JPH0697031A - Positioning method for projection aligner - Google Patents

Positioning method for projection aligner

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JPH0697031A
JPH0697031A JP4244481A JP24448192A JPH0697031A JP H0697031 A JPH0697031 A JP H0697031A JP 4244481 A JP4244481 A JP 4244481A JP 24448192 A JP24448192 A JP 24448192A JP H0697031 A JPH0697031 A JP H0697031A
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marks
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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 achieve that the base line amount of an alignment system and the amount of rotation of a reticle are measured with high accuracy in a projec tion aligner provided with an off-axis type alignment system. CONSTITUTION:A large-sized reference mark plate 17 is fixed to a part adjacent to a wafer W on a wafer stage 6. Reference marks 38A, 38B and a reference mark 39 are formed on the large-sized reference mark plate 17 at intervals at which TTR-type alignment systems 5A, 5B and a wafer alignment system 9 can be abserved simultaneously. The traveling direction of the wafer stage 6 is corrected so as to be along a coordinate system decided by a straight line connecting the reference marks 38A, 38B, and a reticle R is fixed by referring to the reference marks 38A, 38B.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ又
は液晶表示素子用のガラスプレート等の基板に塗布され
た感光材にマスクパターンを露光する投影露光装置の位
置決め方法に関し、特にオフ・アクシス方式のアライメ
ント系の所謂ベースライン量を高精度に管理する機能を
備えた投影露光装置の位置決め方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning method of a projection exposure apparatus for exposing a mask pattern onto a photosensitive material applied to a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate for a liquid crystal display device, and particularly to an off-axis method. The present invention relates to a positioning method for a projection exposure apparatus having a function of managing a so-called baseline amount of the alignment system with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、オフ・アクシス方式のアライメン
ト系を備えた投影露光装置では、特開昭53−5697
5号公報、特開昭56−134737号公報に開示され
ているように、感光基板としてのウエハを保持してステ
ップ・アンド・リピート方式で2次元的に移動するウエ
ハステージ上に基準マーク板を固定し、この基準マーク
板を使ってオフ・アクシス方式のアライメント系と投影
光学系との間の間隔、即ち所謂ベースライン量を管理し
ていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus provided with an off-axis type alignment system is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-5697.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5 and JP-A-56-134737, a reference mark plate is provided on a wafer stage that holds a wafer as a photosensitive substrate and moves two-dimensionally by a step-and-repeat method. The reference mark plate is fixed and the distance between the off-axis type alignment system and the projection optical system, that is, the so-called baseline amount is managed.

【0003】図13は、従来のオフ・アクシス方式のア
ライメント系を備えた投影露光装置の要部を示し、この
図13において、図示省略した光源系からの露光光が主
コンデンサーレンズ1により集光されてレチクルRを均
一な照度で照明している。レチクルRはレチクルステー
ジ2上に保持され、レチクルステージ2はレチクルRの
中心Rcが投影光学系PLの光軸AXと合致した状態で
レチクルRを保持する。また、レチクルRの下面のパタ
ーン領域の外側には1対のアライメント用のレチクルマ
ーク3A及び3Bが形成され、レチクルマーク3A及び
3Bの上方にはそれぞれミラー4A及び4Bを隔ててT
TR(スルー・ザ・レチクル)方式のアライメント系5
A及び5Bが配置されている。
FIG. 13 shows a main part of a projection exposure apparatus having a conventional off-axis type alignment system. In FIG. 13, exposure light from a light source system (not shown) is condensed by a main condenser lens 1. As a result, the reticle R is illuminated with a uniform illuminance. The reticle R is held on the reticle stage 2, and the reticle stage 2 holds the reticle R in a state where the center Rc of the reticle R matches the optical axis AX of the projection optical system PL. Further, a pair of alignment reticle marks 3A and 3B are formed outside the pattern area on the lower surface of the reticle R, and mirrors 4A and 4B are provided above the reticle marks 3A and 3B, respectively.
TR (through the reticle) alignment system 5
A and 5B are arranged.

【0004】露光時にはレチクルRのパターンが投影光
学系PLを介してウエハステージ6上のウエハWの各シ
ョット領域に投影露光される。ウエハWの各ショット領
域にはそれぞれアライメント用のウエハマークが形成さ
れている。また、ウエハステージ6上のウエハWの近傍
には、アライメント用のマーク8が形成された基準マー
ク板7が固定されている。基準マーク板7が投影光学系
PLの投影視野内のレチクルマーク3A又は3Bとほぼ
共役な位置に来るようにウエハステージ6を位置決めす
ると、レチクルR上のアライメント系5A又は5Bによ
りそれぞれレチクルマーク3A又は3Bとマーク8とが
同時に検出される。レチクルマーク3A(3Bについて
も同様)とレチクルRの中心Rcとの間隔Laは設計上
予め定められている値であり、投影光学系PLの像面
(基準マーク板7の表面)におけるレチクルマーク3A
の投影点と光軸AXとの間隔はLa/Mとなる。このM
はウエハW側からレチクルR側に対する投影光学系PL
の倍率であり、投影光学系PLが1/5縮小投影光学系
の場合には、M=5である。
At the time of exposure, the pattern of the reticle R is projected and exposed onto each shot area of the wafer W on the wafer stage 6 via the projection optical system PL. A wafer mark for alignment is formed in each shot area of the wafer W. Further, a reference mark plate 7 having alignment marks 8 formed thereon is fixed near the wafer W on the wafer stage 6. When the wafer stage 6 is positioned so that the reference mark plate 7 is located at a position substantially conjugate with the reticle mark 3A or 3B in the projection field of the projection optical system PL, the alignment system 5A or 5B on the reticle R respectively causes the reticle mark 3A or 3B and the mark 8 are detected at the same time. The distance La between the reticle mark 3A (the same applies to 3B) and the center Rc of the reticle R is a value that is predetermined in design, and the reticle mark 3A on the image plane of the projection optical system PL (the surface of the reference mark plate 7).
The distance between the projection point of and the optical axis AX is La / M. This M
Is a projection optical system PL from the wafer W side to the reticle R side.
And the projection optical system PL is a 1/5 reduction projection optical system, M = 5.

【0005】また、投影光学系PLの外側にはオフ・ア
クシス方式のウエハアライメント系9が配置されてい
る。ウエハアライメント系9の光軸は、ウエハステージ
6上では投影光学系PLの光軸AXと平行である。そし
て、ウエハアライメント系9の内部には指標マークが形
成された指標板10が固定され、指標板10の指標マー
クの形成面は基準マーク板8の表面と共役である。
An off-axis type wafer alignment system 9 is arranged outside the projection optical system PL. The optical axis of the wafer alignment system 9 is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL on the wafer stage 6. Then, the index plate 10 on which the index mark is formed is fixed inside the wafer alignment system 9, and the surface of the index plate 10 on which the index mark is formed is conjugate with the surface of the reference mark plate 8.

【0006】さて、ウエハアライメント系9のベースラ
イン量BLは、一例としてウエハアライメント系9のウ
エハステージ6上での光軸とレチクルRの中心Rcの投
影光学系PLによる投影点との間隔として定義される。
そのベースライン量BLを計測するためには、ウエハス
テージ6を駆動して、例えば先ず基準マーク板7のマー
ク8をウエハアライメント系9の直下の位置Aに移動さ
せて、そのマーク8の像とウエハアライメント系9の中
の指標マークとの位置ずれ量及びそのときのウエハステ
ージ6の座標を読み取る。ウエハステージ6の座標はレ
ーザ干渉計により高分解能で計測される。これによりマ
ーク8がウエハアライメント系9の光軸上にあるときの
ウエハステージ6の座標(X1,Y1)が求められる。
The baseline amount BL of the wafer alignment system 9 is defined as an interval between the optical axis on the wafer stage 6 of the wafer alignment system 9 and the projection point of the center Rc of the reticle R by the projection optical system PL as an example. To be done.
In order to measure the baseline amount BL, the wafer stage 6 is driven and, for example, the mark 8 on the reference mark plate 7 is first moved to a position A immediately below the wafer alignment system 9 to obtain an image of the mark 8. The amount of positional deviation from the index mark in the wafer alignment system 9 and the coordinates of the wafer stage 6 at that time are read. The coordinates of the wafer stage 6 are measured with high resolution by a laser interferometer. Thereby, the coordinates (X1, Y1) of the wafer stage 6 when the mark 8 is on the optical axis of the wafer alignment system 9 are obtained.

【0007】次に、ウエハステージ6を駆動して基準マ
ーク板7のマーク8を順次レチクルマーク3A及び3B
とそれぞれ共役な位置C及びBの近傍に移動させて、マ
ーク8の像とレチクルマーク3A及び3Bとの位置ずれ
量並びにそのときのウエハステージ6の座標を読み取
る。これにより、マーク8がレチクルマーク3Aとレチ
クルマーク3Bとの中央部、即ちレチクルRの中心Rc
の共役点にあるときのウエハステージ6の座標(X2,
Y2)が分かるので、座標(X1,Y1)と座標(X
2,Y2)との間隔としてベースライン量BLが求めら
れる。このベースライン量BLが、後にウエハW上のウ
エハマークの座標をウエハアライメント系9で読み取っ
てから、この読み取った座標に基づいてウエハWの各シ
ョット領域を投影光学系PLの露光領域内で位置決めす
るときの基準量となる。
Next, the wafer stage 6 is driven to sequentially move the marks 8 on the reference mark plate 7 to the reticle marks 3A and 3B.
And the positions of the marks 8 and the reticle marks 3A and 3B, respectively, and the coordinates of the wafer stage 6 at that time are read. As a result, the mark 8 is located at the center between the reticle mark 3A and the reticle mark 3B, that is, the center Rc of the reticle R.
Coordinates of the wafer stage 6 (X2,
Since Y2) is known, coordinates (X1, Y1) and coordinates (X
2, Y2), the baseline amount BL is obtained. This baseline amount BL later reads the coordinates of the wafer mark on the wafer W by the wafer alignment system 9, and then positions each shot area of the wafer W within the exposure area of the projection optical system PL based on the read coordinates. It becomes the reference amount when doing.

【0008】即ち、ウエハW上の或るショット領域の中
心とウエハマークとのX方向の間隔をXP、そのウエハ
マークがウエハアライメント系9の光軸と合致したとき
のウエハステージ6のX方向の位置をX3、ベースライ
ン量BLのX方向の成分をBLxとすると、そのウエハ
マークにより指定されるショット領域の中心とレチクル
Rの中心Rcの投影点とを合致させるためには、ウエハ
ステージ6を次式の量だけX方向に移動させればよい。 X3−BLx−XP
That is, the distance between the center of a certain shot area on the wafer W and the wafer mark in the X direction is XP, and when the wafer mark coincides with the optical axis of the wafer alignment system 9, the wafer stage 6 moves in the X direction. Assuming that the position is X3 and the component of the baseline amount BL in the X direction is BLx, in order to match the center of the shot area designated by the wafer mark with the projection point of the center Rc of the reticle R, the wafer stage 6 is moved. It may be moved in the X direction by the amount of the following formula. X3-BLx-XP

【0009】また、Y方向への移動量も同様の式で表す
ことができる。なお、その計算式は図13の配置を用い
た場合の計算式であり、レチクルマーク3A,3Bの配
置又はウエハアライメント系9の配置等によりその計算
方法は異なる。何れの計算式を用いる場合でも、オフ・
アクシス方式のウエハアライメント系9を用いて予めウ
エハW上の各ウエハマークの位置を検出した後に、検出
された位置に応じてウエハW上の各ショット領域を投影
光学系PLの露光領域内で位置決めして露光することに
より、レチクルRのパターンがウエハWの各ショット領
域に正確に重ね合わせて露光される。
The amount of movement in the Y direction can also be expressed by the same formula. The calculation formula is a calculation formula when the arrangement of FIG. 13 is used, and the calculation method differs depending on the arrangement of the reticle marks 3A and 3B or the arrangement of the wafer alignment system 9. No matter which calculation formula is used,
After the position of each wafer mark on the wafer W is detected in advance by using the wafer alignment system 9 of the axis system, each shot area on the wafer W is positioned within the exposure area of the projection optical system PL according to the detected position. By performing the exposure, the pattern of the reticle R is accurately superimposed and exposed on each shot area of the wafer W.

【0010】また、レチクルRが投影光学系PLの光軸
の回りに基準の角度から回転して取り付けられていても
重ね合わせ精度が悪化するため、次のようにしてレチク
ルRの回転量(レチクル・ローテーション)が計測され
る。即ち、図13において、ウエハステージ6を駆動し
て、基準マーク板7のマーク8を順次位置B及びCに移
動させて、それぞれアライメント系5B及び5Aにより
マーク8の共役像とレチクルマーク3B及び3Aとの相
対位置関係を計測する。これにより、ウエハステージ6
の走り方向を基準としたレチクルRの回転量が計測され
る。そして、従来はウエハステージ6の走り方向を基準
としたレチクルRの回転量が所定の許容値以下になるよ
うに、図示省略したレチクル微動機構によりレチクルR
の回転量を調整していた。
Further, even if the reticle R is mounted around the optical axis of the projection optical system PL while rotating from a reference angle, the overlay accuracy deteriorates. Therefore, the rotation amount of the reticle R (reticle R is as follows.・ Rotation) is measured. That is, in FIG. 13, the wafer stage 6 is driven to sequentially move the marks 8 on the reference mark plate 7 to the positions B and C, and the conjugate images of the marks 8 and the reticle marks 3B and 3A are respectively moved by the alignment systems 5B and 5A. Measure the relative positional relationship with. As a result, the wafer stage 6
The rotation amount of the reticle R based on the running direction of is measured. Then, conventionally, the reticle R is moved by a reticle fine movement mechanism (not shown) so that the rotation amount of the reticle R based on the running direction of the wafer stage 6 becomes a predetermined allowable value or less.
I was adjusting the amount of rotation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置で
は、ウエハステージ6の走り方向を基準としてオフ・ア
クシスのウエハアライメント系9のベースライン量及び
レチクルRの回転量が計測されていたので、ウエハステ
ージ6の座標計測系の測定誤差等によりベースライン量
及びレチクルRの回転量の計測が高精度に実行できない
不都合があった。即ち、ウエハステージ6の座標をモニ
ターするレーザ干渉計の光路で生ずる揺らぎの影響、ウ
エハステージ6の初期の座標のリセット位置の誤差又は
ウエハステージ6上でレーザビームを反射する移動鏡の
設定位置の誤差等により、ウエハステージ6の座標の計
測値に誤差が混入し、その計測値に基づくベースライン
量やレチクルRの回転量にも誤差が混入していた。
In the conventional projection exposure apparatus, since the baseline amount of the off-axis wafer alignment system 9 and the rotation amount of the reticle R are measured with the running direction of the wafer stage 6 as a reference, There is a disadvantage that the baseline amount and the rotation amount of the reticle R cannot be measured with high accuracy due to a measurement error of the coordinate measuring system of the wafer stage 6. That is, the influence of fluctuations that occur in the optical path of the laser interferometer that monitors the coordinates of the wafer stage 6, the error in the reset position of the initial coordinates of the wafer stage 6, or the setting position of the movable mirror that reflects the laser beam on the wafer stage 6. Due to an error or the like, an error is included in the measurement value of the coordinates of the wafer stage 6, and an error is also included in the baseline amount and the rotation amount of the reticle R based on the measurement value.

