irradiation position of the alignment light AL in FIG. 1 within the exposure area 4I of the projection optical system 4 is observed through the projection optical system 4 and the reticle 3, respectively. 2 and 3, the lens controller 14 controls the imaging characteristics of the projection optical system 4 for the slit-shaped alignment light beams (for example, the alignment light beams X 1 and X 2 in FIG. 2 ) shown by the solid lines. The previous state,
Slits shown by broken lines (for example, slits XA 1 and X in FIG. 2)
A 2 ) shows a state after the lens controller 14 controls the projection optical system 4 so that the imaging characteristics for the exposure light become the same.

【0029】その内の、図2において、X1 及びX2
それぞれX方向のスリット状のアライメント光のビーム
(アライメントビーム)、Y1 及びY2 はそれぞれY方
向のスリット状のアライメントビームを示し、これら4
本のアライメントビームがレチクル3の中心(従って、
露光エリア4Iの中心)から放射状に配置されている。
そして、レンズコントローラ14が、投影光学系4に対
して露光光に関する結像特性が一定になるように制御を
行った結果、スリット状のアライメントビームの位置が
それぞれ破線で示す位置XA1 ,XA2 及びYA1 及び
YA2 に移動したとする。図2では分かり易く表現する
ために、例えばアライメントビームX1と位置XA1
(同様にアライメントビームX2 と位置XA2 と)はX
方向にもずれているように見えるが、これらは非計測方
向であるY方向にだけずれている。同じく、アライメン
トビームY1 と位置YA1 と(同様にアライメントビー
ムY2 と位置YA2 と)は非計測方向であるX方向にだ
けずれている。このように、各アライメントビームが非
計測方向に移動するだけの場合には、アライメントに対
する影響はない。
Among them, in FIG. 2, X 1 and X 2 respectively represent slit-shaped alignment light beams in the X direction (alignment beams), and Y 1 and Y 2 respectively represent slit-shaped alignment beams in the Y direction. , These 4
The alignment beam of the book is centered on the reticle 3 (hence,
It is arranged radially from the center of the exposure area 4I).
Then, as a result of the lens controller 14 controlling the projection optical system 4 so that the imaging characteristics regarding the exposure light become constant, the positions of the slit-shaped alignment beams are positions XA 1 and XA 2 indicated by broken lines, respectively. And YA 1 and YA 2 . For the sake of clarity in FIG. 2, for example, the alignment beam X 1 and the position XA 1 (also the alignment beam X 2 and the position XA 2 ) are X.
Although they appear to be offset in the directions, they are offset only in the Y direction, which is the non-measurement direction. Similarly, the alignment beam Y 1 and the position YA 1 (similarly, the alignment beam Y 2 and the position YA 2 ) are deviated only in the X direction which is the non-measurement direction. In this way, when each alignment beam only moves in the non-measurement direction, there is no influence on the alignment.

【0030】次に、図3は、ウエハ6上のアライメント
マークの位置がマークの打ち変え等により変化した場合
の一例を示し、図3において、XB1 及びXB2 はそれ
ぞれX方向のスリット状のアライメントビーム、YB1
及びYB2 はそれぞれY方向のスリット状のアライメン
トビームを示す。投影光学系4を通して各アライメント
ビームがウエハ6上に照射されると、その照射位置はそ
れぞれのビームが通過する投影光学系4の光路での倍率
色収差によって変わる。ウエハステージ7上の基準マー
ク5により露光光ILとアライメント光ALとの間の倍
率色収差の計測を行い、この計測結果によりレチクル3
のパターンの投影位置に対するアライメントビームによ
るウエハ6の位置検出結果のオフセット量を算出するこ
とにより、そのアライメントビームのウエハ6上での照
射位置を求めることができる。
Next, FIG. 3 shows an example of the case where the position of the alignment mark on the wafer 6 is changed due to the mark reshuffling or the like. In FIG. 3, XB 1 and XB 2 are slit-shaped in the X direction. Alignment beam, YB 1
And YB 2 respectively indicate slit-shaped alignment beams in the Y direction. When each alignment beam is irradiated onto the wafer 6 through the projection optical system 4, the irradiation position changes depending on the chromatic aberration of magnification in the optical path of the projection optical system 4 through which each beam passes. The chromatic aberration of magnification between the exposure light IL and the alignment light AL is measured by the reference mark 5 on the wafer stage 7, and the reticle 3 is measured based on this measurement result.
By calculating the offset amount of the position detection result of the wafer 6 by the alignment beam with respect to the projected position of the pattern, the irradiation position of the alignment beam on the wafer 6 can be obtained.

