JPH0562871A - Scanning exposure device and object movement measuring apparatus - Google Patents

Scanning exposure device and object movement measuring apparatus

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JPH0562871A
JPH0562871A JP3245054A JP24505491A JPH0562871A JP H0562871 A JPH0562871 A JP H0562871A JP 3245054 A JP3245054 A JP 3245054A JP 24505491 A JP24505491 A JP 24505491A JP H0562871 A JPH0562871 A JP H0562871A
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reticle
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    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Abstract

PURPOSE:To perform an interference fringe type alignment without influence of scanning direction and speed substantially without interruption during scanning without using the position measured value of a scanning stage when reversely scanning to expose. CONSTITUTION:The scanning exposure device comprises frequency modulating means 502 for applying a predetermined frequency difference to two beams BL1, BL2 to irradiate from beam irradiating means 501 when an interference fringe alignment method is applied to an exposure device, and switching means 507 for so switching as to invert the polarity of the difference of the beams BL1, BL2 from the means 501 in response to whether the scanning direction of a mask R is a positive direction of a first direction or a negative direction. It is so constituted that the frequencies of first and second AC signals always become the difference or more of the two beams BL1, BL2 irrespective of the positive and negative of the scanning direction of the mark R. As a result, scanning speed and direction are not limited, and its throughput is improved.

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、マスク上のパターンを
感光基板上に投影露光する際、マスクと感光基板とを投
影光学系に対して同時に走査する走査露光装置に関する
ものである。また本発明は、移動物体の速度、位置など
を測定する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning exposure apparatus which simultaneously scans a mask and a photosensitive substrate with respect to a projection optical system when the pattern on the mask is projected and exposed on the photosensitive substrate. The present invention also relates to a device for measuring the speed, position, etc. of a moving object.

【0002】[0002]

【従来の技術】(走査露光装置の第1の従来例)従来の
走査露光装置として、等倍の反射投影光学系を備え、マ
スクを保持するマスクステージと感光基板(ウエハ)を
保持する基板ステージとを共通の移動コラムに結合し
て、同一速度で走査露光する方式が知られている。この
等倍の反射投影光学系は、屈折素子(レンズ)を用いな
いために広い露光波長域に渡って色収差が良好であり、
光源(水銀ランプ)からの輝線スペクトルの2本以上
(例えばg線とh線等)を同時に使って露光強度を高
め、高速な走査露光を可能としている。しかしながら反
射投影系では、S(サジタル)像面とM(メリジオナ
ル)像面の双方の非点収差をともに零にする点が、反射
投影系の光軸から一定距離の像高位置近傍に制限される
ため、マスクを照明する露光光の形状は幅の狭い輪帯の
一部分、いわゆる円弧スリット状になっている。このよ
うな等倍の走査露光装置(ミラープロジェクションアラ
イナー)では、ウエハ上に投影されるマスクのパターン
像が鏡像関係にならないようにすると、マスクとウエハ
とを一体の移動コラム上にアライメントした状態で保持
させた後は移動コラムが円弧状スリット照明光の幅方向
に一次元走査を行なうことで露光が完了する。当然のこ
とながら、ウエハ上に投影されたマスクパターン像が鏡
像関係になるような等倍投影系では、マスクステージと
ウエハステージとを互いに逆方向に同一速度で移動させ
る必要がある。
2. Description of the Related Art (First Conventional Example of Scanning Exposure Apparatus) As a conventional scanning exposure apparatus, a mask stage for holding a mask and a substrate stage for holding a photosensitive substrate (wafer) are provided with a catoptric projection optical system of equal magnification. There is known a method in which scanning exposure is performed at the same speed by combining the scanning lines and a common moving column. This unit-magnification catoptric projection optical system has good chromatic aberration over a wide exposure wavelength range because it does not use a refraction element (lens).
The exposure intensity is increased by simultaneously using two or more (e.g., g-line and h-line) emission lines from the light source (mercury lamp) to enable high-speed scanning exposure. However, in the catoptric system, the point at which both the astigmatism of both the S (sagittal) image plane and the M (meridional) image plane becomes zero is limited to the vicinity of the image height position at a constant distance from the optical axis of the catoptric system. Therefore, the shape of the exposure light that illuminates the mask is a so-called arc slit shape, which is a part of the narrow annular zone. In such an equal-magnification scanning exposure apparatus (mirror projection aligner), if the pattern image of the mask projected on the wafer is prevented from having a mirror image relationship, the mask and the wafer will be aligned on an integral moving column. After the holding, the moving column performs one-dimensional scanning in the width direction of the arc-shaped slit illumination light to complete the exposure. As a matter of course, in a unity-magnification projection system in which the mask pattern image projected on the wafer has a mirror image relationship, it is necessary to move the mask stage and the wafer stage in opposite directions at the same speed.

【0003】(走査露光装置の第2の従来技術)さらに
従来の走査露光方式として、屈折素子を組み込んで投影
倍率を拡大、または縮小にした状態でマスクステージと
感光基板のステージとの両方を倍率に応じた速度比で相
対走査するものも知られている。この場合、投影光学系
は反射素子と屈折素子とを組み合せたもの、あるいは屈
折素子のみで構成されたものが使われ、反射素子と屈折
素子とを組み合せた縮小投影光学系の一例としては、特
開昭63−163319号公報に開示されたものがあ
る。そしてこの投影光学系を用いた走査露光装置がパー
キン・エルマー社からステップ&スキャン方式のアライ
ナー(商品名Micrascan 1system)として発表されてい
る。
(Second Prior Art of Scanning Exposure Apparatus) Further, as a conventional scanning exposure method, both the mask stage and the stage of the photosensitive substrate are magnified in a state in which a refraction element is incorporated to enlarge or reduce the projection magnification. It is also known to perform relative scanning at a speed ratio according to. In this case, as the projection optical system, a combination of a reflective element and a refraction element, or a combination of only a refraction element is used, and as an example of a reduction projection optical system in which a reflection element and a refraction element are combined, There is one disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-163319. A scanning exposure apparatus using this projection optical system has been announced by Perkin Elmer as a step & scan aligner (trade name: Micrascan 1 system).

【0004】(走査露光装置の第3の従来技術)また、
フルフィールド投影が可能な縮小投影光学系を用いて、
ステップ&スキャン露光を行なう1つの方法も、特開平
2−229423号に開示されている。
(Third Prior Art of Scanning Exposure Apparatus)
Using a reduction projection optical system capable of full-field projection,
One method of performing step & scan exposure is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-229423.

【0005】(走査露光装置のポイント)以上のような
スキャン方式の露光装置のうち、投影倍率が等倍以外の
装置では、マスクステージとウエハステージとを倍率に
応じた速度比で精密に走査移動させる必要があるととも
に、走査中に生ずるマスクパターンとウエハ上のパター
ンとの整合状態からのずれも許容範囲内に押え込んでお
く必要がある。許容できる整合ずれは、ウエハ上の最小
パターン線幅から概略的に規定されるが、例えば0.8μ
m程度の線幅のパターンをウエハ上に作るとなると、そ
の1/5〜1/10以下のずれ量しか許容されない。従
って、走査露光中においては、マスクとウエハとの相対
的な位置ずれを常にモニターできることが望ましい。
(Points of scanning exposure apparatus) Among the scanning type exposure apparatuses as described above, in an apparatus having a projection magnification other than 1 ×, the mask stage and the wafer stage are precisely moved by scanning at a speed ratio corresponding to the magnification. In addition to the above, it is necessary to keep the deviation from the alignment state between the mask pattern and the pattern on the wafer generated during the scanning within the allowable range. The allowable misalignment is roughly defined from the minimum pattern line width on the wafer, but for example 0.8 μ
When a pattern having a line width of about m is formed on the wafer, only a shift amount of 1/5 to 1/10 or less is allowed. Therefore, it is desirable to be able to constantly monitor the relative displacement between the mask and the wafer during scanning exposure.

【0006】(走査中の位置ずれモニタ付き走査露光装
置の従来例)その1つの従来例として、特開昭63−4
1023号公報に開示されたように、マスク(レチク
ル)に形成されたハの字状の複数のレチクルマークと、
ウエハに形成されたハの字状の複数のウエハターゲット
とを、走査露光の直前、もしくは走査露光中に次々と検
出して、レチクルとウエハとの相対位置関係(倍率エラ
ーや回転エラーも含む)を補正する方式が知られてい
る。
(Conventional example of a scanning exposure apparatus with a positional deviation monitor during scanning) As one of the conventional examples, Japanese Patent Laid-Open No. 63-4
As disclosed in Japanese Patent No. 1023, a plurality of C-shaped reticle marks formed on a mask (reticle);
The relative positional relationship between the reticle and the wafer (including magnification error and rotation error) is detected by detecting a plurality of V-shaped wafer targets formed on the wafer immediately before or during scanning exposure. There is known a method of correcting the.

【0007】上記、特開昭63−41023号公報に開
示された方式は、図15に簡単に示したように、レチク
ルRの周辺に形成された複数のハの字マーク群RM1 、
RM2 、RM3 と、ウエハW上のショット領域SAの周
辺に形成された複数のハの字マーク群WM1 、WM2 、
WM3とを、ハの字に配置したスリット状の照明光束A
ILの照射のもとで、次々に相対走査する。図15にお
いて投影光学系PLは説明を簡単にするため等倍で図示
し、レチクルRとウエハWとは矢印のように互いに逆方
向に走査移動する。このとき、照明光束AILの照射に
よってレチクルマークRM1 、RM2 、RM3 とウエハ
マークWM1 、WM2 、WM3 から反射された正反射
光、もしくは散乱光の光量変化は図16に示すように、
時間軸上で規定される。
In the system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-41023, a plurality of C-shaped mark groups RM1 formed around the reticle R, as shown in FIG.
RM2, RM3 and a plurality of C-shaped mark groups WM1, WM2 formed around the shot area SA on the wafer W.
WM3 and slit-shaped illumination luminous flux A arranged in a V shape
Relative scanning is performed one after another under the irradiation of IL. In FIG. 15, the projection optical system PL is shown at the same size for simplicity of explanation, and the reticle R and the wafer W scan and move in opposite directions as indicated by arrows. At this time, the change in the amount of specular reflection light or scattered light reflected from the reticle marks RM1, RM2, RM3 and the wafer marks WM1, WM2, WM3 by the irradiation of the illumination light flux AIL is as shown in FIG.
It is specified on the time axis.

【0008】図16(A)はレチクルマークからの反射
光を光電検出して得られる信号波形の一例を表し、図1
6(B)はウエハマークからの散乱光を光電検出して得
られる信号波形の一例を表す。レチクルRとウエハWの
アライメントは、レチクル信号波形中のパルスP1 がウ
エハ信号波形中の1対のパルスP2 、P3 と時間的に整
合し、引き続きレチクル信号波形中のパルスP4 、P7
がそれぞれウエハ信号波形中の1対のパルスP5 、P6
、およびパルスP8 、P9 と時間的に整合するよう
に、レチクルR、ウエハWの走査速度と相対位置を調整
することによって達成される。ただし、実際に走査露光
を行なっている間に各マークを始めて検出するとなる
と、走査露光の開始時点では精密なアライメントが達成
されていないことになる。
FIG. 16A shows an example of a signal waveform obtained by photoelectrically detecting the reflected light from the reticle mark.
6B shows an example of a signal waveform obtained by photoelectrically detecting scattered light from the wafer mark. The alignment between the reticle R and the wafer W is such that the pulse P1 in the reticle signal waveform temporally aligns with the pair of pulses P2, P3 in the wafer signal waveform, and then the pulses P4, P7 in the reticle signal waveform.
Are a pair of pulses P5 and P6 in the wafer signal waveform, respectively.
, And the pulses P8 and P9 in time, by adjusting the scanning speed and relative position of the reticle R and the wafer W. However, if each mark is first detected during the actual scanning exposure, it means that precise alignment has not been achieved at the start of the scanning exposure.

【0009】そこで実際の露光開始前に図15に示した
ように予備走査を行ない、レチクル信号波形中の各パル
スP1 、P4 、P7 の各位置を平均した位置と、ウエハ
信号波形中の各パルスP2 、P3 、P5 、P6 、P8 、
P9 の各位置を平均した位置とを求め、両平均位置の差
から走査露光方向のアライメント誤差ΔXがわかる。ま
たパルスP1 〜P6 の各位置から次式を算出すると、走
査方向と直交する方向のアライメント誤差ΔYがわか
る。 ΔY=((P5 +P6 )−(P2 +P3 ))−(P4 −P1 )
Therefore, pre-scanning is performed as shown in FIG. 15 before the actual exposure is started, and the average position of each pulse P1, P4, P7 in the reticle signal waveform and each pulse in the wafer signal waveform. P2, P3, P5, P6, P8,
An average position of each position of P9 is obtained, and the alignment error ΔX in the scanning exposure direction can be known from the difference between the two average positions. When the following equation is calculated from the positions of the pulses P1 to P6, the alignment error ΔY in the direction orthogonal to the scanning direction can be found. ΔY = ((P5 + P6)-(P2 + P3))-(P4-P1)

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
非常に細いスリット状の照明光束AILが各アライメン
トマークを横切った時だけ、各信号波形が得られるた
め、高いアライメント精度を得るには複数個のマークの
位置を検出して、その平均値を求める等の処理が不可欠
になる。従って予備的なアライメントのための走査を行
なった後、露光用の本走査を行なうことになる。これで
はスループットが犠牲になってしまうという問題を避け
られない。また上記従来のマーク形状では、例え1ケ所
のマーク検出での精度が十分であっても、マークの大き
さは走査方向に関して極めて狭い幅寸法しか有していな
いため、アライメント信号波形中の各パルスは時間的に
断続的なものになり、信号波形中でパルスが発生しない
期間では、実質的にアライメント誤差の検出を行なって
いないことになる。このため、走査方向に並んだ複数の
マークの各間の部分では、レチクルRやウエハWを移動
させる走査ステージの位置を計測するレーザ干渉計の計
測値を頼りにすることになる。
SUMMARY OF THE INVENTION In the above prior art,
Since each signal waveform is obtained only when the extremely thin slit-shaped illumination light flux AIL crosses each alignment mark, the positions of a plurality of marks are detected and the average value thereof is obtained in order to obtain high alignment accuracy. It becomes indispensable to process such as. Therefore, after the scanning for preliminary alignment is performed, the main scanning for exposure is performed. This inevitably suffers from a sacrifice in throughput. Further, in the above-mentioned conventional mark shape, even if the accuracy in detecting the mark at one place is sufficient, the size of the mark has an extremely narrow width dimension in the scanning direction, so that each pulse in the alignment signal waveform is Is intermittent in time, and substantially no alignment error is detected during the period in which no pulse is generated in the signal waveform. Therefore, in a portion between each of the plurality of marks arranged in the scanning direction, the measurement value of the laser interferometer that measures the position of the scanning stage that moves the reticle R or the wafer W is relied upon.

