JPH0722099B2 - Accuracy inspection method and exposure apparatus having the inspection function - Google Patents

Accuracy inspection method and exposure apparatus having the inspection function

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JPH0722099B2
JPH0722099B2 JP60171419A JP17141985A JPH0722099B2 JP H0722099 B2 JPH0722099 B2 JP H0722099B2 JP 60171419 A JP60171419 A JP 60171419A JP 17141985 A JP17141985 A JP 17141985A JP H0722099 B2 JPH0722099 B2 JP H0722099B2
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mark
photosensitive substrate
exposure
alignment
stage
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康一 大野
健司 東
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Nippon Kogaku KK
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明はマスクやレチクル等のパターン像を感光性基板
上にステップ・アンド・リピート方式で転与するための
露光装置、所謂ステッパーの精度検査方法、及び該方法
による自己診断(セルフ・チェック)機能を有する露光
装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exposure apparatus for transferring a pattern image of a mask, a reticle or the like onto a photosensitive substrate by a step-and-repeat method, a so-called stepper accuracy inspection method. And an exposure apparatus having a self-diagnosis (self-check) function by the method.

(発明の背景) 近年、超LSIの製造ラインでは多数の縮小投影型露光装
置、所謂ステッパーが使われている。ステッパーの役割
はシリコンのウェハ上の定められた位置に、定められた
線幅のレジストパターンを作成することである。この
「定められた位置」を実現する為には高精度の位置合わ
せ技術が必要とされ、また「定められた線幅」を実現す
る為には、高解像の縮小投影レンズが必要とされる。ス
テッパーの場合、位置合わせに関する要素として、投影
光学系の露光フィールド(ショット)内の座標系に対す
る露光像の位置合わせと、ウェハステージのステップ送
り機構、及びアライメント系により形成されるショット
(チップ)配列の座標系に対する露光像の位置合わせと
に大別できる。露光フィールド内の座標系に対する像の
位置合わせ誤差としては、投影光学系の倍率誤差、光学
系のデイストーション(像歪み)、及びレチクル装着時
の回転誤差等が要因となっている。またチップ配列の座
標系に対する位置合わせ誤差としては、ステージのステ
ッピング誤差、アライメント誤差、ウェハステージの回
転誤差等が要因であり、さらにウェハをグローバルアラ
イメントする場合は、ステージのスケーリング誤差、直
交度、真直度等の誤差も含まれる。いずれの位置合わせ
誤差も、ウェハ上に複数の層を重ね合わせて形成するた
めの重ね合わせ露光の精度を低下させる原因となる。そ
こで従来は、露光装置の重ね合わせ精度を検査するため
に、実際の回路パターン、又は基準マークを有する2枚
のレチクルを用いて、ためし焼き用のウェハ上に重ね合
わせ露光を行ない、そのウェハを現像した後、ウェハ上
に残存したレジストパターンを別の高精度な検査装置、
(線幅測定装置等)を使って測定し、重ね合わせ精度を
求めていた。この場合、高精度な検査装置の使用が必須
である。このような検査装置は高価であり、ステッパー
のような製造装置とはちがって、常時稼動させるもので
もない。しかしながら、ステッパーを用いた半導体素子
の製造ラインを作る場合は、そのラインに付属して検査
装置が必要となり、コスト高になっていた。さらに検査
装置で測定された重ね合わせ誤差に基づいて、重ね合わ
せ露光時の精度を管理しようとする場合も、はなはだわ
ずらわしくなり、ステッパーのみならず、検査装置の精
度も管理しなければならなかった。このため、より簡単
に検査する方法が望まれていた。
(Background of the Invention) In recent years, a large number of reduction projection type exposure apparatuses, so-called steppers, have been used in VLSI manufacturing lines. The role of the stepper is to create a resist pattern with a defined line width at a defined position on the silicon wafer. High-precision alignment technology is required to achieve this "defined position," and a high-resolution reduction projection lens is required to achieve the "defined line width." It In the case of a stepper, as elements related to alignment, alignment of an exposure image with respect to a coordinate system in an exposure field (shot) of a projection optical system, a step feed mechanism of a wafer stage, and a shot (chip) array formed by an alignment system The exposure image can be roughly aligned with the coordinate system of The image alignment error with respect to the coordinate system in the exposure field includes factors such as a magnification error of the projection optical system, distortion (image distortion) of the optical system, and a rotation error when the reticle is mounted. The positioning error with respect to the coordinate system of the chip array is due to stage stepping error, alignment error, wafer stage rotation error, etc.When global wafer alignment is performed, the stage scaling error, orthogonality, straightness, etc. Errors such as degrees are also included. Any alignment error causes a decrease in accuracy of overlay exposure for forming a plurality of layers on a wafer in an overlapping manner. Therefore, conventionally, in order to inspect the overlay accuracy of an exposure apparatus, overlay exposure is performed on a wafer for trial baking using two reticles having an actual circuit pattern or reference marks, and the wafer is exposed. After developing the resist pattern remaining on the wafer, another highly accurate inspection device,
(Line width measuring device, etc.) was used to measure the overlay accuracy. In this case, it is essential to use a highly accurate inspection device. Such an inspection device is expensive, and unlike a manufacturing device such as a stepper, it is not always operated. However, when a semiconductor element manufacturing line using a stepper is created, an inspection device is required to be attached to the line, resulting in high cost. Further, when trying to control the accuracy at the time of overlay exposure based on the overlay error measured by the inspection device, it becomes very troublesome, and not only the accuracy of the stepper but also the inspection device has to be managed. Therefore, a simpler method of inspection has been desired.

さらに、ためし焼きによる重ね合わせ露光の際に、2枚
のレチクルを必要とし、2枚のレチクルの夫々に形成さ
れたパターン(基準マーク等)同志の配置誤差や線幅の
誤差、及びレチクル交換に伴うレチクルアライメント誤
差等が重ね合わせ精度に含まれてしまうため、露光装置
本来の重ね合わせ精度が正確に検査できないといった問
題もあった。
Furthermore, when overlay exposure is performed by trial baking, two reticles are required, and the patterns (reference marks, etc.) formed on each of the two reticles have an alignment error and line width error, and reticle replacement. Since the reticle alignment error and the like accompanying the above are included in the overlay accuracy, there is also a problem that the overlay accuracy inherent in the exposure apparatus cannot be accurately inspected.

(発明の目的) 本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置
の重ね合わせ精度、すなわち位置合わせ精度やステッピ
ング精度を正確に検査する方法、及び露光装置自身が備
えている位置合わせ用のセンサーのみを用いて容易に精
度検査し得る機能を備えた露光装置を得ることを目的と
する。
(Object of the Invention) The present invention provides a method for accurately inspecting overlay accuracy, that is, alignment accuracy and stepping accuracy of a step-and-repeat type exposure apparatus, and a sensor for alignment provided in the exposure apparatus itself. It is an object of the present invention to obtain an exposure apparatus having a function capable of easily performing an accuracy inspection using only the above.