【0031】その後、露光動作に入ると、投影光学系4
の結像特性は露光量を含む環境条件の変化に応じて変化
し、レンズコントローラ14は露光光ILのもとでの倍
率や歪曲収差等の結像特性が一定となるように投影光学
系4の制御を行う。それに応じて各アライメントビーム
の露光エリア4I内での位置はそれぞれ位置XC1 ,X
2 及びYC1 ,YC2 に変化する。図3の例では、X
方向用のアライメントビームXB1 及びXB2 の計測方
向であるX方向への位置ずれ量はそれぞれΔX1 及びΔ
2 であり、Y方向用のアライメントビームYB1 及び
YB2 の計測方向であるY方向への位置ずれ量はそれぞ
れΔY1 及びΔY2 である。
After that, when the exposure operation is started, the projection optical system 4
Of the projection optical system 4 changes so that the imaging characteristics of the lens controller 14 such as magnification and distortion under the exposure light IL are constant. Control. Accordingly, the positions of the respective alignment beams in the exposure area 4I are respectively positions XC 1 and X
Change to C 2, YC 1 and YC 2 . In the example of FIG. 3, X
The positional deviation amounts of the alignment beams XB 1 and XB 2 for the directions in the X direction, which is the measurement direction, are ΔX 1 and Δ, respectively.
X 2 and the positional deviation amounts of the alignment beams YB 1 and YB 2 for the Y direction in the Y direction, which is the measurement direction, are ΔY 1 and ΔY 2 , respectively.

【0032】これら位置ずれ量を図1の中央処理装置1
2が演算により求め、ウエハステージ7の目標座標値に
その位置ずれ量をオフセット補正して得られた座標値を
ステージコントローラ16に供給することにより、露光
光ILのもとで正確な位置決めを行うことができる。こ
のように、周囲の温度変動、大気圧変動及び露光量に応
じてレンズコントローラ14が投影光学系4の結像特性
を補正するのみならず、アライメントビームにより得ら
れた位置関係を露光光用に補正することにより、更に高
精度にレチクル3とウエハ6との露光光ILのもとでの
アライメントを行うことができる。
These positional deviation amounts are calculated by the central processing unit 1 of FIG.
2 is calculated, and the coordinate value obtained by offset-correcting the target coordinate value of the wafer stage 7 is supplied to the stage controller 16 for accurate positioning under the exposure light IL. be able to. As described above, not only the lens controller 14 corrects the image forming characteristic of the projection optical system 4 according to the ambient temperature fluctuation, the atmospheric pressure fluctuation, and the exposure amount, but also the positional relationship obtained by the alignment beam is used for the exposure light. By the correction, the alignment of the reticle 3 and the wafer 6 under the exposure light IL can be performed with higher accuracy.

【0033】上述の実施例では、中央処理装置12の演
算によりアライメントオフセットの補正量を決定してい
る。その他に、基準マーク5等を用いて随時アライメン
トビームの位置を計測し、その実測値に基づいてアライ
メント動作を行うようにしてもよい。また、上述の実施
例では、倍率色収差について補正を行うことを説明して
いるが、色収差には投影光学系4の光軸方向に対するず
れ量に対応する軸上色収差も存在する。この軸上色収差
についても、同様に中央処理装置12の演算により補正
量を求めることによって対処することができる。
In the above embodiment, the correction amount of the alignment offset is determined by the calculation of the central processing unit 12. Alternatively, the position of the alignment beam may be measured at any time using the reference mark 5 or the like, and the alignment operation may be performed based on the measured value. Further, in the above-described embodiments, correction of lateral chromatic aberration is described, but chromatic aberration also includes axial chromatic aberration corresponding to the amount of deviation of the projection optical system 4 with respect to the optical axis direction. This axial chromatic aberration can also be dealt with by similarly obtaining the correction amount by the calculation of the central processing unit 12.