【0012】本発明は斯かる点に鑑み、オフ・アクシス
方式のアライメント系を備えた投影露光装置において、
そのアライメント系のベースライン量やレチクルの回転
量を高精度に計測するための位置決め方法を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a projection exposure apparatus having an off-axis type alignment system,
It is an object of the present invention to provide a positioning method for measuring the baseline amount of the alignment system and the rotation amount of the reticle with high accuracy.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置の位置決め方法は、露光すべきパターン(12)とア
ライメント用の複数のマーク(3A,3B)とが形成さ
れたマスク(R)を位置決めして固定するマスクステー
ジ(2)と、複数の基板マークが形成された感光基板
(W)を保持してこの感光基板を位置決めする基板ステ
ージ(6)と、マスク(R)のパターンを基板ステージ
(6)上の感光基板(W)上の各基板マークの近傍の領
域に結像投影する投影光学系(PL)と、マスク(R)
を介することなく感光基板(W)上の基板マークを検出
する第1のマーク検出手段(9)と、基板ステージ
(6)上に配置されたマスク用の基準マーク(38A又
は38B)の共役像とマスク(R)のマーク(3A又は
3B)との位置ずれ量を投影光学系(PL)を介して検
出する第2のマーク検出手段(5A又は5B)とを備え
た投影露光装置の基板ステージ(6)の位置決め方法に
関するものである。
A projection aligner positioning method according to the present invention positions a mask (R) having a pattern (12) to be exposed and a plurality of alignment marks (3A, 3B). And the mask stage (6) for holding the photosensitive substrate (W) on which a plurality of substrate marks are formed and positioning the photosensitive substrate (W), and the pattern of the mask (R) for the substrate stage. (6) A projection optical system (PL) for imaging and projecting on a region near each substrate mark on the photosensitive substrate (W) on the mask (R)
Image of the first mark detection means (9) for detecting the substrate mark on the photosensitive substrate (W) without passing through the reference mark (38A or 38B) for the mask arranged on the substrate stage (6). Stage of a projection exposure apparatus provided with a second mark detecting means (5A or 5B) for detecting a positional deviation amount between the mark (3A or 3B) of the mask (R) via the projection optical system (PL). The present invention relates to the positioning method of (6).

【0014】そして、本発明では、基板ステージ(6)
上に設けられ、第1のマーク検出手段(9)によって検
出される第1の基準マーク(39)及びマスク用の基準
マークとしての複数の第2の基準マーク(38A,38
B)がそれぞれ第1のマーク検出手段(9)及び第2の
マーク検出手段(5A,5B)により同時に検出される
ように離れて配置された基準マーク板(17)と、基板
ステージ(6)の移動座標及び回転量を計測する基板ス
テージ座標計測手段(18X,18Y,19X,20
X,21Y)とを有し、予め基準マーク板(17)と基
板ステージ座標計測手段(18X,18Y,19X,2
0X,21Y)の座標軸(X,Y)との傾きを計測して
おき、基板ステージ(6)の走り座標系を基準マーク板
(17)を基準として定めるようにしたものである。
In the present invention, the substrate stage (6)
A first reference mark (39) provided above and detected by the first mark detection means (9) and a plurality of second reference marks (38A, 38) as reference marks for the mask.
The reference mark plates (17) arranged apart from each other so that B) are simultaneously detected by the first mark detecting means (9) and the second mark detecting means (5A, 5B), respectively, and the substrate stage (6). Substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 20) for measuring the moving coordinate and the rotation amount of the
X, 21Y), and a reference mark plate (17) and substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 2) in advance.
The inclination with respect to the coordinate axes (X, Y) of 0X, 21Y) is measured in advance, and the running coordinate system of the substrate stage (6) is determined with the reference mark plate (17) as a reference.

【0015】この場合、基準マーク板(17)の複数の
第2の基準マーク(38A,38B)の共役像とマスク
(R)の複数のマーク(3A,3B)との位置ずれ量を
第2のマーク検出手段(5A,5B)により検出して、
この検出された位置ずれ量及びその予め計測しておいた
傾きより、マスク(R)と基板ステージ座標計測手段
(18X,18Y,19X,20X,21Y)の座標軸
との傾きを算出することが望ましい。
In this case, the amount of positional deviation between the conjugate image of the plurality of second reference marks (38A, 38B) on the reference mark plate (17) and the plurality of marks (3A, 3B) on the mask (R) is set to the second. Detected by the mark detection means (5A, 5B) of
It is desirable to calculate the inclination between the mask (R) and the coordinate axes of the substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 20X, 21Y) based on the detected positional deviation amount and the inclination measured in advance. .

【0016】また、第2のマーク検出手段(3A,3
B)を所定の軸に沿って移動自在に配置し、その算出さ
れた傾きの補正が行われた基板ステージ座標計測手段
(18X,18Y,19X,20X,21Y)の座標軸
に沿って第2のマーク検出手段(3A,3B)を移動さ
せるようにしてもよい。
The second mark detecting means (3A, 3
B) is arranged movably along a predetermined axis, and the second tilt is set along the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 20X, 21Y) in which the calculated tilt is corrected. The mark detecting means (3A, 3B) may be moved.

【0017】[0017]

【作用】斯かる本発明によれば、第1の基準マーク(3
9)及び複数の第2の基準マーク(38A,38B)が
それぞれ第1のマーク検出手段(9)及び第2のマーク
検出手段(5A,5B)により同時に検出されるように
離れて配置された大型の基準マーク板(17)が設けら
れている。従って、基板ステージ(6)を移動させるこ
となく、オフ・アクシスのアライメント系としての第1
のマーク検出手段(9)により第1の基準マーク(3
9)の位置を検出し、第2のマーク検出手段(5A,5
B)により第2の基準マーク(38A,38B)の位置
を検出し、予め求められている第1の基準マーク(3
9)の位置と第2の基準マーク(38A,38B)の位
置との間隔にそれら検出結果の補正を行うことにより、
オフ・アクシスのアライメント系のベースライン量を高
精度且つ高速に求めることができる。
According to the present invention, the first fiducial mark (3
9) and a plurality of second reference marks (38A, 38B) are arranged separately so that they can be simultaneously detected by the first mark detecting means (9) and the second mark detecting means (5A, 5B), respectively. A large fiducial mark plate (17) is provided. Therefore, the first as an off-axis alignment system without moving the substrate stage (6)
The mark detecting means (9) of the first reference mark (3
9) to detect the position of the second mark detecting means (5A, 5A).
The position of the second fiducial mark (38A, 38B) is detected by (B), and the first fiducial mark (3
By correcting the detection results in the interval between the position of 9) and the position of the second reference mark (38A, 38B),
The baseline amount of the off-axis alignment system can be obtained with high accuracy and high speed.

【0018】そして、基板ステージ(6)の走り座標系
の一方を例えば基準マーク板(17)の複数の第2の基
準マーク(38A,38B)を通る直線に平行に設定す
ることにより、基板ステージ(6)のピッチング誤差を
低減することができる。
Then, one of the running coordinate systems of the substrate stage (6) is set, for example, in parallel with a straight line passing through the plurality of second reference marks (38A, 38B) of the reference mark plate (17), so that the substrate stage The pitching error of (6) can be reduced.

【0019】次に、上記のように第2のマーク検出手段
(5A,5B)により複数の第2の基準マーク(38
A,38B)の位置が検出されているので、これらの位
置関係より大型の基準マーク板(17)を基準とした場
合のマスク(R)の回転量を求めることができる。この
場合、基板ステージ(6)を移動させることなく、その
回転量が求められる。
Next, as described above, the plurality of second reference marks (38) are formed by the second mark detecting means (5A, 5B).
Since the positions (A, 38B) are detected, the rotation amount of the mask (R) when the reference mark plate (17) having a larger size is used as a reference can be obtained from these positional relationships. In this case, the rotation amount of the substrate stage (6) can be obtained without moving it.

【0020】また、予め基準マーク板(17)と基板ス
テージ座標計測手段(18X,18Y,19X,20
X,21Y)の座標軸(X,Y)との傾きが計測してあ
るので、上記のようにして求めたマスク(R)の回転量
とその傾きとより、基板ステージ座標計測手段(18
X,18Y,19X,20X,21Y)の座標軸(X,
Y)とマスク(R)の座標系との傾きが求められる。即
ち、レチクルローテーションに相当するマスク(R)の
回転誤差を容易且つ極めて高精度に計測できる。
Further, the reference mark plate (17) and the substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 20) are previously prepared.
Since the inclination with respect to the coordinate axis (X, Y) of (X, 21Y) is measured, the substrate stage coordinate measuring means (18) is obtained from the rotation amount and the inclination of the mask (R) obtained as described above.
X, 18Y, 19X, 20X, 21Y) coordinate axes (X,
The tilt between Y) and the coordinate system of the mask (R) is obtained. That is, the rotation error of the mask (R) corresponding to the reticle rotation can be measured easily and with extremely high accuracy.

【0021】次に、第2のマーク検出手段(3A,3
B)を所定の軸に沿って移動自在に配置し、その算出さ
れた傾きの補正が行われた基板ステージ座標計測手段
(18X,18Y,19X,20X,21Y)の座標軸
に沿って第2のマーク検出手段(3A,3B)を移動さ
せるようにした場合には、第2のマーク検出手段(3
A,3B)を移動させても高精度にマーク検出が行われ
る。
Next, the second mark detection means (3A, 3
B) is arranged movably along a predetermined axis, and the second tilt is set along the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring means (18X, 18Y, 19X, 20X, 21Y) in which the calculated tilt is corrected. When the mark detecting means (3A, 3B) is moved, the second mark detecting means (3
Even if (A, 3B) is moved, mark detection is performed with high accuracy.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。図1は、本実施例の投影露光装置の構成を
示し、この図13に対応する部分に同一符号を付して示
す図1において、レチクルR上の露光対象とする回路パ
ターンが形成されたパターン領域12の外側に対向する
ようにアライメント用の2個のレチクルマーク3A,3
Bが設けられている。一方のレチクルマーク3Aの上方
にミラー4Aを介してTTR(スルー・ザ・レチクル)
方式のアライメント系5Aが配置され、他方のレチクル
マーク3Bの上方にもミラー4Bを介してTTR方式の
アライメント系5Bが配置されている。レチクルRはレ
チクルステージ2上に保持され、レチクルステージ2
は、図示省略した駆動系によりレチクルRを2次元平面
内で平行移動(X,Y方向)及び回転させることができ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 1 in which parts corresponding to FIG. 13 are assigned the same reference numerals, a pattern in which a circuit pattern to be exposed on the reticle R is formed. Two reticle marks 3A, 3 for alignment so as to face the outside of the area 12
B is provided. TTR (through the reticle) above one of the reticle marks 3A via the mirror 4A.
A system alignment system 5A is arranged, and a TTR system alignment system 5B is also arranged above the other reticle mark 3B via a mirror 4B. The reticle R is held on the reticle stage 2 and
Allows the reticle R to be translated (X, Y directions) and rotated in a two-dimensional plane by a drive system (not shown).

【0023】露光時にはレチクルRのパターンが投影光
学系PLを介してウエハステージ6上のウエハWの各シ
ョット領域に投影露光される。また、レチクルRの上方
の一方のTTR方式のアライメント系5Aにおいては、
ミラー4Aを介して対物レンズ13Aによりレチクルマ
ーク3A及び投影光学系PLの投影領域内のマークの像
がY方向用の撮像素子14Aの撮像面及びX方向用の撮
像素子15Aの撮像面に結像される。また、対物レンズ
13Aからの光の一部は受光素子16Aにも入射する。
受光素子16Aの受光面は投影光学系PLの瞳面(フー
リエ変換面)と共役である。同様に、他方のTTR方式
のアライメント系5Bにおいても、ミラー4Bを介して
対物レンズ13Bによりレチクルマーク3B及び投影光
学系PLの投影領域内のマークの像がY方向用の撮像素
子14Bの撮像面及びX方向用の撮像素子15Bの撮像
面に結像される。また、対物レンズ13Bからの光の一
部は投影光学系PLの瞳共役の受光素子16Bにも入射
する。
At the time of exposure, the pattern of the reticle R is projected and exposed onto each shot area of the wafer W on the wafer stage 6 via the projection optical system PL. Further, in the one TTR type alignment system 5A above the reticle R,
The image of the reticle mark 3A and the image of the mark in the projection area of the projection optical system PL is formed on the image pickup surface of the image pickup element 14A for the Y direction and the image pickup surface of the image pickup element 15A for the X direction by the objective lens 13A via the mirror 4A. To be done. Further, part of the light from the objective lens 13A also enters the light receiving element 16A.
The light receiving surface of the light receiving element 16A is conjugate with the pupil surface (Fourier transform surface) of the projection optical system PL. Similarly, in the other TTR-type alignment system 5B, the image of the reticle mark 3B and the image of the mark in the projection area of the projection optical system PL are picked up by the objective lens 13B via the mirror 4B. And an image is formed on the image pickup surface of the image pickup device 15B for the X direction. Further, a part of the light from the objective lens 13B also enters the pupil-conjugated light receiving element 16B of the projection optical system PL.

【0024】本実施例において、ウエハステージ6上の
X方向の端部には、X方向用のレーザ干渉計19X及び
ピッチング計測用のレーザ干渉計20XからそれぞれX
方向に平行に射出されるレーザビームLB1(図2
(a)参照)及びLB2を入射方向に反射する移動鏡1
8Xを取り付け、ウエハステージ6上のY方向の端部に
は、Y方向用のレーザ干渉計21YからX方向に垂直な
Y方向に平行に射出されるレーザビームLB3を入射方
向に反射する移動鏡18Yを取り付ける。この場合、レ
ーザビームLB1の延長線とレーザビームLB3の延長
線とは投影光学系PLの光軸AXで交差している。
In this embodiment, the X-direction laser interferometer 19X and the pitching measurement laser interferometer 20X are respectively connected to the X-direction end portions on the wafer stage 6 by X-direction.
The laser beam LB1 emitted parallel to the direction (see FIG.
(Refer to (a)) and the movable mirror 1 which reflects LB2 in the incident direction.
8X is attached, and at the end in the Y direction on the wafer stage 6, a moving mirror that reflects in the incident direction a laser beam LB3 emitted in parallel from the Y direction laser interferometer 21Y in the Y direction perpendicular to the X direction. Attach 18Y. In this case, the extension line of the laser beam LB1 and the extension line of the laser beam LB3 intersect at the optical axis AX of the projection optical system PL.

【0025】また、ウエハステージ6上のウエハWの近
傍で且つ移動鏡18Xと移動鏡18Yとが交差している
領域の内側に大型基準マーク板17を固定する。大型基
準マーク板17上には、2個の基準マーク38A及び3
8BをX方向にほぼ平行な直線に沿って形成し、基準マ
ーク38A及び38Bの垂直2等分線上に沿ってY方向
に離れた位置に基準マーク39を形成する。基準マーク
38A及び38Bの間隔は、これら基準マーク38A及
び38BをそれぞれTTR方式のアライメント系5A及
び5Bで同時に観察できるように設定する。大型基準マ
ーク板17上には後述のようにその他の種々のアライメ
ントマークを形成する。
Further, the large fiducial mark plate 17 is fixed near the wafer W on the wafer stage 6 and inside the region where the movable mirror 18X and the movable mirror 18Y intersect. On the large fiducial mark plate 17, there are two fiducial marks 38A and 3A.
8B is formed along a straight line substantially parallel to the X direction, and the reference mark 39 is formed at a position separated in the Y direction along the perpendicular bisector of the reference marks 38A and 38B. The intervals between the reference marks 38A and 38B are set so that the reference marks 38A and 38B can be observed simultaneously by the TTR alignment systems 5A and 5B, respectively. Various other alignment marks are formed on the large reference mark plate 17 as described later.

【0026】大型基準マーク板17は、石英板等の低膨
張係数の透明部材の表面にクロム等の蒸着層を形成し、
その一部にエッチング等により基準マーク等の形状の光
透過部を形成したものである。また、大型基準マーク板
17上には、投影光学系PL側から照明される基準マー
クの他に、基準マーク38A,38B等のようにウエハ
ステージ6側から照明して使用されるものがある。そこ
で、ライトガイド22を介してウエハステージ6の内部
にレチクルRを照明する際に用いる露光光と同じ波長帯
の照明光ILを導き、その照明光ILで大型基準マーク
板17上の所定のマークを底面側から照明する。
The large reference mark plate 17 has a vapor deposition layer of chromium or the like formed on the surface of a transparent member having a low expansion coefficient such as a quartz plate.
A light transmitting portion having a shape of a reference mark or the like is formed on a part thereof by etching or the like. In addition to the reference marks illuminated from the projection optical system PL side, there are also large-scale reference mark plates 17 illuminated from the wafer stage 6 side, such as the reference marks 38A and 38B. Therefore, the illumination light IL in the same wavelength band as the exposure light used when illuminating the reticle R is guided into the inside of the wafer stage 6 via the light guide 22, and the illumination light IL causes a predetermined mark on the large-sized reference mark plate 17 to be guided. Is illuminated from the bottom side.