(発明の概要) 本発明は、2次元移動可能なステージと、このステージ
上に保持された感光基板に形成されたアライメント用の
マークを検出するアライメントセンサー(X−LSA系、
Y−LSA系)とを備え、マスクのパターン像を感光基板
上に順次露光する装置(ステッパー)の精度を検査する
方法において、 マスク上のアライメント用マークを感光基板上に露光す
る第1露光工程(ステップ100;110)と、第1露光工程
によって形成されるアーク像の感光基板上での被露光位
置に対して予め定められた量(Δx、Δy)だけマスク
のアライメント用マークと感光基板とを相対的にずらし
て重ね合わせ露光する第2露光工程(ステップ103、10
4;111、112)と、アライメントセンサー(X−LSA系、
Y−LSA系)によって第1露光工程と第2露光工程とで
形成されたマーク像間の位置誤差を計測する工程(ステ
ップ106;114)と、その計測された位置誤差に応じた位
置合わせ精度を露光装置に記憶する工程(ステップ107;
115)とを含むことを技術的要点としている。
(Summary of the Invention) The present invention provides a two-dimensionally movable stage and an alignment sensor (X-LSA system, which detects an alignment mark formed on a photosensitive substrate held on the stage.
Y-LSA system) and a method for inspecting the accuracy of an apparatus (stepper) that sequentially exposes a pattern image of a mask on a photosensitive substrate in the first exposure step of exposing alignment marks on the mask on the photosensitive substrate. (Steps 100; 110), and the alignment mark of the mask and the photosensitive substrate by a predetermined amount (Δx, Δy) with respect to the exposed position on the photosensitive substrate of the arc image formed by the first exposure process. Exposure step (steps 103, 10)
4; 111,112) and alignment sensor (X-LSA system,
Y-LSA system) for measuring a positional error between the mark images formed in the first exposure process and the second exposure process (steps 106; 114), and alignment accuracy according to the measured positional error. Storing in the exposure apparatus (step 107;
115) is included as a technical point.

さらに本発明は、2次元移動可能なステージ(3)と、
そのステージ上に保持された感光基板(ウェハWA)に形
成されたアライメント用のマークを検出するアライメン
トセンサー(X−LSA系と、Y−LSA系)とを備え、マス
クのパターン像をウェハWA上の所望位置に位置決めして
露光する装置(ステッパー)において、 前記マークをウェハWA上に形成するための原画パターン
(パターン領域PA)を有するマスク(レチクルR1)を保
持する保持手段(レチクルホルダ)と、パターン領域PA
の像をウェハWAに露光して第1のマーク(KX1、KY1,MX,
MY)を形成する第1露光制御手段(ステップ100)と、
その第1マーク(MX,MY)をアライメントセンサー(X
−LSA系、Y−LSA系)で検出することにより、第1露光
制御手段(ステップ100)による被露光位置を検出する
検出手段(ステップ102)と、その検出された被露光位
置に対して予め定められた量(Δx、Δy)だけ、レチ
クルR1のパターン領域PAの像とウェハWAとを相対的にず
らして重ね合わせ露光し、ウェハWA上に第2のマーク
(KX2、KY2)を形成する第2露光制御手段(ステップ10
3,104)と、アライメントセンサー(X−LSA系、Y−LS
A系)と共同して第1マーク(KX1、KY1)の第2マーク
(KX2、KY2)の間隔(Δx′,Δy′)を計測する間隔
測定手段(ステップ106)と、その間隔(Δx′,Δ
y′)と前記ずらし量(Δx,Δy)との差を位置合わせ
精度として検出する精度検出手段(ステップ107)とを
設けることを技術的要点としている。
Furthermore, the present invention comprises a stage (3) capable of two-dimensional movement,
An alignment sensor (X-LSA system and Y-LSA system) for detecting alignment marks formed on the photosensitive substrate (wafer WA) held on the stage is provided, and a mask pattern image is formed on the wafer WA. In a device (stepper) that positions and exposes at a desired position of the mask, a holding unit (reticle holder) that holds a mask (reticle R 1 ) having an original image pattern (pattern area PA) for forming the mark on the wafer WA. And the pattern area PA
Of the first mark (KX 1 , KY 1 , MX,
First exposure control means (step 100) for forming MY),
The first mark (MX, MY) is the alignment sensor (X
-LSA system, Y-LSA system) to detect the exposure position by the first exposure control means (step 100), and the detected exposure position in advance. The images of the pattern area PA of the reticle R 1 and the wafer WA are shifted relative to each other by a predetermined amount (Δx, Δy), and superimposed exposure is performed, and the second mark (KX 2 , KY 2 ) is formed on the wafer WA. Second exposure control means (step 10)
3,104) and alignment sensor (X-LSA system, Y-LS
Interval measuring means (step 106) for measuring the interval (Δx ′, Δy ′) between the second marks (KX 2 , KY 2 ) of the first marks (KX 1 , KY 1 ) in cooperation with the A system), and Interval (Δx ′, Δ
The technical point is to provide accuracy detection means (step 107) for detecting the difference between y ′) and the shift amount (Δx, Δy) as the alignment accuracy.

さらに本発明は、上記ステージとアライメントセンサー
とを備え、マスクのパターン像をウェハWA上の所望位置
に順次位置決めして露光する装置において、 上記のレチクルホルダと、前記ステージをステッピング
させて原画パターンの像をウェハWA上の設計位置に順次
露光し、第1のマーク(KX1,KX2)を形成する第1露光
制御手段(ステップ110)と、前記ステージをステッピ
ングさせて前記設計位置に対して予め定められた量(Δ
x,Δy)だけ、レチクルの原画パターン像とウェハWAと
を相対的にずらした位置に、順次再露光し、ウェハWA上
に第2のマーク(KX2、KY2)を形成する第2露光制御手
段(ステップ111,112)と、アライメントセンサー(X
−LSA系、Y−LSA系)と共同して第1マークと第2マー
クの間隔(Δx′,Δy′)を計測する間隔測定手段
(ステップ114)と、その間隔(Δx′,Δy′)とず
らし量(Δx,Δy)との差を、ステージ単体の位置合わ
せ精度として検出する精度検出手段(ステップ115)と
を設けることを技術的要点としている。
Furthermore, the present invention is an apparatus that comprises the stage and an alignment sensor, and sequentially positions and exposes a pattern image of a mask at a desired position on a wafer WA, wherein the reticle holder and the stage are stepped to form an original image pattern. First exposure control means (step 110) for sequentially exposing the images to design positions on the wafer WA to form first marks (KX 1 , KX 2 ), and stepping the stage to the design positions. Predetermined amount (Δ
x, Δy) second exposure in which the original image pattern image of the reticle and the wafer WA are relatively re-exposed to form a second mark (KX 2 , KY 2 ) on the wafer WA. Control means (steps 111 and 112) and alignment sensor (X
-LSA system, Y-LSA system) and an interval measuring means (step 114) for measuring the interval (Δx ', Δy') between the first mark and the second mark, and the interval (Δx ', Δy'). The technical point is to provide accuracy detection means (step 115) for detecting the difference between the shift amount (Δx, Δy) as the positioning accuracy of the stage itself.

(実施例) 第1図は本発明の実施例によるチェック方法の手順を模
式的に示すフローチャート図であり、第2図はその方法
を実施するのに好適な縮小投影型露光装置(ステッパ
ー)の概略的な構成を示す斜視図、第3図はそのステッ
パーのアライメントセンサーのウェハ面(投影レンズの
結像平面)上での配置を示す平面図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a flow chart schematically showing the procedure of a checking method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a reduction projection type exposure apparatus (stepper) suitable for carrying out the method. FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration, and FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the alignment sensor of the stepper on the wafer surface (imaging plane of the projection lens).