【0011】本発明の目的は、互に逆方向に走査して露
光する際、走査ステージの位置計測値を用いることなく
走査中にほぼ間断なく、かつ走査方向に影響を受けずに
干渉縞アライメントを可能にした走査露光装置を提供す
ることにある。また本発明の目的は、移動物体の位置、
速度等を精度よく測定できる装置を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to perform interference fringe alignment without any interruption during scanning without using position measurement values of the scanning stage when scanning and exposing in mutually opposite directions and without being affected by the scanning direction. It is to provide a scanning exposure apparatus that enables the above. Another object of the present invention is to position the moving object,
An object of the present invention is to provide an apparatus capable of measuring speed and the like with high accuracy.

【0012】[0012]

【課題を達成するための手段】クレーム対応図である図
1(A)により請求項1の発明を説明すると、本発明に
係る走査露光装置は、投影光学系(PL)を挾んでマス
ク(R)と感光基板(W)とを結像関係に配置し、マス
クステージ(510)と基板ステージ(520)とを投
影倍率に応じた速度比で同時に第1方向(例えばX方
向)に相対移動させて、マスク(R)の原画パターンを
感光基板(W)上のショット領域に走査露光する装置に
適用される。
The invention according to claim 1 will be described with reference to FIG. 1 (A) which is a diagram corresponding to claims. In the scanning exposure apparatus according to the present invention, a mask (R) is placed across a projection optical system (PL). ) And the photosensitive substrate (W) are arranged in an image forming relationship, and the mask stage (510) and the substrate stage (520) are simultaneously moved in the first direction (for example, the X direction) at a speed ratio according to the projection magnification. And applied to a device for scanning and exposing the original image pattern of the mask (R) onto the shot area on the photosensitive substrate (W).

【0013】そして、請求項1に係る走査露光装置は図
1(A)に示すように、次の様な構成をとることによ
り、上述した目的を達成する。本発明で使用するマスク
(R)には、第1方向(X方向)に沿って一定ピッチで
配列された複数の格子要素から成るマスク格子(RM)
が、原画パターンの走査範囲に渡って設けられている。
また、感光基板(W)には、マスク格子(RM)に対応
した基板格子(WM)が同様に設けられている。さら
に、第1方向に関して対称的に傾いた2本のコヒーレン
トなビーム(BL1,BL2)がマスク格子(RM)と
基板格子(WM)のそれぞれを照射するように、それら
2本のビーム(BL1,BL2)をマスク(R)および
投影光学系(PL)を介して感光基板(W)に向けるビ
ーム照射手段501と、ビーム照射手段501から射出
される2本のビーム(BL1,BL2)に一定の周波数
差を与える周波数変調手段502と、2本のビーム(B
L1,BL2)の照射によってマスク格子(RM)から
同一方向に生じる2つの回折光によって形成された干渉
光を光電検出し、周波数差とマスク(R)の走査速度と
に応じた周波数の第1の交流信号を出力する第1光電検
出器503と、2本のビーム(BL1,BL2)の照射
によって基板格子(W)から同一方向に生じる2つの回
折光によって形成された干渉光を光電検出し、周波数差
と基板(W)の走査速度とに応じた周波数の第2の交流
信号を出力する第2光電検出器504と、第1交流信号
と第2交流信号とを比較し、マスク(R)と基板(W)
との相対走査中における位置ずれを検出する位置ずれ検
出手段505と、この位置ずれ検出手段505で検出さ
れた位置ずれに応じてマスクステージ510と基板ステ
ージ520を駆動制御する駆動手段506と、マスク
(R)の走査方向が第1方向の正方向であるか負方向で
あるかに応じて、ビーム照射手段501からの2本のビ
ーム(BL1,BL2)の周波数差の極性を反転させる
ように切換える切換手段507とを有し、第1交流信
号、第2交流信号の周波数がマスク(R)の走査方向の
正負によらず、常に2本のビーム(BL1,BL2)の
周波数差以上になるように構成する。請求項2に係る物
体の移動測定装置は、図1(B)に示すように、第1方
向に沿って往復移動する物体601上には、この第1方
向に沿って一定ピッチで配列された複数の格子要素から
なる回折格子602が設けられ、この回折格子上の同一
部分に2本のコヒーレントなビーム603,604を第
1方向に関して対称的に傾けて同時に照射し、回折格子
602から同一方向に生じる2つの回折光によって形成
される干渉光を光電検出器605で検出して得られた交
流信号に基づいて、物体601の移動量または移動位置
を測定する装置に適用される。そして、回折格子602
を照射する2本のビーム603,604に所定の周波数
差を与える周波数変調手段606と、物体601の往復
移動の方向性によって2本のビームの周波数差の極性を
切換える切換手段607とを備え、光電検出器605で
得られる信号の周波数を、物体601の往復移動の方向
性にかかわらず、常に周波数差以上にするように構成し
たものである。
Then, the scanning exposure apparatus according to the first aspect achieves the above-mentioned object by adopting the following configuration as shown in FIG. 1 (A). The mask (R) used in the present invention includes a mask grating (RM) including a plurality of grating elements arranged at a constant pitch in the first direction (X direction).
Are provided over the scanning range of the original image pattern.
Further, the photosensitive substrate (W) is also provided with a substrate grating (WM) corresponding to the mask grating (RM). Further, the two coherent beams (BL1, BL2), which are symmetrically inclined with respect to the first direction, irradiate the mask grating (RM) and the substrate grating (WM), respectively, so that the two beams (BL1, BL1, BL2) is directed to the photosensitive substrate (W) through the mask (R) and the projection optical system (PL), and the two beams (BL1 and BL2) emitted from the beam irradiation means 501 are constant. A frequency modulation means 502 for giving a frequency difference and two beams (B
The interference light formed by the two diffracted lights generated in the same direction from the mask grating (RM) by the irradiation of L1 and BL2) is photoelectrically detected, and the first of the frequencies corresponding to the frequency difference and the scanning speed of the mask (R) is detected. And a first photoelectric detector 503 which outputs an AC signal, and photoelectrically detects interference light formed by two diffracted lights generated in the same direction from the substrate grating (W) by irradiation of two beams (BL1, BL2). , A second photoelectric detector 504, which outputs a second AC signal having a frequency corresponding to the frequency difference and the scanning speed of the substrate (W), and the first AC signal and the second AC signal are compared, and the mask (R ) And substrate (W)
A positional deviation detecting unit 505 that detects a positional deviation during relative scanning with respect to the mask stage 510 and a driving unit 506 that controls the mask stage 510 and the substrate stage 520 according to the positional deviation detected by the positional deviation detecting unit 505; Depending on whether the scanning direction of (R) is the positive direction or the negative direction of the first direction, the polarity of the frequency difference between the two beams (BL1, BL2) from the beam irradiation means 501 is reversed. And a switching means 507 for switching, and the frequencies of the first AC signal and the second AC signal are always equal to or more than the frequency difference between the two beams (BL1, BL2) regardless of the positive / negative of the mask (R) in the scanning direction. To configure. As shown in FIG. 1B, an object movement measuring device according to a second aspect is arranged at a constant pitch along the first direction on an object 601 that reciprocates along the first direction. A diffraction grating 602 composed of a plurality of grating elements is provided, and two coherent beams 603 and 604 are simultaneously and obliquely irradiated to the same portion on the diffraction grating while being symmetrically inclined with respect to the first direction. It is applied to a device that measures the movement amount or the movement position of the object 601 based on the alternating current signal obtained by detecting the interference light formed by the two diffracted lights generated in 1) by the photoelectric detector 605. And the diffraction grating 602
And a switching means 607 for switching the polarity of the frequency difference between the two beams according to the directionality of the reciprocating movement of the object 601. The frequency of the signal obtained by the photoelectric detector 605 is always set to be equal to or more than the frequency difference regardless of the directionality of the reciprocating movement of the object 601.

【0014】[0014]

【作用】請求項1の発明では、走査露光装置に干渉縞ア
ライメント法を適用する時、マスク(R)の走査方向に
応じて、マスク格子(RM)と基板格子(WM)にそれ
ぞれ入射されるビーム(BL1,BL2)の周波数差の
極性が切換えられる。その結果、マスク格子(RM)に
対応する第1交流信号と、基板格子(WM)に対応する
第2交流信号の各周波数がマスク(R)の走査方向の正
負によらず、常に2本のビーム(BL1,BL2)の周
波数差以上になる。したがって、マスク走査方向や走査
速度が制限されなくなり、スループットが向上する。請
求項2の発明では、回折格子602に入射される2本の
ビーム603,604の周波数差の極性は、物体の移動
方向に応じて切換えられる。この結果、光電検出器60
5で得られる各ビームに対応する周波数が、物体の移動
方向にかかわらず常に周波数差以上になる。したがっ
て、物体の移動方向によって位置や速度が測定できなく
なったり、その精度が低下するといった問題が解消され
る。
According to the first aspect of the invention, when the interference fringe alignment method is applied to the scanning exposure apparatus, it is incident on the mask grating (RM) and the substrate grating (WM) depending on the scanning direction of the mask (R). The polarities of the frequency differences of the beams (BL1, BL2) are switched. As a result, the frequencies of the first AC signal corresponding to the mask grating (RM) and the second AC signal corresponding to the substrate grating (WM) are always two regardless of whether the frequency is positive or negative in the scanning direction of the mask (R). It is equal to or more than the frequency difference between the beams (BL1, BL2). Therefore, the mask scanning direction and scanning speed are not limited, and the throughput is improved. In the invention of claim 2, the polarities of the frequency differences of the two beams 603 and 604 incident on the diffraction grating 602 are switched according to the moving direction of the object. As a result, the photoelectric detector 60
The frequency corresponding to each beam obtained in 5 is always the frequency difference or more regardless of the moving direction of the object. Therefore, the problem that the position and speed cannot be measured depending on the moving direction of the object and the accuracy thereof is reduced is solved.

【0015】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために一部実施例の符号を用いたが、これにより
本発明が実施例に限定されるものではない。
In the description of the means and action for solving the above problems for explaining the structure of the present invention, the reference numerals of some embodiments are used to make the present invention easy to understand. It is not limited to the examples.

【0016】[0016]

【実施例】−第1の実施例− (全体構成)図2は本発明の第1の実施例によるステッ
プ&スキャン露光装置の構成を示し、図3はスキャン露
光時の様子を模式的に示した斜視図である。図2におい
て、投影光学系PLは、一例として従来の屈折素子のみ
で構成されたフルフィールドタイプの1/5縮小投影レ
ンズであり、レチクルR側とウエハW側がともにテレセ
ントリックになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment (Overall Structure) FIG. 2 shows the structure of a step & scan exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 schematically shows the state during scan exposure. FIG. In FIG. 2, the projection optical system PL is, as an example, a full-field type ⅕ reduction projection lens composed of only conventional refracting elements, and both the reticle R side and the wafer W side are telecentric.

【0017】露光用光源からの照明光は、フライアイレ
ンズ等によって均一な照度分布になって照明視野絞りと
してのレチクルブラインド1を照射する。ブラインド1
には、レチクルR上をスリット状に照明するためのスリ
ット開口が設けられる。このスリット開口の長手方向は
レチクルR、ウエハWの走査方向、例えばX方向と直交
したY方向に一致している。ブラインド1のスリット開
口を通った照明光は、レンズ系2、ミラー3、コンデン
サーレンズ4、およびダイクロイックミラー(またはビ
ームスプリッター)5を介してレチクルRに達する。こ
こでブラインド1はレンズ系2、コンデンサーレンズ4
の合成系に関してレチクルRのパターン面(投影レンズ
PLと対向した面)と共役に配置され、レチクルRには
スリット開口の像が結像される。またスリット開口の中
心は投影レンズPL、および照明光学系(レンズ系2、
コンデンサーレンズ4等)の光軸AXに一致しているも
のとする。
Illumination light from the exposure light source has a uniform illuminance distribution by a fly-eye lens or the like and illuminates a reticle blind 1 as an illumination field stop. Blind 1
Is provided with a slit opening for illuminating the reticle R on a slit. The longitudinal direction of this slit opening coincides with the scanning direction of the reticle R and the wafer W, for example, the Y direction orthogonal to the X direction. The illumination light that has passed through the slit opening of the blind 1 reaches the reticle R via the lens system 2, the mirror 3, the condenser lens 4, and the dichroic mirror (or beam splitter) 5. Here, the blind 1 is a lens system 2 and a condenser lens 4
With respect to the composite system of, the reticle R is arranged in a conjugate with the pattern surface (the surface facing the projection lens PL), and the image of the slit aperture is formed on the reticle R. Further, the center of the slit opening is the projection lens PL and the illumination optical system (lens system 2,
It is assumed that they coincide with the optical axis AX of the condenser lens 4 etc.).

