JPH0774095A - Aligner - Google Patents

Aligner

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JPH0774095A
JPH0774095A JP6159701A JP15970194A JPH0774095A JP H0774095 A JPH0774095 A JP H0774095A JP 6159701 A JP6159701 A JP 6159701A JP 15970194 A JP15970194 A JP 15970194A JP H0774095 A JPH0774095 A JP H0774095A
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reticle
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axis
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Abstract

PURPOSE:To improve them exposure overlay accuracy for each mask pattern by detecting the quantity of error in the rotational direction of a mask to an orthogonal coordinate system in the condition that a mask is installed, and controlling the positioning of a substrate stage so that the measured coordinate position may conform to the coordinate position being computed and corrected based on this quantity of error. CONSTITUTION:Prior to the pattern exposure of the second layer, an object with a different circuit pattern is mounted as a reticle 5 on a reticle holder 15 when it is the first layer, and the reticle detects rotational deviation as a rotational deviation angle epsilon'. Next, it is arranged so that the line segment connecting both centers LC and RC of detection of alignment microscopes WL and WR may incline by the angle epsilon' to an X-line on an XY-coordinate plane. For this, it will do to change the center RC of the detection of the alignment microscope WR in the direction of Y-axis by the deviation quantity deltay being sought from the rotational deviation angle epsilon' of the reticle of the second layer.

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、高密度集積回路の転写
マスクパターンを半導体(ウエハ)上に露光する装置に
関し、特にマスクパターンの光学像等に対し回転偏位な
しにマスクとウエハとの相対位置合わせを行なうための
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for exposing a transfer mask pattern of a high-density integrated circuit onto a semiconductor (wafer), and more particularly, to a mask and a wafer without rotational displacement with respect to an optical image of the mask pattern. The present invention relates to a device for performing relative alignment.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路(LSI:Large Scale
Integrated circuit)パターンの微細化は年々進行して
いるが、微細化に対する要求を満たし、且つ生産性の高
い回路パターン焼付け装置として縮小投影型露光装置が
普及してきている。従来より用いられてきたこれらの装
置においては、シリコンウエハに焼付けされるべきパタ
ーンの何倍か(例えば5倍)のレチクルパターンが投影
レンズによって縮小投影され、1回の露光で焼付けされ
るのはウエハ上で対角長21mmの正方形よりも小さい
程度の領域である。従って、直径125mmくらいのウ
エハ全面にパターンを焼付けるには、ウエハをステージ
に載せて一定距離移動させては露光を繰返す、いわゆる
ステップアンドリピート方式を採用している。
2. Description of the Related Art Large scale integrated circuits (LSI: Large Scale)
The miniaturization of integrated circuit patterns is advancing year by year, but a reduction projection type exposure apparatus has become widespread as a circuit pattern printing apparatus satisfying the requirements for miniaturization and having high productivity. In these devices which have been conventionally used, a reticle pattern that is several times (for example, 5 times) the pattern to be printed on a silicon wafer is reduced and projected by a projection lens and printed in one exposure. The area is smaller than a square having a diagonal length of 21 mm on the wafer. Therefore, in order to print a pattern on the entire surface of a wafer having a diameter of about 125 mm, a so-called step-and-repeat method is adopted in which the wafer is placed on a stage, moved for a certain distance, and exposure is repeated.

【0003】LSIの製造においては、数層以上のパタ
ーンがウエハ上に順次形成されていくが、異なる層間パ
ターンの重ね合わせ誤差(位置ずれ)を一定値以下にし
ておかなければ、層間の導電または絶縁状態が意図する
ものではなくなり、LSIの機能を果たすことができな
くなる。例えば1μmの最小線幅の回路に対しては、せ
いぜい0.2μm程度の位置ずれしか許されない。
In the manufacture of an LSI, patterns of several layers or more are sequentially formed on a wafer. However, unless the overlay error (positional deviation) of different interlayer patterns is kept below a certain value, the conductivity between layers or The insulation state becomes unintended and the function of the LSI cannot be achieved. For example, for a circuit having a minimum line width of 1 μm, only a positional deviation of about 0.2 μm is allowed.

【0004】このような焼付け時の位置ずれは、大別し
て回転偏位と平行偏位とに分けられる。図12は前記回
転偏位が生じた状態を誇張して示す説明図で、実線の長
方形パターン領域P1 はすでにウエハ上に形成されてい
る回路パターン領域であり、この領域P1 に対して微小
量だけ回転した状態で破線で示す長方形パターン領域P
2 が重ね合わせて露光焼付けされる。この場合、領域P
1 の対角線の中心OはP2 の対角線の中心と完全に一致
しているものとすると、中心O以外の箇所では領域P1
に対して領域P2 に回転偏位(回転方向の保持誤差)が
生じることになる。
The positional deviation during printing is roughly classified into rotational deviation and parallel deviation. FIG. 12 is an explanatory view exaggeratingly showing the state where the rotational deviation has occurred. The solid line rectangular pattern area P 1 is a circuit pattern area already formed on the wafer, and is minute with respect to this area P 1 . Rectangular pattern area P indicated by a broken line in a state of being rotated by an amount
2 are overlaid and exposed and baked. In this case, the area P
Assuming that the center O of the diagonal line of 1 is completely coincident with the center of the diagonal line of P 2 , the region P 1 is present at a position other than the center O.
On the other hand, rotational deviation (rotational direction holding error) occurs in the region P 2 .

【0005】従来の縮小投影型露光装置においては、ス
テップアンドリピート動作を行なうに際して、ウエハホ
ルダを介してウエハを載置するステージを、その移動平
面をなす直交座標の原点を基準にして移動しては位置決
めし、一方マスクとして回路パターンの描かれたレチク
ルについては、ウエハ上でのこのレチクルの投影像が前
記直交座標に対して回転偏位をできるだけ持たなくなる
ような位置決めをして保持しておき、このような状態
で、前記直交座標系に位置決めして露光するという一連
のステップアンドリピート方式の露光焼付けを行なうよ
うにしていた。
In the conventional reduction projection type exposure apparatus, when performing the step-and-repeat operation, the stage on which the wafer is placed is moved via the wafer holder with reference to the origin of the orthogonal coordinates forming the moving plane. On the other hand, the reticle on which the circuit pattern is drawn as a mask is positioned and held so that the projected image of the reticle on the wafer has as little rotational displacement as possible with respect to the Cartesian coordinates. In such a state, a series of step-and-repeat type exposure printing is performed in which the exposure is performed by positioning in the orthogonal coordinate system.

【0006】ところでレチクルの位置決めの際に用いる
位置検出器(例えばレチクルアライメント顕微鏡)の検
出中心がずれている場合、位置検出器を基準に位置決め
されたレチクルは、ステージの直交座標系に対して位置
決め誤差を持つので、ウエハ上に焼付けられるパターン
領域は一般に回転偏差を生じることになる。
When the detection center of a position detector (for example, a reticle alignment microscope) used for positioning the reticle is deviated, the reticle positioned with reference to the position detector is positioned with respect to the orthogonal coordinate system of the stage. Due to the error, the pattern area printed on the wafer will generally have a rotational deviation.

【0007】従来、この回転偏位の補正は、実際にレチ
クルパターンを繰返してウエハに焼付け、焼付けられた
ウエハ上のパターンを光学顕微鏡等で観測し、隣り合っ
て焼付けられたパターン相互間の偏位量を測定し、その
測定値から位置検出器の検出中心のずれを逆に求めて補
正を行なっていた。
Conventionally, the correction of the rotational deviation is performed by actually repeating a reticle pattern and printing it on a wafer, observing the pattern on the printed wafer with an optical microscope or the like, and detecting the deviation between the patterns printed adjacent to each other. The position is measured, and the deviation of the detection center of the position detector is determined from the measured value in reverse to correct it.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の方法では、ウエハ上にパターンを焼付け、そ
れを現像してから回転偏位の量を観察して求めるので多
大の手間と時間を費やし、そのうえ補正の精度も高くは
なく、回転偏位を要因とする回路パターンの位置ずれを
0.1μm位置に押え込むことは極めて困難であった。
However, in the conventional method as described above, since a pattern is printed on a wafer, the pattern is developed, and the amount of rotational deviation is observed and determined, it takes a lot of time and labor. Moreover, the accuracy of the correction is not high, and it has been extremely difficult to suppress the positional deviation of the circuit pattern due to the rotational deviation to the 0.1 μm position.

【0009】本発明は、上記諸問題を解決して、マスク
の回転偏位を短時間で高精度に検出して、マスクパター
ン毎の露光作業を高い重ね合わせ精度で高能率に行なえ
るようにした露光装置を得ることを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems and detects the rotational deviation of the mask with high accuracy in a short time so that the exposure operation for each mask pattern can be performed with high overlay accuracy and high efficiency. The purpose is to obtain an exposed exposure device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る露光装置では、1層目
のパターンが形成されたマスクを保持する保持手段と、
感光基板を保持して所定の直交座標系内で2次元移動可
能な基板ステージと、前記直交座標系内での前記基板ス
テージの移動量を検知することにより前記感光基板の座
標位置を測定する座標測定手段と、該座標特定手段の測
定値に基づいて前記基板ステージの移動を制御する制御
手段とを備え、予め定められた目標位置情報に応じて前
記基板ステージを順次位置決めして、前記1層目のパタ
ーンを前記感光基板上に露光する装置において、前記保
持手段に前記マスクが装着された状態で、前記直交座標
系に対する前記マスクの回転方向の誤差量を検出する回
転誤差検出手段と、該検出された回転方向の誤差量に基
づいて前記目標位置情報を補正演算することにより、前
記感光基板の位置決めすべき座標位置を算出する演算手
段とを備え、前記制御手段は、前記座標測定手段で測定
された座標位置が前記演算手段で算出された座標位置と
ほぼ一致するように前記基板ステージの位置決めを制御
するものである。
In order to achieve the above object, in the exposure apparatus according to the invention of claim 1, holding means for holding the mask on which the pattern of the first layer is formed,
A substrate stage that holds a photosensitive substrate and is two-dimensionally movable within a predetermined rectangular coordinate system, and coordinates for measuring the coordinate position of the photosensitive substrate by detecting the amount of movement of the substrate stage within the rectangular coordinate system. The first layer includes a measuring unit and a control unit that controls the movement of the substrate stage based on the measurement value of the coordinate specifying unit, and sequentially positions the substrate stage according to predetermined target position information. In an apparatus for exposing an eye pattern onto the photosensitive substrate, a rotation error detecting unit that detects an error amount in a rotation direction of the mask with respect to the orthogonal coordinate system in a state where the mask is attached to the holding unit, And a calculation unit that calculates a coordinate position to position the photosensitive substrate by correcting the target position information based on the detected error amount in the rotation direction. Control means is for controlling the positioning of the substrate stage as measured coordinate positions in the coordinate measuring unit substantially coincides with the coordinate position calculated by said calculating means.