まず第2図を用いて本実施例のステッパーの構成を説明
する。
First, the structure of the stepper of this embodiment will be described with reference to FIG.

投影原版となるレチクルRは、その投影中心が投影レン
ズ1の光軸を通るように位置決めされて、不図示のレチ
クルホルダ上に装着される。投影レンズ1はレチクルR
に描かれた回路パターン像を1/5、又は1/10に縮小し
て、ウェハWA上に投影する。ウェハホルダー2はウェハ
WAを真空吸着するとともにx方向とy方向に2次元移動
するステージ3に対して微小回転可能に設けられてい
る。またステージ3のx方向の移動はモータ5の駆動に
よって行なわれ、y方向の移動はモータ6の駆動によっ
て行なわれる。ステージ3の直交する2辺には、反射平
面がy方向に伸びた反射ミラー7と、反射平面がx方向
に伸びた反射ミラー8とが各々固設されている。レーザ
光波干渉測長器(以下単にレーザ干渉計と呼ぶ)9は反
射ミラー8にレーザ光を投射して、ステージ3のy方向
の位置(又は移動量)を検出し、レーザ干渉計10は反射
ミラー7にレーザ光を投射して、ステージ3のx方向の
位置(又は移動量)を検出する。投影レンズ1の側方に
は、ウェハWA上の位置合わせ用のマークを検出(又は観
察)するために、オフアクシス方式のウェハアライメン
ト顕微鏡(以下、WAMと呼ぶ)20,21が設けられている。
尚、WAM21は第1図では投影レンズ1の後にあり、図示
されていない。WAM20,21はそれぞれ投影レンズ1の光軸
AXと平行な光軸を有し、x方向に細長く伸びた帯状のレ
ーザスポット光YSP,θSPをウェハWA上に結像する。(ス
ポット光YSPは第1図では図示せず。)これらのスポッ
ト光YSP,θSPはウェハWA上の感光剤(フォトレジスト)
を感光させない波長の光であり、本実施例では微小な振
幅でy方向に振動している。そしてWAM20,21はマークか
らの散乱光や回折光を受光する光電素子と、その光電信
号をスポット光の振動周期で同期整流する回路とを有
し、スポット光θSP(YSP)のy方向の振動中心に対す
るマークのy方向のずれ量に応じたアライメント信号を
出力する。従ってWAM20,21は所謂スポット光振動走査型
の光電顕微鏡と同等の構成のものである。
The reticle R, which is the projection original plate, is positioned so that its projection center passes through the optical axis of the projection lens 1, and is mounted on a reticle holder (not shown). Projection lens 1 is reticle R
The circuit pattern image drawn in 1 is reduced to 1/5 or 1/10 and projected on the wafer WA. Wafer holder 2 is a wafer
It is provided so as to be capable of minute rotation with respect to the stage 3 which sucks WA in a vacuum and moves two-dimensionally in the x direction and the y direction. The movement of the stage 3 in the x direction is performed by driving the motor 5, and the movement of the stage 3 in the y direction is performed by driving the motor 6. A reflection mirror 7 having a reflection plane extending in the y direction and a reflection mirror 8 having a reflection plane extending in the x direction are fixedly provided on two sides of the stage 3 which are orthogonal to each other. A laser light wave interferometer (hereinafter simply referred to as a laser interferometer) 9 projects laser light onto a reflection mirror 8 to detect the position (or movement amount) of the stage 3 in the y direction, and the laser interferometer 10 reflects the laser light. Laser light is projected onto the mirror 7 to detect the position (or movement amount) of the stage 3 in the x direction. Off-axis type wafer alignment microscopes (hereinafter referred to as WAMs) 20 and 21 are provided on the side of the projection lens 1 in order to detect (or observe) alignment marks on the wafer WA. .
The WAM 21 is located after the projection lens 1 in FIG. 1 and is not shown. WAM20 and 21 are the optical axes of the projection lens 1, respectively
A band-shaped laser spot light YSP, θSP having an optical axis parallel to AX and elongated in the x direction is imaged on the wafer WA. (The spot light YSP is not shown in FIG. 1.) These spot lights YSP and θSP are the photosensitizer (photoresist) on the wafer WA.
Is a light having a wavelength that does not cause the light to be exposed to light. The WAMs 20 and 21 each have a photoelectric element that receives scattered light or diffracted light from the mark and a circuit that synchronously rectifies the photoelectric signal at the oscillation cycle of the spot light, and the spot light θSP (YSP) vibrates in the y direction. An alignment signal corresponding to the amount of deviation of the mark in the y direction from the center is output. Therefore, the WAMs 20 and 21 have the same structure as a so-called spot light vibration scanning type photoelectric microscope.

さて、本装置には投影レンズ1を介してウェハWA上のマ
ークを検出するレーザステップアライメント(以下LSA
と呼ぶ)光学系が設けられている。不図示のレーザ光源
から発生して、不図示のエクスパンダー、シリンドリカ
ルレンズ等を通ってきたレーザ光束LBはフォトレジスト
を感光させない波長の光で、ビームスプリッター30に入
射して2つの光束に分割される。その一方のレーザ光束
はミラー31で反射され、ビームスプリッター32を通過し
て、結像レンズ群33で、横断面が帯状のスポット光にな
るように、収束された後、レチクルRと投影レンズ1と
の間に回路パターンの投影光路を遮光しないように配置
された第1折り返しミラー34に入射する。第1折り返し
ミラー34はレーザ光束をレチクルRに向けて上方に反射
する。そのレーザ光束はレチクルRの下側に設けられ
て、レチクルRの表面と平行な反射平面を有するミラー
35に入射して、投影レンズ1の入射瞳の中心に向けて反
射される。ミラー35からのレーザ光束は投影レンズ1に
よって収束され、ウェハWA上にx方向に細長く伸びた帯
状のスポット光LYSとして結像される。スポット光LYSは
ウェハWA上でx方向に伸びた回折格子状のマークを相対
的にy方向に走査して、そのマークの位置を検出するた
めに使われる。スポット光LYSがマークを照射すると、
マークからは回折光が生じる。それら光情報は再び投影
レンズ1、ミラー35、ミラー34、結像レンズ群33、及び
ビームスプリッター32に戻り、ビームスプリッター32で
反射されて、集光レンズと空間フィルターから成る光学
素子36に入射する。この光学素子36はマークからの回折
光(1次回折光や2次回折光)を透過させ、正反射光
(0次光)を遮断して、その回折光をミラー37を介して
光電素子38の受光面に集光する。光電素子38は集光した
回折光の光量に応じた光電信号を出力する。以上、ミラ
ー31、ビームスプリッター32、結像レンズ群33、ミラー
34,35、光学素子36、ミラー37、及び光電素子38は、ウ
ェハWA上のマークのy方向の位置を検出するスルーザレ
ンズ方式のアライメント光学系(以下、Y−LSA系と呼
ぶ)を構成する。
Now, in this device, laser step alignment (hereinafter referred to as LSA) that detects a mark on the wafer WA via the projection lens 1 is used.
Optical system is provided. A laser beam LB generated from a laser light source (not shown) and passing through an expander (not shown), a cylindrical lens, etc. is a light having a wavelength that does not expose the photoresist to light, and is incident on the beam splitter 30 to be split into two light beams. It One of the laser light fluxes is reflected by a mirror 31, passes through a beam splitter 32, and is converged by an imaging lens group 33 so as to be a spot light having a belt-shaped cross section. Then, the reticle R and the projection lens 1 are converged. And a first folding mirror 34 arranged so as not to block the projection optical path of the circuit pattern. The first folding mirror 34 reflects the laser light beam upward toward the reticle R. The laser beam is provided below the reticle R and has a reflecting plane parallel to the surface of the reticle R.
The light enters the lens 35 and is reflected toward the center of the entrance pupil of the projection lens 1. The laser light flux from the mirror 35 is converged by the projection lens 1 and imaged on the wafer WA as a strip-shaped spot light LYS elongated in the x direction. The spot light LYS is used to relatively scan the diffraction grating-shaped mark extending in the x direction on the wafer WA in the y direction and detect the position of the mark. When the spot light LYS illuminates the mark,
Diffracted light is generated from the mark. The optical information returns to the projection lens 1, the mirror 35, the mirror 34, the imaging lens group 33, and the beam splitter 32, is reflected by the beam splitter 32, and enters the optical element 36 including a condenser lens and a spatial filter. . The optical element 36 transmits the diffracted light (first-order diffracted light or second-order diffracted light) from the mark, blocks the specularly reflected light (zero-order light), and receives the diffracted light through the mirror 37 by the photoelectric element 38. Focus on the surface. The photoelectric element 38 outputs a photoelectric signal according to the amount of condensed diffracted light. Above, the mirror 31, the beam splitter 32, the imaging lens group 33, the mirror
34, 35, optical element 36, mirror 37, and photoelectric element 38 constitute a through-the-lens type alignment optical system (hereinafter referred to as Y-LSA system) that detects the position of the mark on the wafer WA in the y direction. To do.