【0027】9はオフ・アクシスのウエハアライメント
系を示し、ウエハアライメント系9をウエハステージ6
に対向する反射プリズム23、対物レンズ24、ミラー
25、本体部26、X方向用の撮像素子27X及びY方
向用の撮像素子27Yより構成し、ウエハアライメント
系9を投影光学系PLのY方向の側面部に取り付ける。
その反射プリズム23に対向する領域のマークの像がそ
れぞれ撮像素子27X及び27Yの撮像面に結像され
る。この場合、本実施例では、ウエハステージ6を駆動
して、大型基準マーク板17の基準マーク38A及び3
8BをそれぞれTTR方式のアライメント系5A及び5
Bで観察できる位置に配置したときに、ウエハアライメ
ント系9の観察視野内に基準マーク39が収まるよう
に、基準マーク39の位置を設定する。従って、本実施
例ではTTR方式のアライメント系5A,5B及びウエ
ハアライメント系9により同時にそれぞれ大型基準マー
ク板17上の対応する基準マークを観察することができ
る。従って、ウエハステージ6を移動させることなく、
オフ・アクシスのウエハアライメント系9のベースライ
ン量を計測することができる。
Reference numeral 9 denotes an off-axis wafer alignment system.
Of the reflection prism 23, the objective lens 24, the mirror 25, the main body 26, the X-direction image pickup device 27X and the Y-direction image pickup device 27Y, and the wafer alignment system 9 in the Y direction of the projection optical system PL. Attach to the side part.
The images of the marks in the areas facing the reflecting prism 23 are formed on the image pickup surfaces of the image pickup devices 27X and 27Y, respectively. In this case, in the present embodiment, the wafer stage 6 is driven to drive the reference marks 38A and 3A of the large reference mark plate 17.
8B are TTR type alignment systems 5A and 5 respectively.
The position of the reference mark 39 is set so that the reference mark 39 fits within the observation field of view of the wafer alignment system 9 when the reference mark 39 is placed at a position where the reference mark 39 can be observed. Therefore, in the present embodiment, the TTR type alignment systems 5A and 5B and the wafer alignment system 9 can simultaneously observe the corresponding fiducial marks on the large fiducial mark plate 17, respectively. Therefore, without moving the wafer stage 6,
The baseline amount of the off-axis wafer alignment system 9 can be measured.

【0028】また、投影光学系PLのX方向の側面部に
補助用のウエハアライメント系11を固定する。この補
助用のウエハアライメント系11もウエハステージ6に
対向する反射プリズム28、対物レンズ29、ミラー3
0、本体部31、X方向用の撮像素子32X及びY方向
用の撮像素子32Yより構成されている。この補助用の
ウエハアライメント系11は、ウエハアライメント系9
と同様に大型基準マーク板17上の基準マークの位置を
観察するために使用される。
An auxiliary wafer alignment system 11 is fixed to the side surface of the projection optical system PL in the X direction. This auxiliary wafer alignment system 11 also has a reflecting prism 28, an objective lens 29, and a mirror 3 facing the wafer stage 6.
0, a main body 31, an X-direction image pickup device 32X, and a Y-direction image pickup device 32Y. The auxiliary wafer alignment system 11 is a wafer alignment system 9
Similar to the above, it is used to observe the position of the fiducial mark on the large fiducial mark plate 17.

【0029】更に、本実施例では、レチクルRを介する
ことなく投影光学系PLのみを介してウエハW及び大型
基準マーク板17上のマークを検出するためのTTL
(スルー・ザ・レンズ)方式のウエハアライメント系
を、X方向用とY方向用とで分離して設ける。X方向用
のTTL方式のウエハアライメント系は、レチクルステ
ージ2と投影光学系PLとの間のY方向の外周部に固定
されたミラー33X、対物レンズ34X及び対物レンズ
34Xを介して投影光学系PL側から戻された光を受光
する受光素子37Xを有している。更に、対物レンズ3
4Xを介して投影光学系PLにアライメント用の検出光
を入射するために、ウエハステージ6上にスリット状の
光ビームを送出するためのレーザステップアライメント
方式の送光系(以下、「LSA方式の送光系」という)
35Xと2光束の可干渉性の光ビームを送出するための
送光系(以下、「LIA方式の送光系」という)36X
とが切り替え方式で設けられている。
Further, in the present embodiment, the TTL for detecting the mark on the wafer W and the large reference mark plate 17 through only the projection optical system PL without passing through the reticle R.
A (through the lens) type wafer alignment system is provided separately for the X direction and the Y direction. The TTL type wafer alignment system for the X direction includes a projection optical system PL via a mirror 33X, an objective lens 34X and an objective lens 34X which are fixed to the outer peripheral portion in the Y direction between the reticle stage 2 and the projection optical system PL. It has a light receiving element 37X for receiving the light returned from the side. Furthermore, the objective lens 3
A laser step alignment type light-transmitting system (hereinafter, referred to as "LSA-type light source") for transmitting a slit-shaped light beam onto the wafer stage 6 in order to make alignment detection light incident on the projection optical system PL via 4X. "Transmitting system")
35X and a light transmitting system (hereinafter, referred to as "LIA system light transmitting system") for transmitting a coherent light beam of two light beams 36X
And are provided in a switching manner.

【0030】同様に、Y方向用のTTL方式のウエハア
ライメント系は、レチクルステージ2と投影光学系PL
との間のX方向の外周部に固定されたミラー33Y、対
物レンズ34Y及び対物レンズ34Yを介して投影光学
系PL側から戻された光を受光する受光素子37Yを有
している。また、X方向用のTTL方式のウエハアライ
メント系と対称に、ウエハステージ6上にスリット状の
光ビームを送出するためのLSA方式の送光系35Yと
2光束の可干渉性の光ビームを送出するためのLIA方
式の送光系36Yとが切り替え方式で設けられている。
なお、図1ではY方向用のTTL方式のウエハアライメ
ント系は投影光学系PLに関してX軸の正の方向に配置
されているが、実際にはそのウエハアライメント系はX
軸の負の方向に配置されている。
Similarly, the TTL type wafer alignment system for the Y direction is a reticle stage 2 and a projection optical system PL.
And a light receiving element 37Y that receives light returned from the projection optical system PL side via the objective lens 34Y and the objective lens 34Y. In addition, in symmetry with the TTL type wafer alignment system for the X direction, an LSA type light transmitting system 35Y for transmitting a slit-shaped light beam onto the wafer stage 6 and two coherent light beams are transmitted. A light transmission system 36Y of LIA system for switching is provided by a switching system.
Although the TTL type wafer alignment system for the Y direction is arranged in the positive direction of the X axis with respect to the projection optical system PL in FIG. 1, the wafer alignment system is actually the X direction.
It is located in the negative direction of the axis.

【0031】図2(a)は図1中の大型基準マーク板1
7の詳細なマーク形状及びマーク配置を示し、この図2
(a)に示すように、レチクルマーク用の基準マーク3
8A及び38Bはそれぞれ破線で囲まれた光透過部の中
に遮光性のX方向用とY方向用との遮光性のマルチマー
クパターンを配置して形成され、オフ・アクシスのウエ
ハアライメント系9用の基準マーク39はX方向及びY
方向にそれぞれ所定ピッチで形成された反射型の格子パ
ターンである。基準マーク38A及び38BのX方向の
間隔をMとする。レチクルマーク用の基準マーク38A
及び38Bを囲む破線内の光透過部は、それぞれ図1の
ライトガイド22を介して導いた照明光により底部から
照明されており、基準マーク38A及び38Bは発光性
のマークということができる。
FIG. 2A shows the large-sized reference mark plate 1 in FIG.
7 shows the detailed mark shape and mark arrangement of FIG.
As shown in (a), the reference mark 3 for the reticle mark
8A and 38B are formed by arranging light-shielding multi-mark patterns for X-direction and Y-direction in a light-transmitting portion surrounded by a broken line, respectively, for an off-axis wafer alignment system 9. The reference mark 39 of the X direction and Y
It is a reflection type lattice pattern formed at a predetermined pitch in each direction. The distance between the reference marks 38A and 38B in the X direction is M. Reference mark 38A for reticle mark
, 38B are illuminated from the bottom by the illumination light guided through the light guide 22 of FIG. 1, and the reference marks 38A and 38B can be said to be luminescent marks.

【0032】また、基準マーク38BのX方向の近傍
に、Y方向に所定ピッチの回折格子よりなる2光束干渉
用の基準マーク40Yを配置し、基準マーク38A及び
38Bの中央を中心としてその基準マーク40Yを反時
計方向に90°回転した位置にX方向に所定ピッチの回
折格子よりなる2光束干渉用の基準マーク40Xを配置
する。これら2光束干渉用の基準マーク40XのX方向
の位置及び基準マーク40YのY方向の位置は、それぞ
れ図1のLIA方式の送光系36X及び36Yから射出
された2光束のレーザビームにより検出される。また、
基準マーク38A及び38Bがそれぞれ図1のTTR方
式のアライメント系5A及び5Bにより観察されている
状態で、基準マーク40X及び40Yがそれぞれ図1の
LIA方式の送光系36X及び36Yからの2光束の照
明光により照明されるように、それら基準マーク40X
及び40Yの配置を行う。但し、既に説明したように、
図1のLSA方式の送光系35Y及びLIA方式の送光
系36Yを含むTTL方式のウエハアライメント系は、
実際には投影光学系PLに関して反対側に配置されてい
る。
Further, a reference mark 40Y for interference of two light beams, which is composed of a diffraction grating having a predetermined pitch in the Y direction, is arranged in the vicinity of the reference mark 38B in the X direction, and the reference mark 38A and 38B is centered at the center of the reference mark 38A and 38B. A reference mark 40X for two-beam interference formed of a diffraction grating having a predetermined pitch in the X direction is arranged at a position where the 40Y is rotated 90 ° counterclockwise. The X-direction position of the reference mark 40X for two-beam interference and the Y-direction position of the reference mark 40Y are detected by the two-beam laser beams emitted from the LIA type light transmission systems 36X and 36Y of FIG. 1, respectively. It Also,
With the reference marks 38A and 38B being observed by the TTR type alignment systems 5A and 5B of FIG. 1, respectively, the reference marks 40X and 40Y of the two light fluxes from the LIA type light transmitting systems 36X and 36Y of FIG. 1, respectively. Those fiducial marks 40X so that they are illuminated by the illumination light
And 40Y. However, as already explained,
The TTL type wafer alignment system including the LSA type light transmitting system 35Y and the LIA type light transmitting system 36Y of FIG.
Actually, it is arranged on the opposite side with respect to the projection optical system PL.

【0033】それら基準マーク38Aと38Bとの中央
部と基準マーク39との間の基準マーク39寄りの位置
に十字型の開口パターンよりなる十字マーク41を形成
する。この十字マーク41も図1のライトガイド22を
介して導いた照明光で大型基準マーク板17の底面から
照明されている。そこで、これ以後その十字マーク41
を、「発光十字マーク41」と呼ぶ。また、大型基準マ
ーク板17上の発光十字マーク41のX方向の近傍に、
数μm角の反射型パターンをX方向に配列してなるY方
向用のスリット走査用の基準マーク42Yを形成し、発
光十字マーク41からX軸の負の方向にM/2離れた点
を中心として基準マーク42Yを反時計方向に90°回
転した位置に、数μm角の反射型パターンをY方向に配
列してなるX方向用のスリット走査用の基準マーク42
Xを形成する。発光十字マーク41からの光が投影光学
系PLを介して図1のレチクルRのレチクルマーク3A
を照明しているときに、スリット走査用の基準マーク4
2X及び42YがそれぞれLSA方式の送光系35X及
び35Yからのスリット状の照明光で照明されるよう
に、それら基準マーク42X及び42Yを配置する。
A cross mark 41 having a cross-shaped opening pattern is formed at a position near the reference mark 39 between the center of the reference marks 38A and 38B and the reference mark 39. This cross mark 41 is also illuminated from the bottom surface of the large reference mark plate 17 by the illumination light guided through the light guide 22 of FIG. Therefore, after that, the cross mark 41
Is referred to as a "light emitting cross mark 41". Further, in the vicinity of the emission cross mark 41 on the large-sized reference mark plate 17 in the X direction,
A reference mark 42Y for slit scanning for the Y direction is formed by arranging reflective patterns of several μm square in the X direction, and the point is located M / 2 away from the emission cross mark 41 in the negative direction of the X axis. As a reference mark 42 for slit scanning for the X direction, a reference pattern 42Y is formed by arranging a reflection type pattern of several μm square in the Y direction at a position rotated 90 ° counterclockwise.
Form X. The light from the light emitting cross mark 41 is transmitted through the projection optical system PL to the reticle mark 3A of the reticle R in FIG.
Mark 4 for slit scanning when illuminating
The reference marks 42X and 42Y are arranged so that 2X and 42Y are illuminated by the slit-like illumination light from the LSA type light transmitting systems 35X and 35Y, respectively.

【0034】例えば、図1のLSA方式の送光系35Y
からの照明光が、図2(a)に示すようにスリット状の
ビームスポットLSP1として基準マーク42Yの近傍
に照射されている状態で、ウエハステージ6を駆動して
大型基準マーク板17をY方向に駆動すると、そのパタ
ーンLSP1と基準マーク42YとがY方向に合致した
ときに、その基準マーク42Yから所定の方向に強い回
折光が照射される。この回折光を検出することにより、
その基準マーク42YのY座標を極めて正確に検出する
ことができる。同様に、X方向用の基準マーク42Xの
X座標をも極めて正確に検出することができる。
For example, the LSA type light transmitting system 35Y of FIG.
2A, the wafer stage 6 is driven to move the large reference mark plate 17 in the Y direction in a state where the illumination light is emitted as a slit-shaped beam spot LSP1 in the vicinity of the reference mark 42Y. When the pattern LSP1 and the reference mark 42Y coincide with each other in the Y direction, strong diffracted light is emitted from the reference mark 42Y in a predetermined direction. By detecting this diffracted light,
The Y coordinate of the reference mark 42Y can be detected extremely accurately. Similarly, the X coordinate of the reference mark 42X for the X direction can be detected extremely accurately.

【0035】また、図2(b)は図1のレチクルマーク
3A(レチクルマーク3Bも同一形状である)を示し、
レチクルマーク3Aは2重の矩形パターン43と十字型
のパターン44とを組み合わせて構成されている。矩形
パターン43は図1のTTR方式のアライメント系5A
による検出の際に使用され、十字型のパターン44は図
2(a)の発光十字マーク41とレチクルマーク3Aと
の合致状態を検出する際に使用される。
FIG. 2B shows the reticle mark 3A of FIG. 1 (the reticle mark 3B has the same shape),
The reticle mark 3A is configured by combining a double rectangular pattern 43 and a cross-shaped pattern 44. The rectangular pattern 43 is the TTR type alignment system 5A of FIG.
The cross-shaped pattern 44 is used for detecting the matching state between the light emitting cross mark 41 and the reticle mark 3A in FIG. 2A.

【0036】図3は図1のTTR方式のアライメント系
5Aの構成を示し、この図3において、レチクルRのレ
チクルマーク3Aの上方にミラー4Aを45°傾斜して
配置し、投影光学系PLからレチクルマーク3Aを透過
した光をミラー4Aで反射した方向に対物レンズ13A
を配置する。対物レンズ13Aを通過した光束がハーフ
ミラー45Aで2光束に分岐され、ハーフミラー45A
で反射された光が結像レンズ46Aを介してハーフミラ
ー47Aに入射し、ハーフミラー47Aで2分割された
光束がそれぞれ電荷結合型撮像デバイス(CCD)より
なるX方向用の撮像素子15A及びY方向用の撮像素子
14Aの撮像面に入射する。撮像素子15A及び14A
の撮像面はそれぞれレチクルRのレチクルマーク3Aの
形成面と共役である。従って、撮像素子15A及び14
Aの撮像面はそれぞれ大型基準マーク板17のマーク形
成面とも共役である。また、X方向用の撮像素子15A
の主走査線(水平走査線)の方向はレチクルマーク3A
のXマークに対して直交する方向であり、Y方向用の撮
像素子14Aの主走査線の方向はレチクルマーク3Aの
Yマークに対して直交する方向である。
FIG. 3 shows the configuration of the TTR type alignment system 5A of FIG. 1. In FIG. 3, the mirror 4A is arranged above the reticle mark 3A of the reticle R with an inclination of 45 °, and is projected from the projection optical system PL. The objective lens 13A is directed in the direction in which the light transmitted through the reticle mark 3A is reflected by the mirror 4A.
To place. The light flux that has passed through the objective lens 13A is split into two light fluxes by the half mirror 45A.
The light reflected by is incident on the half mirror 47A via the imaging lens 46A, and the light beams divided into two by the half mirror 47A are respectively image pickup devices 15A and Y for the X direction, which are charge coupled image pickup devices (CCD). It is incident on the image pickup surface of the directional image pickup device 14A. Imaging elements 15A and 14A
Of the reticle R is conjugate with the surface on which the reticle mark 3A is formed. Therefore, the image pickup devices 15A and 14
The image pickup surface of A is also conjugate with the mark forming surface of the large reference mark plate 17. In addition, the image pickup device 15A for the X direction
The main scanning line (horizontal scanning line) of the reticle mark 3A
Is orthogonal to the X mark, and the direction of the main scanning line of the image sensor 14A for the Y direction is orthogonal to the Y mark of the reticle mark 3A.