【0011】また、請求項2に記載の発明に係る露光装
置では、請求項1に記載の露光装置において、前記回転
誤差検出手段は、前記マスク上の複数のマークを各々の
前記直交座標系上での位置を計測する手段を有し、該計
測された位置に基づいて前記回転方向の誤差量を求める
ものである。
Further, in the exposure apparatus according to the second aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first aspect, the rotation error detecting means includes a plurality of marks on the mask on each of the orthogonal coordinate systems. It has a means for measuring the position at, and obtains the error amount in the rotation direction based on the measured position.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、ステージの移動座標軸に対
するマスクパターンの回転偏位自体を十分小さく押え込
む代わりに、この回転偏位が存在してもそれが焼付けパ
ターンに実直的に影響しなくなるようにステージのステ
ップ移動を位置制御可能である。
According to the present invention, the rotational deviation of the mask pattern with respect to the moving coordinate axis of the stage is suppressed to a sufficiently small value, and even if this rotational deviation exists, it does not directly affect the printing pattern. The position of the step movement of the stage can be controlled.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、本発明を実施例をもって詳細に説明
する。図1は、本発明の一実施例による縮小投影露光装
置の概略を示す構成図である。図1において、露光用照
明光源1からの照明光は第1コンデンサレンズ2によっ
て一度収束されたのち、第2コンデンサレンズ3に達す
る。その光路中、光が収束される位置には照明光の通過
を所望時に遮断するためのシャッタ4aが設けられてい
る。第2コンデンサレンズ3を通った光束は、マスクと
してのテスト・レチクル(以下、単にレチクルと記す)
5を照明する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. FIG. 1 is a block diagram showing the outline of a reduction projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the illumination light from the exposure illumination light source 1 is once converged by the first condenser lens 2 and then reaches the second condenser lens 3. A shutter 4a for blocking passage of illumination light when desired is provided at a position where the light is converged in the optical path. The light flux that has passed through the second condenser lens 3 is a test reticle as a mask (hereinafter simply referred to as a reticle).
Illuminate 5.

【0014】このレチクル5を透過した光束は結像光学
系としての投影レンズ6に入射する。この投影レンズ6
は、そのレチクル5側即ち物体側が非テレセントリック
で、像側がテレセントリックな光学系である。投影レン
ズ6の直下のステージ7は、普段は半導体ウエハ10を
載せてその移動平面をなす第1直交座標系XY方向に2
次元移動するものであり、前記ウエハ10は、ステージ
7と一体に2次元移動するウエハホルダ11上に載置さ
れる。
The light flux transmitted through the reticle 5 enters a projection lens 6 as an image forming optical system. This projection lens 6
Is an optical system in which the reticle 5 side, that is, the object side, is non-telecentric and the image side is telecentric. The stage 7 directly below the projection lens 6 is normally mounted with the semiconductor wafer 10 thereon, and is moved in the XY directions of the first orthogonal coordinate system which forms the plane of its movement.
The wafer 10 is dimensionally moved, and the wafer 10 is placed on a wafer holder 11 that is two-dimensionally moved integrally with the stage 7.

【0015】ウエハホルダ11はステージ7に対して微
小回転と上下動とができるように設けられている。この
ウエハホルダ11は、投影レンズ6によるレチクル5の
回路パターン(不図示)の投影像がウエハ10の表面に
結像するように、すなわち焦点合わせができるように上
下動する。
The wafer holder 11 is provided so as to be capable of minute rotation and vertical movement with respect to the stage 7. The wafer holder 11 moves up and down so that a projected image of a circuit pattern (not shown) of the reticle 5 by the projection lens 6 is imaged on the surface of the wafer 10, that is, focusing is possible.

【0016】さて、レチクル5の下面には、前記回路パ
ターンの他に、光透過性のマークRR,RLが左右両端
の所定位置(局所部分)に描かれている。レチクル5の
マークRRを透過した光束l1 に着目すると、光束l1
は投影レンズ6によって集光されてその像側から光束l
2 となって射出され、ステージ7に設けられた微小開口
部材8上にマークRRの像を結像する。
On the lower surface of the reticle 5, in addition to the circuit pattern, light-transmitting marks RR and RL are drawn at predetermined positions (local portions) at the left and right ends. Focusing on the light flux l 1 transmitted through the mark RR of the reticle 5, the light flux l 1
Is condensed by the projection lens 6 and the light flux l from the image side
The image of the mark RR is formed on the minute aperture member 8 provided on the stage 7 after being emitted as 2 .

【0017】この微小開口部材8には、それを通過した
光を受光して電気信号を出力する光電変換手段としての
光電検出器9が組み合わされており、また微小開口部材
8の開口面はステージ7上のウエハ10の表面の高さと
ほぼ一致するように定められ、従って微小開口部材8と
光電検出器9は前述のようにウエハホルダ11の上下動
に伴って一体に上下動するようになされている。
The micro aperture member 8 is combined with a photoelectric detector 9 as a photoelectric conversion means for receiving light passing through the micro aperture member 8 and outputting an electric signal, and the aperture surface of the micro aperture member 8 is a stage. The height of the surface of the wafer 10 on the wafer 7 is substantially the same as that of the wafer 10. Therefore, the minute aperture member 8 and the photoelectric detector 9 are integrally moved up and down as the wafer holder 11 is moved up and down. There is.

【0018】このような焦点合わせのために、投影レン
ズ6とウエハ10の表面(または微小開口部材8の開口
面)との間隔を計測するギャップセンサ12が設けられ
ている。このギャップセンサ12とウエハホルダ11の
上下動機構によって自動焦点調整が可能であり、ウエハ
10上にレチクル5の回路パターンを焼付ける際、ウエ
ハ10の表面高さを検出して、常にコントラストの高い
投影像が転写できるようになっている。
For such focusing, a gap sensor 12 for measuring the distance between the projection lens 6 and the surface of the wafer 10 (or the opening surface of the minute opening member 8) is provided. The focus sensor can be automatically adjusted by the vertical movement mechanism of the gap sensor 12 and the wafer holder 11. When the circuit pattern of the reticle 5 is printed on the wafer 10, the height of the surface of the wafer 10 is detected and projection with high contrast is always performed. The image can be transferred.

【0019】一方、ステージ7の第1直交座標系XYで
の位置は、レーザ干渉計によってステージ7に固定され
た反射鏡までの距離をレーザ光を用いて測定することに
より求められるようになされており、図1ではX軸方向
(紙面で左右方向)のレーザ干渉計13と反射鏡14の
みが示されているが、ステージ7の移動平面をなすX軸
と直交するY軸方向(紙面の表裏方向)に関しても同様
にレーザ干渉計と反射鏡との別の組合せが設けられてい
ることは述べるまでもない。
On the other hand, the position of the stage 7 in the first orthogonal coordinate system XY is determined by measuring the distance to the reflecting mirror fixed to the stage 7 by a laser interferometer using laser light. In FIG. 1, only the laser interferometer 13 and the reflecting mirror 14 in the X-axis direction (left and right direction on the paper surface) are shown, but the Y-axis direction (front and back surface on the paper surface) orthogonal to the X-axis forming the moving plane of the stage 7 is shown. It goes without saying that another combination of the laser interferometer and the reflecting mirror is similarly provided for the (direction).

【0020】これらのレーザ干渉計によって、装置に予
め設定される第1直交座標系XYの原点に対するステー
ジ7の位置座標値がそのステップ移動中に逐次計測され
るものであり、この第1直交座標系XYの原点は、この
実施例では投影レンズ6の光軸上にあり、従って前記X
軸およびY軸方向の両レーザ干渉計は、それらの各レー
ザ光束がなす2つの測定軸の交点が投影レンズ6の光軸
上に位置するように配置されている。
With these laser interferometers, the position coordinate values of the stage 7 with respect to the origin of the first Cartesian coordinate system XY preset in the apparatus are successively measured during the step movement. The origin of the system XY is on the optical axis of the projection lens 6 in this embodiment, and therefore the X
Both the laser interferometers in the axial and Y-axis directions are arranged so that the intersection of the two measurement axes formed by the respective laser beams is located on the optical axis of the projection lens 6.

【0021】またレチクルホルダ15は、レチクル5を
保持して第1直交座標系のXY平面と平行な平面内の第
2の直交座標系xyにて2次元移動可能であり、後述す
るレチクルアライメント制御系による駆動制御でレチク
ル5の位置決めを行なうものである。
The reticle holder 15 holds the reticle 5 and is two-dimensionally movable in a second orthogonal coordinate system xy in a plane parallel to the XY plane of the first orthogonal coordinate system, and the reticle alignment control described later is performed. The reticle 5 is positioned by drive control by the system.

【0022】さらに第2コンデンサレンズ3の入射側の
両脇に配置されているシャッタ4bおよび4cは、照明
光源1からレチクル5までの照明光路中でレチクル5の
マークRRとRLへの入射光だけを所望時に遮光するた
めのものであり、その配置位置は図示の位置に限定され
るものではない。
Further, the shutters 4b and 4c arranged on both sides of the incident side of the second condenser lens 3 only receive the light incident on the marks RR and RL of the reticle 5 in the illumination light path from the illumination light source 1 to the reticle 5. Is to shield the light when desired, and the arrangement position thereof is not limited to the illustrated position.

【0023】レチクル5には前述のように光透過性のマ
ークRRとRLが設けられているが、このマークRRと
RLは、具体的には図2に示したようにレチクル5の回
路パターン領域5aの周辺の遮光部分に例えばx軸方向
に向けて設けられた透光スリットである。このマークR
RとRLは図2の例ではレチクル5の中心を原点とする
第2直交座標系xyのx軸上で互いに離れた2個所に設
けられているが、y軸上にも同様な透光性マークを設け
てもよい。なお、レチクル5のパターンの投影レンズ6
による投影像はxy座標に関して半転造となるので、図
2ではレチクル5の座標系xyとステージ7の座標系X
Yの方向を逆にして示してある。
The reticle 5 is provided with the light transmissive marks RR and RL as described above. Specifically, the marks RR and RL are specifically the circuit pattern areas of the reticle 5 as shown in FIG. It is a light-transmitting slit provided in the light-shielding portion around 5a, for example, in the x-axis direction. This mark R
In the example of FIG. 2, R and RL are provided at two positions apart from each other on the x-axis of the second orthogonal coordinate system xy with the center of the reticle 5 as the origin, but the same translucency is also provided on the y-axis. A mark may be provided. The projection lens 6 of the pattern of the reticle 5
Since the projected image due to is half-rolled with respect to the xy coordinates, in FIG.
The Y direction is shown in reverse.