一方、ビームスプリッター30で分割された別のレーザ光
束は、ウェハWA上のマークのx方向の位置を検出するス
ルーザレンズ方式のアライメント光学系(以下、X−LS
A系と呼ぶ)に入射する。X−LSA系はY−LSA系と全く
同様に、ミラー41、ビームスプリッター42、結像レンズ
群43、ミラー44,45、光学素子46、ミラー47、及び光電
素子48から構成され、ウェハWA上にy方向に細長く伸び
た帯状のスポット光LXSを結像する。
On the other hand, another laser beam split by the beam splitter 30 is a through-the-lens type alignment optical system (hereinafter, X-LS) for detecting the position of the mark on the wafer WA in the x direction.
It is called A system). The X-LSA system is composed of a mirror 41, a beam splitter 42, an imaging lens group 43, mirrors 44 and 45, an optical element 46, a mirror 47, and a photoelectric element 48, just like the Y-LSA system. A strip-shaped spot light LXS elongated in the y-direction is imaged on.

主制御装置50は、光電素子38,48からの光電信号、WAM2
0,21からのアライメント信号、及びレーザ干渉計9,10か
らの位置情報とを入力して、位置合せのための各種演算
処理を行なうとともに、モータ5,6を駆動するための指
令を出力する。この主制御装置50はマイクロコンピュー
タやミニコンピュータ等の演算処理部を備えており、そ
の演算処理部には重ね合わせ精度(位置合わせ精度)を
測定するための装置制御用のソフトウェアや、精度計算
用のソフトウェア等が含まれている。
The main controller 50 uses the photoelectric signals from the photoelectric elements 38 and 48, WAM2
The alignment signals from 0 and 21 and the position information from the laser interferometers 9 and 10 are input to perform various arithmetic processes for alignment and output commands for driving the motors 5 and 6. . The main control device 50 includes an arithmetic processing unit such as a microcomputer or a minicomputer, and the arithmetic processing unit includes software for controlling the device for measuring overlay accuracy (positioning accuracy) and accuracy calculation. Software, etc. are included.

LSA系によるマーク位置検出は、例えば特開昭59−18720
8号公報に開示されているようなDC測光方式により行な
われる。これは光電素子38,48からの回折光強度に応じ
た光電信号を、レーザ干渉計9,10からステージ3の単位
移動(例えば0.02μm)のたびに出力される測長用のパ
ルスでサンプリングし、そのサンプリング値(光強度)
をメモリに順次記憶することによって行なわれる。そし
てメモリに取り込まれた回折光の強度分布波形のデータ
から演算によってマークの中心位置を検出するものであ
る。この検出方式はスポット光LYS,LXSがマークと一致
するようにステージ3を位置決め及び停止させる必要は
なく、単にマークがスポット光LYS,LXSによって1度だ
け相対走査されるようにステージ3を移動させるだけ
で、マークの位置(スポット光とマークとが一致したと
きのステージ3の位置)が検出できる。
Mark position detection by the LSA system is disclosed in, for example, JP-A-59-18720.
The DC photometric method as disclosed in Japanese Patent No. 8 is used. This is to sample the photoelectric signal according to the intensity of the diffracted light from the photoelectric elements 38 and 48 with the pulse for measuring the distance that is output from the laser interferometers 9 and 10 each time the unit movement of the stage 3 (for example 0.02 μm) , Its sampling value (light intensity)
Are sequentially stored in the memory. Then, the center position of the mark is detected by calculation from the data of the intensity distribution waveform of the diffracted light stored in the memory. In this detection method, it is not necessary to position and stop the stage 3 so that the spot lights LYS and LXS coincide with the mark, but simply move the stage 3 so that the mark is relatively scanned once by the spot lights LYS and LXS. The position of the mark (the position of the stage 3 when the spot light and the mark match) can be detected only by itself.