【0034】なお、TTR方式のアライメント系におい
ては、ウエハ6の各ショット領域の周囲の4個のアライ
メントマーク(ウエハマーク)の位置により、レチクル
3とウエハ6との相対位置及び相対回転角だけではな
く、相対倍率をも計測することができる。例えば、図4
に示すように、レチクル3上でのレチクルマークをAR
1〜AR4とすると、これらレチクルマークAR1〜A
R4に対して露光光のもとで共役な位置にそれぞれウエ
ハ6上のウエハマークが形成されているものとする。し
かしながら、これらウエハ6上のウエハマークのアライ
メント光のもとでレチクル3上で共役な像は例えばそれ
ぞれ破線で示す位置AW1〜AW4に形成される。即
ち、アライメント光で観察した場合、ウエハ6上のウエ
ハマークはレチクル3上の位置AW1,AW2,AW3
及びAW4に見える。
In the TTR type alignment system, depending on the positions of the four alignment marks (wafer marks) around each shot area of the wafer 6, only the relative position and the relative rotation angle between the reticle 3 and the wafer 6 are used. Instead, the relative magnification can be measured. For example, in FIG.
As shown in, the reticle mark on the reticle 3 is AR
1 to AR4, these reticle marks AR1 to A
It is assumed that a wafer mark on the wafer 6 is formed at a position conjugate with R4 under exposure light. However, under the alignment light of the wafer marks on the wafer 6, conjugate images on the reticle 3 are formed, for example, at positions AW1 to AW4 indicated by broken lines, respectively. That is, when observed with alignment light, the wafer mark on the wafer 6 is located at the positions AW1, AW2, AW3 on the reticle 3.
And AW4.

【0035】この場合、レチクルマークAR1〜AR4
及びウエハマークはそれぞれ図4の紙面に平行な2次元
平面内での座標が計測できるように、例えば十字形に形
成しておく。これにより倍率の変動はそれぞれ対向する
アライメントマークの間隔より求めることができる。即
ち、図4において、ウエハマークのアライメント光によ
り観察される位置AW1と位置AW3との間隔と、レチ
クルマークAR1とレチクルマークAR3との間隔との
比を所定周期で計測することにより、一方向の投影光学
系4の倍率の変動が検出できる。同様に、ウエハマーク
のアライメント光により観察される位置AW2と位置A
W4との間隔と、レチクルマークAR2とレチクルマー
クAR4との間隔との比を所定周期で計測することによ
り、他の方向の投影光学系4の倍率の変動が検出でき
る。
In this case, the reticle marks AR1 to AR4
The wafer mark and the wafer mark are formed, for example, in a cross shape so that the coordinates in a two-dimensional plane parallel to the paper surface of FIG. 4 can be measured. Thereby, the variation of the magnification can be obtained from the interval between the alignment marks facing each other. That is, in FIG. 4, the ratio of the distance between the position AW1 and the position AW3 observed by the alignment light of the wafer mark and the distance between the reticle mark AR1 and the reticle mark AR3 is measured in a predetermined cycle to obtain one direction. A change in the magnification of the projection optical system 4 can be detected. Similarly, position AW2 and position AW observed by the alignment light of the wafer mark
By measuring the ratio of the distance between W4 and the distance between reticle mark AR2 and reticle mark AR4 in a predetermined cycle, it is possible to detect variation in the magnification of projection optical system 4 in another direction.