【0024】従って、レチクル5をレチクルホルダ15
に載置して固定したときに、これらx軸と、投影レンズ
6の光軸と、X軸との3軸を含む平面が規定できて、し
かもy軸と、投影レンズ6の光軸を、Y軸との3軸を含
む別の平面が規定できれば、ステージ7に対するレチク
ル5の回転偏位は零となることになる。
Therefore, the reticle 5 is attached to the reticle holder 15
When it is mounted and fixed on, a plane including these x-axis, the optical axis of the projection lens 6 and the X-axis can be defined, and the y-axis and the optical axis of the projection lens 6 can be defined by If another plane including the Y axis and three axes can be defined, the rotational deviation of the reticle 5 with respect to the stage 7 becomes zero.

【0025】さてステージ7には、前述のようにレチク
ル5のマークRRとRLの投影像を検出する微小開口部
材8が設けられている。この微小開口部材8は、図3
(a)に示すように、円形状のガラス板全面にクロム層
などを蒸着し、そのクロム層の一部にスリット開口8a
を形成したものである。
The stage 7 is provided with the minute aperture member 8 for detecting the projected images of the marks RR and RL of the reticle 5 as described above. This minute opening member 8 is shown in FIG.
As shown in (a), a chromium layer or the like is vapor-deposited on the entire surface of the circular glass plate, and a slit opening 8a is formed in a part of the chromium layer.
Is formed.

【0026】図3(b)は図3(a)のA−A線矢視断
面図であり、スリット開口8aの長手方向はステージ7
の第1直交座標系XYのX軸方向と一致するように定め
られ、またスリット開口8aのY軸方向の幅寸法は、投
影光学系の縮小率等を考慮に入れてマークRRまたはマ
ークRLが部材8の開口面上に結像されたときに該マー
クの投影像のY軸方向の幅寸法と略等しくなるように定
められている。
FIG. 3B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3A, in which the longitudinal direction of the slit opening 8a is the stage 7.
Is determined so as to coincide with the X-axis direction of the first orthogonal coordinate system XY, and the width dimension of the slit aperture 8a in the Y-axis direction is determined by the mark RR or the mark RL in consideration of the reduction rate of the projection optical system. It is set to be approximately equal to the width dimension of the projected image of the mark in the Y-axis direction when the image is formed on the opening surface of the member 8.

【0027】前記第1直交座標系XYの原点が投影レン
ズ6の光軸上にあることは前述したとおりである。本実
施例におけるレーザ干渉計によるステージ7の位置座標
の測定は、通常知られている方式と変わりなくX軸方向
とY軸方向の各レーザ干渉計内のデジタルカウンタによ
ってデジタル測定方式で行なわれる。
As described above, the origin of the first orthogonal coordinate system XY is on the optical axis of the projection lens 6. The measurement of the position coordinates of the stage 7 by the laser interferometer in the present embodiment is performed by a digital measurement method by a digital counter in each of the laser interferometers in the X-axis direction and the Y-axis direction, which is the same as the generally known method.

【0028】このカウンタは、ステージ7の移動に従っ
てその計数値を増減させるものであり、装置の電源投入
時などには、ステージ7の原点位置を定めてその原点位
置でこのカウンタを零にリセット或はある定められた一
定値にプリセットする必要があるが、このステージ7の
原点位置への定位を前述のスリット開口8aを利用して
行なうことができる。
This counter increases or decreases its count value as the stage 7 moves. When the power of the apparatus is turned on, the origin position of the stage 7 is determined and the counter is reset to zero at the origin position. Although it is necessary to preset it to a certain fixed value, the localization of the stage 7 to the origin position can be performed using the slit opening 8a described above.

【0029】即ち、この場合、光電検出器9の出力によ
ってスリット開口8aとマークRR(またはRL)の像
とが一致したことを検知し、このときにY軸方向のレー
ザ干渉計内のカウンタ(Yカウンタ)を零にリセットす
る。正確にはレチクル5の回転偏位を考慮に入れて、マ
ークRRの像とマークRLの像とがそれぞれスリット開
口8aと位置したこときのYカウンタの計数値YrとY
lとから、Yカウンタが(Yr+Yl)/2となるよう
にステージ7をY軸方向に位置決めしたところでYカウ
ンタを零にリセットし、Y軸の原点位置決めを行なう。
That is, in this case, the coincidence between the slit aperture 8a and the image of the mark RR (or RL) is detected by the output of the photoelectric detector 9, and at this time, the counter (in the laser interferometer in the Y-axis direction ( Y counter) is reset to zero. To be more precise, taking into account the rotational deviation of the reticle 5, the count value Yr and Y of the Y counter when the image of the mark RR and the image of the mark RL are located at the slit opening 8a, respectively.
From l, when the stage 7 is positioned in the Y-axis direction so that the Y counter becomes (Yr + Yl) / 2, the Y counter is reset to zero and the Y-axis origin positioning is performed.

【0030】X軸方向についても同様で、図示していな
いがレチクル5のy軸上に同様の透光マークを一対設け
ておき、また微小開口部材8にスリット8aと直交する
方向に延在した別のスリット開口を設けておいて、同様
の手順でX軸方向のレーザ干渉計内のカウンタ(Xカウ
ンタ)の零リセットを行なえばよい。このようにして座
標系XYの原点設定が果たされ、以後ステージ7はこの
原点を基準とする第1直交座標系XYの位置座標をもっ
て2次元移動中にわたり逐次位置測定されることにな
る。なお、カウンタの零リセットは、ステージ7が所定
の位置にきたときにリミットスイッチ等で行なってもよ
い。
The same applies to the X-axis direction. Although not shown, a pair of similar light-transmitting marks are provided on the y-axis of the reticle 5, and the minute opening member 8 extends in the direction orthogonal to the slit 8a. Another slit opening may be provided and the counter (X counter) in the laser interferometer in the X-axis direction may be reset to zero by the same procedure. In this way, the origin of the coordinate system XY is set, and thereafter, the stage 7 is sequentially measured with the position coordinates of the first orthogonal coordinate system XY with the origin as a reference during the two-dimensional movement. The counter may be reset to zero with a limit switch or the like when the stage 7 reaches a predetermined position.

【0031】さて、本実施例の装置にはさらに、ウエハ
10上のマークを検出して位置合わせに用いるアライメ
ント顕微鏡(WAM:Wafer Alignment Microscope)が
本発明の第2の回転誤差検出手段として備えられてお
り、その配置は図2に示した通りである。即ち、この顕
微鏡はウエハ10上に後述の如く形成されたアライメン
ト用の特定の形状のウエハマークを光電検出するもの
で、図2に示すように投影レンズ6の鏡筒の周囲にアラ
イメント顕微鏡WL、アライメント顕微鏡WXおよびア
ライメント顕微鏡WRの3本をオフ・アクシス(off ax
is)で固定配置してある。
The apparatus of the present embodiment is further provided with an alignment microscope (WAM: Wafer Alignment Microscope) which detects marks on the wafer 10 and is used for alignment as the second rotation error detecting means of the present invention. The arrangement is as shown in FIG. That is, this microscope photoelectrically detects a wafer mark having a specific shape for alignment formed on the wafer 10 as described later, and as shown in FIG. 2, the alignment microscope WL is arranged around the lens barrel of the projection lens 6, Alignment microscope WX and alignment microscope WR are off-axis (off ax)
is) fixedly placed.

【0032】第1のアライメント顕微鏡WLは、ウエハ
10のY軸方向の位置を検出するためのもので、その検
出中心(観察中心)が基準状態でY軸上に位置するよう
に配置されている。第2のアライメント顕微鏡WXは、
ウエハ10のX軸方向の位置を検出するもので、その検
出中心(観察中心)が基準状態でX軸上に位置するよう
に配置されている。このように両アライメント顕微鏡W
Lとアライメント顕微鏡WXの検出中心をそれぞれY軸
上とX軸上とに一致させるのは、ウエハ10の位置検出
に際してアッベ誤差をなくすためである。
The first alignment microscope WL is for detecting the position of the wafer 10 in the Y-axis direction, and is arranged so that its detection center (observation center) is located on the Y-axis in the reference state. . The second alignment microscope WX
The position of the wafer 10 in the X-axis direction is detected, and the wafer 10 is arranged so that its detection center (observation center) is located on the X-axis in the reference state. In this way, both alignment microscopes W
The detection centers of L and the alignment microscope WX are made to coincide with each other on the Y axis and the X axis, respectively, in order to eliminate the Abbe error when detecting the position of the wafer 10.

【0033】第3のアライメント顕微鏡WRは、第1の
アライメント顕微鏡WLと対になってウエハ10の回転
ずれを検出するもので、基準状態においてその検出中心
(観察中心)と第2のアライメント顕微鏡WLの検出中
心とを結ぶ線分がX軸と平行になるように配置されてい
る。
The third alignment microscope WR is paired with the first alignment microscope WL to detect the rotational deviation of the wafer 10. The detection center (observation center) and the second alignment microscope WL in the reference state. Are arranged so that the line segment connecting to the detection center of is parallel to the X axis.

【0034】これら3本のアライメント顕微鏡(WL,
WX,WR)は、第1層目のパターン焼付けで第2層目
以降の重ね合わせ露光のアライメントのために、ウエハ
上の回路パターンの内部または近傍ストリートライン上
に転写形成された特定の形状、例えば短い線状のウエハ
マークを、振動スリットまたはレーザ光振動ビームで走
査して検出する光電顕微鏡であり、その検出中心は例え
ば振動スリットや振動ブームの振動中心と一致するよう
に定められ、特に第3のアライメント顕微鏡WRの光学
系には、検出中心をY軸方向に偏位させるために、回転
可能な平行平面板ガラス等が設けられている。
These three alignment microscopes (WL,
WX, WR) is a specific shape transferred and formed inside or in the vicinity of the circuit pattern on the wafer for alignment of overlay exposure of the second and subsequent layers in pattern printing of the first layer, For example, it is a photoelectric microscope that detects a short linear wafer mark by scanning it with a vibrating slit or a laser light vibrating beam, and the detection center thereof is set to coincide with the vibrating center of the vibrating slit or the vibrating boom. The optical system of the alignment microscope WR of No. 3 is provided with a rotatable plane parallel plate glass or the like in order to deviate the detection center in the Y-axis direction.

【0035】図1及び図2に示した装置を制御するため
の制御系の主要構成を、図4のブロック図に示す。装置
全体は、プログラムによる制御および各種演算処理が可
能なように、メモり等を含むマイクロコンピュータ(C
PU)30によって統括制御される。CPU30はイン
ターフェース(IF)31を介して周辺の検出部、測定
部あるいは駆動部と、各種情報のやり取りを行なう。
The main configuration of the control system for controlling the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is shown in the block diagram of FIG. The entire device is a microcomputer (C, etc.) including a memory so that control by a program and various arithmetic processes can be performed.
PU) 30 controls overall. The CPU 30 exchanges various types of information with a peripheral detection unit, measurement unit, or drive unit via an interface (IF) 31.