第3図は上記WAM20,21と、Y−LSA系、X−LSA系による
スポット光θSP,YSP,LYS,LXSの投影レンズ1の結像面
(ウェハWAの表面と同一)における配置関係を示す平面
図である。第3図において、光軸AXを原点とする座標系
xyを定めたとき、x軸とy軸はそれぞれステージ3の移
動方向を表わす。第3図中、光軸AXを中心とする円形の
領域はイメージフィールドifであり、その内側の矩形の
領域はレチクルRの有効パターン領域の投影像Prであ
る。スポット光LYSはイメージフィールドif内で投影像P
rの外側の位置で、かつx軸上に一致するように形成さ
れ、スポット光LXSもイメージフィールドif内で投影像P
rの外側の位置で、y軸上に一致するように形成され
る。一方、2つのスポット光θSP,YSPの振動中心はx軸
からy方向に距離Yoだけ離れた線分(x軸と平行)l上
に一致するように、かつそのx方向の間隔DxがウェハWA
の直径よりも小さな値になるように定められている。本
装置ではスポット光θSP,YSPはy軸に対して左右対称に
配置されており、主制御装置50は光軸AXの投影点に対す
るスポット光θSP,YSPの各位置に関する情報を記憶して
いる。また主制御装置50は、光軸AXの投影点に対するス
ポット光LYSのx方向の中心位置(距離X1)とスポット
光LXSのy方向の中心位置(距離Y1)に関する情報も記
憶している。
FIG. 3 shows the positional relationship between the WAMs 20 and 21 and the spot lights θSP, YSP, LYS, and LXS of the Y-LSA system and the X-LSA system on the image plane (the same as the surface of the wafer WA) of the projection lens 1. It is a top view. In Fig. 3, the coordinate system with the optical axis AX as the origin
When xy is defined, the x-axis and the y-axis represent the moving direction of the stage 3, respectively. In FIG. 3, a circular area centered on the optical axis AX is an image field if, and a rectangular area inside thereof is a projected image Pr of the effective pattern area of the reticle R. The spot light LYS is projected image P in the image field if.
The spot light LXS is formed so as to coincide with the x-axis at a position outside r, and the spot light LXS is also projected within the image field if.
It is formed so as to coincide with the y-axis at a position outside r. On the other hand, the vibration centers of the two spot lights θSP, YSP are aligned on a line segment (parallel to the x-axis) l that is separated from the x-axis by the distance Yo in the y-direction, and the distance Dx in the x-direction is equal to the wafer WA
It is set to be smaller than the diameter of. In this device, the spot lights θSP, YSP are arranged symmetrically with respect to the y-axis, and the main control device 50 stores information on each position of the spot lights θSP, YSP with respect to the projection point of the optical axis AX. The main controller 50 also stores information about the center position of the spot light LYS in the x direction (distance X1) and the center position of the spot light LXS in the y direction (distance Y1) with respect to the projection point of the optical axis AX.

これらの位置情報は、重ね合わせ精度の検査時に、ステ
ージ3の移動位置を制御するための基準値となるもので
ある。
These pieces of position information serve as reference values for controlling the moving position of the stage 3 during the inspection of overlay accuracy.

次に、第2図に示した装置を用いて、その装置の重ね合
わせ精度をチェックする方法を、第1図を参照して説明
する。第1図のフローチャートの各ステップは主制御装
置50によって実行される。検査に先立って第1図中に示
したようなレチクルR1を用意する。レチクルR1のパター
ン領域PAの中心を原点として座標系xyを定めたとき、パ
ターン領域PAの周辺のx軸、y軸上の夫々には、ウェハ
WA上に投影露光されるような回折格子マークRY,RXが形
成されている。さらにパターン領域PAの中央部には同様
にx軸,y軸上の夫夫に回折格子マークKY,KXが形成され
ている。回折格子マークKY,KXは、マークRY,RXと全く同
じ形状、寸法のものである。このようなレチクルR1を第
1図のようにステッパーのレチクルホルダ(不図示)に
装着し、不図示のレチクルアライメントセンサーを用い
て、パターン領域PAの中心に投影レンズ1の光軸AXが通
るように、レチクルR1の位置決めを行なう。
Next, a method for checking the overlay accuracy of the apparatus using the apparatus shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Each step of the flowchart of FIG. 1 is executed by main controller 50. Prior to inspection, prepare reticle R 1 as shown in FIG. When the coordinate system xy is defined with the center of the pattern area PA of the reticle R 1 as the origin, the wafer is attached to the x-axis and the y-axis around the pattern area PA, respectively.
Diffraction grating marks RY and RX that are projected and exposed on the WA are formed. Further, diffraction grating marks KY and KX are similarly formed on the x-axis and y-axis at the center of the pattern area PA. The diffraction grating marks KY and KX have exactly the same shape and dimensions as the marks RY and RX. Such a reticle R 1 is attached to a reticle holder (not shown) of a stepper as shown in FIG. 1, and an optical axis AX of the projection lens 1 passes through the center of the pattern area PA using a reticle alignment sensor (not shown). Position the reticle R 1 .

次にベア・シリコン等の表面にフォトレジストを塗布し
たウェハWAをウェハホルダ2上の所定の位置に真空吸着
し、ステップ100に示すように、ステップ・アンド・リ
ピート方式により、レチクルR1のパターン領域PA(マー
クKY,KX)とマークRY,RXとの像をウェハWA上にファース
ト・プリント(第1層転写)として露光する。その後、
そのウェハWAを現像すると、ウェハWA上にはパターン領
域PAに対応したレジストパターンによる領域PA′がマト
リックス状に配列して形成される。その1つの領域PA′
を拡大してみると、レジストパターンによる微小凹凸が
集合した回折格子マークMX,MY(マークRX,RYの転写像)
が領域PA′の周辺に形成され、領域PA′の中央部にはレ
ジストパターンによる微小凹凸が集合した回折格子マー
クKX1,KY1(マークKX,KYの転写像)が形成される。尚、
レチクルR1上のマーク配置に対してウェハWA上のマーク
配置が左右、上下に反転するのは、投影光学系を用いた
からである。
Next, a wafer WA having a photoresist coated on the surface of bare silicon or the like is vacuum-sucked at a predetermined position on the wafer holder 2 and, as shown in step 100, a pattern area of the reticle R 1 is formed by the step-and-repeat method. The images of PA (marks KY, KX) and marks RY, RX are exposed on wafer WA as a first print (first layer transfer). afterwards,
When the wafer WA is developed, areas PA ′ having a resist pattern corresponding to the pattern area PA are formed in a matrix on the wafer WA. One area PA '
When magnified, the diffraction grating marks MX and MY (transferred images of marks RX and RY) in which minute irregularities due to the resist pattern are gathered
Are formed around the area PA ′, and diffraction grating marks KX 1 and KY 1 (transferred images of the marks KX and KY) are formed in the center of the area PA ′, in which fine irregularities due to the resist pattern are gathered. still,
The mark arrangement on the wafer WA is reversed horizontally and vertically with respect to the mark arrangement on the reticle R 1 because the projection optical system is used.

次に、ウェハWAをステップ101に示すように、再びフォ
トレジストを塗布してステッパーのウェハホルダー2上
の所定の位置にセットし、ウェハWA上の離れた2ケ所に
形成されたマークの夫々を、WAM20,21によって検出する
ようにステージ3のxy方向の位置とホルダ2の回転位置
とを調整する位置合わせ、所謂グローバルアライメント
を行なう。
Next, as shown in step 101, the wafer WA is coated again with photoresist and set at a predetermined position on the wafer holder 2 of the stepper, and each of the marks formed at two distant positions on the wafer WA is removed. , WAM20, 21, position adjustment for adjusting the position of the stage 3 in the xy direction and the rotational position of the holder 2, so-called global alignment, is performed.

次に、ステップ・アンド・リピート方式の重ね合わせ露
光を行なう訳であるが、レチクルR1はステップ100のと
きの状態でステッパーに装着したままにしておく。まず
ステップ102に示すように、1つのパターン領域PA′へ
の重ね合わせ露光に先立って、X−LSA系によるスポッ
ト光LXSとマークMXとをx方向に相対走査して、スポッ
ト光LXSとマークMXとが一致したときのステージ3のx
方向の位置Axを検出し、引き続いてY−LSA系によるス
ポット光LYSとマークMYとをy方向に相対走査して、ス
ポット光LYSとマークMYとが一致したときのステージ3
のy方向の位置Ayを検出する。この検出位置(Ax,Ay)
は主制御装置50内に記憶される。
Next, step-and-repeat overlay exposure is performed, but the reticle R 1 is left attached to the stepper in the state of step 100. First, as shown in step 102, prior to the overlay exposure on one pattern area PA ′, the spot light LXS and the mark MX are relatively scanned in the x direction by the X-LSA system, and the spot light LXS and the mark MX are scanned. X in stage 3 when and match
Direction Ax is detected, then the spot light LYS by the Y-LSA system and the mark MY are relatively scanned in the y direction, and the stage 3 when the spot light LYS and the mark MY match
The position Ay in the y direction is detected. This detection position (Ax, Ay)
Are stored in main controller 50.

