JPH0799148A - Measuring method of accuracy of stepping - Google Patents

Measuring method of accuracy of stepping

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JPH0799148A
JPH0799148A JP5237770A JP23777093A JPH0799148A JP H0799148 A JPH0799148 A JP H0799148A JP 5237770 A JP5237770 A JP 5237770A JP 23777093 A JP23777093 A JP 23777093A JP H0799148 A JPH0799148 A JP H0799148A
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages

Abstract

PURPOSE:To increase the efficiency of measurement of the accuracy of stepping of a wafer stage and also to analyze factors affecting the accuracy of stepping. CONSTITUTION:Marks (72XP1, 72YP1, etc.) for LIA measurement are formed by exposure as pattern images of a reticle sequentially in shot areas ES1 to ES16 on a wafer W. As a first measurement, the position of the mark for LIA measurement in each shot area is detected in the sequence of the shot areas ES13 to ES4, for instance, and the coordinates of a wafer stage whereon the wafer W is set is monitored by a laser interferometer. As a second measurement, thereafter, the position of the mark for LIA measurement in each shot area is detected in the sequence different from that in the first, for instance, and the coordinates of the wafer stage are monitored by the laser interferometer. An error in stepping is determined on the basis of a difference between the results of the measurements of two times.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・
アンド・スキャン方式でウエハの各ショット領域に順次
レチクルのパターン像を露光する投影露光装置における
ウエハステージのステッピング精度を計測する際に適用
して好適なステッピング精度計測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a step-and-repeat method or a step-and-repeat method for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device by a photolithography process.
The present invention relates to a stepping accuracy measuring method suitable for measuring stepping accuracy of a wafer stage in a projection exposure apparatus that sequentially exposes a pattern image of a reticle to each shot area of a wafer by an AND-scan method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル(以下「レチクル」と総称する)のパターン像を
投影光学系を介して感光材が塗布されたウエハ(又はガ
ラスプレート等)上の各ショット領域に投影する投影露
光装置が使用されている。この種の投影露光装置として
近年は、ウエハを2次元的に移動自在なウエハステージ
上に載置し、このウエハステージによりウエハを歩進
(ステッピング)させて、レチクルのパターン像をウエ
ハ上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、
所謂ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置、
特に、縮小投影型の露光装置(ステッパー)が多用され
ている。
2. Description of the Related Art When a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like is manufactured by a photolithography process, a photosensitive material is applied with a pattern image of a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") through a projection optical system. A projection exposure apparatus for projecting each shot area on a wafer (or a glass plate or the like) is used. In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a wafer is placed on a wafer stage that is two-dimensionally movable, and the wafer stage is stepped by the wafer stage to form a reticle pattern image on the wafer. Repeat the operation of sequentially exposing the shot area,
So-called step-and-repeat type projection exposure apparatus,
In particular, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is often used.

【0003】一般に、半導体素子等はウエハ上に多数層
の回路パターンを重ねて形成されるため、投影露光装置
においては、ウエハ上に既に形成されている回路パター
ンと今回露光しようとするレチクルのパターン像との重
ね合わせ精度を高めるためのアライメント系が設けられ
ている。その重ね合わせ精度に影響する主要な要因は、
ウエハの各ショット領域をそれぞれ露光位置に設定する
際のウエハステージの位置決め精度、アライメント系で
のアライメントマークの位置の検出精度、及び室温等の
環境条件である。以下ではウエハステージの位置決め精
度、及びアライメント系での位置検出精度等をまとめて
ウエハステージのステッピング精度と考える。
In general, a semiconductor element or the like is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer. Therefore, in a projection exposure apparatus, the circuit pattern already formed on the wafer and the pattern of the reticle to be exposed this time. An alignment system is provided for increasing the accuracy of superimposition with the image. The main factors that affect the overlay accuracy are
These are the positioning accuracy of the wafer stage when setting each shot area of the wafer to the exposure position, the accuracy of detecting the position of the alignment mark in the alignment system, and the environmental conditions such as room temperature. Below, the positioning accuracy of the wafer stage, the position detection accuracy in the alignment system, and the like are collectively considered as the stepping accuracy of the wafer stage.