【0036】シャッタ駆動部32は、CPU30の指令
によって各シャッタ4a,シャッタ4b,シャッタ4c
の開閉動作を行ない、またレチクルアライメント制御系
(R−ALG)33は投影レンズ6の光軸に対してレチ
クル5が所定の位置に来るようにレチクルホルダ15を
動かして位置合わせするものである。
The shutter drive unit 32 receives the commands from the CPU 30 and operates the shutters 4a, 4b and 4c.
The reticle alignment control system (R-ALG) 33 moves and aligns the reticle holder 15 so that the reticle 5 is located at a predetermined position with respect to the optical axis of the projection lens 6.

【0037】一方、ステージ7の位置座標を計測するた
めに、前述のX軸用のレーザ干渉計13によって読み取
られたステージ7のX軸方向の位置情報と、Y軸用のレ
ーザ干渉計34によって読み取られたステージ7のY軸
方向の位置情報とが共にインターフェース31を介して
CPU30に送られる。
On the other hand, in order to measure the position coordinates of the stage 7, the X-axis position information of the stage 7 read by the X-axis laser interferometer 13 and the Y-axis laser interferometer 34 are used. The read position information of the stage 7 in the Y-axis direction is sent to the CPU 30 via the interface 31.

【0038】またステージ7を2次元移動させるため
に、ステージ7をX軸方向に駆動するX軸駆動部(X−
ACT)35と、ステージ7をY軸方向に駆動するY軸
駆動部(Y−ACT)36とが、CPU30の指令によ
って動作するように設けられている、さらにステージ7
上のウエハホルダ11を微小回転させるためのθ軸回転
駆動部(θ−ACT)37と、ウエハホルダ11及び微
小開口部材8と光電検出器9の組合せを一体的に上下動
させるためのZ軸駆動部(Z−ACT)38とが設けら
れ、CPU30の指令によって動作するようになされて
いる。
Further, in order to move the stage 7 two-dimensionally, an X-axis drive unit (X- that drives the stage 7 in the X-axis direction).
ACT) 35 and a Y-axis drive unit (Y-ACT) 36 that drives the stage 7 in the Y-axis direction are provided so as to operate according to a command from the CPU 30.
A θ-axis rotation drive unit (θ-ACT) 37 for finely rotating the upper wafer holder 11 and a Z-axis drive unit for vertically moving the combination of the wafer holder 11, the fine aperture member 8 and the photoelectric detector 9 integrally. (Z-ACT) 38 is provided and is operated by a command from the CPU 30.

【0039】前記光電検出器9の光電出力信号もインタ
ーフェース31を介してCPU30に入力され、また焦
点検出部(AFD)39は、図2に示したギャップセン
サ12からの信号を受け取ってウエハ10の表面(又は
微小開口部材8の開口面)と投影レンズ6の焦点位置の
ずれ情報(合焦情報)をインターフェース31を介して
CPU30に与えるようになっている。なお、CPU3
0には、インターフェース31を介して、測定した結果
や動作状態等を表示するためにモニタ用のCRTデイス
プレイあるいはプリンタなどの出力端末装置40も接続
されている。
The photoelectric output signal of the photoelectric detector 9 is also input to the CPU 30 via the interface 31, and the focus detection section (AFD) 39 receives the signal from the gap sensor 12 shown in FIG. The information (focus information) between the surface (or the opening surface of the minute aperture member 8) and the focus position of the projection lens 6 is provided to the CPU 30 via the interface 31. CPU3
An output terminal device 40 such as a CRT display for monitoring or a printer for displaying a measurement result, an operating state, or the like is also connected to 0 via an interface 31.

【0040】また、図2に示したように、オフ・アクシ
ス配置のアライメント顕微鏡WL、アライメント顕微鏡
WX、アライメント顕微鏡WRは、光電顕微鏡またはレ
ーザースポット走査型のウエハマーク検出手段であり、
これらはそれぞれの検出中心がウエハ10上の所定のウ
エハマークと一致すると、マーク検出信号をインターフ
ェース31を介してCPU30に与える。なお、これら
のアライメント顕微鏡(WL,WX,WR)によるウエ
ハマークの検出に際してもギャップセンサ12と焦点検
出部39とによる合焦情報がCPU30に入力されるこ
とは述べるまでもない。
As shown in FIG. 2, the off-axis arrangement of the alignment microscope WL, the alignment microscope WX, and the alignment microscope WR are photoelectric microscope or laser spot scanning type wafer mark detecting means.
When the respective detection centers coincide with a predetermined wafer mark on the wafer 10, a mark detection signal is given to the CPU 30 via the interface 31. Needless to say, the focus information from the gap sensor 12 and the focus detection unit 39 is input to the CPU 30 when the wafer marks are detected by these alignment microscopes (WL, WX, WR).

【0041】アライメント顕微鏡WRには、振動スリッ
トまたは振動ビームの振動中心や、レーザ光の送光光路
を、第1の直交座標計XY上のY軸方向に微小量シフト
させるために、平行平板ガラスやプリズムがCPU30
の指令による制御で所望量だけ回転ないし移動可能に設
けられている。
In the alignment microscope WR, a parallel plate glass is used to slightly shift the vibration center of the vibrating slit or the vibrating beam and the light-transmitting optical path of the laser light in the Y-axis direction on the first orthogonal coordinate meter XY. And prism is CPU30
It is provided so that it can be rotated or moved by a desired amount under the control of the command.

【0042】以上のような構成においてレチクル5がレ
チクルホルダ15に載置され、レチクルアライメント制
御系33でレチクル5のアライメントを行なった後、レ
チクル5のパターンをウエハ10上に投影するとその光
学像は図5のようになる。この図5は、レーザ干渉計1
3およびレーザ干渉計34とで計測されるステージ7の
第1直交座標XYに対するレチクル5のパターン領域5
aの投影像5a’を示したものである。レチクル5のマ
ークRRとRLも像RR’とRL’としてそれぞれ投影
像5a’のx軸上に沿った両脇に投影される。なお、こ
こではレチクル5の投影像の内部座標系xyの原点をス
テージ7の直交座標系XYの原点0と一致させ、投影レ
ンズ6による歪曲収差は無視し得るものとして扱ってい
る。
When the reticle 5 is placed on the reticle holder 15 and the reticle alignment control system 33 aligns the reticle 5 in the above-described structure, the pattern of the reticle 5 is projected onto the wafer 10 to form an optical image thereof. It becomes like FIG. This FIG. 5 shows a laser interferometer 1
3 and the laser interferometer 34, the pattern area 5 of the reticle 5 with respect to the first Cartesian coordinate XY of the stage 7
It shows a projected image 5a 'of a. The marks RR and RL of the reticle 5 are also projected as images RR 'and RL' on both sides of the projected image 5a 'along the x-axis. Here, the origin of the internal coordinate system xy of the projected image of the reticle 5 is made to coincide with the origin 0 of the orthogonal coordinate system XY of the stage 7, and the distortion caused by the projection lens 6 is treated as negligible.

【0043】通常、レチクル側の第2直交座標系xyは
ウエハ側の第1直交座標計XYに対して回転偏位による
重ね合わせ誤差を持ち、図5ではそれを誇張して示して
おり、この回転偏位量を角度εで表している。本発明の
ひとつの実施態様においてはこの角度εが無視できるほ
ど小さくなるように調整する代わりに、焼付けられたパ
ターンが実質的に角度εの影響を受けなくなるようにス
テージ7を移動制御することで回転偏位による重ね合わ
せ誤差をなくそうとするものである。
Normally, the reticle-side second Cartesian coordinate system xy has an overlay error due to rotational deviation with respect to the wafer-side first Cartesian coordinate meter XY, which is exaggerated in FIG. The amount of rotational deviation is represented by the angle ε. In one embodiment of the present invention, instead of adjusting the angle ε to be negligibly small, the stage 7 is moved and controlled so that the printed pattern is substantially unaffected by the angle ε. It is intended to eliminate the overlay error due to the rotational deviation.

【0044】図5において、マーク像RL’とマーク像
RR’はレチクル5の投影像の一部であって、それらの
y軸座標値は一致しているものとする。またレチクル5
の投影面レベルは縮小開口部材8の開口面レベルと一致
し、部材8はこの投影面内をステージ7の移動と共に2
次元移動するものとする。
In FIG. 5, the mark image RL 'and the mark image RR' are part of the projected image of the reticle 5, and their y-axis coordinate values are the same. Also reticle 5
Of the reduced aperture member 8 coincides with the level of the aperture surface of the reduction aperture member 8, and the member 8 moves within the plane of this projection as the stage 7 moves.
It shall move dimensionally.

【0045】ここで角度εの測定法について述べると、
まず、微小開口部材8の開口面にレチクルの投影像が結
像するように、ギャップセンサ12と焦点検出部39お
よびZ軸駆動部38を用いて焦点合わせを行なう。その
後、ステージ7を移動させてマーク像RR’とマーク像
RL’をスリット開口8aで走査し、この走査時に得ら
れる光電検出器9の出力と、レーザ干渉計13およびレ
ーザ干渉計34の出力とにより、マーク像RR’とマー
ク像RL’とんお題1直交座標系XYでの位置を計測す
る。これは例えば図5においてスリット開口8aがY軸
方向に移動してマーク像RR’またはマーク像RL’を
走査した際に、スリット開口8aとマーク像とが合致し
た瞬間に光電検出器9がピーク値を示すから、このピー
ク値の得られた時の位置をレーザ干渉計13およびレー
ザ干渉計34で計測すればよい。
The method of measuring the angle ε will be described below.
First, focusing is performed using the gap sensor 12, the focus detection unit 39, and the Z-axis drive unit 38 so that the projection image of the reticle is formed on the opening surface of the minute opening member 8. Then, the stage 7 is moved to scan the mark image RR ′ and the mark image RL ′ through the slit opening 8a, and the output of the photoelectric detector 9 obtained during this scanning and the outputs of the laser interferometer 13 and the laser interferometer 34 are obtained. Thus, the positions of the mark image RR ′ and the mark image RL ′ in the subject 1 orthogonal coordinate system XY are measured. For example, in FIG. 5, when the slit aperture 8a moves in the Y-axis direction to scan the mark image RR 'or the mark image RL', the photoelectric detector 9 peaks at the moment when the slit aperture 8a and the mark image match. Since the value is shown, the position at which this peak value is obtained may be measured by the laser interferometer 13 and the laser interferometer 34.