【0037】この際に、図1の大型基準マーク板17が
移動して、図4(a)に示すレチクルマーク3Aと図4
(b)に示す大型基準マーク板17の基準マーク38A
の共役像38Aとがほぼ重なると、撮像素子15A及び
14Aの撮像面ではそれぞれ図4(c)に示すような像
が結像される。この場合、X方向用の撮像素子15Aは
図4(c)のX方向の矩形の領域55Xの撮像信号を図
3の画像処理回路49Aに供給し、Y方向用の撮像素子
14Aは図4(c)のY方向の矩形の領域55Yの撮像
信号を図3の画像処理回路48Aに供給する。画像処理
回路49Aにおいて、レチクルマーク3Aと基準マーク
38Aの共役像38PとのX方向の位置ずれ量が求めら
れ、画像処理回路48Aにおいて、レチクルマーク3A
と基準マーク38Aの共役像38PとのY方向の位置ず
れ量が求められ、X方向及びY方向の位置ずれ量はそれ
ぞれ主制御系50に供給される。
At this time, the large fiducial mark plate 17 of FIG. 1 moves to move the reticle mark 3A shown in FIG.
Reference mark 38A of the large reference mark plate 17 shown in (b)
When the conjugate image 38A of the image pickup device substantially overlaps the conjugate image 38A of the image pickup device, the images shown in FIG. 4C are formed on the image pickup surfaces of the image pickup devices 15A and 14A. In this case, the image pickup device 15A for the X direction supplies the image pickup signal of the rectangular region 55X in the X direction of FIG. 4C to the image processing circuit 49A of FIG. 3, and the image pickup device 14A for the Y direction of FIG. The image pickup signal of the rectangular area 55Y in the Y direction of c) is supplied to the image processing circuit 48A of FIG. The image processing circuit 49A obtains the amount of positional deviation in the X direction between the reticle mark 3A and the conjugate image 38P of the reference mark 38A, and the image processing circuit 48A determines the reticle mark 3A.
The positional deviation amounts of the reference mark 38A and the conjugate image 38P in the Y direction are obtained, and the positional deviation amounts in the X direction and the Y direction are supplied to the main control system 50, respectively.

【0038】主制御系50は、レチクルステージ2用の
駆動系51を介してレチクルマーク3Aと基準マーク3
8Aの共役像38Pとの位置ずれ量が所定値以下になる
ようにする。更に、主制御系50は、レーザ干渉計19
X,20X及びレーザ干渉計21Yの計測座標に基づい
てウエハステージ6用の駆動系52を介してウエハステ
ージ6の位置決めを行う。また、図3において、ハーフ
ミラー45Aを透過した光束はリレーレンズ53A及び
54Aを介してフォトマルチプライアー等よりなる受光
素子16Aの受光面に入射する。受光素子16Aの受光
面は投影光学系PLの瞳面と共役であり、図2(a)の
大型基準マーク板17の発光十字マーク41がレチクル
マーク3Aとほぼ共役な位置にあるときに、その発光十
字マーク41から射出されて投影光学系PL及びレチク
ルマーク3A周辺の透過部を通過してきた光束が受光素
子16Aにより光電変換される。
The main control system 50 includes a reticle mark 3A and a reference mark 3 via a drive system 51 for the reticle stage 2.
The position shift amount from the conjugate image 38P of 8A is set to be a predetermined value or less. Further, the main control system 50 includes a laser interferometer 19
The wafer stage 6 is positioned via the drive system 52 for the wafer stage 6 based on the measurement coordinates of X, 20X and the laser interferometer 21Y. Further, in FIG. 3, the light flux transmitted through the half mirror 45A is incident on the light receiving surface of the light receiving element 16A including a photomultiplier or the like via the relay lenses 53A and 54A. The light receiving surface of the light receiving element 16A is conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL, and when the light emission cross mark 41 of the large fiducial mark plate 17 of FIG. 2A is at a position substantially conjugate with the reticle mark 3A, The light beam emitted from the light emitting cross mark 41 and passing through the projection optical system PL and the transmitting portion around the reticle mark 3A is photoelectrically converted by the light receiving element 16A.

【0039】受光素子16Aは、発光十字マーク41の
共役像がレチクルマーク3A(又は3B)を走査したと
きに変化する透過光量を検出し、その透過光量に応じた
光電変換信号SSDを生成する。この光電変換信号SS
Dの処理は、図1のウエハステージ6の移動に伴ってレ
ーザ干渉計19X及び21Yから出力されるアップダウ
ンパルス(例えば0.01μmの移動量毎に1パルス)
に同期してその信号をサンプリングして、デジタル変換
した後にメモリに記憶することにより行われる。具体的
にその光電変換信号SSDを処理することにより、発光
十字マーク41の共役像がレチクルマーク3A(又は3
B)と合致するときのウエハステージ6の座標(X,
Y)が求められる。なお、図1のTTR方式のアライメ
ント系5Bも図3と同様に構成されているが、主制御系
50及び駆動系51,52は共通である。
The light receiving element 16A detects the amount of transmitted light that changes when the conjugate image of the light emitting cross mark 41 scans the reticle mark 3A (or 3B) and generates a photoelectric conversion signal SSD corresponding to the amount of transmitted light. This photoelectric conversion signal SS
The process of D is an up / down pulse output from the laser interferometers 19X and 21Y in accordance with the movement of the wafer stage 6 in FIG. 1 (for example, one pulse for each 0.01 μm movement amount).
The signal is sampled in synchronism with the above, is digitally converted and then stored in the memory. By specifically processing the photoelectric conversion signal SSD, the conjugate image of the light emission cross mark 41 is converted into the reticle mark 3A (or 3).
B) when the wafer stage 6 coordinates (X,
Y) is required. The TTR type alignment system 5B of FIG. 1 is also configured similarly to FIG. 3, but the main control system 50 and the drive systems 51, 52 are common.

【0040】図5は図1中のTTL方式のY方向のウエ
ハアライメント系の構成を示し、この図5において、H
e−Neレーザ光源56からの赤色のレーザビームがマ
ーク照明光として利用される。赤色のレーザビームはウ
エハWのレジスト層への感光性が弱いので、ウエハWへ
の露光中であってもその赤色のレーザビームを用いてウ
エハWの各ショット領域の近傍のウエハマークの検出を
行うことができる。更に、このTTL方式のウエハアラ
イメント系には、LSA方式の送光系35Y及びLIA
方式の送光系36Yよりなるマーク検出原理の異なる2
つのアライメント系が組み込まれており、2つのアライ
メント系が選択的に使用されるようになっている。斯か
る構成は、特開平2−272305号公報、特開平2−
283011号公報に詳細に開示されているので、ここ
では簡単に説明する。
FIG. 5 shows the structure of the TTL type wafer alignment system in the Y direction shown in FIG. 1. In FIG.
The red laser beam from the e-Ne laser light source 56 is used as the mark illumination light. Since the red laser beam has weak sensitivity to the resist layer of the wafer W, even during the exposure of the wafer W, the red laser beam can be used to detect the wafer mark near each shot area of the wafer W. It can be carried out. Further, this TTL type wafer alignment system includes an LSA type light transmitting system 35Y and LIA.
2 with different mark detection principle, which is composed of a light transmitting system 36Y
One alignment system is incorporated, and two alignment systems are selectively used. Such a configuration is disclosed in JP-A-2-272305 and JP-A-2-272305.
Since it is disclosed in detail in Japanese Patent No. 283011, a brief description will be given here.

【0041】He−Neレーザ光源56からの赤色のレ
ーザビームはビームスプリッター57で分割され、分割
後の2つのレーザビームが交互に開閉されるシャッター
58及び59に向かう。図5ではシャッター58が閉
じ、シャッター59が開いた状態にあり、シャッター5
9により開けられた光路を通過したレーザビームがLI
A(2光束干渉アライメント)方式の送光系36Yへ入
射している。LIA方式の送光系36Yは、供給された
レーザビームを2本のレーザビームに分割し、音響光学
変調素子等を用いて2本のレーザビームに一定の周波数
差を与えて射出するものである。図5において、LIA
方式の送光系36Yから射出される2本のレーザビーム
は図5の紙面に垂直な方向に平行に並んでいる。
The red laser beam from the He-Ne laser light source 56 is split by a beam splitter 57, and the two split laser beams go to shutters 58 and 59 which are alternately opened and closed. In FIG. 5, the shutter 58 is closed and the shutter 59 is open.
The laser beam that has passed through the optical path opened by 9 is LI
It is incident on the A (two-beam interference alignment) type light transmitting system 36Y. The LIA type light transmitting system 36Y divides the supplied laser beam into two laser beams and emits the two laser beams with a constant frequency difference using an acousto-optic modulator or the like. . In FIG. 5, LIA
Two laser beams emitted from the system light-transmitting system 36Y are arranged parallel to each other in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

【0042】この2本のレーザビームはミラー60で反
射されてハーフミラー61で反射された後に、ビームス
プリッター62で2つの光束に分割される。ビームスプ
リッター62で反射された2本のレーザビームは対物レ
ンズ64によってウエハWと共役な面上の絞り65の開
口部で交差し、絞り65を通過した2本のレーザビーム
はミラー33Yで反射されて投影光学系PLに入射す
る。投影光学系PLから射出された2本のレーザビーム
は、例えば図2の大型基準マーク板17上の2光束干渉
用の基準マーク40Y近傍上で再度交差する。これら2
本のレーザビームが交差する領域内には、1次元の干渉
縞が形成され、その干渉縞は2本のレーザビームの周波
数差に応じた速度で干渉縞のピッチ方向(この例ではY
方向)に流れる。この場合、図2の基準マーク40Yは
その干渉縞と平行な回折格子であり、その基準マーク4
0Yからは2本のレーザビームの周波数差に応じたビー
ト周波数で強度変化する干渉ビート光が反射される。
The two laser beams are reflected by the mirror 60 and the half mirror 61, and then split into two light beams by the beam splitter 62. The two laser beams reflected by the beam splitter 62 intersect at the aperture of the diaphragm 65 on the surface conjugate with the wafer W by the objective lens 64, and the two laser beams passing through the diaphragm 65 are reflected by the mirror 33Y. And enters the projection optical system PL. The two laser beams emitted from the projection optical system PL intersect again, for example, in the vicinity of the reference mark 40Y for two-beam interference on the large reference mark plate 17 in FIG. These two
One-dimensional interference fringes are formed in the region where the two laser beams intersect, and the interference fringes are formed in the pitch direction of the interference fringes (Y in this example) at a speed according to the frequency difference between the two laser beams.
Direction). In this case, the reference mark 40Y in FIG. 2 is a diffraction grating parallel to the interference fringe, and the reference mark 4Y
From 0Y, the interference beat light whose intensity changes at the beat frequency according to the frequency difference between the two laser beams is reflected.

【0043】基準マーク40Yの回折格子のピッチと干
渉縞のピッチとを或る一定の関係に設定すると、その干
渉ビート光は大型基準マーク板17から垂直上方に反射
され、その干渉ビート光は2本のレーザビームの光路に
沿って、図5の投影光学系PL、ミラー33Y、絞り6
5及び対物レンズ64を経てビームスプリッター62に
戻る。ビームスプリッター62を透過した干渉ビート光
は受光素子37Yに入射する。受光素子37Yの受光面
は投影光学系PLの瞳面とほぼ共役な面に配置されてい
る。また、受光素子37Yは複数の光電変換素子(フォ
トダイオード等)を互いに分離して配置することにより
構成され、干渉ビート光は受光素子37Yの中心(瞳共
役面の中心)に位置する光電変換素子で受光される。そ
の光電変換信号はビート周波数と等しい正弦波状の交流
信号となり、この交流信号が位相差計測回路66に供給
される。
When the pitch of the diffraction grating of the reference mark 40Y and the pitch of the interference fringes are set in a certain relation, the interference beat light is reflected vertically upward from the large reference mark plate 17, and the interference beat light is 2 Along the optical path of the laser beam of the book, the projection optical system PL of FIG.
It returns to the beam splitter 62 through 5 and the objective lens 64. The interference beat light transmitted through the beam splitter 62 enters the light receiving element 37Y. The light receiving surface of the light receiving element 37Y is arranged on a surface that is substantially conjugate with the pupil surface of the projection optical system PL. Further, the light receiving element 37Y is configured by disposing a plurality of photoelectric conversion elements (photodiodes or the like) separated from each other, and the interference beat light is located at the center of the light receiving element 37Y (center of the pupil conjugate plane). Is received by. The photoelectric conversion signal becomes a sinusoidal AC signal equal to the beat frequency, and this AC signal is supplied to the phase difference measuring circuit 66.

【0044】また、ビームスプリッター62を透過した
2本のレーザビームは、逆フーリエ変換レンズ68及び
ミラー69を経て透過型の基準格子板70上で平行光束
となって交差する。従って、基準格子板70上には、1
次元の干渉縞が形成され、この干渉縞はビート周波数に
応じた速度で一方向に流れる。基準格子板70から平行
に発生する±1次回折光の干渉光又は0次光と2次回折
光との干渉光の何れか一方が受光素子71に入射する。
これらの干渉光もビート周波数と等しい周波数で正弦波
状に強度変化し、受光素子71はその干渉光を光電変換
してビート周波数と等しい周波数の交流信号を生成し、
この交流信号が位相差計測回路66に供給される。
Further, the two laser beams that have passed through the beam splitter 62 pass through the inverse Fourier transform lens 68 and the mirror 69 and cross as a parallel light flux on the transmissive reference grating plate 70. Therefore, on the reference lattice plate 70, 1
A three-dimensional interference fringe is formed, and this interference fringe flows in one direction at a speed according to the beat frequency. Either the interference light of the ± first-order diffracted light or the interference light of the zero-order light and the second-order diffracted light generated in parallel from the reference grating plate 70 enters the light receiving element 71.
The intensity of these interference lights also changes sinusoidally at a frequency equal to the beat frequency, and the light receiving element 71 photoelectrically converts the interference light to generate an AC signal having a frequency equal to the beat frequency.
This AC signal is supplied to the phase difference measuring circuit 66.

【0045】位相差計測回路66は、受光素子71から
の交流信号と受光素子37Yの中央の光電変換素子から
の交流信号との位相差Δφ(−180°<φ≦180
°)を求め、その位相差Δφに対応した大型基準マーク
板17上の基準マーク40YのY方向の位置ずれ量の情
報SSBを図3の主制御系50に供給する。位置ずれ量
の分解能は例えば0.01μm程度である。図3の主制
御系50は、このようなLIA方式のTTLアライメン
ト系からの位置ずれ情報SSBに基づいて、ウエハステ
ージ6の駆動系52をサーボ制御し、大型基準マーク板
17の基準マーク40Yが基準格子板70に対して常に
一定の位置関係に追い込まれるようにウエハステージ6
をサーボロックすることができる。同様に、図1のLI
A方式の送光系36Xを用いると、図2(a)の大型基
準マーク板17の基準マーク40XがX方向用の基準格
子板に対して常に一定の位置関係に追い込まれるように
ウエハステージ6をサーボロックすることができる。
The phase difference measuring circuit 66 has a phase difference Δφ (−180 ° <φ ≦ 180) between the AC signal from the light receiving element 71 and the AC signal from the photoelectric conversion element at the center of the light receiving element 37Y.
°) is obtained, and information SSB of the positional deviation amount in the Y direction of the reference mark 40Y on the large-sized reference mark plate 17 corresponding to the phase difference Δφ is supplied to the main control system 50 in FIG. The resolution of the positional deviation amount is, for example, about 0.01 μm. The main control system 50 of FIG. 3 servo-controls the drive system 52 of the wafer stage 6 based on the positional deviation information SSB from such a TTL alignment system of the LIA system so that the reference mark 40Y of the large reference mark plate 17 is controlled. The wafer stage 6 is arranged so that the reference lattice plate 70 is always driven into a fixed positional relationship.
Can be servo-locked. Similarly, the LI of FIG.
When the A-system light-transmitting system 36X is used, the wafer stage 6 is so arranged that the reference mark 40X of the large reference mark plate 17 of FIG. 2A is always driven into a fixed positional relationship with respect to the reference grid plate for the X direction. Can be servo-locked.