次にステップ103に示すように、検出位置(Ax,Ay)に対
してx方向にΔx(例えば−20μm)、y方向にΔy
(例えば−20μm)だけステージ3がシフト(オフセッ
ト)するような位置(Ax+Δx,Ay+Δy)を算出する。
このシフト量Δx,Δyは予め決められた微小量でよい。
そして主制御装置50は、レーザ干渉計9,10で計測される
ステージ3の位置が、算出された位置(Ax+Δx,Ay+Δ
y)と一致するようにモータ5,6を制御してステージ3
を位置決めする。
Next, as shown in step 103, Δx (for example, −20 μm) in the x direction and Δy in the y direction with respect to the detection position (Ax, Ay).
A position (Ax + Δx, Ay + Δy) at which the stage 3 is shifted (offset) by (for example, −20 μm) is calculated.
The shift amounts Δx and Δy may be predetermined minute amounts.
Then, main controller 50 determines that the position of stage 3 measured by laser interferometers 9 and 10 is the calculated position (Ax + Δx, Ay + Δ
y)) to control the motors 5 and 6 to match the stage 3
To position.

そしてその位置で、ステップ104に示すようにウェハWA
へのセカンド・プリント(第2層転写)としてレチクル
R1の投影像を重ね合わせ露光する。以上のステップ102,
103をウェハWAの各領域PA′について同様に行ない、ス
テップ・アンド・リピート方式でレチクルR1の投影像の
重ね合わせ位置を(Δx,Δy)だけずらして露光する。
露光の終了したウェハWAは現像され、セカンド・プリン
トで転写されたレチクルR1のレジストパターンが形成さ
れる。このときウェハWA上にはレチクルR1のマークKX,K
Yの夫夫に対応した回折格子マークKX2,KY2が形成され
る。ここでマークKX2は先に形成されたマークKX1に対し
てx方向にΔx′だけずれて位置し、マークKY2は先に
形成されたマークKY1に対してy方向にΔy′だけずれ
て位置するものとする。
Then, at that position, as shown in step 104, the wafer WA
As a second print (second layer transfer) to the reticle
The projected images of R 1 are overlaid and exposed. Step 102 above,
Step 103 is similarly performed for each area PA ′ of the wafer WA, and exposure is performed by shifting the overlapping position of the projection images of the reticle R 1 by (Δx, Δy) by the step-and-repeat method.
The exposed wafer WA is developed, and the resist pattern of the reticle R 1 transferred by the second print is formed. At this time, the mark KX, K of the reticle R 1 is placed on the wafer WA.
Diffraction grating marks KX 2 and KY 2 corresponding to the husband and wife of Y are formed. Here, the mark KX 2 is displaced from the previously formed mark KX 1 by Δx ′ in the x direction, and the mark KY 2 is displaced from the previously formed mark KY 1 by Δy ′ in the y direction. Shall be located.

このようなレジストパターンが形成されたウェハWAは、
ステップ105に示すように、再びホルダ2上の所定の位
置にセットされ、グローバルアライメントが行なわれ
る。
The wafer WA on which such a resist pattern is formed is
As shown in step 105, the holder 2 is set again at a predetermined position and global alignment is performed.

次に、ステップ106に示すように、主制御装置50はステ
ージ3を移動させてX−LSA系のスポット光LXSとマーク
KX1,KX2とを相対走査し、マークKX1とKX2の夫々からの
回折光のx方向の強度分布波形を取り込む。そして、こ
の強度分布波形から2つのマークKX1とKX2のx方向の間
隔Δx′を算出する。同様にY−LSA系を用いて2つの
マークKY1とKY2のy方向の間隔Δy′を算出する。
Next, as shown in step 106, main controller 50 moves stage 3 to mark X-LSA system spot light LXS and mark.
KX 1 and KX 2 are relatively scanned, and the intensity distribution waveform in the x direction of the diffracted light from each of the marks KX 1 and KX 2 is captured. Then, the distance Δx ′ between the two marks KX 1 and KX 2 in the x direction is calculated from this intensity distribution waveform. Similarly, the Y-LSA system is used to calculate the distance Δy ′ in the y direction between the two marks KY 1 and KY 2 .

次に主制御装置50は、ステップ107に示すように、設計
上のシフト量Δx,Δyと実測値としての間隔Δx′,Δ
y′との偏差の絶対値を求める。この偏差が重ね合わせ
露光時における重ね合わせ精度(又は位置合わせ精度)
である。この精度は主制御装置50内に記憶され、実際の
半導体素子製造時の管理データとし使われる。
Next, main controller 50, as shown in step 107, shifts Δx and Δy in design and intervals Δx ′ and Δ as measured values.
The absolute value of the deviation from y'is obtained. This deviation is the overlay accuracy (or alignment accuracy) during overlay exposure.
Is. This accuracy is stored in the main controller 50 and used as management data during actual semiconductor device manufacturing.

以上本実施例ではレチクルR1上の中央部に一対のマーク
KX,KYのみを設けたが、パターン領域PA内の複数の位置
に一対のマークKX,KYを設けるようにすれば、ウェハWA
上の1つの領域PA′内の多数点における重ね合わせ精度
が計測でき、領域PA′内の各点におけ精度のちがいか
ら、投影レンズ1のディストーションが検出可能とな
る。またウェハWA上の複数の領域PA′の夫々について重
ね合わせ精度を求め、それから平均偏差(δ値)を求め
るようにしてもよい。
As described above, in this embodiment, a pair of marks is provided on the central portion of the reticle R 1.
Although only KX and KY are provided, if a pair of marks KX and KY are provided at a plurality of positions in the pattern area PA, the wafer WA
The overlay accuracy can be measured at a large number of points in the upper area PA ′, and the distortion of the projection lens 1 can be detected because the accuracy of each point in the area PA ′ is different. Alternatively, the overlay accuracy may be obtained for each of the plurality of areas PA ′ on the wafer WA, and then the average deviation (δ value) may be obtained.

本実施例によれば、ファースト・プリントとセカンド・
プリントとでレチクル交換が行なわれず、レチクルは装
置に装着されたままであるから、X−LSA系,Y−LSA系に
よるマーク位置の検出誤差と、ステージ3の位置決め誤
差とを含んだアライメント誤差に起因した重ね合わせ精
度が評価できる。
According to this embodiment, the first print and the second print
Since the reticle is not exchanged with the print and the reticle is still attached to the device, it is caused by the alignment error including the mark position detection error by the X-LSA system and the Y-LSA system and the positioning error of the stage 3. The overlay accuracy can be evaluated.