【0046】このようにして計測されたマーク像RR’
のY座標値をYR、マーク像RL’のY座標値をYLと
し、ステージ7のX軸方向の移動量から求めたマーク像
RR’とマーク像RL’との間隔をlとすると、角度ε
は通常は微小角度であるので次の (1)式のように表され
る。 ε= tan-1(YR−YL)/l ≒(YR−YL)/l …(1)
The mark image RR 'measured in this way
Let YR be the Y coordinate value of the mark image RL ′, YL be the Y coordinate value of the mark image RL ′, and let l be the distance between the mark image RR ′ and the mark image RL ′ obtained from the amount of movement of the stage 7 in the X axis direction.
Is usually a very small angle, so it can be expressed as in Eq. (1) below. ε = tan -1 (YR-YL) / l ≈ (YR-YL) / l (1)

【0047】また、レチクル5上でのマークRRとマー
クRLとの間隔が予め判っていれば、その投影像である
マーク像RR’とマーク像RL’のx軸方向の間隔l’
も判るので、角度εは次の (2)式のように表すこともで
きる。 ε= sin-1(YR−YL)/l’ ≒(YR−YL)/l’ …(2) このようにして予め角度εが求められ、以後のステップ
アンドリピート方式の露光走査におけるステージ7のス
テッピング移動の方向補正情報として用いられる。
If the distance between the mark RR and the mark RL on the reticle 5 is known in advance, the distance l'in the x-axis direction between the mark image RR 'and the mark image RL' which is the projected image thereof.
Since we also know, the angle ε can be expressed by the following equation (2). ε = sin −1 (YR-YL) / l ′ ≈ (YR-YL) / l ′ (2) In this way, the angle ε is obtained in advance, and the stage 7 in the exposure scanning of the step-and-repeat method to be performed thereafter is selected. It is used as direction correction information for stepping movement.

【0048】以上の説明の中で、図7においてマーク像
RR’とマーク像RL’が回路パターン領域像5a’か
ら離れている程、回転偏位量(角度ε)の測定精度が向
上する。また微小開口部材8のスリット開口8aおよび
マーク像RR’とマーク像RL’のスリット形状の長さ
が長い程、検出光量が増加するので測定精度が向上す
る。
In the above description, as the mark image RR 'and the mark image RL' are farther from the circuit pattern region image 5a 'in FIG. 7, the measurement accuracy of the rotational displacement amount (angle ε) is improved. Further, the longer the slit opening 8a of the minute aperture member 8 and the slit shape of the mark image RR 'and the mark image RL', the more the detected light amount increases, so that the measurement accuracy improves.

【0049】しかし、ここでマーク像RR’とマーク像
RL’とのX軸方向の間隔lまたはx軸方向の間隔l’
の長さが長くなるようにした場合、マーク像RR’とマ
ーク像RL’が繰返し露光される隣の回路パターン領域
像に重なるので、このようなときにはマーク像RR’と
マーク像RL’に対するレチクル5への照明光源からの
入射光だけをシャッタ4bとシャッタ4cにより選択的
に遮光できるようにして、回転偏位量(角度ε)の測定
時のみこれらシャッタ4bとシャッタ4cを開き、回路
パターンの露光時にはこれらを閉じるようにする。
However, here, the interval l in the X-axis direction or the interval l'in the x-axis direction between the mark image RR 'and the mark image RL'.
If the length of the mark image RR 'is increased, the mark image RR' and the mark image RL 'are overlapped with the adjacent circuit pattern region image that is repeatedly exposed. The shutter 4b and the shutter 4c can selectively block only the incident light from the illumination light source on the light source 5, and the shutter 4b and the shutter 4c are opened only when the rotational deviation amount (angle ε) is measured. These should be closed during exposure.

【0050】なお、回転偏位量の測定精度がそれほど高
くなくても良い場合には、マーク像RR’やマーク像R
L’のような特別なマークを用いずに、回路パターン領
域像5a’内のx軸と平行な線、例えばパターン領域と
周囲との境界線の像の両端部(図7中にi1,i2で示
した領域)を利用しても良い。この場合での位置計測
は、境界線i1,i2の明暗境界をスリット開口8aが
横切った時の光電検出器9の出力信号立上りまたは立下
りの中央でレーザ干渉計13、レーザ干渉計34の計測
値を用いて行なう。
If the measurement accuracy of the rotational displacement amount does not have to be so high, the mark image RR 'and the mark image R
A line parallel to the x-axis in the circuit pattern region image 5a ′, for example, both ends of the image of the boundary line between the pattern region and the periphery (i1, i2 in FIG. 7) is used without using a special mark such as L ′. The area shown by) may be used. The position measurement in this case is performed by measuring the laser interferometer 13 and the laser interferometer 34 at the center of the rising or falling of the output signal of the photoelectric detector 9 when the slit opening 8a crosses the bright / dark boundary of the boundary lines i1 and i2. Use value.

【0051】次に、本実施例の装置を用いた動作につい
て説明する。まずはじめに、ウエハ10のに対して回路
パターンの第1層目を焼付ける場合の露光動作を図6、
図7および図8をもって以下に説明する。この場合、ウ
エハ10の表面には未だ回路パターンもアライメント用
のウエハマークも存在しないから、ウエハ10は図4に
示すようにその外周部の一部に設けられた直線状の切欠
きであるフアセット(またはフラット)10aを基準に
してウエハホルダ11上に載置され吸着固定される。
Next, the operation using the apparatus of this embodiment will be described. First, FIG. 6 shows an exposure operation when the first layer of the circuit pattern is printed on the wafer 10.
This will be described below with reference to FIGS. 7 and 8. In this case, since the circuit pattern and the wafer mark for alignment still do not exist on the surface of the wafer 10, the wafer 10 is a flat cutout provided on a part of the outer peripheral portion thereof as shown in FIG. It is placed on the wafer holder 11 with the (or flat) 10a as a reference and is fixed by suction.

【0052】本実施例では、フアセット10aの直線方
向がステージ7のX軸方向と一致するように位置決めさ
れる。次いでギャップセンサ12と焦点検出部39及び
Z軸駆動部38によりウエハ10の表面を投影結像面に
焦点合わせする。その後、レーザ干渉計13とレーザ干
渉計34、X軸駆動部35及びY軸駆動部36によりス
テージ7を一定距離ずつ移動させてはシャッタ4aを所
定時間だけ開き、レチクル5のパターン領域5aの縮小
投影像をウエハ10上のフォトレジストに露光転写する
ことを繰返す。
In the present embodiment, the straight line direction of the flap 10a is positioned so as to coincide with the X-axis direction of the stage 7. Then, the surface of the wafer 10 is focused on the projection image plane by the gap sensor 12, the focus detection unit 39, and the Z-axis drive unit 38. After that, the laser interferometer 13, the laser interferometer 34, the X-axis driving unit 35, and the Y-axis driving unit 36 move the stage 7 by a predetermined distance, and the shutter 4a is opened for a predetermined time to reduce the pattern area 5a of the reticle 5. The exposure and transfer of the projected image onto the photoresist on the wafer 10 is repeated.

【0053】この場合、シャッタ4bとシャッタ4cは
閉じられ、マークRRとマークRLの像がウエハ10上
に転写されるのを防止する。このようにしてウエハ10
のほぼ全面にパターン領域5aの縮小像がマトリックス
上に転写され焼付けられることになる。ここでもしレチ
クル5に前述したような角度εの回転偏位が存在したま
まステップアンドリピート方式の露光転写を行なうと、
ステージ7のX軸方向の歩進によって、図6に示すよう
に、ウエハ10に次々に転写されるパターン領域P0
パターン領域P1 の各中心を結ぶ線分はX軸上に位置す
るものの個々のパターン領域は偏位角度εだけX軸(又
はY軸)に対して回転した状態で転写されてしまう。そ
こで、本実施例では前述のように予め求めておいた角度
εを用いてCPU30ないでXY座標に対し角度εだけ
回転した別の直交座標系αβ(以下第3直交座標系と記
す)をウエハ10に対して設定するものである。
In this case, the shutters 4b and 4c are closed to prevent the images of the marks RR and RL from being transferred onto the wafer 10. In this way, the wafer 10
The reduced image of the pattern region 5a is transferred onto the matrix and printed on almost the entire surface of the. Here, if the step-and-repeat exposure transfer is performed with the reticle 5 having the rotational displacement of the angle ε as described above,
As shown in FIG. 6, the line segment connecting the centers of the pattern regions P 0 and P 1 successively transferred to the wafer 10 by the stepwise movement of the stage 7 in the X-axis direction is located on the X-axis. Each pattern area is transferred while being rotated about the X axis (or Y axis) by the deviation angle ε. Therefore, in the present embodiment, as described above, the wafer is provided with another orthogonal coordinate system αβ (hereinafter referred to as a third orthogonal coordinate system) which is rotated by the angle ε with respect to the XY coordinate without the CPU 30 using the previously determined angle ε. It is set for 10.

【0054】今、ひとつのパターン領域P0 を転写した
のち、次のパターン領域P1 の転写のためにステージ7
をX軸方向に歩進させるに際して、ステージ7の歩進方
向をα軸に沿わせることで次の転写パターン領域P1
代わりにP2 となり、このパターン領域P2 と前記パタ
ーン領域P0 との配列を見れば判るように第3直交座標
系αβをウエハ10上での転写パターンをマトリックス
配列座標にすることで回転偏位(角度ε)が実質的に相
殺されることになる。
Now, after transferring one pattern area P 0 , the stage 7 is used for transferring the next pattern area P 1.
In the X-axis direction, the step 7 moves along the α-axis to become P 2 instead of the next transfer pattern region P 1 , and the pattern region P 2 and the pattern region P 0 As can be seen from the arrangement of (3), the rotational deviation (angle ε) is substantially offset by making the transfer pattern on the wafer 10 the matrix arrangement coordinate of the third orthogonal coordinate system αβ.

【0055】そこで、ウエハ10内の配列座標を第3直
交座標系αβに定めてこの座標軸αβに沿ってパターン
領域露光位置の位置決めをすることにし、ステージ7に
は第3の直交座標系と第1の直交座標系との間に座標変
換によってそのステッピング位置を与えるようにする。
Therefore, the array coordinates in the wafer 10 are set to the third orthogonal coordinate system αβ and the pattern area exposure position is positioned along this coordinate axis αβ, and the stage 7 has the third orthogonal coordinate system and the third orthogonal coordinate system. The stepping position is given by coordinate conversion with the Cartesian coordinate system of 1.