【0046】図5に戻り、シャッター58が開いてシャ
ッター59が閉じると、レーザビームはLSA(レーザ
ステップアライメント)方式の送光系35Yに入射す
る。レーザステップアライメント方式とは、特開平2−
233011号公報にも開示されているように、マーク
検出方向と直交する方向に延びたスリット状のレーザス
ポット光に対してマークを走査する方式である。そのマ
ークから発生する回折光又は散乱光を光電変換して得ら
れる信号が、マーク走査のためのウエハステージ6の移
動に伴って生ずるレーザ干渉計19X及び21Yからの
アップダウンパルスに同期してサンプリングされる。
Returning to FIG. 5, when the shutter 58 is opened and the shutter 59 is closed, the laser beam is incident on the LSA (laser step alignment) type light transmitting system 35Y. What is the laser step alignment method?
As disclosed in Japanese Patent No. 233011, this is a method of scanning a mark with a slit-shaped laser spot light extending in a direction orthogonal to the mark detection direction. A signal obtained by photoelectrically converting the diffracted light or scattered light generated from the mark is sampled in synchronization with the up / down pulse from the laser interferometers 19X and 21Y generated with the movement of the wafer stage 6 for scanning the mark. To be done.

【0047】LSA方式の送光系35Yに入射したレー
ザビームは、内部のビームエクスパンダとシリンドリカ
ルレンズとの作用で、集光点のビーム断面が一方向に延
びたスリット状に成形されて射出される。LSA方式の
送光系35Yから射出された断面がスリット状のレーザ
ビームは、ハーフミラー61、ビームスプリッター6
2、対物レンズ64、絞り65及びミラー33Yを介し
て投影光学系PLに入射する。絞り65は、He−Ne
レーザビームの波長のもとで大型基準マーク板17の面
(ウエハWの面)と共役であり、レーザビームはこの絞
り65の開口部にスリット状に集光される。図5のLS
A方式の送光系35Yで生成されて投影光学系PLから
射出されるレーザビームのビームスポットLSP1は、
図2(a)に示すように、投影光学系PLの露光領域内
の静止した位置でX方向に延びたスリット状に成形され
る。
The laser beam incident on the LSA type light-transmitting system 35Y is formed by the action of the internal beam expander and the cylindrical lens so that the beam cross section at the converging point is shaped into a slit extending in one direction and emitted. It The laser beam emitted from the LSA type light-transmitting system 35Y and having a slit-shaped cross section has a half mirror 61 and a beam splitter 6.
2, incident on the projection optical system PL via the objective lens 64, the diaphragm 65 and the mirror 33Y. The diaphragm 65 is He-Ne.
The laser beam is conjugate with the surface of the large-sized reference mark plate 17 (the surface of the wafer W) under the wavelength of the laser beam, and the laser beam is condensed in a slit shape at the opening of the diaphragm 65. LS of FIG.
The beam spot LSP1 of the laser beam generated by the A-system light-transmitting system 35Y and emitted from the projection optical system PL is
As shown in FIG. 2A, it is shaped like a slit extending in the X direction at a stationary position in the exposure area of the projection optical system PL.

【0048】この際にウエハステージ6をY方向に走査
して、大型基準マーク板17上のスリット走査用の基準
マーク42YがビームスポットLSP1を横切るとき
に、基準マーク42Yから回折光又は散乱光が発生す
る。発生した回折光又は散乱光等の反射光は、図5にお
いて、投影光学系PL、ミラー33Y、絞り65、対物
レンズ64及びビームスプリッター62を経て受光素子
37Yに入射する。その基準マーク42Yからの反射光
は、受光素子37Yの内の中央の光電変換素子の周囲の
光電変換素子により光電変換され、この光電変換信号は
LSA処理回路67に供給される。LSA処理回路67
は、その光電変換信号を、ウエハステージ6用のレーザ
干渉計21Yからのアップダウンパルス信号UDPに応
じてサンプリングして、デジタル変換してメモリに書き
込む。更に、LSA処理回路67は、メモリから読み出
した信号の波形から図2(a)のビームスポットLSP
1のY方向の中心点と基準マーク42YのY方向の中心
点とが正確に合致するときのときのウエハステージ6の
Y座標を算出し、このY座標をマーク位置情報SSAと
して図3の主制御系50に供給する。マーク位置情報S
SAもウエハステージ6用の駆動系52の駆動制御に使
用される。
At this time, when the wafer stage 6 is scanned in the Y direction and the reference mark 42Y for slit scanning on the large reference mark plate 17 crosses the beam spot LSP1, diffracted light or scattered light is emitted from the reference mark 42Y. Occur. The generated reflected light such as diffracted light or scattered light is incident on the light receiving element 37Y via the projection optical system PL, the mirror 33Y, the diaphragm 65, the objective lens 64 and the beam splitter 62 in FIG. The reflected light from the reference mark 42Y is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element around the central photoelectric conversion element in the light receiving element 37Y, and this photoelectric conversion signal is supplied to the LSA processing circuit 67. LSA processing circuit 67
Of the photoelectric conversion signal is sampled according to the up / down pulse signal UDP from the laser interferometer 21Y for the wafer stage 6, digitally converted and written in the memory. Further, the LSA processing circuit 67 determines the beam spot LSP of FIG.
The Y-coordinate of the wafer stage 6 when the center point in the Y-direction of 1 and the center point in the Y-direction of the reference mark 42Y exactly match is calculated, and this Y-coordinate is used as the mark position information SSA in FIG. It is supplied to the control system 50. Mark position information S
SA is also used for drive control of the drive system 52 for the wafer stage 6.

【0049】また、図5において、LSA処理回路67
内には、図3の受光素子54Aからの光電変換信号SS
DをアップダウンパルスUDPに同期してサンプリング
して得られたデータを記憶するメモリと、メモリ内の信
号を高速演算処理する回路とが設けられ、レチクルマー
ク3Aと図2(a)の発光十字マーク41の共役像とが
合致するときのウエハステージ6の座標がレチクルマー
ク3Aの投影位置情報SSCとして算出され、この投影
位置情報SSCが主制御系50に供給される。なお、図
1のLSA方式の送光系35X及びLIA方式の送光系
36Xを含むアライメント系も図5と同様に構成されて
いる。
Further, in FIG. 5, the LSA processing circuit 67 is provided.
The photoelectric conversion signal SS from the light receiving element 54A of FIG.
A memory for storing data obtained by sampling D in synchronization with the up / down pulse UDP and a circuit for high-speed arithmetic processing of the signal in the memory are provided, and the reticle mark 3A and the light emission cross of FIG. The coordinates of the wafer stage 6 when they match the conjugate image of the mark 41 are calculated as the projection position information SSC of the reticle mark 3A, and this projection position information SSC is supplied to the main control system 50. The alignment system including the LSA type light transmitting system 35X and the LIA type light transmitting system 36X of FIG. 1 is also configured in the same manner as in FIG.

【0050】図6は図1のオフ・アクシスのウエハアラ
イメント系9の構成を示し、この図6において、照明光
ELがハーフミラー72、レンズ系73、ミラー74、
対物レンズ24及び反射プリズム23を介して大型基準
マーク板17の表面(又はウエハWの表面)を照明す
る。大型基準マーク板17の表面からの反射光は、プリ
ズムミラー23、対物レンズ24、ミラー74、対物レ
ンズ73を経てハーフミラー72に入射し、ハーフミラ
ー72で反射された光が指標板75に入射する。指標板
75と大型基準マーク板17の表面とは共役であり、ベ
ースライン量の計測時には指標板75上に図2(a)の
基準マーク39の像が結像される。照明光ELはウエハ
Wのレジスト層への感光性が極めて低い波長域で300
nm程度の帯域を有する。
FIG. 6 shows the configuration of the off-axis wafer alignment system 9 shown in FIG. 1. In FIG. 6, the illumination light EL includes a half mirror 72, a lens system 73, a mirror 74, and the like.
The surface of the large reference mark plate 17 (or the surface of the wafer W) is illuminated via the objective lens 24 and the reflection prism 23. Light reflected from the surface of the large-sized reference mark plate 17 enters the half mirror 72 through the prism mirror 23, the objective lens 24, the mirror 74, and the objective lens 73, and the light reflected by the half mirror 72 enters the index plate 75. To do. The index plate 75 and the surface of the large-sized reference mark plate 17 are conjugate with each other, and the image of the reference mark 39 shown in FIG. 2A is formed on the index plate 75 when the baseline amount is measured. The illumination light EL has a wavelength range in which the photosensitivity of the resist layer of the wafer W is extremely low.
It has a band of about nm.

【0051】図7に示すように、指標板75は透明ガラ
ス板の上に、X方向に所定間隔を開けて4本づつの遮光
ライン群よりなる指標マーク78A及び78Bを形成
し、Y方向にも所定間隔を開けて4本づつの遮光ライン
群よりなる指標マーク79A及び79Bを形成したもの
である。また、図7においては、大型基準マーク板17
の基準マーク39の像39Pが指標板75の中央に結像
されている状態を示すが、その像39Pと指標マーク7
8A,78BとのX方向の位置ずれ量及びその像39P
と指標マーク79A,79BとのY方向の位置ずれ量
が、その基準マーク39とウエハアライメント系9の光
軸との位置ずれ量を表す。
As shown in FIG. 7, the index plate 75 is formed on a transparent glass plate with index marks 78A and 78B each consisting of four light-shielding line groups at predetermined intervals in the X direction, and is formed in the Y direction. Also has index marks 79A and 79B formed of four light-shielding line groups at predetermined intervals. Further, in FIG. 7, the large fiducial mark plate 17
The image 39P of the reference mark 39 of FIG. 2 is formed in the center of the index plate 75.
8A, 78B position shift amount in the X direction and its image 39P
The amount of positional deviation between the index marks 79A and 79B in the Y direction represents the amount of positional deviation between the reference mark 39 and the optical axis of the wafer alignment system 9.

【0052】図6において、指標板75上の指標マーク
及び大型基準マーク板17上の基準マーク39(又はウ
エハW上のウエハマーク)の像が、結像レンズ76及び
ハーフミラー77を介してそれぞれCCD等よりなるX
方向用の撮像素子27X及びY方向用の撮像素子27Y
の撮像面に結像される。この場合、撮像素子27X及び
27Yの指標板75上の撮像領域はそれぞれ図7のX方
向の領域80X及びY方向の領域80Yに設定されてい
る。また、撮像素子27X及び27Yの主走査線(水平
走査線)の方向はそれぞれ図7のX方向及びY方向と共
役な方向に定められ、撮像素子27X及び27Yの撮像
信号を図示省略した処理回路で処理することにより、指
標板75と大型基準マーク板17の基準マーク39(又
はウエハW上のウエハマーク)との位置ずれ量が求めら
れる。この位置ずれ量の情報を示す情報SSEが図3の
主制御系50に供給される。
In FIG. 6, the images of the index mark on the index plate 75 and the reference mark 39 (or the wafer mark on the wafer W) on the large-sized reference mark plate 17 are passed through the imaging lens 76 and the half mirror 77, respectively. X consisting of CCD
Image sensor 27X for direction and image sensor 27Y for Y direction
Is imaged on the image pickup surface of. In this case, the image pickup regions of the image pickup elements 27X and 27Y on the index plate 75 are set to the region 80X in the X direction and the region 80Y in the Y direction of FIG. 7, respectively. Further, the directions of the main scanning lines (horizontal scanning lines) of the image pickup devices 27X and 27Y are determined to be directions conjugate with the X direction and the Y direction of FIG. 7, respectively, and the image pickup signals of the image pickup devices 27X and 27Y are omitted in the drawing. The amount of positional deviation between the index plate 75 and the reference mark 39 (or the wafer mark on the wafer W) of the large-sized reference mark plate 17 can be obtained by performing the processing described in 1. The information SSE indicating the information on the amount of positional deviation is supplied to the main control system 50 in FIG.

【0053】本例においては、オフ・アクシスのウエハ
アライメント系9の指標板75上でのX方向の検出中心
の一例は、図7の指標マーク78A及び78BのX方向
の中心座標であるが、一方の指標マーク78AのX方向
の中心座標を検出中心としてもよい。ウエハアライメン
ト系9のY方向の検出中心も同様である。同様に、基準
マークの像39Pの指標板75上でのX方向の位置の一
例は、像39PのX方向の各ラインパターンの検出位置
の平均位置であり、基準マークの像39PのY方向の位
置の一例は、その像39PのY方向の各ラインパターン
の検出位置の平均位置である。但し、ウエハアライメン
ト系9のベースライン量の算出に際しては、それら検出
中心の座標をウエハステージ6上の共役点の座標に換算
する必要がある。
In this example, an example of the detection center in the X direction on the index plate 75 of the off-axis wafer alignment system 9 is the center coordinate in the X direction of the index marks 78A and 78B in FIG. The center coordinate in the X direction of one index mark 78A may be the detection center. The same applies to the detection center of the wafer alignment system 9 in the Y direction. Similarly, an example of the position of the reference mark image 39P in the X direction on the index plate 75 is the average position of the detection positions of the line patterns in the X direction of the image 39P, and the average position of the reference mark image 39P in the Y direction. An example of the position is the average position of the detected positions of each line pattern of the image 39P in the Y direction. However, when the baseline amount of the wafer alignment system 9 is calculated, it is necessary to convert the coordinates of the detection centers into the coordinates of the conjugate point on the wafer stage 6.

【0054】次に、本例の投影露光装置のウエハステー
ジ6の位置決め方法について説明する。これに関して従
来の投影露光装置におけるウエハステージ6の走り方向
の基準は、図1のレーザ干渉計19X及び21Yの内部
の固定鏡とそれぞれに対応する移動鏡18X及び18Y
との相対位置を絶対座標としていたものである。従っ
て、空気揺らぎによりその絶対座標に誤差が混入すると
共に、投影光学系PLの光軸AXからずれた位置で座標
計測を行うことによりウエハステージ6のヨーイング誤
差が大きくなる等の不都合があった。また、ベースライ
ン量の計測時にはウエハステージ6を移動させる必要が
あり、精度を向上させるために数回計測を繰り返して平
均化すると、スループットが低下する等の不都合があっ
た。
Next, a method of positioning the wafer stage 6 of the projection exposure apparatus of this example will be described. In this regard, the reference of the running direction of the wafer stage 6 in the conventional projection exposure apparatus is the fixed mirrors inside the laser interferometers 19X and 21Y of FIG. 1 and the movable mirrors 18X and 18Y corresponding thereto, respectively.
The relative position with is used as the absolute coordinate. Therefore, there are inconveniences that an error is mixed in the absolute coordinates due to the air fluctuation, and the yaw error of the wafer stage 6 becomes large by performing the coordinate measurement at a position deviated from the optical axis AX of the projection optical system PL. Further, it is necessary to move the wafer stage 6 at the time of measuring the baseline amount, and if the measurement is repeated several times for averaging in order to improve accuracy, there is a disadvantage such as a decrease in throughput.