【0018】レチクルRは少なくともX方向に大きく移
動可能なレチクルステージ6上に吸着保持される。レチ
クルステージ6はコラム7上をモータ8によってX方向
に走査移動する。もちろん、レチクルRのアライメント
のためにはY方向とθ方向の微動機構も必要であるが、
ここではその図示、および説明を省略する。レチクルR
のスリット照明領域内に存在するパターンの像は投影レ
ンズPLによってウエハW上に結像投影される。ウエハ
Wは2次元(X、Y方向)に大きく移動するウエハステ
ージ9上に載置され、このステージ9はモータ10によ
って駆動される。レーザ干渉計11はウエハステージ9
の座標位置の変化を遂次計測するとともに、ウエハステ
ージ9のX方向、およびY方向の移動速度に関するスピ
ード信号も出力する。駆動制御部12はレーザ干渉計1
1からの位置情報やスピード信号に基づいてモータ10
を最適な駆動パターンで制御する。本実施例ではウエハ
ステージ9のX方向の移動によって走査露光を行ない、
Y方向の移動をステッピングに使うものとするが、その
逆であってもよいことは言うまでもない。なお、図2に
は示してないが、レチクルステージ6はレーザ干渉計に
よって座標位置、回転(ヨーイング)誤差等が計測され
ているものとする。
The reticle R is adsorbed and held on the reticle stage 6 which is movable at least in the X direction. The reticle stage 6 scans and moves in the X direction on the column 7 by the motor 8. Of course, a fine movement mechanism in the Y direction and the θ direction is also necessary for alignment of the reticle R,
Here, illustration and description thereof are omitted. Reticle R
The image of the pattern existing in the slit illumination area of is image-projected on the wafer W by the projection lens PL. The wafer W is placed on a wafer stage 9 that moves largely in two dimensions (X and Y directions), and this stage 9 is driven by a motor 10. The laser interferometer 11 is the wafer stage 9
And the speed signal regarding the moving speed of the wafer stage 9 in the X direction and the Y direction is also output. The drive control unit 12 is the laser interferometer 1
The motor 10 based on the position information and speed signal from 1
Is controlled by an optimum drive pattern. In this embodiment, scanning exposure is performed by moving the wafer stage 9 in the X direction,
Although the movement in the Y direction is used for stepping, it goes without saying that the opposite may be used. Although not shown in FIG. 2, it is assumed that the reticle stage 6 has its coordinate position, rotation (yawing) error, and the like measured by a laser interferometer.

【0019】次に図3を参照して、レチクルRとウエハ
Wに形成されたアライメントマークの配置の一例を説明
する。図3に示したように、レチクルRとウエハWはX
方向に沿って互いに逆方向に走査移動されることから、
レチクルR上のパターン領域PAの周辺のX方向に伸び
たストリートライン領域内に、複数の格子要素をX方向
に一定ピッチで走査範囲に渡って配列した格子マークR
Ma、RMbが設けられる。格子マークRMa、RMb
はパターン領域PAを挾んでY方向に離して設けられる
が、その格子ピッチのX方向の位置関係は一致している
ものとする。
Next, an example of the arrangement of the alignment marks formed on the reticle R and the wafer W will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the reticle R and the wafer W are X
Since they are moved in the opposite directions along the direction,
In the street line area extending in the X direction around the pattern area PA on the reticle R, a plurality of grid elements R are arranged in the X direction at a constant pitch over the scanning range.
Ma and RMb are provided. Lattice mark RMa, RMb
Are provided so as to be separated from each other in the Y direction across the pattern area PA, but the positional relationship of the lattice pitch in the X direction is assumed to be the same.

【0020】一方、ウエハW上には複数のパターン(シ
ョット)領域SAが形成され、各ショット領域SAの周
辺には、レチクルRの格子マークRMaと対応したスト
リートライン領域の位置に、同様の格子マークWMaが
形成され、格子マークRMbと対応したストリートライ
ン領域の位置に同様の格子マークWMbが形成される。
On the other hand, a plurality of pattern (shot) areas SA are formed on the wafer W, and a similar grid is formed around each shot area SA at the position of the street line area corresponding to the grid mark RMa of the reticle R. The mark WMa is formed, and the similar lattice mark WMb is formed at the position of the street line area corresponding to the lattice mark RMb.

【0021】レチクルRの格子マークRMaとウエハW
の格子マークWMaとのX方向の相対位置ずれは、光軸
AXaを有するアライメント光学系を介して検出され、
レチクルRの格子マークRMbとウエハWの格子マーク
WMbとのX方向の相対位置ずれは、光軸AXbを有す
るアライメント光学系を介して検出される。これら光軸
AXa、AXbはいずれも投影レンズPLの瞳面EPの
中心で光軸AXと交差する。
Lattice mark RMa of reticle R and wafer W
The relative positional deviation in the X direction with respect to the lattice mark WMa of is detected through an alignment optical system having an optical axis AXa,
The relative positional deviation in the X direction between the lattice mark RMb of the reticle R and the lattice mark WMb of the wafer W is detected via the alignment optical system having the optical axis AXb. Both of these optical axes AXa and AXb intersect the optical axis AX at the center of the pupil plane EP of the projection lens PL.

【0022】ここで再び図2を参照してアライメント
系、および制御系について説明する。本実施例では、レ
チクルR、ウエハWの各格子マークのピッチ方向の位置
ずれを検出するのに好適な干渉縞アライメント法を採用
する。この干渉縞アライメント法の一例は、例えば特開
昭63−283129号公報、特開平2−227602
号公報等に開示されているので、ここでは簡単に説明す
る。
The alignment system and the control system will be described with reference to FIG. 2 again. In this embodiment, an interference fringe alignment method suitable for detecting the positional deviation of the lattice marks of the reticle R and the wafer W in the pitch direction is adopted. An example of this interference fringe alignment method is disclosed in, for example, JP-A-63-283129 and JP-A-2-227602.
Since it is disclosed in Japanese Laid-Open Publication No. Gazette, a brief description will be given here.

【0023】(一般的な干渉縞アライメント法)Ne−
Ne、He−Cd、またはArイオン等のレーザ光源2
0からのコヒーレントな直線偏光レーザは2光束化周波
数シフタ部21に入射され、周波数差Δfを有する2つ
のビームBL1、BL2 が作られる。周波数差Δfは、
アライメントマークからの光を受光する光電検出器の周
波数応答性によって上限が決まり、半導体センサーでは
実用的には100kHz以下、例えば50kHz程度がよ
い。ただし、光電子増倍管(フォトマルチプライヤ)を
使う場合等は比較的高い周波数にすることができる。こ
の2光束化周波数シフタ部21の詳細は後述する。
(General interference fringe alignment method) Ne-
Laser light source 2 for Ne, He-Cd, Ar ions, etc.
The coherent linearly polarized laser beam from 0 is incident on the dual beam frequency shifter unit 21 and two beams BL1 and BL2 having a frequency difference Δf are formed. The frequency difference Δf is
The upper limit is determined by the frequency response of the photoelectric detector that receives the light from the alignment mark, and for a semiconductor sensor, practically 100 kHz or less, for example, about 50 kHz is preferable. However, when using a photomultiplier tube (photomultiplier), a relatively high frequency can be used. Details of the dual-beam conversion frequency shifter unit 21 will be described later.

【0024】2つのビームBL1 、BL2 は送光光学系
22を介して複数のアライメント光学系(上述した光軸
AXa,AXbを有する)へ分配される。図2では1つ
のアライメント光学系を構成する対物レンズ23と先端
ミラー24とを示す。そして対物レンズ23の光軸が図
3に示した光軸AXa、AXbのいずれか一方に相当す
る。2つのビームBL1 、BL2 は対物レンズ23の光
軸から対称に偏心して対物レンズ23に入射し、ミラー
24とダイクロイックミラー5を介して対物レンズ23
の焦点位置に存在するレチクルRのパターン面で互いに
平行光束となって交差する。この交差によってレチクル
Rの格子マークRMa、またはRMb上に1次元の干渉
縞が作られる。そしてレチクルRの透明部を透過した2
本のビームは投影レンズPLを介してウエハW上の格子
マークWMa、またはWMb上で交差して1次元の干渉
縞が作られる。
The two beams BL1 and BL2 are distributed to a plurality of alignment optical systems (having the above-mentioned optical axes AXa and AXb) via the light transmitting optical system 22. FIG. 2 shows the objective lens 23 and the tip mirror 24 that form one alignment optical system. The optical axis of the objective lens 23 corresponds to one of the optical axes AXa and AXb shown in FIG. The two beams BL1 and BL2 are symmetrically decentered from the optical axis of the objective lens 23 and enter the objective lens 23, and pass through the mirror 24 and the dichroic mirror 5 to the objective lens 23.
On the pattern surface of the reticle R existing at the focal point position of the reticle R. By this intersection, a one-dimensional interference fringe is formed on the grating mark RMa or RMb of the reticle R. Then, through the transparent part of the reticle R, 2
The beam of the book intersects on the grating mark WMa or WMb on the wafer W through the projection lens PL to form a one-dimensional interference fringe.

【0025】これら干渉縞は2本の送光ビーム間にΔf
の周波数差があることから、Δfに比列した速度で干渉
縞のピッチ方向に流れる。各格子マークのピッチ方向と
干渉縞のピッチ方向とが一致するように、2本の送光ビ
ームの入射方向を決定し、かつ格子マークのピッチと干
渉縞のピッチとが所定の関係(例えば整数比)になるよ
うに、2本の送光ビームの交差角を決定すると、各格子
マークからは、垂直方向に周波数差Δfと同じビート周
波数をもった干渉光が発生する。この干渉光はビート周
波数Δfで常時明暗を繰り返しており、格子マークと2
本の送光ビームの交差領域の相対位置がX方向に微少偏
位した状態にあったとしても、そのビート周波数Δfは
変化しない。
These interference fringes are Δf between the two transmitted beams.
Since there is a frequency difference of Δf, the interference fringes flow in the pitch direction at a speed proportional to Δf. The incident directions of the two light-transmitting beams are determined so that the pitch direction of each grating mark and the pitch direction of the interference fringes coincide with each other, and the pitch of the grating mark and the pitch of the interference fringes have a predetermined relationship (for example, an integer). When the crossing angle of the two light-transmitting beams is determined so that the ratio becomes, the interference light having the same beat frequency as the frequency difference Δf is generated in the vertical direction from each grating mark. This interference light constantly repeats bright and dark at the beat frequency Δf, and it is
Even if the relative position of the intersecting region of the transmitted light beam of the book is slightly deviated in the X direction, the beat frequency Δf does not change.

【0026】これら格子マークからの干渉光はミラー
5、24、対物レンズ23を介して、光電検出ユニット
25に導びかれ、正弦波状の検出信号SR、SWが作ら
れる。信号SRはレチクルRの格子マークRMa、また
はRMbからの干渉光を光電検出して得られ、信号SW
はウエハWの格子マークWMa、またはWMbからの干
渉光を光電検出して得られたもので、レチクルRとウエ
ハWとが静止した状態では、どちらの信号の周波数もΔ
fである。ただしレチクルRの格子マークとウエハWの
格子マークとが、そのピッチ方向にずれているときは、
2つの信号SR、SWの間に位相差Δφが生じる。この
位相差Δφは位相差計測部27によって検出され、検出
された位相差に対応した位置ずれ量が算出される。検出
可能な位相差は、通常±180°の範囲であり、これは
格子マークのピッチをPg(μm)とすると、位置ずれ
量として±Pg/2(μm)、または±Pg/4(μ
m)に相当する。
The interference light from these lattice marks is guided to the photoelectric detection unit 25 via the mirrors 5 and 24 and the objective lens 23, and the sinusoidal detection signals SR and SW are generated. The signal SR is obtained by photoelectrically detecting the interference light from the grating mark RMa or RMb of the reticle R, and the signal SW
Is obtained by photoelectrically detecting the interference light from the lattice mark WMa or WMb of the wafer W. When the reticle R and the wafer W are stationary, the frequency of both signals is Δ.
f. However, when the lattice mark of the reticle R and the lattice mark of the wafer W are deviated in the pitch direction,
A phase difference Δφ occurs between the two signals SR and SW. The phase difference Δφ is detected by the phase difference measuring unit 27, and the position shift amount corresponding to the detected phase difference is calculated. The detectable phase difference is usually in the range of ± 180 °, which is ± Pg / 2 (μm) or ± Pg / 4 (μ) when the pitch of the grating mark is Pg (μm).
It corresponds to m).

【0027】(走査露光装置に採用する干渉縞アライメ
ント法)主制御部30は、この位置ずれ量の値を入力
し、ウエハステージ9の駆動制御部12、またはレチク
ルステージ6の駆動制御部28に遂次補正値を出力す
る。先に述べた従来の干渉縞アライメント法では、主制
御系30は単にその位相差が所定値になるまでモータ
8、または10を駆動してレチクルステージ6、または
ウエハステージ9のいずれか一方を微動させるだけでよ
かった。しかしなから本実施例のように、レチクルRと
ウエハWの両方が高速移動するスキャン露光中にも、2
つの信号SRとSWの位相差を求めるとなると、別の問
題が生じてくる。それは、スキャン露光によって格子マ
ークが2本の送光ビームの交差領域に対してピッチ方向
に速度v(mm/s)で移動し続けることによって、光電
検出すべき格子マークからの干渉光がドップラー効果を
受け、検出信号SR、SWの周波数がΔfから大きく変
動してしまうことである。信号SR、SWの周波数fs
(kHz)は、格子マーク(ピッチPg)の移動速度をv
(mm/s)として次式で表わされる。 fs=Δf+2v/Pg(ただしビート周波数Δfは5
0kHz) 例えば速度vが−100mm/sであると、信号SR、S
Wの周波数fsはPg=8μmとして、25kHzになっ
てしまい、速度vが+100mm/sであると、周波数f
s は75kHzになる。
(Interference fringe alignment method adopted in the scanning exposure apparatus) The main control unit 30 inputs the value of this positional deviation amount, and inputs it to the drive control unit 12 of the wafer stage 9 or the drive control unit 28 of the reticle stage 6. Outputs the sequential correction value. In the conventional interference fringe alignment method described above, the main control system 30 simply drives the motor 8 or 10 until the phase difference reaches a predetermined value, and finely moves either the reticle stage 6 or the wafer stage 9. It was okay to let them do it. However, even during the scan exposure in which both the reticle R and the wafer W move at high speed as in the present embodiment, 2
Another problem arises when the phase difference between the two signals SR and SW is obtained. This is because the scanning mark causes the grating mark to continuously move in the pitch direction at a speed v (mm / s) with respect to the intersecting region of the two light-transmitting beams, so that the interference light from the grating mark to be photoelectrically detected causes the Doppler effect. Therefore, the frequencies of the detection signals SR and SW greatly vary from Δf. Frequency fs of signals SR and SW
(KHz) is the moving speed of the lattice mark (pitch Pg) by v
(Mm / s) is expressed by the following equation. fs = Δf + 2v / Pg (beat frequency Δf is 5
0 kHz) For example, if the speed v is -100 mm / s, the signals SR, S
If the frequency fs of W is Pg = 8 μm, it becomes 25 kHz, and if the speed v is +100 mm / s, the frequency f
s becomes 75 kHz.