【0004】図13を参照して、従来のステッピング精
度の計測方法の内のショット中心合わせ法につき説明す
る。この計測方法では、図13に示すように先ずウエハ
Wに対する1回目の露光として、規則的に配列されたシ
ョット領域ES1,ES2,…の中心にそれぞれ位置計
測用マーク811 ,812 ,…を露光する。その後、ウ
エハWに対する2回目の露光として、ショット領域ES
1,ES2,…の中心に繰り返して位置計測用マーク8
1 ,822 ,…を露光する。この際に、ステッピング
誤差により、2回目に露光されたショット領域の配列は
ショット領域EQ1,EQ2,…のようにずれている。
その後、ウエハWを現像してから、1回目の露光で形成
された位置計測用マーク811 ,812 ,…と、2回目
の露光で形成された位置計測用マーク821 ,822
…との位置ずれ量を計測することにより、ショット領域
を2次元格子状に配列した際の配列精度が調べられる。
この計測方法は、実際のウエハWの処理方法に近いもの
である。
Referring to FIG. 13, a shot centering method of the conventional stepping accuracy measuring methods will be described. In this measuring method, as shown in FIG. 13, first, as the first exposure for the wafer W, position measuring marks 81 1 , 81 2 , ... Are respectively formed at the centers of the shot areas ES1, ES2 ,. Expose. After that, as the second exposure for the wafer W, the shot area ES
Position measurement mark 8 repeatedly at the center of 1, ES2, ...
2 1 , 82 2 , ... Is exposed. At this time, due to the stepping error, the arrangement of the shot areas exposed for the second time is shifted like shot areas EQ1, EQ2, ....
Then, after developing the wafer W, the position measurement marks 81 1 , 81 2 , ... Formed by the first exposure and the position measurement marks 82 1 , 82 2 , formed by the second exposure,
By measuring the amount of positional deviation with respect to, the array accuracy when the shot areas are arrayed in a two-dimensional lattice can be checked.
This measuring method is close to the actual processing method of the wafer W.

【0005】次に、図14を参照して、従来のステッピ
ング精度の計測方法の内のショット周辺合わせ法につき
説明する。この計測方法では、図14に示すようにウエ
ハW上で周辺部が重なるように規則的に配列されたショ
ット領域ES1,ES2,ES3,…,ES10,ES
11,…の周辺にそれぞれ位置計測用マークを露光す
る。その後、ウエハWを現像して、各ショット領域間の
横方向での重ね合わせ領域831 ,832 ,…、及び縦
方向での重ね合わせ領域841 ,842 ,…において、
それぞれ隣接するショット領域で露光された位置計測用
マークの位置ずれ量を計測する。これにより、ステッピ
ング時のウエハステージのヨーイングや、ウエハステー
ジの移動方向による位置決め誤差等が更に加えられたス
テッピング誤差が得られる。
Next, with reference to FIG. 14, description will be given of a shot peripheral alignment method of the conventional stepping accuracy measuring methods. In this measuring method, as shown in FIG. 14, shot areas ES1, ES2, ES3, ..., ES10, ES regularly arranged on the wafer W so that their peripheral portions overlap each other.
The position measurement marks are exposed around 11, ... After that, the wafer W is developed, and in the overlapping regions 83 1 , 83 2 , ... In the horizontal direction between the shot regions and in the overlapping regions 84 1 , 84 2 ,.
The amount of positional deviation of the position measuring marks exposed in the adjacent shot areas is measured. As a result, yawing of the wafer stage at the time of stepping, and stepping error to which a positioning error due to the moving direction of the wafer stage is further added can be obtained.

【0006】ここで、図15を参照して1回目の露光で
形成された位置計測用マークと2回目の露光で形成され
た位置計測用マークとの相対的な位置ずれ量を計測する
ための、従来の方法につき説明する。図15(a)にお
いて、1回目の露光で形成された斜線を施して示す位置
計測用マーク81と、2回目の露光で形成された位置計
測用マーク82とは、それぞれX方向及びY方向に直線
パターンに続けて所定ピッチでドットパターンを配列し
たマークであり、位置計測用マーク81及び82の相対
的な位置ずれ量は、例えば投影光学系を介したTTL
(スルー・ザ・レンズ)方式で且つレーザ・ステップ・
アライメント(LSA)方式のアライメント系により計
測される。
Here, referring to FIG. 15, for measuring the relative positional deviation amount between the position measuring mark formed by the first exposure and the position measuring mark formed by the second exposure. The conventional method will be described. In FIG. 15A, the position measurement mark 81 formed by hatching formed by the first exposure and the position measurement mark 82 formed by the second exposure are respectively in the X direction and the Y direction. It is a mark in which dot patterns are arranged at a predetermined pitch following a straight line pattern, and the relative positional deviation amount of the position measuring marks 81 and 82 is, for example, a TTL through a projection optical system.
(Through the lens) method and laser step
It is measured by an alignment (LSA) type alignment system.