【0056】今、図7のように、投影レンズ6で投影し
ているパターン領域をP0 、次に露光転写すべきパター
ン領域をP2 とし、パターン領域P2 の中心をO2 とす
る。又第3直交座標系αバー他におけるパターン領域P
0 の中心Oの座標値を(α0,β0 )、パターン領域P2
の中心O2 の座標値を(α1 ,β1 )とし、投影レン
ズ6の光軸、即ちパターン領域P0 の中心を原点とする
ステージ7の第1直交座標系XYに対して上は10上の
配列座標系αβが角度εだけ反時計方向に回転してお
り、座標系αβの原点O1 が座標系XYの座標値(X
0 ,Y0 )を持っているものとする。
As shown in FIG. 7, the pattern area projected by the projection lens 6 is P 0 , the pattern area to be exposed and transferred next is P 2, and the center of the pattern area P 2 is O 2 . Also, the pattern area P in the third orthogonal coordinate system α bar, etc.
The coordinates of the center O of 0 (α 0, β 0) , the pattern area P 2
The coordinate value of the center O 2 of the stage is (α 1 , β 1 ), and 10 is above the first orthogonal coordinate system XY of the stage 7 whose origin is the optical axis of the projection lens 6, that is, the center of the pattern region P 0. The upper array coordinate system αβ is rotated counterclockwise by the angle ε, and the origin O 1 of the coordinate system αβ is the coordinate value (X
0 , Y 0 ).

【0057】パターン領域P0 の露光が終了し、パター
ン領域P2 の中心O2 と座標系XYの原点O(投影レン
ズ6の光軸)とを一致させるためには、ステージ7を現
在の位置、即ち(X0 ,Y0 )から、図7のとおりX軸
方向にΔX、Y方向にΔYだけ移動させれば良い。ここ
でΔXとΔYは、以下のように表される。 ΔX=(α1 −α0 )cos ε−(β1 −β0 )sin ε ΔY=(α1 −α0 )sin ε+(β1 −β0 )cos ε さらに、角度εが十分小さければ以下の (3)式および
(4)式に近似できる。 ΔX=(α1 −α0 )−(β1 −β0 )ε …(3) ΔY=(α1 −α0 )ε−(β1 −β0 ) …(4)
[0057] pattern regions P exposure 0 is completed, in order to match the center O 2 and the coordinate system XY of the origin O of the pattern area P 2 (the optical axis of the projection lens 6), a stage 7 of the current position That is, it is sufficient to move from (X 0 , Y 0 ) by ΔX in the X-axis direction and ΔY in the Y-direction as shown in FIG. Here, ΔX and ΔY are expressed as follows. ΔX = (α 1 −α 0 ) cos ε− (β 1 −β 0 ) sin ε ΔY = (α 1 −α 0 ) sin ε + (β 1 −β 0 ) cos ε Further, if the angle ε is sufficiently small, (3) of and
It can be approximated by equation (4). ΔX = (α 1 −α 0 ) − (β 1 −β 0 ) ε (3) ΔY = (α 1 −α 0 ) ε− (β 1 −β 0 ) (4)

【0058】図4に示したCPU30に上記 (3)式およ
び (4)式をプログラムしておき、更に露光転写すべき各
パターン領域の中心位置を前記配列座標系αβの座標値
として予め記憶させておき、先に検出しておいた角度ε
を用いて (3)式および (4)式の演算を行ない、結果的
に、角度εを相殺するようにステージ7のステッピング
移動を制御する。
The above equations (3) and (4) are programmed in the CPU 30 shown in FIG. 4, and the center position of each pattern area to be exposed and transferred is stored in advance as coordinate values of the array coordinate system αβ. The angle ε previously detected
Are used to perform the operations of the expressions (3) and (4), and as a result, the stepping movement of the stage 7 is controlled so as to cancel the angle ε.

【0059】このステッピングは、ステージ7の現在位
置(X0 ,Y0 )に対してレーザ干渉計13とレーザ干
渉計34のカウンタ測定値をΔX、ΔYだけ変化させる
ようにステージ7の位置を指導させて行なうものであ
り、例えばウエハ10のフアセット10aの直線と平行
な一列をステップアンドリピート方式で露光するには、
パターン領域の中心座標値のうちβ0 とβ1 を互いに等
しい値とし、α1 −α0をピッチEP として、上記 (3)
式および (4)式から、 ΔX=EP ΔY=EP ・ε となるようにステージ7のステッピングを行なえばよ
い。
In this stepping, the position of the stage 7 is instructed so that the counter measurement values of the laser interferometer 13 and the laser interferometer 34 are changed by ΔX and ΔY with respect to the current position (X 0 , Y 0 ) of the stage 7. For example, in order to expose one line parallel to the straight line of the substrate 10a of the wafer 10 by the step-and-repeat method,
Among the center coordinate values of the pattern area, β 0 and β 1 are equal to each other, and α 1 −α 0 is the pitch E P.
From the equation and the equation (4), stepping of the stage 7 may be performed so that ΔX = E P ΔY = E P · ε.

【0060】例えば、9個のパターン領域を一列に転写
した場合、図8に示しようにこの一列のパターン領域E
1 〜E9 の各々の中心C1 〜C9 は全てα軸上に並び、
各パターン領域E1 〜E9 は何れも座標系αβに関して
回転偏位なく並び、唯、座標系XYのX軸と平行にされ
たフアセット10aの直線に対してα軸が角度εだけ傾
いているだけである。このようにして二列目、三列目も
同様に座標系αβ上にパターン領域を入れさせながら露
光転写することで、ウエハ10の全面に、図6の如き回
転偏位を生じることなく、配列座標系αβに従って整列
した転写パターンを得ることができる。
For example, when nine pattern areas are transferred in a line, as shown in FIG.
Centers C 1 to C 9 of 1 to E 9 are all aligned on the α axis,
All the pattern areas E 1 to E 9 are arranged without rotational displacement with respect to the coordinate system αβ, and the α axis is inclined by the angle ε with respect to the straight line of the furacet 10a parallel to the X axis of the coordinate system XY. Only. In this way, the second row and the third row are similarly exposed and transferred while the pattern area is set on the coordinate system αβ, so that the entire surface of the wafer 10 can be arrayed without causing the rotational displacement as shown in FIG. A transfer pattern aligned according to the coordinate system αβ can be obtained.

【0061】なお、この第1層目の転写によって、第2
層目以降の重ね合わせのアライメントのためのウエハマ
ークが各パターン領域内又はその近傍のストリートライ
ン上に転写されることは前述したとおりである。このよ
うに、レチクル5が角度εの回転偏位を伴うようなセッ
ト条件下にあっても、ウエハ10に転写された第1層目
のパターン領域はいずれも実質的に角度εの影響を受け
ることがない。
By the transfer of the first layer, the second layer
As described above, the wafer mark for the alignment of the superposition of the layers onward is transferred onto the street line in each pattern region or in the vicinity thereof. As described above, even under the set condition in which the reticle 5 is rotationally displaced by the angle ε, the pattern regions of the first layer transferred onto the wafer 10 are substantially affected by the angle ε. Never.

【0062】次に、第2層目以降のパターン重ね合わせ
露光転写について図9及び図10をもって以下に説明す
る。図9は、図2に示した投影レンズ6、アライメント
顕微鏡WL、アライメント顕微鏡WX、アライメント顕
微鏡WRの配置関係を第1直交座標XY平面上に示した
説明図であり、投影レンズ6の最大露光領域6a内にお
けるレチクルパターン領域5aの投影領域6bの中心、
即ち投影レンズ6の光軸は、第1直交座標XYの原点に
一致しているものとする。投影レンズ6の周囲の所定位
置に配置された各アライメント顕微鏡(WL、WX、W
R)は各々の視野に見立てた破線の円で示されており、
各々の検出中心をLC、XC、RCとし、検出中心LC
と検出中心RCのX軸方向の間隔をLとして示す。
Next, the pattern superposition exposure transfer of the second and subsequent layers will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the positional relationship among the projection lens 6, the alignment microscope WL, the alignment microscope WX, and the alignment microscope WR shown in FIG. 2 on the first orthogonal coordinate XY plane, and the maximum exposure area of the projection lens 6. 6a, the center of the projection area 6b of the reticle pattern area 5a,
That is, the optical axis of the projection lens 6 is assumed to coincide with the origin of the first orthogonal coordinate XY. Each alignment microscope (WL, WX, W) arranged at a predetermined position around the projection lens 6
R) is shown by the broken circles that are used for each field of view,
The detection center of each is LC, XC, RC, and the detection center LC
And L is the interval between the detection centers RC in the X-axis direction.

【0063】図10は、すでに第1層目のパターンが転
写されているウエハ10を模式的に示す平面図であり、
ウエハ10内のある一列のパターン領域E1 〜E6 とそ
の近傍のみを描いてある。パターン領域E1 〜E6 の上
下、左右のストリートライン上には、配列座標系のβの
各軸に沿って細長いアライメント用のウエハマークがす
でに形成されている。ここでは、これらのウエハマーク
のうち、α軸と平行な1本のストリートライン上で互い
に間隔がほぼLだけ離れた2つのウエハマークALとウ
エハマークAR、それにβ軸と平行な1本のストリート
ライン上の1つのウエハマークAXを2層目以降の重ね
合わせ露光のウエハ10のアライメント用に使うものと
する。
FIG. 10 is a plan view schematically showing the wafer 10 on which the first layer pattern has already been transferred.
Only one row of pattern areas E 1 to E 6 in the wafer 10 and its vicinity are drawn. Wafer marks for long and narrow alignment have already been formed on the upper and lower and left and right street lines of the pattern areas E 1 to E 6 along each axis of β of the array coordinate system. Here, among these wafer marks, on one street line parallel to the α axis, two wafer marks AL and AR which are spaced apart from each other by approximately L, and on one street line parallel to the β axis. It is assumed that one wafer mark AX on the line is used for alignment of the wafer 10 for overlay exposure of the second and subsequent layers.

【0064】さて、第2層目のパターンの露光に先立っ
て、レチクル5として第1層目のときとは異なる回路パ
ターンのものがレチクルホルダ15にマウントされる。
従って、再びレチクルによる回転偏位を考慮する必要が
ある。そこで第2層目のパターン露光に際しても、まず
ステージ7を移動させてレチクル5の透光マークRRと
透光マークRLの投影像を微小開口部材8と光電検出器
9とによって検出し、レーザ干渉計13、レーザ干渉計
34によってその位置座標を求め、回転偏差を(1) 又は
(2) 式に従って角度ε’として検出しておく。
Prior to the exposure of the second layer pattern, a reticle 5 having a circuit pattern different from that of the first layer is mounted on the reticle holder 15.
Therefore, it is necessary to consider the rotational deviation due to the reticle again. Therefore, also in the pattern exposure of the second layer, first, the stage 7 is moved to detect the projected images of the transparent mark RR and the transparent mark RL of the reticle 5 by the minute aperture member 8 and the photoelectric detector 9, and the laser interference is performed. The position coordinate is obtained by the total 13 and the laser interferometer 34, and the rotation deviation is (1) or
The angle ε'is detected according to the equation (2).