【0055】これに対して本例では、図1の大型基準マ
ーク板17を基準としてウエハステージ6の走り方向を
設定する。これはオフ・アクシスのウエハアライメント
系9のベースライン量のチェック時の大型基準マーク板
17の位置を基準としてレチクルRの位置を合わせ、更
にヨーイングセンサーの役割を果たすレーザ干渉計19
X及びレーザ干渉計20Xの計測値の差を0にリセット
するものである。
On the other hand, in the present example, the running direction of the wafer stage 6 is set with reference to the large fiducial mark plate 17 of FIG. This is performed by aligning the position of the reticle R with the position of the large fiducial mark plate 17 as a reference when checking the baseline amount of the off-axis wafer alignment system 9, and further by using the laser interferometer 19 that functions as a yawing sensor.
The difference between the measured values of X and the laser interferometer 20X is reset to zero.

【0056】先ず、図8を参照してベースライン量の計
測(ベースラインチェック)時の誤差について具体的に
説明する。図8(a)において、破線で示すパターン8
1の位置が図1の移動鏡18X及び18Yの基準ミラー
位置であり、実線で示すパターン82の位置がそれら移
動鏡18X及び18Yの干渉計リセット時の実際の位置
とする。基準ミラー位置は仮想的な任意の位置である。
この状態でのパターン82のパターン81に対する傾
き、即ち干渉計リセット時のヨーイング誤差をθiとす
る。また、移動鏡18Xに図1のレーザ干渉計19X及
び20XからレーザビームLB1及びLB2が射出さ
れ、移動鏡18Yに図1のレーザ干渉計21Yからレー
ザビームLB3が射出されている。そして、レーザ干渉
計19X及び20Xにより計測されるX方向の座標値を
それぞれLx0及びLf0、レーザ干渉計21Yにより
計測されるY方向の座標値をLyとして、初期座標値と
して次のように設定する。 Lx0=Lf0
First, the error in measuring the baseline amount (baseline check) will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 8A, a pattern 8 indicated by a broken line
The position 1 is the reference mirror position of the movable mirrors 18X and 18Y in FIG. 1, and the position of the pattern 82 shown by the solid line is the actual position of the movable mirrors 18X and 18Y when the interferometer is reset. The reference mirror position is a virtual arbitrary position.
The inclination of the pattern 82 with respect to the pattern 81 in this state, that is, the yawing error when the interferometer is reset is set to θi. Laser beams LB1 and LB2 are emitted from the laser interferometers 19X and 20X of FIG. 1 to the movable mirror 18X, and a laser beam LB3 is emitted from the laser interferometer 21Y of FIG. 1 to the movable mirror 18Y. Then, the coordinate values in the X direction measured by the laser interferometers 19X and 20X are set as Lx0 and Lf0, respectively, and the coordinate values in the Y direction measured by the laser interferometer 21Y are set as Ly, and initial coordinate values are set as follows. . Lx0 = Lf0

【0057】次に、図1において大型基準マーク板17
を移動して、ウエハアライメント系9のベースラインチ
ェックを行うときの移動鏡18X及び18Yを図8
(b)のパターン83で表し、このときのパターン83
のパターン81に対する傾き、即ちヨーイング誤差をθ
aとする。また、レーザビームLB1とLB2とのY方
向の間隔をL、レーザ干渉計19X及び20Xにより計
測されるX方向の座標値をそれぞれLx及びLfとする
と、次式が成立する。 Lf=(θa−θi)L+Lx
Next, referring to FIG. 1, the large fiducial mark plate 17
8 to move the movable mirrors 18X and 18Y when performing the baseline check of the wafer alignment system 9.
The pattern 83 of FIG.
Of the yaw error relative to the pattern 81 of θ
a. Further, when the distance between the laser beams LB1 and LB2 in the Y direction is L, and the coordinate values in the X direction measured by the laser interferometers 19X and 20X are Lx and Lf, respectively, the following equation holds. Lf = (θa−θi) L + Lx

【0058】その座標値の差である(θa−θi)Lを
メモリにオフセットAとして記憶する。それにより、レ
ーザ干渉計19Xで計測される座標値Lxとレーザ干渉
計20Xで計測される座標値Lfとが、(Lf=A+L
x)の関係を満たす状態、即ちベースラインチェック時
の移動鏡18X及び18Yのヨーイング状態をそれ以後
の基準ミラー位置として扱うことができる。また、図8
(c)はベースラインチェック時の大型基準マーク板1
7と移動鏡18X,18Yとの関係を示し、この図8
(c)に示すように、取り付け誤差により移動鏡18X
に対して大型基準マーク板17が角度θfの回転誤差を
有する。この回転誤差θfは、大型基準マーク板17の
2つの基準マーク38A及び38Bの中心を通る直線の
移動鏡18X及び18Yにより定まるX軸に対する傾き
としても定義できる。
The difference (θa-θi) L of the coordinate values is stored as an offset A in the memory. As a result, the coordinate value Lx measured by the laser interferometer 19X and the coordinate value Lf measured by the laser interferometer 20X become (Lf = A + L
The state satisfying the relationship of x), that is, the yawing state of the movable mirrors 18X and 18Y at the time of baseline check can be treated as the reference mirror position thereafter. Also, FIG.
(C) Large reference mark plate 1 for baseline check
7 and the movable mirrors 18X and 18Y are shown in FIG.
As shown in (c), the moving mirror 18X
On the other hand, the large reference mark plate 17 has a rotation error of the angle θf. This rotation error θf can also be defined as the inclination with respect to the X axis defined by the movable mirrors 18X and 18Y, which is a straight line passing through the centers of the two reference marks 38A and 38B of the large reference mark plate 17.

【0059】次に、レチクルRのアライメントを行う際
には、図1に示すように、大型基準マーク板17の2個
の基準マーク38A及び38Bをそれぞれレチクルマー
ク3A及び3Bの設計上の共役点の近傍に配置する。図
2(a)で示したように、基準マーク38A及び38B
はそれぞれ底部から照明光ILにより照明されているの
で、レチクルR上のレチクルマーク3A及び3Bの周辺
も照明光ILにより照明されている。そこで、先ずレチ
クルマーク3A及び3BがそれぞれTTR方式のアライ
メント系5A及び5Bの内部の基準位置に対して所定の
状態になるようにレチクルRの位置及び回転量を設定し
て、この状態でレチクルステージ2を固定する。この場
合、TTR方式のアライメント系5A及び5B内部にそ
れぞれ2軸の光電顕微鏡を設け、合計で4軸の光電顕微
鏡によりレチクルマーク3A及び3Bの位置を計測して
もよい。
Next, when the reticle R is aligned, as shown in FIG. 1, the two reference marks 38A and 38B of the large-sized reference mark plate 17 are connected to the reticle marks 3A and 3B by design. Place near the. As shown in FIG. 2A, the reference marks 38A and 38B.
Are illuminated from the bottom by the illumination light IL, so that the periphery of the reticle marks 3A and 3B on the reticle R are also illuminated by the illumination light IL. Therefore, first, the position and the rotation amount of the reticle R are set so that the reticle marks 3A and 3B are in a predetermined state with respect to the reference positions inside the alignment systems 5A and 5B of the TTR system, respectively. Fix 2 In this case, two-axis photoelectric microscopes may be provided inside the TTR alignment systems 5A and 5B, and the positions of the reticle marks 3A and 3B may be measured by a total of four-axis photoelectric microscopes.

【0060】しかし、TTR方式のアライメント系5A
及び5Bのそれぞれの基準位置を結ぶ直線と移動鏡18
X,18Yにより定まる座標軸との傾きにより、図8
(c)に示すように、レチクルRは移動鏡18A,18
Yで定まる座標軸に対して角度θrの回転誤差を有す
る。そこで、図1のTTR方式のアライメント系5A及
び5Bを用いてその回転誤差θr及び投影光学系PLの
倍率誤差を求める。
However, the TTR type alignment system 5A
And the moving mirror 18 and a straight line connecting the reference positions of 5B.
Based on the inclination with the coordinate axis determined by X and 18Y, FIG.
As shown in (c), the reticle R has movable mirrors 18A and 18A.
There is a rotation error of an angle θr with respect to the coordinate axis defined by Y. Therefore, the rotation error θr and the magnification error of the projection optical system PL are calculated using the TTR type alignment systems 5A and 5B of FIG.

【0061】即ち、図4(c)を参照して説明したよう
に、TTR方式のアライメント系5Aにおいては、基準
マーク38Aの共役像とレチクルマーク3AのX方向の
誤差RAX1及びY方向の誤差RAYが求められ、TT
R方式のアライメント系5Bにおいては、基準マーク3
8Bの共役像とレチクルマーク3BのX方向の誤差RA
X2及びY方向の誤差RAθが求められる。これら誤差
RAX1等はウエハステージ6上での値に換算されてい
る値であるとする。そして、基準マーク38Aと38B
との間隔をMとすると、大型基準マーク板17の基準マ
ーク38A,38Bを基準としたレチクルRの回転誤差
Rr及び投影光学系PLの倍率誤差Rmはそれぞれ次の
ようになる。
That is, as described with reference to FIG. 4C, in the TTR alignment system 5A, the X-direction error RAX1 and the Y-direction error RAY of the conjugate image of the reference mark 38A and the reticle mark 3A. Is required, TT
In the R type alignment system 5B, the reference mark 3
Error RA in the X direction between the conjugate image of 8B and the reticle mark 3B
The error RAθ in the X2 and Y directions is obtained. It is assumed that these errors RAX1 and the like are values converted into values on the wafer stage 6. And the reference marks 38A and 38B
When the distance between and is M, the rotation error Rr of the reticle R and the magnification error Rm of the projection optical system PL based on the reference marks 38A and 38B of the large reference mark plate 17 are as follows.

【数1】Rr=(RAθ−RAY)/M Rm=(RAX2−RAX1)/M## EQU1 ## Rr = (RAθ-RAY) / M Rm = (RAX2-RAX1) / M

【0062】この場合、移動鏡18X,18Yで定まる
座標系に対する大型基準マーク板17の回転誤差θfを
予め計測しておき、これをシステム誤差として記憶して
おく。具体的にその回転誤差θfを計測するためには、
図1において先ず基準マーク38Bとレチクルマーク3
BとのY方向の位置ずれ量Y1をTTR方式のアライメ
ント系5Bで計測し、次に、ウエハステージ6をX方向
に移動して基準マーク38Aとレチクルマーク3Bとの
Y方向の位置ずれ量Y2をTTR方式のアライメント系
5Bで計測する。基準マーク38Aと38Bとの間隔は
Mであるため、回転誤差θfは次のようになる。 θf=(Y1−Y2)/M
In this case, the rotation error θf of the large fiducial mark plate 17 with respect to the coordinate system defined by the movable mirrors 18X and 18Y is measured in advance and stored as a system error. Specifically, in order to measure the rotation error θf,
In FIG. 1, first, the reference mark 38B and the reticle mark 3 are shown.
A displacement amount Y1 in the Y direction with respect to B is measured by a TTR alignment system 5B, and then a displacement amount Y2 in the Y direction between the reference mark 38A and the reticle mark 3B is moved by moving the wafer stage 6 in the X direction. Is measured by the TTR type alignment system 5B. Since the distance between the reference marks 38A and 38B is M, the rotation error θf is as follows. θf = (Y1-Y2) / M

【0063】図8(c)より、その回転誤差θf及び
(数1)の回転誤差Rrを用いると、移動鏡18X,1
8Yで定める座標系に対するレチクルRの回転誤差θr
は次のようになる。 θr=Rr−θf
From FIG. 8C, using the rotation error θf and the rotation error Rr of (Equation 1), the moving mirrors 18X, 1
Rotation error θr of reticle R with respect to the coordinate system defined by 8Y
Is as follows. θr = Rr−θf

【0064】ウエハステージ6の走り方向は、移動鏡1
8X及び18Yの反射面の角度によって定まるので、そ
の回転誤差θrは、ウエハステージ6の走り方向とレチ
クルRとの回転誤差と考えることができる。なお、この
計測の前に移動鏡18Xと18Yとの直交度補正及び曲
がり補正は行ってあるものとする。そして、本実施例で
は移動鏡18X,18Yの座標系を回転誤差θfだけソ
フトウェア的に補正した座標系に従ってウエハステージ
6の走り方向を設定する。即ち、図9に示すように、破
線で示す座標系X,Yが移動鏡18X,18Yにより定
まる座標系であるとすると、ウエハステージ6は大型基
準マーク板17上の基準マーク38A及び38Bを結ぶ
直線84をX軸とする座標系に沿って走ることになる。
The moving direction of the wafer stage 6 is the moving mirror 1.
Since it is determined by the angles of the reflecting surfaces of 8X and 18Y, the rotation error θr can be considered as the rotation error between the running direction of the wafer stage 6 and the reticle R. It is assumed that the orthogonality correction and the bending correction of the movable mirrors 18X and 18Y have been performed before this measurement. Then, in this embodiment, the traveling direction of the wafer stage 6 is set according to the coordinate system in which the coordinate system of the movable mirrors 18X and 18Y is corrected by software by the rotation error θf. That is, as shown in FIG. 9, assuming that the coordinate systems X and Y indicated by broken lines are coordinate systems defined by the movable mirrors 18X and 18Y, the wafer stage 6 connects the reference marks 38A and 38B on the large-sized reference mark plate 17. The vehicle runs along a coordinate system having the straight line 84 as the X axis.

【0065】次に、図10を参照して、本例でレチクル
Rのアライメント及びベースラインチェックを行う場合
の動作の一例につき説明する。先ずステップ201にお
いて、レーザ干渉計19X,20X及び21Yのリセッ
トを行う。例えばX方向で考えると、リセット時にレー
ザ干渉計19X中の固定鏡への光路長と移動鏡18Xへ
の光路長との差(デッドパス)があると、雰囲気気体の
温度が変化するだけで計測値が変化して、計測誤差が生
じる。そこで、デッドパスが無い位置までの距離を求め
て、レーザ干渉計19X,20X及び21Yの計測値
が、温度に対する干渉計値として零になる様に補正す
る。これにより温度変化に起因する計測誤差を最小にす
ることができる。
Next, with reference to FIG. 10, an example of the operation in the case of performing the alignment and the baseline check of the reticle R in this example will be described. First, in step 201, the laser interferometers 19X, 20X and 21Y are reset. Considering, for example, in the X direction, if there is a difference (dead path) between the optical path length to the fixed mirror and the optical path length to the movable mirror 18X in the laser interferometer 19X at the time of reset, the measured value is obtained only by changing the temperature of the atmospheric gas. Changes and a measurement error occurs. Therefore, the distance to a position where there is no dead path is obtained, and the measured values of the laser interferometers 19X, 20X, and 21Y are corrected so that the interferometer value with respect to temperature becomes zero. As a result, the measurement error caused by the temperature change can be minimized.

【0066】次に、ステップ202において、レーザス
テップアライメント(LSA)方式によりウエハステー
ジ6の位置決めを行う。即ち、図2(a)のスリット走
査用の基準マーク42X及び42YでそれぞれLSA方
式の送光系35Xからのビームスポット及びLSA方式
の送光系35Yからのビームスポットを走査して、基準
マーク42XのX座標及び基準マーク42YのY座標を
計測する。そして、基準マーク42X及び42Yの位置
を基準として大型基準マーク板17をベースラインチェ
ック時の位置に位置決めする。レーザステップアライメ
ント方式ではビームスポットの位置変動等が小さいた
め、この方式による大型基準マーク板17の位置決め時
には、干渉計リセットやTTR方式のアライメント系5
A,5Bの設定誤差によるウエハステージ6の座標のバ
ラツキを小さく抑えられる。このため、位置決め動作を
高精度且つ安定に行うことができる。
Next, at step 202, the wafer stage 6 is positioned by the laser step alignment (LSA) method. That is, the reference marks 42X and 42Y for slit scanning in FIG. 2A scan the beam spot from the LSA type light transmitting system 35X and the beam spot from the LSA type light transmitting system 35Y, respectively. And the Y coordinate of the reference mark 42Y are measured. Then, the large-sized reference mark plate 17 is positioned at the position at the time of the baseline check with the positions of the reference marks 42X and 42Y as references. Since the position variation of the beam spot is small in the laser step alignment method, when positioning the large fiducial mark plate 17 by this method, the interferometer reset or the TTR method alignment system 5 is used.
It is possible to suppress variations in the coordinates of the wafer stage 6 due to the setting errors of A and 5B. Therefore, the positioning operation can be performed with high accuracy and stability.