また本実施例ではセカンド・プイント時のウェハWAアラ
イメントの際、マークMX,MYを検出したが、精度計測用
のマークKX1,KY1を検出しても同様の効果が得られる。
ただし第1図に示したようなパターン領域PA′の周辺の
マークMX,MYは、実素子の製造時のマーク打込み配置と
同じにしてあるため、本実施例のようにマークMX,MYを
検出してアライメントを行なうことは、実素子製造時の
アライメント状態をそのまま再現していることになり、
より実際的な精度チェックが行なえるといった利点があ
る。
Further, in this embodiment, the marks MX and MY are detected during the wafer WA alignment at the second point, but the same effect can be obtained by detecting the marks KX 1 and KY 1 for accuracy measurement.
However, since the marks MX and MY around the pattern area PA ′ as shown in FIG. 1 are the same as the mark driving arrangement at the time of manufacturing the actual element, the marks MX and MY are detected as in this embodiment. Performing the alignment by performing the alignment means reproducing the alignment state at the time of manufacturing the actual element as it is,
There is an advantage that a more practical accuracy check can be performed.

さらに、本実施例では、ステップ103に示したように、
ずらし方向は一通りにしたが、ウェハWA上の異なる領域
PA′毎にずらし方向、あるいはずらし量を変化させて重
ね合わせ露光を行なった後、各領域PA′毎に精度を求
め、その平均を求めるようにしてもよい。尚、アライメ
ントセンサーとしては本実施例のような方式に限られる
ものではなく、そのステッパーに付属してウェハマーク
を検出できるものであれば、どのような形式のものであ
っても同様の効果が得られる。またステッパー方式であ
れば、プロキシミテイ方式のX線露光装置においても同
様に実施可能である。
Further, in this embodiment, as shown in step 103,
Although the shifting directions are the same, different areas on the wafer WA
It is also possible to perform overlay exposure by changing the shift direction or shift amount for each PA ', then obtain the accuracy for each area PA', and obtain the average thereof. The alignment sensor is not limited to the method of this embodiment, and any type of alignment sensor can be used as long as it can be attached to the stepper and can detect the wafer mark. can get. Further, if it is a stepper system, it can be similarly implemented in a proximity system X-ray exposure apparatus.

次に本発明の第2の実施例によるステッピング精度の検
査方法を第4図に示したフローチャート図に基づいて説
明する。この検査のために用意するレチクルは第1図に
示したものと全く同じでよいが、マークKX,KYの周辺に
は所定の寸法で遮光領域が形成されている。
Next, a stepping accuracy inspection method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the flow chart shown in FIG. The reticle prepared for this inspection may be exactly the same as that shown in FIG. 1, but a light-shielding area is formed around the marks KX, KY with a predetermined size.

まず主制御装置50は、ステップ110に示すように、レチ
クルR1のパターン領域PAの寸法に応じたショット(チッ
プ)配列データに基づいてステージ3をステッピッグさ
せて、パターン領域PAの投影像をステップ・アンド・リ
ピート方式でウェハWAに露光する。露光が完了したらレ
チクルR1とウェハWAとは共にそのままの状態にしてお
く。これによってフォトレジスト内にはマークKX,KYの
潜像が形成される。
First, as shown in step 110, the main controller 50 steps the stage 3 based on the shot (chip) array data corresponding to the size of the pattern area PA of the reticle R 1 to step the projected image of the pattern area PA.・ Wafer WA is exposed by the and repeat method. After the exposure is completed, the reticle R 1 and the wafer WA are left as they are. As a result, latent images of the marks KX and KY are formed in the photoresist.

そしてステップ111に示すように、主制御装置50はステ
ップ110で用いたショット配列データの各ショットの位
置をx,y方向に夫々Δx,Δyだけ修正する演算を行な
う。このずらし量Δx,Δyは予め定められた値であり、
主制御装置50内に記憶されている。
Then, as shown in step 111, main controller 50 performs a calculation for correcting the position of each shot of the shot array data used in step 110 by Δx and Δy in the x and y directions, respectively. The shift amounts Δx and Δy are predetermined values,
It is stored in the main controller 50.

次に主制御装置50は、ステップ112に示すように修正さ
れたショット配列データに従って、ステージ3をステッ
ピングさせて、レチクルR1のパターン領域PAの投影像を
ウェハWA上のフォトレジスト内の潜像に重ね合わせるよ
うにして再露光する。この際、ステップ110で露光され
たマークKX,KYに対応した潜像の周辺は未露光部となっ
ており、この未露光部に、ステップ112でマークKX,KYの
投影像が露光されることになる。ウェハWAへの再露光が
完了したら、そのウェハWAをステッパーからアンロード
して現像する。現像後のウェハWA上のショット領域PA′
の夫々には、ステップ110で転写されたマークKX1,KY1
ステップ112で転写されたマークKX2,KY2とがそれぞれ間
隔Δx′,Δy′だけ離れて形成される。
Next, main controller 50 steps step 3 in accordance with the shot arrangement data modified as shown in step 112 to project the projected image of pattern area PA of reticle R 1 into the latent image in the photoresist on wafer WA. And re-expose it so that At this time, the periphery of the latent image corresponding to the marks KX, KY exposed in step 110 is an unexposed portion, and the projection image of the marks KX, KY is exposed in this unexposed portion in step 112. become. When the re-exposure to the wafer WA is completed, the wafer WA is unloaded from the stepper and developed. Shot area PA 'on wafer WA after development
In each of the above, the marks KX 1 and KY 1 transferred in step 110 and the marks KX 2 and KY 2 transferred in step 112 are formed at intervals Δx ′ and Δy ′, respectively.

次にステップ113に示すように、そのウェハWAをホルダ
2上の所定位置に載置し、ウェハのグローバルアライメ
ントを行なう。
Next, as shown in step 113, the wafer WA is placed at a predetermined position on the holder 2 and global alignment of the wafer is performed.

そしてステップ114に示すように、X−LSA系、Y−LSA
系を用いてマークKX1とKX2の間隔Δx′,及びマークKY
1とKY2の間隔Δy′を計測する。
Then, as shown in step 114, X-LSA system, Y-LSA system
Using the system, the distance Δx ′ between the marks KX 1 and KX 2 and the mark KY
Measure the interval Δy ′ between 1 and KY 2 .

次に主制御装置50はステップ115に示すように、予め定
められたずらし量(Δx,Δy)と実測した間隔(Δ
x′,Δy′)との差の絶対値を、ステッピング精度と
して算出する。
Next, main controller 50 determines a predetermined shift amount (Δx, Δy) and the measured interval (Δ
The absolute value of the difference between x ′ and Δy ′) is calculated as the stepping accuracy.

本実施例によれば、レーザ干渉計、9,10及びモータ5,6
により制御されるステージ3単体の位置合わせ精度、す
なわちステッピング精度が容易に検査できる。
According to this embodiment, the laser interferometer, 9, 10 and the motor 5, 6
It is possible to easily inspect the alignment accuracy of the stage 3 controlled by the above, that is, the stepping accuracy.