【0028】そのため、このような方式を採用すると、
一般的にはレチクルステージ6、ウエハステージ9の走
査速度にはある制限が伴い、たとえば、周波数fs とし
て位相差計測上で問題とならない値が確保できるように
走査速度vを低めに設定したり、周波数fs が低くなる
ような走査方向(−X方向)はさけて、常に+X方向の
みに限定して走査露光を行なうようにする必要があり、
スループットの低下が避けられない。そこで、本発明に
係る走査露光装置では、レチクルRの移動方向に応じて
2つのビームBL1 、BL2の周波数差Δf(ビート周
波数に等しい)の極性を反転させ、レチクルRの走査方
向にかかわらず検出信号SR,SWの周波数がビート周
波数よりも、すなわち2つのビームの周波数差Δfより
高くなるようにする。
Therefore, if such a system is adopted,
Generally, the scanning speed of the reticle stage 6 and the wafer stage 9 is accompanied by a certain limitation. For example, the scanning speed v may be set low so that a value that does not cause a problem in phase difference measurement can be secured as the frequency fs. It is necessary to avoid scanning direction (-X direction) where the frequency fs becomes low, and always perform scanning exposure only in + X direction.
Inevitable decrease in throughput. Therefore, in the scanning exposure apparatus according to the present invention, the polarities of the frequency difference Δf (equal to the beat frequency) between the two beams BL1 and BL2 are reversed according to the moving direction of the reticle R, and detection is performed regardless of the scanning direction of the reticle R. The frequencies of the signals SR and SW are set to be higher than the beat frequency, that is, the frequency difference Δf between the two beams.

【0029】(2光束化周波数シフタ部21と切換部3
2)図4により、レチクルRの移動方向に応じて周波数
差Δfの極性を反転させる制御部について説明する。図
4において、2光束化周波数シフタ部21は、アライメ
ント用レーザ光源20からのレーザ光を分割するビーム
スプリッタ211と、ビームスプリッタ211で分割さ
れた一方のレーザ光が入射される音響光学素子212
と、ビームスプリッタ211で分割された他方のレーザ
光がミラー214を介して入射される音響光学素子21
3と、周波数f1およびf1とは異なる周波数f2の高
周波信号を出力する周波数シンセサイザ215とを有す
る。各音響光学素子212,213に入射されるアライ
メント光は、周波数シンセサイザ215から各音響光学
素子212,213に送られる高周波信号に応じて回折
する。
(Two-beam conversion frequency shifter section 21 and switching section 3
2) A control unit for inverting the polarity of the frequency difference Δf according to the moving direction of the reticle R will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the dual-beam conversion frequency shifter unit 21 includes a beam splitter 211 that splits the laser light from the alignment laser light source 20, and an acousto-optic element 212 on which one of the laser beams split by the beam splitter 211 is incident.
And the other laser beam split by the beam splitter 211 enters through the mirror 214.
3 and a frequency synthesizer 215 that outputs a high-frequency signal of frequency f1 and frequency f2 different from f1. The alignment light incident on each acousto-optic element 212, 213 is diffracted according to the high frequency signal sent from the frequency synthesizer 215 to each acousto-optic element 212, 213.

【0030】ここで、各音響光学素子212,213の
入射光の周波数をf0、音響光学素子212,214に
印加される高周波信号の周波数をそれぞれf1,f2と
すると、音響光学素子212で回折されて射出される+
1次回折光の周波数はf0+f1、音響光学素子213
で回折されて射出される+1次回折光の周波数はf0+
f21となる。そこで、各音響光学素子の出射側には+
1次回折光だけを取り出すアパーチャ216,217を
設け、アパーチャ217を通過したアライメント光をビ
ームスプリッタ218に直接に入射させ、アパーチャ2
16を通過したアライメント光をミラー219を介して
ビームスプリッタ218に入射させる。ビームスプリッ
タ218により、マスク格子およびウエハ格子上でそれ
ぞれ交差するアライメント光の交差角が規定される。
Here, when the frequency of the incident light on each of the acousto-optic elements 212 and 213 is f0 and the frequencies of the high frequency signals applied to the acousto-optic elements 212 and 214 are f1 and f2, respectively, the acousto-optic elements 212 diffract. Is ejected +
The frequency of the first-order diffracted light is f0 + f1, and the acousto-optic element 213
The frequency of the + 1st order diffracted light which is diffracted by and is emitted is f0 +
It becomes f21. Therefore, on the output side of each acousto-optic device,
Apertures 216 and 217 that extract only the 1st-order diffracted light are provided, and the alignment light that has passed through the aperture 217 is directly incident on the beam splitter 218.
The alignment light having passed through 16 is incident on the beam splitter 218 via the mirror 219. The beam splitter 218 defines the crossing angle of the alignment light beams that cross each other on the mask grating and the wafer grating.

【0031】周波数シンセサイザ215と各音響光学素
子212,213との間には切換器220が設けられ、
切換器220の操作により、周波数シンセサイザ215
から出力される周波数f1の信号とf2の信号の各々が
択一的にいずれか一方の音響光学素子に各々印加され、
このようにして、音響光学素子212,213から射出
されるアライメント光の周波数差の極性が反転される。
この切換器221の切換えは、2光束化周波数シフタ部
21の外部に配置された切換駆動部32により切換えら
れる。この切換駆動部32にはレチクルRの走査方向切
換え信号が入力され、切換駆動部32は、この走査方向
切換え信号に応じて切換器220を切換える。
A switch 220 is provided between the frequency synthesizer 215 and each of the acousto-optic elements 212 and 213.
The frequency synthesizer 215 is operated by operating the switch 220.
The signals of the frequency f1 and the signal of the frequency f2, which are output from, are selectively applied to one of the acousto-optic elements,
In this way, the polarities of the frequency differences of the alignment lights emitted from the acousto-optic elements 212 and 213 are reversed.
The switching of the switching unit 221 is switched by the switching driving unit 32 arranged outside the two-beam conversion frequency shifter unit 21. A scanning direction switching signal of the reticle R is input to the switching driving unit 32, and the switching driving unit 32 switches the switching unit 220 according to the scanning direction switching signal.

【0032】たとえば、レチクルRがX方向の正方向
(図3の矢印方向)に走査される時に切換器220が図
4の位置に切換わっているとする。このとき、周波数シ
ンセサイザ215の2つの高周波信号の周波数f1,f
2がf1>f2とすると、音響光学素子212から射出
されるアライメント光の周波数と音響光学素子213か
ら射出されるアライメント光の周波数との差が上記検出
信号SR,SWの周波数より小さくなるように設定され
ている。ここで、切換駆動部32に入力されるレチクル
走査方向信号が負方向に切換わったとすると、切換器2
20は図示の位置から切換わり、音響光学素子212に
は周波数の低い高周波信号が、音響光学素子213には
周波数の高い高周波信号が印加される。その結果、各音
響光学素子212,213から射出されるアライメント
光の周波数差は、正方向走査と同様に検出信号SR,S
Wの周波数よりも小さくなる。このように、レチクルR
の走査方向に応じてビームBL1,BL21の周波数差
の極性を反転すると、走査速度や走査方向に制限を加え
る必要がなくなり、スループットを向上できる。
For example, it is assumed that the switch 220 is switched to the position shown in FIG. 4 when the reticle R is scanned in the positive X direction (the arrow direction in FIG. 3). At this time, the frequencies f1 and f of the two high frequency signals of the frequency synthesizer 215 are
When 2 is f1> f2, the difference between the frequency of the alignment light emitted from the acousto-optic element 212 and the frequency of the alignment light emitted from the acousto-optic element 213 is set to be smaller than the frequencies of the detection signals SR and SW. It is set. If the reticle scanning direction signal input to the switching drive unit 32 is switched to the negative direction, the switching device 2
20 is switched from the position shown in the figure, and a high-frequency signal with a low frequency is applied to the acousto-optic element 212, and a high-frequency signal with a high frequency is applied to the acousto-optic element 213. As a result, the frequency difference between the alignment lights emitted from the acousto-optic elements 212 and 213 is the same as that in the forward scanning, and the detection signals SR and S
It becomes smaller than the frequency of W. In this way, the reticle R
By reversing the polarity of the frequency difference between the beams BL1 and BL21 in accordance with the scanning direction of, the scanning speed and the scanning direction need not be limited, and the throughput can be improved.

【0033】(主制御部30)次に、レチクルRとウエ
ハWの各ステージ6,9を駆動制御する主制御部30に
ついて説明する。本実施例の主制御部30は、より簡単
な走査中アライメント実現のために、まずウエハステー
ジ9を制御された一定速度で駆動するための速度および
位置のコントロール部300と、レチクルステージ6を
制御された一定速度で駆動するための速度および位置の
コントロール部302と、トラッキング走査コントロー
ル部304とを有する。
(Main Control Section 30) Next, the main control section 30 for driving and controlling the stages 6 and 9 of the reticle R and the wafer W will be described. To realize a simpler alignment during scanning, the main control unit 30 of the present embodiment first controls the speed and position control unit 300 for driving the wafer stage 9 at a controlled constant speed and the reticle stage 6. It has a speed and position control unit 302 for driving at a constant speed and a tracking scan control unit 304.

【0034】通常のレチクル単体の位置決め、いわゆる
レチクルアライメントや、ウエハ単体の位置合せ、いわ
ゆるウエハグローバルアライメント(またはEGA)の
場合、コントローラ部300、302は相互に関連する
ことなく、従来通りの機能を達成する。そしてスキャン
露光時には、コントローラ部300、302は相互に協
調してレチクルステージ6とウエハステージ9の相対位
置、および速度を制御する。この協調制御に関しては、
図15に示した従来の装置においても同様に実施されて
いる。
In the case of normal positioning of the reticle alone, so-called reticle alignment, or alignment of the wafer alone, so-called wafer global alignment (or EGA), the controller units 300 and 302 are not related to each other and function as usual. To achieve. During scan exposure, the controller units 300 and 302 cooperate with each other to control the relative position and speed of the reticle stage 6 and the wafer stage 9. Regarding this coordinated control,
The same is done in the conventional device shown in FIG.

【0035】本実施例では、さらにトラッキング走査コ
ントロール部304を設け、通常の協調制御とトラッキ
ング制御とを切り替えられるようにした。このトラッキ
ング制御は、位相差計測部27から遂次出力されるレチ
クルRとウエハWのX方向の位置ずれ量が常に一定の値
になるように、レチクルステージ6の駆動制御部28を
サーボ制御するとともに、ウエハステージ9は単に一定
速度で制御するというものである。もちろん、レチクル
ステージ6を定速制御とし、ウエハステージ9をトラッ
キング制御としてもよい。
In this embodiment, a tracking scan control section 304 is further provided so that the normal cooperative control and the tracking control can be switched. In this tracking control, the drive control unit 28 of the reticle stage 6 is servo-controlled so that the positional deviation amount between the reticle R and the wafer W, which are successively output from the phase difference measuring unit 27, becomes a constant value. At the same time, the wafer stage 9 is simply controlled at a constant speed. Of course, the reticle stage 6 may be subjected to constant speed control and the wafer stage 9 may be subjected to tracking control.

【0036】すなわち本実施例では、走査露光中に連続
して信号SR、SWが出力されること、換言するとレチ
クルRとウエハWとの相対位置ずれ量の変化が遂次検出
されることに着目して、レチクルとウエハのいずれか一
方は定速度で走査し、他方はその走査移動に追従するよ
うに制御する。
That is, in the present embodiment, attention is paid to the fact that the signals SR and SW are continuously output during scanning exposure, that is, the change in the relative positional deviation amount between the reticle R and the wafer W is successively detected. Then, either one of the reticle and the wafer is scanned at a constant speed, and the other is controlled so as to follow the scanning movement.

【0037】なお、図2において基準検出系26は2本
のビームBL1 、BL2 のビート周波数Δfを検出する
もので、この検出信号は、周波数Δfの正弦波状の基準
信号SFとして位相差計測部27に入力され、位相差計
測部27は、基準信号SFと検出信号SRとの位相差か
らレチクルRの初期位置のずれを求めたり、基準信号S
Fと検出信号SWとの位相差からウエハWの初期位置の
ずれを求めたりすることができる。さらに位相差計測部
27には周波数変化を検出する回路が組み込まれてお
り、基準信号SFに対する検出信号SR、またはSWの
周波数変化を定量化することによって、レチクルステー
ジ6、またはウエハステージ9の速度変化を格子マーク
の移動から直接検出することが可能となっている。
In FIG. 2, the reference detection system 26 detects the beat frequency Δf of the two beams BL1 and BL2, and this detection signal is a sinusoidal reference signal SF of the frequency Δf, which is the phase difference measuring section 27. The phase difference measuring unit 27 obtains the deviation of the initial position of the reticle R from the phase difference between the reference signal SF and the detection signal SR, or the reference signal S.
The shift of the initial position of the wafer W can be obtained from the phase difference between F and the detection signal SW. Further, a circuit for detecting a frequency change is incorporated in the phase difference measuring unit 27, and by quantifying a frequency change of the detection signal SR or SW with respect to the reference signal SF, the speed of the reticle stage 6 or the wafer stage 9 is quantified. It is possible to detect the change directly from the movement of the lattice mark.