【0067】それからステップ203において、TTR
方式のアライメント系5A及び5Bの位置設定(リセッ
ト)を行う。このアライメント系5A及び5Bのリセッ
トによりウエハステージ6の位置と図4(c)の画像処
理の領域55X,55Yとの位置関係が変化する虞があ
る。これを回避するためには、例えばアライメント系5
A及び5B内にそれぞれ2軸の光電顕微鏡を設け、これ
ら光電顕微鏡により大型基準マーク板17上の基準マー
ク38A及び38Bを基準として高精度にアライメント
系5A及び5Bの位置設定を行えばよい。但し、アライ
メント系5A及び5Bを固定で使用する場合にはステッ
プ203は省略される。
Then, in step 203, the TTR
Position setting (reset) of the alignment systems 5A and 5B of the method is performed. The reset of the alignment systems 5A and 5B may change the positional relationship between the position of the wafer stage 6 and the image processing regions 55X and 55Y of FIG. 4C. To avoid this, for example, the alignment system 5
Biaxial photoelectric microscopes may be provided in A and 5B, respectively, and the positions of the alignment systems 5A and 5B may be set with high precision using these photoelectric microscopes with the reference marks 38A and 38B on the large reference mark plate 17 as references. However, when the alignment systems 5A and 5B are fixedly used, step 203 is omitted.

【0068】次に、レチクルRをレチクルステージ2上
にセットしてから(ステップ204)、大型基準マーク
板17の基準マーク38A及び38Bを基準としてレチ
クルRのアライメント(位置決め)を行って、そのレチ
クルRを固定する(ステップ205)。その後、(数
1)より大型基準マーク板17の基準マーク38A,3
8Bを基準としたレチクルRの回転誤差Rr及び投影光
学系PLの倍率誤差Rmを算出する(ステップ20
6)。
Next, after setting the reticle R on the reticle stage 2 (step 204), the reticle R is aligned with the reference marks 38A and 38B of the large reference mark plate 17 as a reference, and the reticle R is aligned. Fix R (step 205). After that, from (Equation 1), the reference marks 38A, 3 of the large reference mark plate 17
A rotation error Rr of the reticle R and a magnification error Rm of the projection optical system PL based on 8B are calculated (step 20).
6).

【0069】次に、ステップ207において、オフ・ア
クシスのウエハアライメント系9のX方向のベースライ
ン量及びLIA方式の送光系36Xを含むTTL方式の
ウエハアライメント系のX方向のベースライン量の計測
を行う。具体的に、大型基準マーク板17の基準マーク
38A及び38BのX方向の位置をそれぞれTTR方式
のアライメント系5A及び5Bで計測した結果得られる
位置ずれ量をそれぞれRAX1及びRAX2、大型基準
マーク板17の基準マーク39のX方向の位置をウエハ
アライメント系9で計測したときの位置ずれ量をFIA
X、大型基準マーク板17の2光束干渉用の基準マーク
40Xの位置をLIA方式の送光系36Xからのレーザ
ビームで計測したときの位置ずれ量をLIXAとする。
この場合、(数1)の倍率誤差Rmを用いて、ウエハア
ライメント系9のX方向のベースライン量BE1x及び
LIA方式の送光系36Xを含むアライメント系のX方
向のベースラインBE2xはそれぞれ次のようになる。
但し、大型基準マーク板17上において、基準マーク3
8A及び38Bの中点と基準マーク39の中心とのX方
向の差をL10、基準マーク38A及び38Bの中点と
基準マーク40XとのX方向の差をL20とする。
Next, in step 207, the baseline amount in the X direction of the off-axis wafer alignment system 9 and the baseline amount in the X direction of the TTL type wafer alignment system including the LIA type light transmitting system 36X are measured. I do. Specifically, the positional deviation amounts obtained as a result of measuring the positions of the reference marks 38A and 38B of the large-sized reference mark plate 17 in the X direction by the TTR alignment systems 5A and 5B, respectively, are RAX1 and RAX2 and the large-sized reference mark plate 17, respectively. The amount of positional deviation when the position of the reference mark 39 in the X direction in the X direction is measured by the FIA.
X, the position shift amount when the position of the reference mark 40X for two-beam interference of the large-sized reference mark plate 17 is measured by the laser beam from the LIA type light transmission system 36X is defined as LIXA.
In this case, the magnification error Rm of (Equation 1) is used to calculate the baseline amount BE1x in the X direction of the wafer alignment system 9 and the baseline BE2x in the X direction of the alignment system including the LIA type light transmission system 36X as follows. Like
However, on the large fiducial mark plate 17, the fiducial marks 3
The difference in the X direction between the midpoint of 8A and 38B and the center of the reference mark 39 is L10, and the difference in the X direction between the midpoint of the reference marks 38A and 38B and the reference mark 40X is L20.

【数2】 BE1x=L10+FIAX−(RAX2−Rm×M/2) BE2x=L20+LIAX−(RAX2−Rm×M/2)## EQU00002 ## BE1x = L10 + FIAX- (RAX2-Rm * M / 2) BE2x = L20 + LIAX- (RAX2-Rm * M / 2)

【0070】この際に、ウエハステージ6は例えば2光
束干渉用の基準マーク40XのX方向の位置が一定にな
るようにサーボをかけてX方向に固定すると共に、2光
束干渉用の基準マーク40YのY方向の位置が一定にな
るようにサーボをかけてY方向に固定する。以下のステ
ップ208でも同様である。また、そのベースラインチ
ェック時のレーザ干渉計19Xの計測値の平均値Lxと
レーザ干渉計20Xの計測値の平均値Lfを求め、それ
らの差A(=Lf−Lx)を求めておく。これは上記の
ようにウエハステージ6のヨーイング誤差を求める際の
基準となる。
At this time, the wafer stage 6 is fixed in the X direction by applying servo so that the position of the reference mark 40X for two-beam interference becomes constant in the X-direction, and the reference mark 40Y for two-beam interference. Servo is fixed so that the position in the Y direction becomes constant in the Y direction. The same applies to the following step 208. Further, the average value Lx of the measurement values of the laser interferometer 19X at the time of the baseline check and the average value Lf of the measurement values of the laser interferometer 20X are calculated, and the difference A (= Lf−Lx) between them is calculated. This serves as a reference for obtaining the yawing error of the wafer stage 6 as described above.

【0071】次に、ステップ208において、オフ・ア
クシスのウエハアライメント系9のY方向のベースライ
ン量及びLIA方式の送光系36Yを含むTTL方式の
ウエハアライメント系のY方向のベースライン量の計測
を行う。ステップ207と同様に、基準マーク38A及
び38BのY方向の位置をそれぞれTTR方式のアライ
メント系5A及び5Bで計測した結果得られる位置ずれ
量をそれぞれRAY及びRAθ、基準マーク39のY方
向の位置をウエハアライメント系9で計測したときの位
置ずれ量をFIAY、基準マーク40Yの位置をLIA
方式の送光系36Yからのレーザビームで計測したとき
の位置ずれ量をLIAYとする。この場合、(数1)の
回転誤差Rrを用いて、ウエハアライメント系9のY方
向のベースライン量BE1y及びLIA方式の送光系3
6Yを含むアライメント系のY方向のベースラインBE
2yはそれぞれ次のようになる。但し、大型基準マーク
板17上において、基準マーク38A及び38Bの中点
と基準マーク39の中心とのY方向の差をL11、基準
マーク38A及び38Bの中点と基準マーク40Yとの
Y方向の差をL21とする。
Next, in step 208, the Y direction baseline amount of the off-axis wafer alignment system 9 and the Y direction baseline amount of the TTL type wafer alignment system including the LIA type light transmitting system 36Y are measured. I do. Similar to step 207, the positional displacement amounts obtained as a result of measuring the positions of the reference marks 38A and 38B in the Y direction by the TTR alignment systems 5A and 5B are RAY and RAθ, respectively, and the positions of the reference mark 39 in the Y direction are set. The amount of positional deviation measured by the wafer alignment system 9 is FIAY, and the position of the reference mark 40Y is LIA.
The amount of positional deviation when measured with the laser beam from the system light-transmitting system 36Y is defined as LIAY. In this case, using the rotation error Rr of (Equation 1), the baseline amount BE1y in the Y direction of the wafer alignment system 9 and the LIA type light transmission system 3 are used.
Baseline BE in the Y direction of the alignment system including 6Y
2y is as follows. However, on the large-sized reference mark plate 17, the difference in the Y direction between the midpoint of the reference marks 38A and 38B and the center of the reference mark 39 is L11, and the difference between the midpoint of the reference marks 38A and 38B and the reference mark 40Y in the Y direction. The difference is L21.

【数3】 BE1y=L11+FIAY−(RAθ−Rr×M/2) BE2y=L21+LIAY−(RAθ−Rr×M/2)[Equation 3] BE1y = L11 + FIAY− (RAθ−Rr × M / 2) BE2y = L21 + LIAY− (RAθ−Rr × M / 2)

【0072】次に、ステップ209において、LSA方
式の送光系35Xを含むTTL方式で且つレーザステッ
プアライメント方式のウエハアライメント系のX方向の
ベースライン量の計測を行う。具体的に、ウエハステー
ジ6を駆動して大型基準マーク板17の発光十字マーク
41でレチクルマーク3Aの近傍をX方向に走査する
と、発光十字マーク41の像がレチクルマーク3AとX
方向に合致する位置の設計値からの位置ずれ量ISS
X、及びスリット走査用の基準マーク42XとLSA方
式の送光系35Xからのビームスポットとが合致する位
置の設計値からの位置ずれ量LSAXが求められる。
Next, in step 209, the baseline amount in the X direction of the wafer alignment system of the TTL method including the LSA light transmitting system 35X and of the laser step alignment method is measured. Specifically, when the wafer stage 6 is driven and the vicinity of the reticle mark 3A is scanned in the X direction by the light emission cross mark 41 of the large reference mark plate 17, the image of the light emission cross mark 41 is aligned with the reticle mark 3A.
Amount of positional deviation ISS from the design value of the position that matches the direction
X, and the positional deviation amount LSAX from the design value of the position where the reference mark 42X for slit scanning and the beam spot from the LSA type light transmitting system 35X match each other are obtained.

【0073】また、アッベ誤差を補正するために、レー
ザ干渉計19Xの計測値をLx、レーザ干渉計20Xの
計測値をLf、ステップ207で求めた(Lf−Lx)
をAとして、アッベ誤差Abを次式で定義する。 Ab=Lf−Lx−A このアッベ誤差Abをウエハステージ6の走査の前後で
一定時間平均したときのX方向の差をAbX、発光十字
マーク41と基準マーク42XとのX方向の差をL3
0、発光十字マーク41の位置とLSA方式の送光系3
5Xからのビームスポットの位置とのY方向の差をΔL
SA、レーザビームLB1とLB2とのY方向の間隔を
FRとすると、TTL方式で且つレーザステップアライ
メント方式のウエハアライメント系のX方向のベースラ
イン量BE3xは次のようになる。
Further, in order to correct the Abbe error, the measurement value of the laser interferometer 19X is Lx, the measurement value of the laser interferometer 20X is Lf, and it is obtained in step 207 (Lf-Lx).
Is defined as A, the Abbe error Ab is defined by the following equation. Ab = Lf-Lx-A The difference in the X direction when this Abbe error Ab is averaged for a certain time before and after the scanning of the wafer stage 6 is AbX, and the difference in the X direction between the light emission cross mark 41 and the reference mark 42X is L3.
0, the position of the light emission cross mark 41 and the LSA type light transmission system 3
The difference in the Y direction from the beam spot position from 5X is ΔL
Letting SA be the distance between the laser beams LB1 and LB2 in the Y direction be FR, the baseline amount BE3x in the X direction of the wafer alignment system of the TTL method and the laser step alignment method is as follows.

【数4】 BE3x=L30+LSAX−AbX×ΔLSA/FR −(ISSX−Rm×M/2)## EQU00004 ## BE3x = L30 + LSAX-AbX.times..DELTA.LSA / FR- (ISSX-Rm.times.M / 2).

【0074】同様に、ウエハステージ6を駆動して大型
基準マーク板17の発光十字マーク41でレチクルマー
ク3Aの近傍をY方向に走査する。そして、発光十字マ
ーク41の像がレチクルマーク3AとY方向に合致する
位置の設計値からの位置ずれ量ISSY、及びスリット
走査用の基準マーク42YとLSA方式の送光系35Y
からのビームスポットとが合致する位置の設計値からの
位置ずれ量LSAYより、TTL方式で且つレーザステ
ップアライメント方式のウエハアライメント系のY方向
のベースライン量BE3yは次のようになる。但し、発
光十字マーク41の位置と基準マーク42Yの位置との
Y方向の差をL31とする。この場合にはアッベ誤差が
無いので式は簡単な形である。ただし、X方向に対して
もY方向と同様な条件でマーク配置を行えば、アッベ誤
差を補正する必要は無い。
Similarly, the wafer stage 6 is driven to scan the vicinity of the reticle mark 3A in the Y direction with the light emission cross mark 41 of the large reference mark plate 17. Then, the positional deviation amount ISSY from the design value at the position where the image of the light emission cross mark 41 matches the reticle mark 3A in the Y direction, the reference mark 42Y for slit scanning, and the light transmitting system 35Y of the LSA system.
Based on the amount of positional deviation LSAY from the design value of the position where the beam spot from the position is matched, the baseline amount BE3y in the Y direction of the wafer alignment system of the TTL method and the laser step alignment method is as follows. However, the difference in the Y direction between the position of the light emitting cross mark 41 and the position of the reference mark 42Y is L31. In this case, there is no Abbe error, so the formula is simple. However, if the marks are arranged in the X direction under the same conditions as in the Y direction, it is not necessary to correct the Abbe error.

【数5】 BE3y=L31+LSAY−(ISSY−Rr×M/2)## EQU00005 ## BE3y = L31 + LSAY- (ISSY-Rr.times.M / 2)

【0075】このようにして、図1のウエハアライメン
ト系9、LSA方式の送光系35X,35Yを含むレー
ザステップアライメント方式のウエハアライメント系及
びLIA方式の送光系36X,36Yを含む2光束干渉
方式のウエハアライメント系のそれぞれのベースライン
量が求められる。なお、図10において、レチクルRを
交換したような場合の動作はステップ204から始ま
り、通常のレチクルアライメント時の動作はステップ2
05から始まり、ベースラインチェックのみを行うとき
の動作はステップ206から始まる。また、これまでの
説明ではステップ206〜208を別々に実行すること
としているが、例えば回転・倍率計測とベースライン計
測とを同時に行って、回転誤差・倍率誤差やベースライ
ン量((数1)〜(数4))を一度に算出しても構わな
い。
Thus, the two-beam interference including the wafer alignment system 9 of FIG. 1 and the wafer alignment system of the laser step alignment system including the LSA type light transmitting systems 35X and 35Y and the LIA type light transmitting systems 36X and 36Y. A baseline amount for each type of wafer alignment system is determined. In FIG. 10, the operation when the reticle R is exchanged starts from step 204, and the operation during normal reticle alignment is step 2
The operation when starting from 05 and performing only the baseline check starts from step 206. Further, although steps 206 to 208 are separately executed in the above description, for example, the rotation error / magnification error and the baseline amount ((Equation 1) are performed by simultaneously performing the rotation / magnification measurement and the baseline measurement. (Equation 4) may be calculated at once.

【0076】次に、図1のオフ・アクシスのウエハアラ
イメント系9を用いてウエハWのアライメントを行う場
合の動作の一例につき図11を参照して説明する。図1
1はウエハW上のショット領域86−1,86−2,‥
‥及びそれらに対応して形成されているウエハマークを
示し、この図12において、例えばショット領域86−
5においては、その周辺のX方向のウエハマーク87X
−5とショット領域の中心88−5とのX方向の差ΔX
及びその周辺のY方向のウエハマーク87Y−5とショ
ット領域の中心88−5とのY方向の差ΔYが設計上所
定の値に定められている。
Next, an example of the operation when the wafer W is aligned using the off-axis wafer alignment system 9 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. Figure 1
1 is shot areas 86-1, 86-2, ... On the wafer W.
... and wafer marks formed corresponding to them are shown in FIG.
In FIG. 5, the wafer mark 87X in the X direction around the wafer mark 87X
Difference in the X direction between −5 and the center 88-5 of the shot area ΔX
Also, the difference ΔY in the Y direction between the wafer mark 87Y-5 in the Y direction and the periphery thereof and the center 88-5 of the shot area is set to a predetermined value by design.