【0036】しかしながら、これはアライメント光で見
た場合の倍率の変動であるため、周囲の温度、大気圧及
び露光量から露光光で見た場合の倍率の変動に対する補
正値を求め、この補正値をアライメント光で見た場合の
倍率の変動に加算して露光光で見た場合の倍率の変動を
算出する。そして、レンズコントローラ14により投影
光学系4の倍率を元の値に戻すことにより、良好な重ね
合わせを行うことができる。更に、図1の基準マーク5
を用いてウエハ6用のアライメントビームの位置を、例
えばウエハ交換毎又は1回の露光毎等の割合で計測する
ことにより、倍率の変動を検出するようにしてもよい。
However, since this is variation in magnification when viewed with alignment light, a correction value for variation in magnification when viewed with exposure light is obtained from the ambient temperature, atmospheric pressure and exposure amount, and this correction value is used. Is added to the variation of the magnification when viewed with the alignment light to calculate the variation of the magnification when viewed with the exposure light. Then, by returning the magnification of the projection optical system 4 to the original value by the lens controller 14, good superposition can be performed. Furthermore, the reference mark 5 in FIG.
It is also possible to detect the fluctuation of the magnification by measuring the position of the alignment beam for the wafer 6 by using, for example, every time the wafer is exchanged or at each exposure.

【0037】なお、図1の露光装置は、受光器18とし
て例えば2次元のCCDカメラ等を用いてアライメント
マークの位置を計測するものであるが、アライメントマ
ークの検出方式は任意である。例えば、スリット状のア
ライメントビームをアライメントマーク上で走査する方
式又は特開平2−272305号公報に開示されている
ような干渉縞を用いた方式でも良い。また、上述実施例
では投影光学系4として複数枚のレンズエレメントから
なる投影光学系を想定しているが、ミラープロジェクシ
ョン方式や反射系と屈折系とを組み合わせた方式の投影
光学系を用いてその所定のレンズ室の圧力を調整する
か、又は所定の光学素子を移動させるような場合にも本
発明を適用することができる。
The exposure apparatus of FIG. 1 measures the position of the alignment mark by using, for example, a two-dimensional CCD camera as the light receiver 18, but the alignment mark detection method is arbitrary. For example, a method of scanning a slit-shaped alignment beam on the alignment mark or a method of using an interference fringe as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-272305 may be used. Further, in the above-described embodiment, the projection optical system including a plurality of lens elements is assumed as the projection optical system 4, but a projection optical system of a mirror projection system or a system combining a reflection system and a refraction system is used. The present invention can be applied to the case where the pressure of a predetermined lens chamber is adjusted or a predetermined optical element is moved.

【0038】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various structures can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、アライメント送光系及
びアライメント受光系は連動してマスクの上方で移動さ
せることができるので、マークの打ち換え等により感光
基板側のアライメントマークの位置が変わってもそのア
ライメントマークを正確に検出することができる。そし
て、位置補正手段がそのアライメントマークに対する位
置検出結果のオフセット補正を行うことにより、アライ
メントマークの位置が変化してもアライメント精度が低
下することがない利点がある。
According to the present invention, since the alignment light-transmitting system and the alignment light-receiving system can be moved above the mask in an interlocking manner, the position of the alignment mark on the side of the photosensitive substrate is changed by changing the marks. However, the alignment mark can be accurately detected. Then, the position correction means performs the offset correction of the position detection result for the alignment mark, so that there is an advantage that the alignment accuracy does not decrease even if the position of the alignment mark changes.

【0040】更に、環境条件に応じてアライメントマー
クに対する位置検出結果に適当なオフセットを加算して
露光光に対する位置関係を求めることができるので、周
囲の温度等の環境条件が変化しても、アライメント精度
が低下しない利点がある。また、測定手段が投影光学系
を通過する露光エネルギーを計測する場合には、露光エ
ネルギーの変化に応じてオフセットを新たに算出するこ
とにより、露光エネルギーの量が変化してもアライメン
ト精度が低下しない利点がある。
Furthermore, since the positional relationship with respect to the exposure light can be obtained by adding an appropriate offset to the position detection result for the alignment mark according to the environmental conditions, even if the environmental conditions such as the ambient temperature change, the alignment can be performed. There is an advantage that accuracy does not decrease. Further, when the measuring means measures the exposure energy passing through the projection optical system, the alignment accuracy does not decrease even if the amount of the exposure energy changes by newly calculating the offset according to the change of the exposure energy. There are advantages.

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

【図1】本発明によるアライメント装置の一実施例が適
用された露光装置を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exposure apparatus to which an embodiment of an alignment apparatus according to the present invention is applied.

【図2】アライメント光で観察した場合のアライメント
マークの位置の一例を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an example of positions of alignment marks when observed with alignment light.