【0038】(レチクルとウエハの相対回転誤差)本実
施例では図3に示すように、2組のアライメント系(光
軸AXaとAXb)が、パターン領域PAの両脇の格子
マークRMa、RMb、およびショット領域SAの両脇
の格子マークWMa、WMbを検出しているため、光軸
AXaを有するアライメント系のユニット(以後、アラ
イメントユニットXAとする)から得られる位置ずれ量
ΔXaと、光軸AXbを有するアライメント系のユニッ
ト(以後、アライメントユニットXBとする)から得ら
れる位置ずれ量ΔXbとの差を、例えばハードウェアに
よるデジタル減算回路で遂次算出するようにすれば、レ
チクルRとウエハW(1つのショット領域SA)との相
対回転誤差の変化が走査露光中にただちに求まる。
(Relative Rotation Error between Reticle and Wafer) In this embodiment, as shown in FIG. 3, two sets of alignment systems (optical axes AXa and AXb) are used to form lattice marks RMa and RMb on both sides of the pattern area PA. Since the lattice marks WMa and WMb on both sides of the shot area SA are detected, the positional deviation amount ΔXa obtained from the alignment system unit having the optical axis AXa (hereinafter referred to as the alignment unit XA) and the optical axis AXb. If the difference between the positional deviation amount ΔXb obtained from the unit of the alignment system (hereinafter referred to as the alignment unit XB) having the above is sequentially calculated by, for example, a hardware digital subtraction circuit, the reticle R and the wafer W ( A change in relative rotation error with respect to one shot area SA) is immediately obtained during scanning exposure.

【0039】相対回転誤差も、パターン領域PAまたは
ショット領域SAのサイズや、最小線幅の値によって、
ある許容量が定められ、許容量を越える回転誤差が生じ
得るときは、レチクルステージ6を微小回転させるΔθ
機構にフィードバックして、走査露光中にリアルタイム
に回転誤差を補正していくことが望しい。この場合、Δ
θ機構の回転中心は、レチクルR上に投影されたブライ
ンド1のスリット開口像の中心と一致していることが好
ましい。
The relative rotation error also depends on the size of the pattern area PA or the shot area SA and the value of the minimum line width.
When a certain allowable amount is set and a rotation error exceeding the allowable amount may occur, the reticle stage 6 is rotated by a small amount Δθ.
It is desirable to feed back to the mechanism to correct the rotation error in real time during scanning exposure. In this case, Δ
The rotation center of the θ mechanism preferably coincides with the center of the slit aperture image of the blind 1 projected on the reticle R.

【0040】ここで、図2に示した装置中の送光光学系
22と光電検出ユニット25の具体的な一例を、図5を
参照して説明する。図5において、2本の送光ビームB
L1、BL2 は照明視野絞り40上で交差するととも
に、所定の大きさの照明領域に制限される。制限された
2本の送光ビームはレンズ系41、偏光ビームスプリッ
タ42、および1/4波長板43を介して対物レンズ2
3に入射する。この図5から明らかなように、絞り40
とレチクルRの格子マークRMaとは、レンズ系41と
対物レンズ23との合成系に関して互いに共役に配置さ
れる。そして2本の送光ビームBL1 、BL2 は、レン
ズ系41と対物レンズ23との間のフーリエ空間中のフ
ーリエ変換面(投影レンズPLの瞳EPと共役な面)で
それぞれビームウェストとなって収れんするとともに、
送光ビームBL1 、BL2 の各主光線はフーリエ空間内
で光軸AXaと平行に、かつ対称になる。
Here, a specific example of the light-sending optical system 22 and the photoelectric detection unit 25 in the apparatus shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, two transmitted light beams B
L1 and BL2 intersect each other on the illumination field stop 40 and are limited to an illumination region of a predetermined size. The limited two light-transmitting beams are transmitted through the lens system 41, the polarization beam splitter 42, and the quarter-wave plate 43 to the objective lens 2
It is incident on 3. As is clear from FIG. 5, the diaphragm 40
And the lattice mark RMa of the reticle R are arranged so as to be conjugate with each other with respect to the combined system of the lens system 41 and the objective lens 23. Then, the two transmitted beams BL1 and BL2 are converged as beam waists on the Fourier transform plane (the plane conjugate with the pupil EP of the projection lens PL) in the Fourier space between the lens system 41 and the objective lens 23. Along with
The chief rays of the transmitted beams BL1 and BL2 are parallel to and symmetrical with the optical axis AXa in Fourier space.

【0041】2本の送光ビームBL1 、BL2 は偏光ビ
ームスプリッタ42をほぼ100%透過した後、1/4
波長板43で同一方向に回転する円偏光に変換され、対
物レンズ23を介して再び平行な2本のビームとなって
マークRMaの位置で交差する。マークRMaの配置に
ついては図4に示したが、実際にはウエハ側のマークW
Maに対して非計測方向(格子ピッチ方向と直交する方
向)に横ずれした関係にしておく。
The two light-transmitting beams BL1 and BL2 are transmitted through the polarization beam splitter 42 almost 100%, and then are ¼.
It is converted into circularly polarized light that rotates in the same direction by the wave plate 43, and again becomes two parallel beams through the objective lens 23 and intersects at the position of the mark RMa. Although the arrangement of the mark RMa is shown in FIG. 4, the mark W on the wafer side is actually shown.
The relationship is set such that it is laterally offset with respect to Ma in the non-measurement direction (direction orthogonal to the grating pitch direction).

【0042】図6はレチクルR側でみた格子マークRM
a、WMaの関係を示し、矩形の領域ALxは絞り40
の開口像である。ここで格子マークRMa、WMaはラ
イン・アンド・スペースが1:1(デューティ50%)
であり、投影レンズPLの倍率を1/Mとすると、マー
クRMaのレチクルR上でのピッチGPrと、マークW
MaのウエハW上でのピッチGPwとは、GPr=M・
GPwの関係に定められる。スキャン露光時には、領域
ALxに対してマークRMa、WMaがレチクル面上で
同一方向(図6では+X方向)に同一速度vで移動す
る。図6に示すように格子マークRMaとWMaは、非
計測方向(ここではY方向)にアライメントが達成され
ているときに、一定の間隔DSを保つように予め横ずれ
して配置される。この間隔DSはY方向のアライメント
精度に依存して決められる。
FIG. 6 is a lattice mark RM viewed from the reticle R side.
a and WMa, and the rectangular area ALx is the aperture 40
Is an aperture image of. Here, the lattice marks RMa and WMa have a line-and-space ratio of 1: 1 (duty 50%).
If the magnification of the projection lens PL is 1 / M, the pitch GPr of the mark RMa on the reticle R and the mark W
The pitch GPw of Ma on the wafer W is GPr = M ·
Determined by the GPw relationship. During scan exposure, the marks RMa and WMa move with respect to the area ALx on the reticle surface in the same direction (+ X direction in FIG. 6) at the same speed v. As shown in FIG. 6, when the alignment is achieved in the non-measurement direction (here, the Y direction), the lattice marks RMa and WMa are arranged laterally in advance so as to maintain a constant distance DS. This interval DS is determined depending on the alignment accuracy in the Y direction.

【0043】図7は格子マークRMa、またはWMaが
ピッチ方向に速度+v、または−vで移動したときの様
子を示し、各格子マーク上に作られる干渉縞IFは速度
+Vfで流れているものとする。図7のように、格子マ
ークが速度+vで移動するときは、干渉縞IFの流れる
方向と一致しているため、格子マークから垂直に発生す
る±1次回折光の干渉光BTのビート周波数は2つのビ
ームBL1,BL2の周波数差Δfよりも低くなり、格子
マークが速度−vで移動するときは干渉縞IFの流れる
方向と逆方向になるため、ビート周波数はΔfよりも高
くなる。本例では、格子マークの移動方向にかかわら
ず、検出信号の周波数がΔfよりも常に高くなるよう
に、格子マークの移動方向に応じてビームBL1,BL2
の周波数を切換えている。
FIG. 7 shows a state in which the grating mark RMa or WMa moves in the pitch direction at a velocity + v or -v, and it is assumed that the interference fringes IF formed on each lattice mark are flowing at a velocity + Vf. To do. As shown in FIG. 7, when the grating mark moves at a velocity + v, the beat frequency of the interference light BT of ± 1st-order diffracted light vertically generated from the grating mark is 2 because it coincides with the flowing direction of the interference fringes IF. It becomes lower than the frequency difference Δf between the two beams BL1 and BL2, and when the grating mark moves at the speed −v, the direction is opposite to the direction in which the interference fringes IF flow, so the beat frequency becomes higher than Δf. In this example, regardless of the moving direction of the lattice mark, the beams BL1 and BL2 are set in accordance with the moving direction of the lattice mark so that the frequency of the detection signal is always higher than Δf.
Switching the frequency of.

【0044】ここで格子マークRMaについて考えてみ
ると、2つの送光ビームBL1 、BL2 の入射角θを光
軸AXaに関して対称に定めるとして次式の関係に設定
する。 sin θ=λ/GPr こうすると、格子マークRMaからの±1次回折光は垂
直方向に発生する。またこの条件のもとで、干渉縞IF
のピッチPifは、Pif=1/2・GPrの関係になる。
Considering the lattice mark RMa, the incident angle θ of the two light-transmitting beams BL1 and BL2 is set symmetrically with respect to the optical axis AXa, and the relationship is set as follows. sin θ = λ / GPr With this, the ± first-order diffracted light from the grating mark RMa is generated in the vertical direction. Under these conditions, the interference fringe IF
Pitch Pif has a relationship of Pif = 1/2 · GPr.

【0045】このことから、送光ビームBL1 、BL2
の周波数差Δf(kHz)と格子マークの速度v(mm/
s)との関係およびドップラー効果により、干渉光BT
の明暗変化の周波数fs (kHz)は、先に説明した通
り、fs =Δf+2v/GPrになる。
From this fact, the transmitted beams BL1 and BL2 are
Frequency difference Δf (kHz) and lattice mark speed v (mm /
s) and the Doppler effect, the interference light BT
As described above, the frequency fs (kHz) of the light-dark change of is fs = Δf + 2v / GPr.

【0046】図5に示すようにレチクルの格子マークR
Maからの干渉光BTrと、ウエハの格子マークWMa
からの干渉光BTwとは、対物レンズ23、1/4波長
板43、偏光ビームスプリッタ42を介して光軸AXa
上を戻り、レンズ系44に入射する。このレンズ系44
は逆フーリエ変換レンズとして作用し、格子マークRM
a、またはWMaと共役な面が作られる。レンズ系44
からの干渉光BTr、BTwはハーフミラー45で2つ
に分割され、遮光板46R、46Wに達する。この遮光
板46Rは、格子マークRMaと共役な位置に配置さ
れ、マークRMaからの干渉光BTrのみを通して、他
の干渉光BTwを遮光するような配置の開口APRを有
する。同様に、遮光板46Wは格子マークWMaと共役
な位置に配置され、マークWMaからの干渉光BTwの
みを通して、他の干渉光BTrを遮光するような配置の
開口APWを有する。
As shown in FIG. 5, the reticle lattice mark R
The interference light BTr from Ma and the lattice mark WMa of the wafer
The interference light BTw from the optical axis AXa passes through the objective lens 23, the quarter-wave plate 43, and the polarization beam splitter 42.
It returns above and enters the lens system 44. This lens system 44
Acts as an inverse Fourier transform lens, and the lattice mark RM
A plane conjugate with a or WMa is created. Lens system 44
The interference lights BTr and BTw from are split into two by the half mirror 45 and reach the light shielding plates 46R and 46W. The light shielding plate 46R is arranged at a position conjugate with the lattice mark RMa, and has an opening APR arranged so as to block other interference light BTw only through the interference light BTr from the mark RMa. Similarly, the light shielding plate 46W is arranged at a position conjugate with the lattice mark WMa, and has an opening APW arranged so as to shield other interference light BTr only through the interference light BTw from the mark WMa.

【0047】光電センサー(フェトダイオード、フォト
マル等)47Rは開口APRからの干渉光BTrを受光
して信号SRを出力し、光電センサー47Wは開口AP
Wからの干渉光BTwを受光して信号SWを出力する。
これら信号SR、SWの処理については図2で説明した
通りである。
The photoelectric sensor (fetode diode, photomultiplier, etc.) 47R receives the interference light BTr from the aperture APR and outputs a signal SR, and the photoelectric sensor 47W is aperture AP.
The interference light BTw from W is received and the signal SW is output.
The processing of these signals SR and SW is as described in FIG.

【0048】以上、本実施例ではウエハステージ9を走
査露光中に定速制御するようにしたが、これは走査速度
の変動がショット領域SA内の露光量むらとなるからで
ある。またブラインド1は必ずしも、スリット開口に限
られず、投影レンズPLの円形のイメージフィールド内
に内包される正六角形、矩形、ひし形、または円弧状等
の開口であってもよい。
As described above, in the present embodiment, the wafer stage 9 is controlled at a constant speed during the scanning exposure, because the fluctuation of the scanning speed causes the uneven exposure amount in the shot area SA. The blind 1 is not necessarily limited to the slit opening, and may be a regular hexagonal shape, a rectangular shape, a rhombus shape, an arc shape, or the like included in the circular image field of the projection lens PL.

【0049】正六角形の開口を有するブラインドを用い
たステップ&スキャン方式の装置は、特開平2−229
423号公報に開示されており、そこに開示された装置
に本実施例のアライメント制御方式を組み込んでもよ
い。
A step-and-scan type apparatus using a blind having a regular hexagonal opening is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-229.
No. 423, the alignment control system of this embodiment may be incorporated into the apparatus disclosed therein.