【0065】次にアライメント顕微鏡WLの検出中心L
Cとアライメント顕微鏡WRの検出中心RCの調整を行
うが、この調整では、図9に示すように、アライメント
顕微鏡WLとアライメント顕微鏡WRの両検出中心LC
とRCとを結ぶ線分がXY座標平面上においてX軸に対
し前記角度ε’だけ傾くようにする。このためにはアラ
イメント顕微鏡WRの検出中心RCを、第2層目のレチ
クルの回転偏差角度ε’からδy≒L・ε’で求められ
る偏位量δyだけY軸方向に変化させれば良い。
Next, the detection center L of the alignment microscope WL
C and the detection center RC of the alignment microscope WR are adjusted. In this adjustment, as shown in FIG. 9, both the detection centers LC of the alignment microscope WL and the alignment microscope WR are adjusted.
And a line segment connecting RC with the RC is inclined on the XY coordinate plane by the angle ε ′ with respect to the X axis. For this purpose, the detection center RC of the alignment microscope WR may be changed in the Y-axis direction by the deviation amount δy obtained by δy≈L · ε ′ from the rotation deviation angle ε ′ of the second layer reticle.

【0066】これは、具体的には、アライメント顕微鏡
WRの光学系内部のハービングガラスやプリズム等の光
学部品を回転又はシフト移動させることにより微調整可
能である。この場合、検出中心RCを決まった量だけ偏
位させるのに、ハービングガラス等の回転角またはプリ
ズム等の移動量を検出する別の検出手段を設けてその検
出信号を用いて行なっても良いが、前記レーザ干渉計1
2、レーザ干渉計34を利用して行なう方が何かと好都
合である。
Specifically, this can be finely adjusted by rotating or shift-moving the optical components such as the herring glass and the prism inside the optical system of the alignment microscope WR. In this case, in order to deviate the detection center RC by a predetermined amount, another detection means for detecting the rotation angle of the harving glass or the movement amount of the prism may be provided and the detection signal may be used. Is the laser interferometer 1
2. It is more convenient to use the laser interferometer 34.

【0067】このレーザ干渉計13、レーザ干渉計34
を利用する場合においては、ステージ7に固定した位置
検出用の微小開口部材8のスリット開口8aを利用し
て、まずアライメント顕微鏡WLの検出中心LCと、前
記スリット開口8aのY軸方向の中心とが一致するよう
にステージ7の位置決めを行ない、前記レーザ干渉計3
4でその時のY座標値YW1を計測する。次いでステージ
7を距離LだけX軸方向に移動させて、同じスリット開
口8aをアライメント顕微鏡WRで検出できるようにす
る。この時レーザ干渉計34によるY軸座標測定値が
(yW1+δy)となるようにステージを位置決めし、そ
の後に検出中心RCとスリット開口8aの中心のY座標
値が一致するようにアライメント顕微鏡WRの光学系内
の光学部品を回転又は移動させる。
This laser interferometer 13 and laser interferometer 34
In the case of using, the slit opening 8a of the fine aperture member 8 for position detection fixed to the stage 7 is used to first detect the detection center LC of the alignment microscope WL and the center of the slit opening 8a in the Y-axis direction. The stage 7 is positioned so that
In step 4, the Y coordinate value Y W1 at that time is measured. Next, the stage 7 is moved in the X-axis direction by the distance L so that the same slit opening 8a can be detected by the alignment microscope WR. At this time, the stage is positioned so that the Y-axis coordinate measurement value by the laser interferometer 34 becomes (y W1 + δy), and then the alignment microscope WR is aligned so that the detection center RC and the Y coordinate value of the center of the slit opening 8a coincide with each other. The optical components in the optical system are rotated or moved.

【0068】以上のようにしてアライメント顕微鏡WL
とアライメント顕微鏡WRの調整が終了すると、次にウ
エハ10(第1層目の転写パターンが形成されたもの)
をホルダ11上に載置し、真空等により吸着固定する。
この場合、ウエハ10はフアセット10aを使ってホル
ダ11上に粗く位置決めされる。その後、ウエハ10上
の1つのストリートライン上に距離Lだけ離れて形成さ
れた2つのウエハマークAL、ウエハマークARが各々
アライメント顕微鏡WLとアライメント顕微鏡WRの検
出視野内に入るようにステージ7を位置決めする。この
位置決めは、ステージ7上の微小開口部材8に対するウ
エハ10の位置が概ね定められているから、予めアライ
メント顕微鏡WLの検出中心LCとアライメント顕微鏡
WRの検出中心RCが微小開口部材8のスリット開口8
aと一致した時にステージ7の座標値を記憶しておくこ
とで容易に行なうことができる。
As described above, the alignment microscope WL
After the adjustment of the alignment microscope WR and the wafer 10 (the transfer pattern of the first layer is formed)
Is placed on the holder 11 and fixed by suction by vacuum or the like.
In this case, the wafer 10 is roughly positioned on the holder 11 using the flap set 10a. After that, the stage 7 is positioned so that the two wafer marks AL and the wafer marks AR formed on the one street line on the wafer 10 at a distance L are within the detection fields of the alignment microscope WL and the alignment microscope WR, respectively. To do. In this positioning, since the position of the wafer 10 with respect to the minute aperture member 8 on the stage 7 is substantially determined, the detection center LC of the alignment microscope WL and the detection center RC of the alignment microscope WR are preliminarily defined by the slit aperture 8 of the minute aperture member 8.
This can be easily performed by storing the coordinate value of the stage 7 when it coincides with a.

【0069】さて、ウエハ10上の2つのウエハマーク
ALとウエハマークARがアライメント顕微鏡WRとア
ライメント顕微鏡WLによってとらえられると、アライ
メント顕微鏡WLの検出中心LCとウエハマークALと
が一致し、アライメント顕微鏡WRの検出中心RCとウ
エハマークARとが一致するように、ウエハホルダ11
をθ軸回転駆動部37により回転させる。この際、ウエ
ハホルダ11の回転中心をウエハマークALの近傍に定
めておくと、ホルダ11を回転した時、アライメント顕
微鏡WLの検出中心LCからのウエハマークALのずれ
量は極めて小さくなる。この場合には、実質的にアライ
メント顕微鏡WRの検出中心RCからのウエハマークA
RのY軸方向のずれが零となるようにウエハホルダ11
の微小回転又はステージ7のY軸方向への微小移動を行
なうだけで良い。このようにしてウエハ10のステージ
7に対する回転位置が定まるとホルダ11はステージ7
に固定される。
Now, when the two wafer marks AL and the wafer marks AR on the wafer 10 are caught by the alignment microscope WR and the alignment microscope WL, the detection center LC of the alignment microscope WL and the wafer mark AL coincide, and the alignment microscope WR. Of the wafer holder 11 so that the detection center RC of the
Is rotated by the θ-axis rotation drive unit 37. At this time, if the rotation center of the wafer holder 11 is set near the wafer mark AL, when the holder 11 is rotated, the deviation amount of the wafer mark AL from the detection center LC of the alignment microscope WL becomes extremely small. In this case, the wafer mark A substantially from the detection center RC of the alignment microscope WR
The wafer holder 11 is set so that the deviation of R in the Y-axis direction becomes zero.
It is only necessary to make a minute rotation or a minute movement of the stage 7 in the Y-axis direction. In this way, when the rotational position of the wafer 10 with respect to the stage 7 is determined, the holder 11 moves to the stage 7
Fixed to.

【0070】以上のようにしてウエハ10内の配列座標
系αβは図11に示す如くステージ7のXY座標軸に対
して角度ε’だけ傾いて位置決めされ、従って第2層目
のレチクル5の投影パターン領域P0 とウエハ10上で
すでに存在する第1層目の各パターン領域E1 〜E6
は、各々XY座標軸に対して反時計方向に角度ε’だけ
傾いた状態で設定される。
As described above, the array coordinate system αβ in the wafer 10 is positioned at an angle ε'with respect to the XY coordinate axes of the stage 7 as shown in FIG. 11, and therefore the projection pattern of the reticle 5 of the second layer is positioned. The area P 0 and the pattern areas E 1 to E 6 of the first layer which are already present on the wafer 10 are set in a state of being tilted counterclockwise by an angle ε ′ with respect to the XY coordinate axes.

【0071】このようなウエハ10の位置決めが終了す
ると、ウエハマークALとアライメント顕微鏡WLの検
出中心LCとが一致した時のステージ7のY座標値、及
びステージ7を移動してウエハマークAXとアライメン
ト顕微鏡WXの検出中心XCとが一致した時のステージ
7のX座標値とに基づいて、CPU30がパターン領域
0 ’と、ウエハ10上の各パターン領域E1 〜E6
の中心位置関係を求め、パターン領域P0 ’がE1 に重
なるようにステージ7を移動し、シャッタ4aを開いて
露光する。次いでパターン領域P0 ’をE2 以下の第1
層目パターン領域の各々に順次重ねあわせるためにステ
ージ7のステッピング移動するが、その際には前述の
(3)式及び (4)式に基づいてステージ7を位置決めすれ
ば、レチクル5の角度ε’の回転偏位はウエハ10上の
全てのパターン領域において相殺され、従って第1層目
と第2層目のパターン領域が互いに回転偏位なく重ねあ
わされることになる。
When the positioning of the wafer 10 is completed, the Y coordinate value of the stage 7 when the wafer mark AL and the detection center LC of the alignment microscope WL match, and the stage 7 is moved to align the wafer mark AX. Based on the X coordinate value of the stage 7 when the detection center XC of the microscope WX coincides, the CPU 30 determines the center positional relationship between the pattern area P 0 ′ and the pattern areas E 1 to E 6 on the wafer 10. Then, the stage 7 is moved so that the pattern area P 0 ′ overlaps with E 1 , and the shutter 4a is opened for exposure. Then, the pattern area P 0 'is set to the first area equal to or less than E 2 .
The stepping movement of the stage 7 is performed in order to sequentially superimpose it on each of the layer pattern areas.
If the stage 7 is positioned based on the equations (3) and (4), the rotational displacement of the reticle 5 at the angle ε ′ is canceled in all the pattern areas on the wafer 10, and therefore the first layer and the second layer are compensated. The pattern areas of the layers are overlapped with each other without rotational displacement.

【0072】以下、第3層目以降についても、アライメ
ント顕微鏡WL、アライメント顕微鏡WRの調整を行
い、同様にステップアンドリピートの焼付けが回転偏位
の発生なしに行なわれる。
Thereafter, the alignment microscope WL and the alignment microscope WR are adjusted for the third and subsequent layers, and the step-and-repeat printing is similarly performed without the occurrence of rotational deviation.