【図3】アライメント光で観察した場合のアライメント
マークの位置の他の例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing another example of the position of an alignment mark when observed with alignment light.

【図4】倍率の変動を検出するためのアライメントマー
クの一例を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing an example of an alignment mark for detecting a change in magnification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 露光光の光源 2 ダイクロイックミラー 3 レチクル 4 投影光学系 5 基準マーク 6 ウエハ 8 シャッター 10 ビームスプリッター 11 アライメント用の光源 12 中央処理装置 13 シャッター駆動回路 14 レンズコントローラ 15 干渉計波長補正部 16 ステージコントローラ 17 アライメント処理装置 18 受光器 19 アライメント光学系 21 温度計 22 大気圧計 1 Light Source for Exposure Light 2 Dichroic Mirror 3 Reticle 4 Projection Optical System 5 Reference Mark 6 Wafer 8 Shutter 10 Beam Splitter 11 Light Source for Alignment 12 Central Processing Unit 13 Shutter Drive Circuit 14 Lens Controller 15 Interferometer Wavelength Corrector 16 Stage Controller 17 Alignment processing device 18 Optical receiver 19 Alignment optical system 21 Thermometer 22 Atmospheric pressure meter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明光源からの露光光をマスク上に照射
する照明光学系と該マスク上に形成されたパターンを前
記露光光のもとで感光基板上に転写する投影光学系とを
備えた投影露光装置に設けられ、前記露光光とは異なる
波長帯のアライメント光で前記マスクに形成されたアラ
イメントマーク及び前記感光基板に形成されたアライメ
ントマークを照明することにより、前記マスクと前記感
光基板との相対的な位置合わせを行うアライメント装置
において、 前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記マスクの
アライメントマークを前記アライメント光で照明すると
共に、前記感光基板のアライメントマークを前記アライ
メント光で前記マスク及び前記投影光学系を介して照明
するアライメント送光系と、 該アライメント送光系と連動して前記マスクの上方に移
動自在に配置され、前記マスクのアライメントマークか
らのアライメント光を受光すると共に、前記感光基板の
アライメントマークからのアライメント光を前記投影光
学系及び前記マスクを介して受光するアライメント受光
系と、 該アライメント受光系からの受光信号に基づいて前記マ
スクと前記感光基板との位置ずれ量を算出する位置算出
手段と、 前記投影光学系に関する環境条件を測定する計測手段
と、 該計測手段による計測結果に応じて前記位置算出手段に
より算出された前記マスクと前記感光基板との位置ずれ
量に所定のオフセット補正を行う位置補正手段とを有す
る事を特徴とするアライメント装置。
1. An illumination optical system for irradiating a mask with exposure light from an illumination light source, and a projection optical system for transferring a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate under the exposure light. The mask and the photosensitive substrate are provided in the projection exposure apparatus, and the alignment mark formed on the mask and the alignment mark formed on the photosensitive substrate are illuminated with alignment light having a wavelength band different from that of the exposure light, thereby illuminating the mask and the photosensitive substrate. In an alignment apparatus for performing relative alignment of the mask, the alignment mark of the mask is illuminated by the alignment light, and the alignment mark of the photosensitive substrate is masked by the alignment light. And an alignment light-transmitting system that illuminates through the projection optical system, and in conjunction with the alignment light-transmitting system. An alignment light receiving unit that is movably arranged above the mask and receives alignment light from the alignment mark of the mask and receives alignment light from the alignment mark of the photosensitive substrate via the projection optical system and the mask. System, position calculating means for calculating a positional deviation amount between the mask and the photosensitive substrate based on a light receiving signal from the alignment light receiving system, measuring means for measuring environmental conditions relating to the projection optical system, and the measuring means. An alignment apparatus comprising: a position correction unit that performs a predetermined offset correction on the amount of positional deviation between the mask and the photosensitive substrate calculated by the position calculation unit according to the measurement result by
【請求項2】 前記計測手段は、前記投影光学系を通過
する露光エネルギー量を計測するものである事を特徴と
する請求項1記載のアライメント装置。
2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit measures the amount of exposure energy passing through the projection optical system.
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