【0050】−第2の実施例− 次に本発明の第2の実施例について説明するが、ここで
は第1の実施例をそのまま使うとともに、さらに走査露
光中の2次元(X、Y方向)のアライメントを可能とす
るものである。
-Second Embodiment- Next, a second embodiment of the present invention will be described. Here, the first embodiment is used as it is, and two-dimensional (X, Y directions) during scanning exposure. It enables the alignment of.

【0051】走査露光をX方向とすると、それと直交す
るY方向についても同様の干渉縞アライメント法が利用
できるように、レチクルR上とウエハW上の格子マーク
の配置と構造を若干変更する。本実施例では、図2、図
5に示したTTR方式のアライメント系をX方向用とY
方向用とに2軸設けるようにし、レチクルとウエハの各
ストリートライン上にX方向用、Y方向用の格子マーク
を設ける。
When the scanning exposure is in the X direction, the arrangement and structure of the lattice marks on the reticle R and the wafer W are slightly changed so that the same interference fringe alignment method can be used in the Y direction orthogonal to the X direction. In this embodiment, the TTR type alignment system shown in FIGS. 2 and 5 is used for the X direction and the Y direction.
Two axes are provided for each direction, and grid marks for the X direction and the Y direction are provided on each street line of the reticle and the wafer.

【0052】図8は、レチクルR上の各マーク配置とア
ライメント系の対物レンズの配置を示し、レチクルRの
パターン領域PAの両脇でX方向、すなわち走査露光方
向に伸びるストリートライン領域内に、Y方向用の格子
マークRMYa、RMYbとX方向用の格子マークRM
Xa、RMXbとを設ける。これら格子マークは一例と
して図9に拡大して示すように配置され、Y方向用の格
子マークRMYaは数本のラインアンドスペースパター
ンをX方向に延設したもので、その隣りにX方向用の格
子マークRMXaが設けられる。このレチクルR上の格
子マークRMYaとRMXaの両側は透明部となってい
て、対応するウエハW上のY方向用の格子マークWMY
aとX方向用の格子マークWMXaとが位置する。
FIG. 8 shows the arrangement of each mark on the reticle R and the arrangement of the objective lens of the alignment system. In both sides of the pattern area PA of the reticle R, in the street line area extending in the X direction, that is, the scanning exposure direction, Lattice marks RMYa and RMYb for the Y direction and lattice marks RM for the X direction
Xa and RMXb are provided. These lattice marks are arranged as shown in an enlarged manner in FIG. 9, for example, and the lattice mark RMYa for the Y direction is formed by extending several line-and-space patterns in the X direction, and adjacent to the lattice mark for the X direction. A lattice mark RMXa is provided. Both sides of the lattice marks RMYa and RMXa on the reticle R are transparent portions, and the corresponding lattice marks WMY for the Y direction on the wafer W are formed.
a and the lattice mark WMXa for the X direction are located.

【0053】本実施例では、これら格子マークのうちX
方向用の格子マークRMXa(WMXa)とRMXb
(WMXb)は、第1の実施例と同様にX方向用のアラ
イメント系の対物レンズ23Xa、23Xbを介して検
出され、Y方向用の格子マークRMYa(WMYa)と
マークRMYb(WMYb)は、Y方向用のアライメン
ト系の対物レンズ23Ya、23Ybを介して検出され
る。
In this embodiment, among these lattice marks, X
Direction lattice marks RMXa (WMXa) and RMXb
(WMXb) is detected via the objective lenses 23Xa and 23Xb of the X-direction alignment system as in the first embodiment, and the Y-direction lattice mark RMYa (WMYa) and the mark RMYb (WMYb) are Y It is detected via the objective lenses 23Ya and 23Yb of the alignment system for directions.

【0054】Y方向用のアライメント系は、基本的にX
方向用のアライメント系と同一の構成であり、異なる点
は2本のビームBL1 、BL2 のレチクルR(またはウ
エハW)に対する入射角がY−Z平面内で傾いているこ
とである。また、X方向用のアライメント系の内部の開
口絞り(46R、46W)はY方向用の格子マークRM
Ya、WMYa(RMYb、WMYb)からの干渉光を
も遮光するように設定され、Y方向用のアライメント系
の内部の開口絞りはX方向用の格子マークRMXa、W
MXa(RMXb、WMXb)からの干渉光をも遮光す
るように設定される。
The alignment system for the Y direction is basically the X system.
The configuration is the same as that of the alignment system for directions, except that the incident angles of the two beams BL1 and BL2 with respect to the reticle R (or wafer W) are inclined in the YZ plane. Further, the aperture stop (46R, 46W) inside the alignment system for the X direction is the grating mark RM for the Y direction.
It is set so as to also block interference light from Ya and WMYa (RMYb, WMYb), and the aperture stop inside the alignment system for the Y direction has grating marks RMXa, W for the X direction.
The interference light from MXa (RMXb, WMXb) is also set to be blocked.

【0055】ここでレチクルRとウエハWが相対的にX
方向に走査されると、レチクルR上のY方向用の格子マ
ークRMYaからの干渉光(ビート光)と、ウエハW上
のY方向用の格子マークWMYaからの干渉光(ビート
光)とを光電検出して得られる2つの信号の周波数は、
レチクルR、ウエハWのX方向の走査速度とは無関係
に、ほぼ一定(Δf)となる。ただし、Y方向のアライ
メント誤差量が時間的に急峻に変化するときは、それに
応じて進行の周波数も変化し得るが、この変化はほとん
ど無視し得る程度のもので、ほとんどの場合、Y方向の
アライメント誤差量は、2つの信号の位相差を検出する
だけでよい。このY方向の場合についても、アライメン
ト誤差量は遂次出力されるから、その誤差量が常に一定
値になるように、レチクルステージ6、またはウエハス
テージ9をY方向に微動させる。あるいは、走査露光中
に、Y方向のアライメント誤差信号に基づいて、レチク
ルステージ6、またはウエハステージ9のY方向用の駆
動系をサーボ(フィードバック)制御するようにしても
よい。
Here, the reticle R and the wafer W are relatively moved to X.
When scanned in the direction, the interference light (beat light) from the Y direction grating mark RMYa on the reticle R and the interference light (beat light) from the Y direction grating mark WMYa on the wafer W are photoelectrically converted. The frequencies of the two signals obtained by detection are
It is almost constant (Δf) regardless of the scanning speed of the reticle R and the wafer W in the X direction. However, when the amount of alignment error in the Y direction changes abruptly with time, the frequency of progress may change accordingly, but this change is almost negligible. The amount of alignment error needs only to detect the phase difference between the two signals. Also in the case of this Y direction, the alignment error amount is successively output, so that the reticle stage 6 or the wafer stage 9 is finely moved in the Y direction so that the error amount always becomes a constant value. Alternatively, during scanning exposure, the drive system for the Y direction of reticle stage 6 or wafer stage 9 may be servo (feedback) controlled based on the Y direction alignment error signal.

【0056】本実施例では、走査露光方向にX方向用と
Y方向用の各アライメント系を並置したが、単一の対物
レンズを介してX方向とY方向のアライメントが可能な
ように、4本のビームを同時に入射するようにしてもよ
い。
In this embodiment, the X-direction alignment system and the Y-direction alignment system are juxtaposed in the scanning exposure direction, but it is possible to align the X-direction and the Y-direction with a single objective lens. You may make it the beam of a book enter simultaneously.

【0057】ところで、図2に示した装置では図示を省
略したが、レチクルRの上方には、露光光と同一波長の
照明光のもとでレチクルR上の格子マークとウエハステ
ージ9上の基準マークとを観察するTTR方式のアライ
メント系が設けられている。これは、図2、図5に示し
たアライメント系が露光光と異なる波長のビームBL1
、BL2 を使ったときのベースライン管理のために必
要となる。
Although not shown in the apparatus shown in FIG. 2, a grating mark on the reticle R and a reference on the wafer stage 9 are provided above the reticle R under illumination light having the same wavelength as the exposure light. A TTR type alignment system for observing the marks is provided. This is because the alignment system shown in FIGS. 2 and 5 has a beam BL1 having a wavelength different from that of the exposure light.
, It is necessary for baseline management when using BL2.

【0058】このような、露光光と同一波長を使うTT
Rアライメント系は、例えば図10のように配置され
る。図10において、対物レンズ23、ミラー24は図
2中のものと同一のものであり、これらの他に光ファイ
バー62、ビームスプリッタ61、対物レンズ60、お
よび撮像素子63等から成るTTRアライメント系が設
けられ、ウエハステージ9上には基準マーク板FMが固
定される。光ファイバー62は露光光と同一波長の照明
光を射出し、ビームスプリッタ61で反射した照明光は
対物レンズ60を介してレチクルR上の格子マークを照
明する。レチクルRを透過した照明光は、投影レンズP
Lを介して基準マーク板FM上の格子マークを照射す
る。この基準マーク板FM上には、図10に示すように
対物レンズ23を介して同時に検出可能な位置に格子マ
ークが設けられている。
Such a TT using the same wavelength as the exposure light
The R alignment system is arranged as shown in FIG. 10, for example. In FIG. 10, the objective lens 23 and the mirror 24 are the same as those in FIG. 2, and in addition to these, a TTR alignment system including an optical fiber 62, a beam splitter 61, an objective lens 60, an image pickup element 63 and the like is provided. Then, the fiducial mark plate FM is fixed on the wafer stage 9. The optical fiber 62 emits illumination light having the same wavelength as the exposure light, and the illumination light reflected by the beam splitter 61 illuminates the grating mark on the reticle R via the objective lens 60. The illumination light transmitted through the reticle R is projected by the projection lens P.
The grid mark on the reference mark plate FM is irradiated via L. On this fiducial mark plate FM, as shown in FIG. 10, grating marks are provided at positions that can be simultaneously detected via the objective lens 23.

【0059】撮像素子63は、レチクルRの格子マーク
と基準マーク板FMの格子マークとの各像を撮像して、
両マークの位置ずれ量(ΔXe、ΔYe)を求めるため
に使われる。このとき同時に対物レンズ23を介して干
渉縞方式のアライメント系を作動させて、レチクルRの
格子マークと基準マーク板FMの格子マークとの相対位
置ずれ量(ΔXa、ΔYa)を求める。これによって、
ベースライン量は(ΔXa−ΔXe、ΔYa−ΔYe)
としてもとめられる。
The image pickup device 63 picks up images of the lattice mark of the reticle R and the lattice mark of the reference mark plate FM,
It is used to obtain the positional deviation amount (ΔXe, ΔYe) of both marks. At this time, the interference fringe type alignment system is simultaneously actuated via the objective lens 23 to obtain the relative positional deviation amount (ΔXa, ΔYa) between the lattice mark of the reticle R and the lattice mark of the reference mark plate FM. by this,
Baseline amount is (ΔXa-ΔXe, ΔYa-ΔYe)
Is sought after.

【0060】ただし、この場合、ウエハステージ9(基
準マーク板FM)を静止させておく必要があるので、一
般的にはレーザ干渉計11の計測値が一定値になるよう
に、ウエハステージ9をフィードバック制御しておく。
ところが、レーザ干渉計11のレーザ光路は、大気中に
開放された状態にあるので、わずかな空気ゆらぎによっ
て計測値が微妙に変動する。このため、上記のようなベ
ースライン計測にあたって、レーザ干渉計11の計測値
でウエハステージ9を静止させようとしても、空気ゆら
ぎによるドリフトが生じることになる。
However, in this case, since the wafer stage 9 (reference mark plate FM) needs to be stationary, the wafer stage 9 is generally set so that the measurement value of the laser interferometer 11 becomes a constant value. Use feedback control.
However, since the laser optical path of the laser interferometer 11 is open to the atmosphere, the measurement value slightly changes due to slight air fluctuations. Therefore, in the above baseline measurement, even if the wafer stage 9 is stopped by the measurement value of the laser interferometer 11, drift due to air fluctuations will occur.

【0061】ところが、図2、図5に示した干渉縞方式
のアライメント系はレチクルRと投影レンズPLの間、
および投影レンズPLとウエハWの間では空気中に露出
しているビーム部分がわずかであることから、たとえ空
気ゆらぎが生じても、それによる計測誤差はほとんど無
視できる。そこで、干渉縞方式のアライメント系を使っ
て、レチクルRと基準マーク板FMとをアライメントす
るように、レチクルステージ6、またはウエハステージ
9をフィードバック制御する。これによってレチクルR
と基準マーク板FMとの相対的な位置ずれは、別波長の
アライメント系(対物レンズ23)のもとでほぼ零に追
い込まれる。そして、その状態で撮像素子63を使って
レチクルRの格子マークと基準マーク板FMの格子マー
クとの位置ずれ量を求める。これによって求められたず
れ量がベースライン量(ΔXB、ΔYB)となる。この
ベースライン量(ΔXB、ΔYB)は、投影レンズPL
の色収差によって生じる固有値であって、レチクルR上
の格子マークの検出位置(投影レンズの像高点)が変わ
るたびにチェックされる。
However, in the interference fringe type alignment system shown in FIGS. 2 and 5, between the reticle R and the projection lens PL,
Since the beam portion exposed in the air is small between the projection lens PL and the wafer W, even if the air fluctuation occurs, the measurement error due to the air fluctuation can be almost ignored. Therefore, the reticle stage 6 or the wafer stage 9 is feedback-controlled so that the reticle R and the fiducial mark plate FM are aligned by using an interference fringe type alignment system. This makes the reticle R
The relative displacement between the reference mark plate FM and the reference mark plate FM is driven to almost zero under the alignment system (objective lens 23) of another wavelength. Then, in this state, the image pickup element 63 is used to obtain the amount of positional deviation between the lattice mark of the reticle R and the lattice mark of the reference mark plate FM. The shift amount obtained by this is the baseline amount (ΔXB, ΔYB). This baseline amount (ΔXB, ΔYB) is the projection lens PL
Is an eigenvalue caused by the chromatic aberration of and is checked every time the detection position of the grating mark on the reticle R (image height point of the projection lens) changes.