(発明の効果) 以上本発明によれば、高価な検査装置を必要とせずに露
光装置の重ね合わせ(位置合わせ)精度やステージのス
テッピング精度をセルフ・チェックできるとともに、精
度検査用のレチクル(マスク)を2枚用意する必要がな
いので、検査にかかるコストも低減できるといった効果
がある。さらに1枚のレチクルのみをセットした状態で
重ね合わせ露光を行なうので、レチクルアライメント誤
差が本質的に含まれず、より厳密な精度測定ができると
いった効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the overlay (positioning) accuracy of the exposure apparatus and the stepping accuracy of the stage can be self-checked without requiring an expensive inspection apparatus, and a reticle (mask for accuracy inspection) can be used. Since it is not necessary to prepare two sheets), the cost for inspection can be reduced. Further, since overlay exposure is performed with only one reticle being set, reticle alignment error is not essentially included, and more precise measurement can be performed.

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

第1図は本発明の実施例による露光装置のセルフ・チェ
ックの手順を模式的に示すフローチャート図、第2図は
本発明の実施例に好適な縮小投影型露光装置の概略的な
構成を示す斜視図、第3図はウェハアライメントセンサ
ーとしてのスポット光の投影結像面上での配置を示す平
面図、第4図は本発明の第2の実施例によるステッピン
グ精度のセルフ・チェックの手順を模式的に示すフロー
チャート図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……投影レンズ、3……ステージ 50……主制御装置、R,R1……レチクル WA……ウェハ RX,RY,KX,KY……レチクル上のマーク MX,MY,KX1,KY1……第1のマーク KX2,KY2……第2のマーク
FIG. 1 is a flow chart diagram schematically showing the self-checking procedure of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view, FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of spot light as a wafer alignment sensor on a projection image forming plane, and FIG. 4 is a procedure of self-checking stepping accuracy according to a second embodiment of the present invention. It is a flow chart figure showing typically. [Explanation of symbols of main parts] 1 ... Projection lens, 3 ... Stage 50 ... Main controller, R, R 1 ... Reticle WA ... Wafer RX, RY, KX, KY ... Mark MX on reticle , MY, KX 1 , KY 1 …… first mark KX 2 , KY 2 …… second mark

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2次元移動可能なステージと、該ステージ
上に保持された感光基板に形成されたアライメント用の
マークを検出するアライメントセンサーとを備え、マス
クのパターン像を感光基板上に順次露光する装置の精度
を検査する方法において、 マスク上のアライメント用マークを感光基板上に露光す
る第1露光工程と; 該第1露光工程によって形成されるマーク像の感光基板
上での被露光位置に対して予め定められた量だけ、前記
マスクのアライメント用マークと感光基板とを相対的に
ずらして重ね合わせ露光する第2露光工程と; 前記アライメントセンサーによって前記第1露光工程で
形成されたマーク像と前記第2露光工程で形成されたマ
ーク像とを検出することにより、該両マーク像間の位置
誤差を計測する工程と; 該計測された位置誤差に応じた位置合わせ精度を前記露
光装置に記憶する工程とを含むことを特徴とする精度検
査方法。
1. A two-dimensionally movable stage, and an alignment sensor for detecting alignment marks formed on a photosensitive substrate held on the stage, and a mask pattern image is sequentially exposed on the photosensitive substrate. In the method for inspecting the accuracy of the device, a first exposure step of exposing an alignment mark on a mask onto a photosensitive substrate; a mark image formed by the first exposure step at an exposed position on the photosensitive substrate. In contrast, a second exposure step in which the alignment mark of the mask and the photosensitive substrate are shifted relative to each other by a predetermined amount and overlapping exposure is performed; a mark image formed in the first exposure step by the alignment sensor. And a step of measuring a positional error between the two mark images by detecting the mark image formed in the second exposure step; And a step of storing the alignment accuracy corresponding to the generated position error in the exposure apparatus.
【請求項2】2次元移動可能なステージと、該ステージ
上に保持された感光基板に形成されたアライメント用の
マークを検出するアライメントセンサーとを備え、マス
クのパターン像を感光基板上に順次露光する装置におい
て、 前記マークを感光基板上に形成するための原画パターン
を有するマスクを保持する保持手段と; 前記原画パターンの像を感光基板に露光して第1のマー
クを形成する第1露光制御手段と; 該第1マークを前記アライメントセンサーで検出するこ
とにより、前記第1露光制御手段による被露光位置を検
出する検出手段と; 該検出された被露光位置に対して予め定められた量だ
け、前記マスクの原画パターン像と感光基板とを相対的
にずらして重ね合わせ露光し、感光基板上に第2のマー
クを形成する第2露光制御手段と; 前記アライメントセンサーと共同して前記第1マークの
第2マークの間隔を計測する間隔計測手段と; 該間隔と前記予め定められたずらし量との差を位置合わ
せ精度として検出する精度検出手段とを備えたことを特
徴とする露光装置。
2. A two-dimensionally movable stage and an alignment sensor for detecting alignment marks formed on a photosensitive substrate held on the stage, and a mask pattern image is sequentially exposed on the photosensitive substrate. Holding means for holding a mask having an original image pattern for forming the marks on the photosensitive substrate; first exposure control for exposing the image of the original image pattern on the photosensitive substrate to form first marks Means for detecting the exposure position by the first exposure control means by detecting the first mark with the alignment sensor; and a predetermined amount for the detected exposure position. A second exposure controller for forming a second mark on the photosensitive substrate by exposing the original image pattern image of the mask and the photosensitive substrate with relative displacement to each other A step; an interval measuring means for measuring an interval between the first mark and the second mark in cooperation with the alignment sensor; an accuracy detection for detecting a difference between the interval and the predetermined shift amount as alignment accuracy. And an exposure apparatus.
【請求項3】2次元移動可能なステージと、該ステージ
上に保持された感光基板に形成されたアライメント用の
マークを検出するアライメントセンサーとを備え、マス
クのパターン像を感光基板上に順次露光する装置におい
て、 前記マークを感光基板上に形成するための原画パターン
を有するマスクを保持する保持手段と; 前記ステージをステッピングさせて、前記原画パターン
の像を感光基板上に設計位置に順次露光し、第1のマー
クを形成する第1露光制御手段と; 前記ステージをステッピングさせて、前記設計位置に対
して予め定められた量だけ、前記マスクの原画パターン
像と感光基板とを相対的にずらした位置に順次再露光
し、感光基板上に第2のマークを形成する第2露光制御
手段と; 前記アライメントセンサーと共同して前記第1マークと
第2マークの間隔を計測する間隔計測手段と; 該間隔と前記予め定められたずらし量との差を、前記ス
テージ単体の位置合わせ精度として検出する精度検出手
段とを備えたことを特徴とする露光装置。
3. A two-dimensionally movable stage, and an alignment sensor for detecting alignment marks formed on a photosensitive substrate held on the stage, and a mask pattern image is sequentially exposed on the photosensitive substrate. Holding means for holding a mask having an original pattern for forming the mark on the photosensitive substrate; stepping the stage to sequentially expose the images of the original pattern at designed positions on the photosensitive substrate. First exposure control means for forming a first mark; stepping the stage to relatively shift the original image pattern image of the mask and the photosensitive substrate by a predetermined amount with respect to the design position. Second exposure control means for sequentially re-exposing at different positions to form a second mark on the photosensitive substrate; An interval measuring means for measuring an interval between the first mark and the second mark; and an accuracy detecting means for detecting a difference between the interval and the predetermined shift amount as an alignment accuracy of the stage unit. An exposure apparatus characterized by the above.
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