【0077】そこで、図1においてウエハステージ6を
駆動してウエハWのそのショット領域86−5をウエハ
アライメント系9の下部に移動した状態で、ウエハアラ
イメント系9において先ずウエハマーク87X−5の像
を図7の指標板75の指標マーク78A,78Bの間に
挟んでウエハマーク87X−5のX座標を計測する。次
に、ウエハマーク87Y−5の像を図7の指標板75の
指標マーク79A,79Bの間に挟んでウエハマーク8
7Y−5のY座標を計測する。その後、ウエハW上のそ
のショット領域86−5へレチクルRのパターンを露光
する際には、ウエハマーク87X−5,87Y−5の座
標、設計上の差ΔX,ΔY及び上記の手順で計測したウ
エハアライメント系9のベースライン量に基づいて定ま
る座標へウエハステージ6を駆動することにより、その
ショット領域86−5の中心88−5がレチクルRの中
心の共役点、即ち投影光学系PLの光軸AXと合致す
る。これにより良好な重ね合わせ精度で露光が行われ
る。
Then, in FIG. 1, the wafer stage 6 is driven to move the shot area 86-5 of the wafer W to the lower portion of the wafer alignment system 9, and then the wafer alignment system 9 first detects an image of the wafer mark 87X-5. Is sandwiched between the index marks 78A and 78B of the index plate 75 of FIG. 7, and the X coordinate of the wafer mark 87X-5 is measured. Next, the image of the wafer mark 87Y-5 is sandwiched between the index marks 79A and 79B of the index plate 75 shown in FIG.
Measure the Y coordinate of 7Y-5. After that, when the pattern of the reticle R is exposed on the shot area 86-5 on the wafer W, the coordinates of the wafer marks 87X-5 and 87Y-5, the design differences ΔX and ΔY, and the above-described procedure are used for measurement. By driving the wafer stage 6 to the coordinates determined based on the baseline amount of the wafer alignment system 9, the center 88-5 of the shot area 86-5 is a conjugate point of the center of the reticle R, that is, the light of the projection optical system PL. Aligns with axis AX. As a result, exposure is performed with good overlay accuracy.

【0078】次に、図1のTTR方式のアライメント系
5A及び5BをX方向に移動できるように配置した場合
の動作につき説明する。先ず図1の大型基準マーク板1
7の基準マーク38A及び38Bを基準にして補正した
後のウエハステージ6のX方向の走りの方向が、図12
(a)の直線84に平行な方向であるとする。また、T
TR方式のアライメント系5A及び5Bの移動の軌跡を
それぞれ85A及び85Bとして、例えばアライメント
系5Aを軌跡85A上の2点で固定するものとする。こ
の場合、アライメント系5Aの直線84に対するY方向
の位置決め誤差の幅d2及びX方向の位置決め誤差の幅
d1は共に数μm程度以下になるようにする。また、図
12(b)に示すように、軌跡85Aの最初の位置でT
TR方式のアライメント系5Aに観測されたレチクルマ
ーク3Aと基準マークの像38APとのX方向のずれ量
と、軌跡85Aの次の位置でTTR方式のアライメント
系5Aに観測されたレチクルマーク3A′と基準マーク
の像38AP′とのX方向のずれ量とが異なることがあ
る。しかしながら、位置決め誤差の幅d1及びd2がそ
れぞれ数μm程度より小さければ、図12(b)の位置
ずれ量は正確に計測することができる。
Next, the operation when the TTR type alignment systems 5A and 5B of FIG. 1 are arranged so as to be movable in the X direction will be described. First, the large reference mark plate 1 of FIG.
After the correction with reference to the reference marks 38A and 38B of FIG. 7, the running direction of the wafer stage 6 in the X direction is shown in FIG.
It is assumed that the direction is parallel to the straight line 84 in (a). Also, T
It is assumed that the loci of movement of the TR alignment systems 5A and 5B are 85A and 85B, respectively, and the alignment system 5A is fixed at two points on the locus 85A, for example. In this case, the width d2 of the positioning error in the Y direction and the width d1 of the positioning error in the X direction with respect to the straight line 84 of the alignment system 5A are both set to about several μm or less. In addition, as shown in FIG. 12B, at the first position of the locus 85A, T
The amount of deviation in the X direction between the reticle mark 3A observed in the TR alignment system 5A and the image 38AP of the reference mark, and the reticle mark 3A 'observed in the TTR alignment system 5A at the position next to the locus 85A. The amount of deviation in the X direction from the reference mark image 38AP 'may differ. However, if the widths d1 and d2 of the positioning error are each smaller than about several μm, the positional deviation amount in FIG. 12B can be accurately measured.

【0079】なお、上述実施例では大型基準マーク板1
7の基準マーク39は基準マーク38A,38Bの2等
分線上に配置されているが、例えば基準マーク38Aと
基準マーク38Bとを結ぶ直線上にその基準マーク39
を配置するようにしても良い。このように、本発明は上
述実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の構成を取り得る。
In the above embodiment, the large reference mark plate 1 is used.
The reference mark 39 of No. 7 is arranged on the bisector of the reference marks 38A and 38B. For example, the reference mark 39 is formed on a straight line connecting the reference marks 38A and 38B.
May be arranged. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明によれば、第1の基準マーク及び
マスク用の複数の基準マークとしての複数の第2の基準
マークがそれぞれ第1のマーク検出手段及び第2のマー
ク検出手段により同時に検出されるように離れて配置さ
れた基準マーク板が設けられているので、オフ・アクシ
スのアライメント系のベースライン量を基板ステージを
移動することなく高精度に計測できる。また、基準マー
ク板の複数の第2の基準マークを用いてレチクルの回転
量をも高精度に計測できる利点がある。
According to the present invention, the first reference mark and the plurality of second reference marks serving as the plurality of reference marks for the mask are simultaneously detected by the first mark detecting means and the second mark detecting means, respectively. Since the reference mark plates that are arranged apart from each other so as to be detected are provided, the baseline amount of the off-axis alignment system can be measured with high accuracy without moving the substrate stage. Further, there is an advantage that the rotation amount of the reticle can be measured with high accuracy by using the plurality of second reference marks on the reference mark plate.

【0081】また、基準マーク板の複数の第2の基準マ
ークを基準としてマスクの回転量を求めると、その回転
量及び基準マーク板と基板ステージ座標計測手段の座標
系との傾きよりマスクの基板ステージ座標計測手段の座
標系に対する回転誤差を極めて高精度に且つ高速に計測
することができる。
Further, when the rotation amount of the mask is obtained with reference to the plurality of second reference marks on the reference mark plate, the mask substrate is obtained from the rotation amount and the inclination between the reference mark plate and the coordinate system of the substrate stage coordinate measuring means. The rotation error of the stage coordinate measuring means with respect to the coordinate system can be measured with extremely high accuracy and at high speed.

【0082】また、第2のマーク検出手段を所定の軸に
沿って移動自在に配置し、上記の手順で算出された傾き
の補正が行われた基板ステージ座標計測手段の座標軸に
沿ってその第2のマーク検出手段を移動させるようにし
た場合には、その第2のマーク検出手段が移動した場合
でも高精度にベースライン量の計測を行うことができ
る。
Further, the second mark detecting means is movably arranged along a predetermined axis, and the second mark detecting means is arranged along the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring means in which the inclination calculated in the above procedure is corrected. When the second mark detecting means is moved, the baseline amount can be measured with high accuracy even when the second mark detecting means is moved.

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

【図1】本発明の一実施例の投影露光装置の要部を示す
一部を切り欠いた斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a main part of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は大型基準マーク板17を示す拡大平面
図、(b)はレチクルマーク3A又は3Bを示す拡大平
面図である。
2A is an enlarged plan view showing a large reference mark plate 17, and FIG. 2B is an enlarged plan view showing a reticle mark 3A or 3B.

【図3】TTR方式のアライメント系5Aの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a TTR type alignment system 5A.

【図4】(a)はレチクルマーク3Aを示す平面図、
(b)は基準マーク38Aの像38APを示す平面図、
(c)はTTR方式のアライメント系5Aの観察画面の
一例を示す平面図である。
FIG. 4A is a plan view showing a reticle mark 3A,
(B) is a plan view showing an image 38AP of the reference mark 38A,
(C) is a plan view showing an example of an observation screen of the alignment system 5A of the TTR system.

【図5】TTL方式のウエハアライメント系の構成を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a TTL type wafer alignment system.

【図6】オフ・アクシス方式のウエハアライメント系9
の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 shows an off-axis type wafer alignment system 9
3 is a block diagram showing the configuration of FIG.

【図7】ウエハアライメント系9の指標板75を示す線
図である。
7 is a diagram showing an index plate 75 of the wafer alignment system 9. FIG.

【図8】(a)及び(b)はそれぞれ実施例でウエハス
テージのヨーイング誤差を計測する場合の説明図、
(c)は大型基準マーク板17とレチクルRとの回転誤
差を求める場合の説明図である。
8A and 8B are explanatory views in the case of measuring a yawing error of a wafer stage in the embodiment,
(C) is an explanatory diagram for obtaining a rotation error between the large reference mark plate 17 and the reticle R.

【図9】ウエハステージの補正後の走りの説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the corrected running of the wafer stage.

【図10】実施例におけるベースラインチェック時の動
作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of an operation at the time of baseline check in the embodiment.

【図11】実施例のウエハW上のショット領域の配置を
示す拡大平面図である。
FIG. 11 is an enlarged plan view showing the arrangement of shot areas on the wafer W of the embodiment.

【図12】TTR方式のアライメント系5A,5Bを移
動できるように配置した場合の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram when the TTR type alignment systems 5A and 5B are arranged so as to be movable.

【図13】従来のオフ・アクシス方式のウエハアライメ
ント系を備えた投影露光装置の要部を示す正面図であ
る。
FIG. 13 is a front view showing a main part of a projection exposure apparatus including a conventional off-axis type wafer alignment system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ 2 レチクルステージ 5A,5B TTR方式のアライメント系 6 ウエハステージ 9 ウエハアライメント系 14A,15A,14B,15B 撮像素子 16A,16B 受光素子 17 大型基準マーク板 18X,18Y 移動鏡 19X,20X,21Y レーザ干渉計 23 反射プリズム 24 対物レンズ 27X,27Y 撮像素子 35X,35Y LSA方式の送光系 36X,36Y LIA方式の送光系 38A,38B 基準マーク 39 基準マーク 40X,40Y 2光束干渉用の基準マーク 41 発光十字マーク 42X,42Y スリット走査用の基準マーク 50 主制御系 51 レチクルステージの駆動系 52 ウエハステージの駆動系 R Reticle PL Projection optical system W Wafer 2 Reticle stage 5A, 5B TTR type alignment system 6 Wafer stage 9 Wafer alignment system 14A, 15A, 14B, 15B Imaging device 16A, 16B Light receiving device 17 Large fiducial mark plate 18X, 18Y Moving mirror 19X, 20X, 21Y Laser interferometer 23 Reflection prism 24 Objective lens 27X, 27Y Imaging device 35X, 35Y LSA type light transmitting system 36X, 36Y LIA type light transmitting system 38A, 38B Reference mark 39 Reference mark 40X, 40Y 2 light flux Reference mark for interference 41 Light emitting cross mark 42X, 42Y Reference mark for slit scanning 50 Main control system 51 Reticle stage drive system 52 Wafer stage drive system

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光すべきパターンとアライメント用の
複数のマークとが形成されたマスクを位置決めして固定
するマスクステージと、複数の基板マークが形成された
感光基板を保持して該感光基板を位置決めする基板ステ
ージと、前記マスクのパターンを前記基板ステージ上の
前記感光基板上の各基板マークの近傍の領域に結像投影
する投影光学系と、前記マスクを介することなく前記感
光基板上の基板マークを検出する第1のマーク検出手段
と、前記基板ステージ上に配置された前記マスク用の基
準マークの共役像と前記マスクのマークとの位置ずれ量
を前記投影光学系を介して検出する第2のマーク検出手
段とを備えた投影露光装置の前記基板ステージの位置決
め方法において、 前記基板ステージ上に設けられ、前記第1のマーク検出
手段によって検出される第1の基準マーク及び前記マス
ク用の基準マークとしての複数の第2の基準マークがそ
れぞれ前記第1のマーク検出手段及び第2のマーク検出
手段により同時に検出されるように離れて配置された基
準マーク板と、 前記基板ステージの移動座標及び回転量を計測する基板
ステージ座標計測手段とを有し、 予め前記基準マーク板と前記基板ステージ座標計測手段
の座標軸との傾きを計測しておき、 前記基板ステージの走り座標軸を前記基準マーク板を基
準にして定めるようにした事を特徴とする投影露光装置
の位置決め方法。
1. A mask stage for positioning and fixing a mask having a pattern to be exposed and a plurality of marks for alignment, and a photosensitive substrate having a plurality of substrate marks formed thereon for holding the photosensitive substrate. A substrate stage for positioning, a projection optical system for image-projecting the pattern of the mask onto a region near each substrate mark on the photosensitive substrate on the substrate stage, and a substrate on the photosensitive substrate without passing through the mask A first mark detecting means for detecting a mark; and a first mark detecting means for detecting a positional deviation amount between the conjugate image of the reference mark for the mask arranged on the substrate stage and the mark of the mask via the projection optical system. In the method of positioning the substrate stage of a projection exposure apparatus including two mark detection means, the first mark detection method is provided on the substrate stage. A first fiducial mark detected by a step and a plurality of second fiducial marks as the fiducial marks for the mask are separated so as to be simultaneously detected by the first mark detection means and the second mark detection means, respectively. And a reference mark plate that is arranged as a substrate, and a substrate stage coordinate measuring unit that measures the moving coordinates and the amount of rotation of the substrate stage, and measures the inclination between the reference mark plate and the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring unit in advance. A positioning method of the projection exposure apparatus, wherein the running coordinate axis of the substrate stage is defined with reference to the reference mark plate.
【請求項2】 前記基準マーク板の前記複数の第2の基
準マークの共役像と前記マスクの複数のマークとの位置
ずれ量を前記第2のマーク検出手段により検出し、該検
出された位置ずれ量及び前記予め計測しておいた傾きよ
り、前記マスクと前記基板ステージ座標計測手段の座標
軸との傾きを算出するようにした事を特徴とする請求項
1記載の投影露光装置の位置決め方法。
2. The position deviation amount between the conjugate image of the plurality of second reference marks on the reference mark plate and the plurality of marks on the mask is detected by the second mark detecting means, and the detected position is detected. 2. The positioning method of the projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the tilt between the mask and the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring means is calculated from the amount of deviation and the tilt measured in advance.
【請求項3】 前記第2のマーク検出手段を所定の軸に
沿って移動自在に配置し、前記算出された傾きの補正が
行われた前記基板ステージ座標計測手段の座標軸に沿っ
て前記第2のマーク検出手段を移動させるようにした事
を特徴とする請求項1又は2記載の投影露光装置の位置
決め方法。
3. The second mark detecting means is movably arranged along a predetermined axis, and the second mark detecting means is arranged along the coordinate axis of the substrate stage coordinate measuring means in which the calculated inclination is corrected. 3. The method for positioning a projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the mark detecting means is moved.
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JP2002151676A (en) * 2000-03-17 2002-05-24 Nikon Corp Image pickup device, its manufacturing method, alignment device, aligner, abberation measuring instrument, and method of manufacturing the device
JP2004207710A (en) * 2002-12-10 2004-07-22 Nikon Corp Exposure system, exposure method, and device-manufacturing method
JP2006173377A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Nikon Corp Optical part and projection aligner
JP2015513219A (en) * 2012-03-08 2015-04-30 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー.ブイ. Lithographic system and method for processing a target such as a wafer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151676A (en) * 2000-03-17 2002-05-24 Nikon Corp Image pickup device, its manufacturing method, alignment device, aligner, abberation measuring instrument, and method of manufacturing the device
JP2004207710A (en) * 2002-12-10 2004-07-22 Nikon Corp Exposure system, exposure method, and device-manufacturing method
JP2006173377A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Nikon Corp Optical part and projection aligner
JP2015513219A (en) * 2012-03-08 2015-04-30 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー.ブイ. Lithographic system and method for processing a target such as a wafer

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