【0062】このベースライン量(ΔXB、ΔYB)は
対物レンズ23を介して検出されるレチクルRとウエハ
Wとの相対位置ずれ量にオフセットとして加えられ、真
の重ね合わせ位置への補正として使われる。なお、対物
レンズ60を介して観察する位置は、レチクルR上の露
光用照明光の照射領域(スリット状)からはずれた位置
になるため、厳密に言えば、そのずれによって固有の誤
差が生じ得る。その誤差とは、主に投影レンズPLの露
光波長に起因して生じるディストーションによるもので
ある。しかしながら、投影レンズPLの投影視野内の各
点におけるディストーション量は、予め求めておくこと
ができるため、対物レンズ60の観察位置でのディスト
ーション量を装置固有のオフセット量として記憶してお
き、ベースライン計測値を、さらに補正するようにして
おくとよい。
This baseline amount (ΔXB, ΔYB) is added as an offset to the relative positional deviation amount between the reticle R and the wafer W detected through the objective lens 23, and is used as a correction to the true overlay position. .. Since the position observed through the objective lens 60 is a position deviated from the irradiation region (slit shape) of the exposure illumination light on the reticle R, strictly speaking, the deviation may cause an inherent error. .. The error is mainly due to the distortion caused by the exposure wavelength of the projection lens PL. However, since the distortion amount at each point in the projection visual field of the projection lens PL can be obtained in advance, the distortion amount at the observation position of the objective lens 60 is stored as an offset amount peculiar to the apparatus, and the baseline is stored. It is advisable to further correct the measured value.

【0063】−第3の実施例− 図11は本発明の第3の実施例による格子マーク配置を
示し、特にウエハWのストリートライン内に形成する格
子マークを2次元格子にすることで省スペース化をはか
るものである。図11において、レチクルR上にはY方
向用の格子マークRMYaとX方向用の格子マークRM
XaとがY方向に一定の間隔をあけて設けられ、この間
隔部分(透明部分)にはウエハW上の2次元格子WMx
yが位置するように設定される。2次元格子WMxyは
微小な矩形ドットパターンをX方向とY方向の両方に所
定のピッチで配列したものである。実際のアライメント
時には、図8に示したようにX方向用のアライメント系
とY方向用のアライメント系とで位置を分離しておく方
がよい。
-Third Embodiment- FIG. 11 shows the arrangement of lattice marks according to the third embodiment of the present invention. In particular, the lattice marks formed in the street lines of the wafer W are two-dimensional lattices to save space. It is something that aims to change. In FIG. 11, on the reticle R, a lattice mark RMYa for the Y direction and a lattice mark RM for the X direction are provided.
Xa and the Xa are provided at a constant interval in the Y direction, and a two-dimensional lattice WMx on the wafer W is provided in this interval part (transparent part).
Set so that y is located. The two-dimensional lattice WMxy is an array of minute rectangular dot patterns arranged in both the X and Y directions at a predetermined pitch. At the time of actual alignment, it is better to separate the positions by the X-direction alignment system and the Y-direction alignment system as shown in FIG.

【0064】ただし、X方向アライメント用の2本のビ
ームとY方向アライメント用の2本のビームとを互いに
相補的な偏光状態にしておけば、2次元格子WMxyか
ら垂直に発生する干渉光を偏光特性で分離することがで
きるので、同一の対物レンズ23を介して4本のビーム
(X方向用の2本とY方向用の2本)を同時に格子マー
クへ照射することも可能である。
However, if the two beams for the X-direction alignment and the two beams for the Y-direction alignment are set to have polarization states complementary to each other, the interference light vertically generated from the two-dimensional grating WMxy is polarized. Since they can be separated according to their characteristics, it is possible to simultaneously irradiate four beams (two for the X direction and two for the Y direction) onto the lattice mark through the same objective lens 23.

【0065】このように、2次元格子WMxyをウエハ
上のショット領域に沿った走査方向全体に設けること
で、かなりの省スペース化がはかれるとともに、走査露
光中の2次元のアライメント補正が可能になる。ちなみ
にウエハ上の一般的なストリートライン領域は幅(図1
1のY方向の寸法)が70μm程度確保されている。2
次元格子WMxyの矩形ドットの寸法を4μm角(すな
わちピッチ8μm)とすると、Y方向には8個の矩形ド
ットが形成でき、これは実用上、ほぼ十分な計測精度が
期待できる。また図11中のレチクル側の格子マークR
MYa、RMXaもウエハ側と同様の2次元格子にする
ことも可能である。
By thus providing the two-dimensional lattice WMxy in the entire scanning direction along the shot area on the wafer, considerable space saving is achieved and two-dimensional alignment correction during scanning exposure becomes possible. .. By the way, the general street line area on the wafer is the width (Fig. 1
The dimension (1) in the Y direction) is about 70 μm. Two
When the dimensions of the rectangular dots of the three-dimensional lattice WMxy are 4 μm square (that is, the pitch is 8 μm), eight rectangular dots can be formed in the Y direction, and practically almost sufficient measurement accuracy can be expected. Also, the reticle side grating mark R in FIG.
MYa and RMXa can also have a two-dimensional lattice similar to that on the wafer side.

【0066】−第4の実施例− 図12は、本発明の第4の実施例による格子マーク配置
を示し、レチクルRのパターン領域PAの外側の走査露
光方向に延びたストリートライン領域内に1次元、また
は2次元の格子マークRML1 〜RML4 、RMR1 〜
RMR3 をX方向に飛び飛びに設ける。ウエハW上にも
それらと対応した位置に1次元、または2次元の格子マ
ークをX方向に飛び飛びに設ける。
[Fourth Embodiment] FIG. 12 shows a lattice mark arrangement according to a fourth embodiment of the present invention, in which 1 is provided in the street line area extending in the scanning exposure direction outside the pattern area PA of the reticle R. -Dimensional or two-dimensional lattice marks RML1 to RML4, RMR1 to
RMR3s are provided at intervals in the X direction. On the wafer W, one-dimensional or two-dimensional lattice marks are provided discontinuously in the X direction at positions corresponding to them.

【0067】これらマークRML1 〜RML4 とマーク
RMR1〜RMR3 とは、互いに入れ子状態で配置さ
れ、アライメント系の2本の対物レンズ23R、23L
がY方向に離れて並んでいるものとすると、X方向の走
査露光のときに対物レンズ23R、23Lのいずれか一
方が常に格子マークからの干渉光を入射できるように設
定されている。例えば図12の位置からレチクルRが左
右に移動すると、対物レンズ23Lを介して格子マーク
RML1 と、これに対応したウエハ上の格子マークとが
アライメントされ、対物レンズ23Lからの2本(また
は4本)の送光ビームの照射領域が格子マークRML1
からはずれる直前に、格子マークRMR1が対物レンズ
23Rからの送光ビームの照射点に達する。従って次の
サイクルでは、格子マークRMR1と、これに対応した
ウエハ上の格子マークとが対物レンズ23Rを介してア
ライメントされる。以下同様にして、走査露光の信号に
伴って対物レンズ23R、23Lを交互に切り換えてア
ライメントしていく。本実施例では、格子マークRML
1 からRMR1 への切り換えの際、対物レンズ23Lを
介して得られる干渉ビート光と、対物レンズ23Rを介
して得られる干渉ビート光とが、時間的にわずかの間だ
け同時に存在するように各マークを配置してある。
The marks RML1 to RML4 and the marks RMR1 to RMR3 are arranged in a nested state with each other, and the two objective lenses 23R and 23L of the alignment system are arranged.
Are arranged side by side in the Y direction, one of the objective lenses 23R and 23L is set so that interference light from the grating mark can always be incident upon the scanning exposure in the X direction. For example, when the reticle R is moved left and right from the position of FIG. 12, the lattice mark RML1 and the corresponding lattice mark on the wafer are aligned via the objective lens 23L, and two (or four) marks from the objective lens 23L are aligned. ) The irradiation area of the transmitted beam is the lattice mark RML1.
Immediately before it comes off, the grating mark RMR1 reaches the irradiation point of the light-transmitting beam from the objective lens 23R. Therefore, in the next cycle, the grating mark RMR1 and the corresponding grating mark on the wafer are aligned via the objective lens 23R. Similarly, the objective lenses 23R and 23L are alternately switched according to the scanning exposure signal to perform alignment. In this embodiment, the lattice mark RML is used.
When switching from 1 to RMR1, the interference beat light obtained through the objective lens 23L and the interference beat light obtained through the objective lens 23R are present at the same time for only a short time. Has been placed.

【0068】この実施例のように格子マークを配置する
と、X方向に関する格子マークと格子マークとの間に他
のマーク、例えばウエハのグローバルアライメント(E
GA)用のマークを配置することができる。
When the lattice marks are arranged as in this embodiment, another mark, for example, the global alignment (E) of the wafer is provided between the lattice marks in the X direction.
A mark for (GA) can be arranged.

【0069】−第5の実施例− 図13は、本発明の第5の実施例による投影露光装置の
構成を示し、図2の構成と異なる点はレチクルR(およ
びウエハW)の走査方向に複数のアライメント系の対物
レンズ23A、23B、23C、23Dを並べたことに
ある。レチクルR、およびウエハW上の格子マークの配
置は、先の図4、図8、図11、図12のいずれの方法
でかまわない。
-Fifth Embodiment- FIG. 13 shows the structure of a projection exposure apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The difference from the structure shown in FIG. 2 lies in the scanning direction of reticle R (and wafer W). This is because a plurality of objective lenses 23A, 23B, 23C and 23D of the alignment system are arranged. The reticle R and the lattice mark on the wafer W may be arranged by any of the methods shown in FIGS. 4, 8, 11 and 12.

【0070】この図13の場合、4つの対物レンズ23
A〜23Dはそれぞれ格子マーク上の異なる位置で発生
する干渉ビート光を入射して、レチクルRとウエハWの
走査移動中のアライメントを行なうが、走査位置によっ
ては、両脇の対物レンズ23A、23Dのいずれか一方
のみしか使えないこともある。そこで1つのアライメン
トシーケンスとして、例えばレチクルRが図13中の左
側から右側へ走査される場合は、レチクルRの走査位置
に応じて対物レンズ23A、対物レンズ23B…の順で
使用するアライメント系の数や位置を変えることもでき
る。また、図13のように複数のアライメント系が同時
に使えるときは、図12に示した格子マークRML1 〜
RML4 と格子マークRMR1 〜RMR3 とを入れ子の
関係にしなくても、ほぼ連続的にアライメントのための
信号を得ることができる。
In the case of FIG. 13, four objective lenses 23
A to 23D respectively enter interference beat light generated at different positions on the lattice mark to perform alignment during scanning movement of the reticle R and the wafer W. Depending on the scanning position, the objective lenses 23A and 23D on both sides may be aligned. Sometimes only one of them can be used. Then, as one alignment sequence, for example, when the reticle R is scanned from the left side to the right side in FIG. 13, the number of alignment systems used in the order of the objective lens 23A, the objective lens 23B, ... According to the scanning position of the reticle R. You can also change the position. Further, when a plurality of alignment systems can be used at the same time as shown in FIG. 13, the lattice marks RML1 ...
Even if the RML4 and the grating marks RMR1 to RMR3 are not in a nested relationship, the signal for alignment can be obtained almost continuously.

【0071】そのためには、例えは対物レンズ23A〜
23Dの走査方向(X方向)の間隔と、格子マークRM
L1 〜RML4 のX方向の間隔とを異ならせておけばよ
い。なお、本発明による走査露光中アライメント方式
は、従来のステップ&スキャン方式の露光装置にもその
まま応用できるものである。
For that purpose, for example, the objective lenses 23A to
23D spacing in the scanning direction (X direction) and lattice mark RM
The distance between L1 and RML4 in the X direction may be different. The alignment method during scanning exposure according to the present invention can be directly applied to a conventional step & scan exposure apparatus.

【0072】図14は、本発明に係る走査露光装置が適
用される反射屈折式露光装置の概略全体構成図である。
図2と同様な箇所には同一の符号を付して相違点だけを
簡単に説明すると、71,73は反射ミラー、72はレ
チクルステージ6の位置を計測する干渉計、74はレン
ズ、75はビームスプリッタ、76は凹面鏡、77は屈
折レンズ計である。送光光学系22から射出されるアラ
イメント光は、ミラー71、対物レンズ23を介してレ
チクルRのレチクル格子RMa,RMbに入射するとと
もに、レチクルRの透光部からミラー73、レンズ7
4、ビームスプリッタ75、凹面鏡76、屈折レンズ系
77を介してウエハW上のウエハ格子WMa,WMb
(不図示)に入射する。各格子で得られる干渉光の処理
や干渉光形成などの方式は上述した投影式露光装置で説
明したものと同様である。
FIG. 14 is a schematic overall configuration diagram of a catadioptric exposure apparatus to which the scanning exposure apparatus according to the present invention is applied.
The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and only different points will be briefly described. 71 and 73 are reflection mirrors, 72 is an interferometer for measuring the position of the reticle stage 6, 74 is a lens, and 75 is A beam splitter, 76 is a concave mirror, and 77 is a refractometer. The alignment light emitted from the light transmitting optical system 22 is incident on the reticle gratings RMa and RMb of the reticle R via the mirror 71 and the objective lens 23, and at the same time, from the light transmitting portion of the reticle R to the mirror 73 and the lens 7.
4, through the beam splitter 75, the concave mirror 76, and the refraction lens system 77, the wafer gratings WMa and WMb on the wafer W.
(Not shown). The method of processing the interference light obtained by each grating and forming the interference light are the same as those described in the above-mentioned projection type exposure apparatus.