【0073】なお、以上の実施例では、アライメント顕
微鏡WL及びアライメント顕微鏡WRの調整を微小開口
部材8と光電検出器9とを用いて行なったが、ウエハ1
0上にウエハマークALがあるときはそれを用いても同
様に調整が行なえる。この場合、まずウエハマークAL
をアライメント顕微鏡WLの検出中心LCと一致させた
のちステージ7をX軸方向に移動させ、アライメント顕
微鏡WRがウエハマークALをその検出視野内にとらえ
たらステージ7を停止し、その検出中心RCとウエハマ
ークALとが一致するように検出中心RCを位置調整す
る。これによってアライメント顕微鏡WLの検出中心L
Cとアライメント顕微鏡WRの検出中心とを結ぶ線分が
X軸と平行になる。
In the above embodiment, the alignment microscope WL and the alignment microscope WR were adjusted using the fine aperture member 8 and the photoelectric detector 9, but the wafer 1
When there is a wafer mark AL on 0, the same adjustment can be performed using it. In this case, first, the wafer mark AL
Is aligned with the detection center LC of the alignment microscope WL, the stage 7 is moved in the X-axis direction, and when the alignment microscope WR captures the wafer mark AL within its detection field, the stage 7 is stopped and the detection center RC and the wafer are stopped. The position of the detection center RC is adjusted so that it matches the mark AL. Thereby, the detection center L of the alignment microscope WL
The line segment connecting C and the detection center of the alignment microscope WR becomes parallel to the X axis.

【0074】その後、予め求めておいた角度ε’に基づ
いてδy≒Lε’だけステージ7をY軸方向に移動させ
て位置決めし、アライメント顕微鏡WRの検出中心RC
が再びウエハマークALと一致するように該アライメン
ト顕微鏡WRの光学系中のハーブングガラスやプリズム
等を偏位させればよい。
After that, the stage 7 is moved in the Y-axis direction and positioned by δy≈Lε ′ based on the angle ε ′ obtained in advance, and the detection center RC of the alignment microscope WR is detected.
The Herbung glass, prism, etc. in the optical system of the alignment microscope WR may be deviated so as to coincide with the wafer mark AL again.

【0075】また以上の実施例は投影型露光装置に適用
した場合であるが、本発明はこれに限らず、マスクとウ
エハとを微小間隙を介して対面させ、マスク側から露光
用の光線或はX線等を照射し、ウエハ上にマスクのパタ
ーン像を転写しては一定距離だけマスクを平行移動させ
てこれを繰返す所謂プロキシミテイ方式(近接方式)の
ステップアンドリピート露光装置にも同様に適用可能で
あることは述べるまでもない。
The above embodiment is applied to a projection type exposure apparatus, but the present invention is not limited to this, and the mask and the wafer are faced with each other through a minute gap, and an exposure light beam or light is applied from the mask side. Is also applied to a step-and-repeat exposure apparatus of a so-called proximity method (proximity method) which irradiates X-rays, transfers a mask pattern image on a wafer, moves the mask in parallel for a certain distance, and repeats this. It goes without saying that it is applicable.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク(レチクル)の被露光体(ウエハ)移動座標系に
対する回転偏位を定量的に短時間で精度良く求め、露光
に先立ってウエハ移動位置を補正できるため、ウエハ上
の回路パターン、所謂チップのローテーションが防止さ
れた第1層のウエハを作ることができ、第2層以降の重
ね合わせ精度も向上するといった効果が得られる。さら
に、レチクルを回転させる必要がないので、その回転機
構が不要となって構成が簡略化でき、しかもその分スル
ープットが向上するという効果も得られる。
As described above, according to the present invention,
Since the rotational deviation of the mask (reticle) with respect to the moving coordinate system of the object to be exposed (wafer) can be quantitatively and accurately obtained in a short time and the wafer moving position can be corrected prior to exposure, a circuit pattern on the wafer, that is, a so-called chip A wafer of the first layer in which rotation is prevented can be produced, and the effect of improving the overlay accuracy of the second and subsequent layers can be obtained. Further, since it is not necessary to rotate the reticle, the rotating mechanism is not required, the configuration can be simplified, and the throughput can be improved accordingly.

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

【図1】本発明の一実施例による縮小投影型露光装置を
示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a reduction projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のレチクル5のの透光マークの位置及び投
影レンズ6周囲の3本のアライメント顕微鏡の配置を第
1直交座標系XYと第2直交座標系xyとの関連で示し
た模式斜視図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the positions of translucent marks of the reticle 5 and the arrangement of three alignment microscopes around the projection lens 6 in FIG. 1 in relation to a first orthogonal coordinate system XY and a second orthogonal coordinate system xy. It is a perspective view.

【図3】図1の微小開口部材8の位置れを示す模式図で
あり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線矢視
断面図である。
3A and 3B are schematic diagrams showing the position of the minute opening member 8 in FIG. 1, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】図1に示す縮小投影型露光装置の制御系の構成
を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the reduction projection exposure apparatus shown in FIG.

【図5】レチクルパターンのウエハ上での投影像を第1
及び第2直交座標系の原点を一致させた場合において示
した模式図である。
FIG. 5 shows a first projection image of a reticle pattern on a wafer.
3A and 3B are schematic diagrams showing a case where the origins of the second orthogonal coordinate system are matched.

【図6】ステージ7の歩進により次々に露光する場合の
隣り合う転写パターンの回転偏位とその相殺を示すため
の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a rotational displacement of adjacent transfer patterns and a cancellation thereof when exposure is performed one by one as the stage advances.

【図7】ステージ7の歩進に際しての位置決め座標変換
を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a positioning coordinate conversion when the stage 7 is stepped.

【図8】第1層目の転写パターンについて回転偏位が相
殺されることを説明するためのウエハ上の転写パターン
配列の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a transfer pattern array on a wafer for explaining that the rotational deviation is canceled with respect to the transfer pattern of the first layer.

【図9】投影レンズ6と各アライメント顕微鏡の第1直
交座標系XY平面上での配置関係を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a projection lens 6 and each alignment microscope on an XY plane of a first orthogonal coordinate system.

【図10】第1層目のパターンが転写されたウエハの模
式平面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view of a wafer to which the pattern of the first layer is transferred.

【図11】第2層目のパターンの重ね合わせを示す説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the superposition of the patterns of the second layer.

【図12】重ね合わされたパターン相互間の回転偏位を
示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a rotational deviation between the superimposed patterns.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:照明光学系 2,3:コンデンサレンズ 4a,4b,4c:シャッタ 5:レチクル 6:投影レンズ 7:ステージ 8:微小開口部材 8a:スリット開口 9:光電検出器 10:ウエハ 11:ウエハホルダ 12:ギャップセンサ 13,34:レーザ干渉計 14:反射鏡 15:レチクルホルダ WL,WX,WR:アライメント顕微鏡 30:マイクロコンピュータ(CPU) 31:インターフェース 32:シャッタ駆動部 33:レチクルアライメント制御系 35:X軸駆動部 36:Y軸駆動部 37:θ軸駆動部 38:Z軸駆動部 39:焦点検出部 RR,RL:透光マーク RR’,RL’:マーク像 AL,AR,AX:ウエハマーク E1 ,E2 ,E3 ,E4 ,E5 ,E6 ,E7 ,E8 ,E
9 :転写されたパターン領域
1: Illumination optical system 2, 3: Condenser lens 4a, 4b, 4c: Shutter 5: Reticle 6: Projection lens 7: Stage 8: Micro aperture member 8a: Slit aperture 9: Photoelectric detector 10: Wafer 11: Wafer holder 12: Gap sensor 13, 34: Laser interferometer 14: Reflector 15: Reticle holder WL, WX, WR: Alignment microscope 30: Microcomputer (CPU) 31: Interface 32: Shutter drive unit 33: Reticle alignment control system 35: X-axis Drive unit 36: Y-axis drive unit 37: θ-axis drive unit 38: Z-axis drive unit 39: Focus detection unit RR, RL: translucent mark RR ', RL': mark image AL, AR, AX: wafer mark E 1 , E 2 , E 3 , E 4 , E 5 , E 6 , E 7 , E 8 , E
9 : Transferred pattern area

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 9/00 H 9122−2H Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location G03F 9/00 H 9122-2H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1層目のパターンが形成されたマスクを
保持する保持手段と、感光基板を保持して所定の直交座
標系内で2次元移動可能な基板ステージと、前記直交座
標系内での前記基板ステージの移動量を検知することに
より前記感光基板の座標位置を測定する座標測定手段
と、該座標特定手段の測定値に基づいて前記基板ステー
ジの移動を制御する制御手段とを備え、予め定められた
目標位置情報に応じて前記基板ステージを順次位置決め
して、前記1層目のパターンを前記感光基板上に露光す
る装置において、 前記保持手段に前記マスクが装着された状態で、前記直
交座標系に対する前記マスクの回転方向の誤差量を検出
する回転誤差検出手段と、 該検出された回転方向の誤差量に基づいて前記目標位置
情報を補正演算することにより、前記感光基板の位置決
めすべき座標位置を算出する演算手段とを備え、 前記制御手段は、前記座標測定手段で測定された座標位
置が前記演算手段で算出された座標位置とほぼ一致する
ように前記基板ステージの位置決めを制御することを特
徴とする露光装置。
1. A holding means for holding a mask on which a first layer pattern is formed, a substrate stage for holding a photosensitive substrate and capable of moving two-dimensionally within a predetermined orthogonal coordinate system, and in the orthogonal coordinate system. A coordinate measuring means for measuring the coordinate position of the photosensitive substrate by detecting the movement amount of the substrate stage, and a control means for controlling the movement of the substrate stage based on the measurement value of the coordinate specifying means, In a device for sequentially positioning the substrate stage according to predetermined target position information and exposing the first layer pattern onto the photosensitive substrate, in a state where the mask is attached to the holding means, A rotation error detecting means for detecting an error amount in the rotation direction of the mask with respect to the rectangular coordinate system, and a correction calculation of the target position information based on the detected error amount in the rotation direction. Arithmetic means for calculating a coordinate position for positioning the photosensitive substrate, wherein the control means is arranged so that the coordinate position measured by the coordinate measuring means substantially coincides with the coordinate position calculated by the arithmetic means. An exposure apparatus that controls the positioning of a substrate stage.
【請求項2】 前記回転誤差検出手段は、前記マスク上
の複数のマークを各々の前記直交座標系上での位置を計
測する手段を有し、該計測された位置に基づいて前記回
転方向の誤差量を求めることを特徴とする請求項1に記
載の露光装置。
2. The rotation error detecting means has means for measuring the position of each of a plurality of marks on the mask on the orthogonal coordinate system, and the rotation error detecting means detects the position of the mark in the rotation direction based on the measured position. The exposure apparatus according to claim 1, wherein an error amount is obtained.
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