【0073】また、以上では露光装置の干渉縞アライメ
ント法について説明したが、回折格子に周波数差のある
光を照射して干渉光のビート波を形成し、このビート波
に基づいて、移動する物体の位置や速度を計測する装置
にも本発明を適用できる。
Although the interference fringe alignment method of the exposure apparatus has been described above, the diffraction grating is irradiated with light having a frequency difference to form a beat wave of interference light, and an object that moves based on the beat wave is formed. The present invention can also be applied to a device for measuring the position and speed of the.

【0074】この場合、次の様な構成がとられる。第1
方向に沿って往復移動する物体上には、この第1方向に
沿って一定ピッチで配列された複数の格子要素からなる
回折格子が設けられ、この回折格子上の同一部分に2本
のコーヒレントなビームが第1方向に関して対称的に傾
けて同時に照射される。この回折格子から同一方向に生
じる2つの回折光によって形成される干渉光を光電検出
器で検出する。光電検出器で得られる交流信号に基づい
て、物体の移動量または移動位置が測定される。そし
て、回折格子を照射する2本のビームに所定の周波数差
を与える周波数変調手段と、物体の往復移動の方向性に
よって2本のビームの周波数差の極性を切換える切換え
手段とが設けられる。光電検出器で得られる交流信号の
周波数が、物体の往復移動の方向性にかかわらず、常に
2本のビームの周波数差以上になるように構成される。
In this case, the following configuration is adopted. First
A diffraction grating composed of a plurality of grating elements arranged at a constant pitch along the first direction is provided on an object that reciprocates along the direction, and two coherent elements are provided in the same portion on the diffraction grating. The beams are irradiated at the same time while being symmetrically inclined with respect to the first direction. A photoelectric detector detects interference light formed by two diffracted lights generated in the same direction from this diffraction grating. The moving amount or moving position of the object is measured based on the AC signal obtained by the photoelectric detector. Further, there are provided frequency modulation means for applying a predetermined frequency difference to the two beams irradiating the diffraction grating, and switching means for switching the polarity of the frequency difference between the two beams depending on the directionality of the reciprocating movement of the object. The frequency of the AC signal obtained by the photoelectric detector is always set to be equal to or more than the frequency difference between the two beams regardless of the directionality of the reciprocal movement of the object.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、走査露光装置に干渉縞アライメント法を適用する
時、マスク格子と基板格子にそれぞれ入射されるビーム
の周波数差の極性を、マスクの走査方向に応じて切換え
るようにしたので、マスク格子に対応する第1光電検出
器からの第1交流信号と、基板格子に対応する第2光電
検出器からの第2交流信号の各周波数がマスクの走査方
向の正負によらず、常に2本のビームの周波数差以上に
なり、走査速度やマスクの移動方向の制限がなくなり、
スループットが向上する。請求項2の発明によれば、回
折格子に入射される2本のビームの周波数差の極性を物
体の移動方向に応じて切換えるようにしたので、光電検
出器で得られる各ビームに対応する周波数が、物体の移
動方向にかかわらず常に周波数差以上になり、物体の移
動方向にかかわりなく、精度よく物体の位置などを測定
できる。
As described above, according to the first aspect of the invention, when the interference fringe alignment method is applied to the scanning exposure apparatus, the polarities of the frequency differences of the beams respectively incident on the mask grating and the substrate grating are Since the switching is made according to the scanning direction of the mask, each frequency of the first AC signal from the first photoelectric detector corresponding to the mask grating and the second AC signal from the second photoelectric detector corresponding to the substrate grating is changed. Is always equal to or more than the frequency difference between the two beams regardless of whether the scanning direction of the mask is positive or negative.
Throughput is improved. According to the invention of claim 2, the polarities of the frequency differences of the two beams incident on the diffraction grating are switched according to the moving direction of the object, so that the frequencies corresponding to the respective beams obtained by the photoelectric detector are changed. However, the frequency difference is always greater than or equal to the moving direction of the object, and the position of the object or the like can be accurately measured regardless of the moving direction of the object.

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

【図1】クレーム対応図[Fig. 1] Claim correspondence diagram

【図2】本発明の実施例による投影式走査露光装置の構
成を示す図、
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a projection type scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention,

【図3】図2の装置によるアライメント方式を説明する
斜視図、
FIG. 3 is a perspective view illustrating an alignment method by the apparatus of FIG.

【図4】2光束化周波数シフタ部の詳細を説明するブロ
ック図
FIG. 4 is a block diagram illustrating details of a dual-beam conversion frequency shifter unit.

【図5】図2の装置のアライメント系の構成を示す図、5 is a diagram showing a configuration of an alignment system of the apparatus shown in FIG.

【図6】図2の装置で使用されるレチクルとウエハの各
格子マークの配置を示す図、
6 is a diagram showing the arrangement of reticle and wafer lattice marks used in the apparatus of FIG. 2;

【図7】図5のアライメント系の動作原理を説明する
図、
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation principle of the alignment system of FIG.

【図8】第2の実施例によるマーク配置を有するレチク
ルの平面図、
FIG. 8 is a plan view of a reticle having a mark arrangement according to the second embodiment,

【図9】図8のマーク配置を部分的に拡大して示す平面
図、
9 is a plan view showing the mark arrangement of FIG. 8 in a partially enlarged manner;

【図10】ベースライン計測の方式を説明するための
図、
FIG. 10 is a diagram for explaining a baseline measurement method;

【図11】第3の実施例によるマーク配置を説明する
図、
FIG. 11 is a diagram for explaining mark arrangement according to the third embodiment;

【図12】第4の実施例にるマーク配置を説明する図、FIG. 12 is a diagram for explaining mark arrangement according to the fourth embodiment;

【図13】第5の実施例による装置構成を説明する図。FIG. 13 is a diagram illustrating a device configuration according to a fifth embodiment.

【図14】本発明が適用可能な反射屈折式露光装置の一
例を示す斜視図
FIG. 14 is a perspective view showing an example of a catadioptric exposure apparatus to which the present invention can be applied.

【図15】従来のステップ&スキャン露光装置における
アライメント方式を説明する斜視図
FIG. 15 is a perspective view illustrating an alignment method in a conventional step & scan exposure apparatus.

【図16】図15のアライメント方式で得られるアライ
メント用の信号波形を示す波形図
16 is a waveform diagram showing a signal waveform for alignment obtained by the alignment method of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル、 RMa、RMb、RMXa、RMYa、RMXb、RM
Yb レチクル格子マーク、 WMa、WMb、WMYa、WMXa、WMxy ウエ
ハ格子マーク、 W ウエハ PL 投影光学系 1 レチクルブラインド 6 レチクルステージ 8 レチクルステージ駆動モータ 9 ウエハステージ 10 ウエハステージ駆動モータ 11 レーザ干渉計 12 ウエハステージ駆動制御部 20 レーザ光源 21 2光束化周波数シフタ部 22 送光光学系 23 アライメント用対物レンズ 25 光電検出ユニット 27 位置ずれ量検出部 32 切換駆動部 212,213 音響光学素子 215 周波数シンセサイザ 216,217 アパーチャ 220 切換器
R reticle, RMa, RMb, RMXa, RMYa, RMXb, RM
Yb reticle grating mark, WMa, WMb, WMYa, WMXa, WMxy wafer grating mark, W wafer PL projection optical system 1 reticle blind 6 reticle stage 8 reticle stage drive motor 9 wafer stage 10 wafer stage drive motor 11 laser interferometer 12 wafer stage Drive control unit 20 Laser light source 21 2 Luminous flux conversion frequency shifter unit 22 Transmitting optical system 23 Alignment objective lens 25 Photoelectric detection unit 27 Positional deviation amount detection unit 32 Switching drive unit 212, 213 Acousto-optical element 215 Frequency synthesizer 216, 217 Aperture 220 switch

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原画パターンが形成されたマスクを保持
して、前記原画パターンの面に沿った第1方向に往復移
動可能なマスクステージと、 前記原画パターン、もしくはその一部を所定の倍率で投
影する投影光学系と、 この投影光学系の結像面に前記感光基板が位置するよう
にこの感光基板を保持して前記第1方向に往復移動可能
な基板ステージとを備え、 前記マスクステージと前記基板ステージとを、前記倍率
に応じた速度比で同時に移動させることによって、前記
原画パターンの投影像を前記感光基板上に走査露光する
装置において、 前記マスクには、前記第1方向に一定ピッチで配列され
た複数の格子要素から成るマスク格子が、前記原画パタ
ーンの走査露光の範囲に渡って設けられ、 前記感光基板には、前記第1方向に沿って一定ピッチで
配列された複数の格子要素から成る基板格子が、前記原
画パターンの走査露光の範囲に渡って設けられ、 前記第1方向に関して対称的に傾いた2本のコヒーレン
トなビームが前記マスク格子と前記基板格子のそれぞれ
を照射するように、それら2本のビームを前記マスクお
よび前記投影光学系を介して前記感光基板に向けるビー
ム照射手段と、 前記ビーム照射手段から射出される前記2本のビームに
一定の周波数差を与える周波数変調手段と、 前記2本のビームの照射によって前記マスク格子から同
一方向に生じる2つの回折光によって形成された干渉光
を光電検出し、前記周波数差と前記マスクの走査速度と
に応じた周波数の第1の交流信号を出力する第1光電検
出器と、 前記2本のビームの照射によって前記基板格子から同一
方向に生じる2つの回折光によって形成された干渉光を
光電検出し、前記周波数差と前記基板の走査速度とに応
じた周波数の第2の交流信号を出力する第2光電検出器
と、 前記第1交流信号と第2交流信号とを比較し、前記マス
クと基板との相対走査中における位置ずれを検出する位
置ずれ検出手段と、 この位置ずれ検出手段で検出された位置ずれに応じて前
記マスクステージと基板ステージを駆動制御する駆動手
段と、 前記マスクの走査方向が前記第1方向の正方向であるか
負方向であるかに応じて、前記ビーム照射手段からの2
本のビーム周波数差の極性を反転させるように切換える
切換え手段とを有し、 前記第1交流信号、第2交流信号の周波数が前記マスク
の走査方向の正負によらず、常に前記2本のビームの周
波数差以上になるように構成したことを特徴とする走査
露光装置。
1. A mask stage capable of reciprocating in a first direction along a surface of the original pattern while holding a mask having the original pattern formed thereon, and the original pattern or a part thereof at a predetermined magnification. A projection optical system for projecting; and a substrate stage capable of reciprocating in the first direction while holding the photosensitive substrate so that the photosensitive substrate is positioned on an image plane of the projection optical system, the mask stage; An apparatus for scanning and exposing a projection image of the original image pattern onto the photosensitive substrate by simultaneously moving the substrate stage at a speed ratio according to the magnification, wherein the mask has a constant pitch in the first direction. A mask grid composed of a plurality of grid elements arranged in a line is provided over the range of the scanning exposure of the original image pattern, and the photosensitive substrate is fixed along the first direction. A substrate grating composed of a plurality of grating elements arranged in an array over the range of the scanning exposure of the original image pattern, and two coherent beams symmetrically inclined with respect to the first direction are the mask grating. A beam irradiating means for directing the two beams to the photosensitive substrate through the mask and the projection optical system so as to irradiate each of the substrate grating and the substrate grating; Frequency modulation means for imparting a constant frequency difference to the beam, and photoelectrically detecting interference light formed by two diffracted lights generated in the same direction from the mask grating by irradiation of the two beams to detect the frequency difference and the mask. A first photoelectric detector that outputs a first AC signal having a frequency according to the scanning speed of the same, and the same from the substrate grating by the irradiation of the two beams. A second photoelectric detector that photoelectrically detects interference light formed by two diffracted lights generated in the opposite direction and outputs a second AC signal having a frequency corresponding to the frequency difference and the scanning speed of the substrate; Positional deviation detecting means for comparing the first AC signal and the second AC signal to detect positional deviation during relative scanning between the mask and the substrate, and the mask according to the positional deviation detected by the positional deviation detecting means. A driving unit for driving and controlling the stage and the substrate stage; and 2 from the beam irradiating unit depending on whether the scanning direction of the mask is the positive direction or the negative direction of the first direction.
Switching means for switching so as to invert the polarity of the beam frequency difference of the two beams, and the frequencies of the first AC signal and the second AC signal are always the two beams regardless of whether the frequencies are positive or negative in the scanning direction of the mask. A scanning exposure apparatus characterized in that it is configured to have a frequency difference equal to or more than.
【請求項2】 第1方向に沿って往復移動する物体上に
は、この第1方向に沿って一定ピッチで配列された複数
の格子要素からなる回折格子が設けられ、 この回折格子上の同一部分に2本のコヒーレントなビー
ムを前記第1方向に関して対称的に傾けて同時に照射
し、 前記回折格子から同一方向に生じる2つの回折光によっ
て形成される干渉光を光電検出器で検出して得られた交
流信号に基づいて、前記物体の移動量または移動位置を
測定する装置において、 前記回折格子を照射する2本のビームに所定の周波数差
を与える周波数変調手段と、 前記物体の往復移動の方向性によって前記2本のビーム
の周波数差の極性を切換える切換手段とを備え、 前記光電検出器で得られる交流信号の周波数が、前記物
体の往復移動の方向性にかかわらず、常に前記周波数差
以上になるように構成したことを特徴とする物体の移動
測定装置。
2. A diffraction grating composed of a plurality of grating elements arranged at a constant pitch along the first direction is provided on an object that reciprocates along the first direction. The two coherent beams are symmetrically tilted with respect to the first direction and irradiated at the same time, and interference light formed by two diffracted lights generated in the same direction from the diffraction grating is detected by a photoelectric detector. An apparatus for measuring the amount of movement or the position of movement of the object based on the generated AC signal, a frequency modulation means for giving a predetermined frequency difference to the two beams irradiating the diffraction grating, and a reciprocating movement of the object. Switching means for switching the polarity of the frequency difference between the two beams depending on the directionality, and the frequency of the AC signal obtained by the photoelectric detector is independent of the directionality of the reciprocating movement of the object. Always moving measuring device on the object, characterized by being configured such that the above said frequency difference.
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