【0007】即ち、図15(a)に示すように、レーザ
ビームを集光して形成されたY方向に長いスリット状の
光スポット85Xに対して、ウエハを−X方向に走査す
ることにより、光スポット85Xが位置計測用マーク8
1及び82のドットパターンを横切る際に、所定の方向
に強い回折光が照射される。この回折光を光電変換して
得られた回折強度信号S(X)は、図15(b)のよう
に2つのピークを有する信号となり、その2つのピーク
位置の差分から位置計測用マーク81及び82のX方向
の位置ずれ量が検出される。
That is, as shown in FIG. 15A, the wafer is scanned in the -X direction with respect to a slit-shaped light spot 85X which is formed by converging a laser beam and is long in the Y direction. The light spot 85X is the position measurement mark 8
When traversing the dot patterns 1 and 82, strong diffracted light is emitted in a predetermined direction. The diffraction intensity signal S (X) obtained by photoelectrically converting this diffracted light becomes a signal having two peaks as shown in FIG. 15B, and the position measurement mark 81 and the position measurement mark 81 are obtained from the difference between the two peak positions. The position shift amount of 82 in the X direction is detected.

【0008】同様に、X方向に長いスリット状の光スポ
ット85Yに対して、ウエハを−Y方向に走査すること
により、光スポット85Yが位置計測用マーク81及び
82のドットパターンを横切る際に、所定の方向に強い
回折光が照射される。この回折光を光電変換して得られ
た図15(c)に示す回折強度信号S(Y)より、位置
計測用マーク81及び82のY方向の位置ずれ量が検出
される。このような2つの位置計測用マークのX方向及
びY方向の位置ずれ量が、ステッピング誤差である。
Similarly, when the wafer is scanned in the -Y direction with respect to the slit-like light spot 85Y which is long in the X direction, when the light spot 85Y crosses the dot patterns of the position measuring marks 81 and 82, Strong diffracted light is emitted in a predetermined direction. The position shift amount of the position measurement marks 81 and 82 in the Y direction is detected from the diffraction intensity signal S (Y) shown in FIG. 15C obtained by photoelectrically converting this diffracted light. The amount of positional deviation between the two position measurement marks in the X and Y directions is the stepping error.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来のステ
ッピング精度の計測方法は、実際に露光を行うようにし
ているため、組立調整完了後の投影露光装置のステッピ
ング精度の評価を行うような場合には適した方法であ
る。しかしながら、従来の計測方法を例えばウエハステ
ージのステッピング精度の調整を行う段階で使用する
と、計測を行う度に露光→現像→位置ずれ量の計測、の
工程を繰り返す必要があり計測に長い時間を要するた
め、調整工程のスループットが低いという不都合があっ
た。更に、計測の信頼性を高めるためには、複数枚のウ
エハについてステッピング精度の計測を繰り返す必要が
あり、スループットが更に低下していた。
In the conventional method of measuring the stepping accuracy as described above, the exposure is actually performed. Therefore, when the stepping accuracy of the projection exposure apparatus is evaluated after the assembly adjustment is completed, Is a suitable method. However, if the conventional measurement method is used, for example, in the step of adjusting the stepping accuracy of the wafer stage, it is necessary to repeat the steps of exposure → development → measurement of the positional deviation amount every time measurement is performed, which requires a long time for measurement. Therefore, there is an inconvenience that the throughput of the adjustment process is low. Further, in order to improve the reliability of measurement, it is necessary to repeat the stepping accuracy measurement for a plurality of wafers, which further reduces the throughput.

【0010】また、従来のステッピング精度の計測方法
では、計測結果とステッピング精度を悪化させる要因と
の対応が明確でないため、ステッピング誤差が悪いこと
が判明した場合でもウエハステージのどの部分を調整す
ればよいかは判明せず、試行錯誤的に調整を行うしかな
かった。即ち、従来のステッピング精度の計測方法をウ
エハステージの調整段階で使用しても、ウエハステージ
の駆動部及び機構部等を最適な手順で調整することがで
きなかった。
Further, in the conventional stepping accuracy measuring method, since the correspondence between the measurement result and the factor that deteriorates the stepping accuracy is not clear, even if it is found that the stepping error is bad, which part of the wafer stage should be adjusted. I didn't know if it was good, and I had no choice but to make adjustments by trial and error. That is, even if the conventional method of measuring the stepping accuracy is used in the adjustment stage of the wafer stage, the drive unit and the mechanical unit of the wafer stage cannot be adjusted in the optimum procedure.

【0011】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハステージ
のステッピング精度の測定効率が高いと共に、ステッピ
ング精度に影響する要因の分析ができるステッピング精
度計測方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a stepping accuracy measuring method which has a high efficiency of measuring the stepping accuracy of a wafer stage and can analyze a factor affecting the stepping accuracy.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による第1のステ
ッピング精度計測方法は、例えば図1、図6及び図7に
示すように、マスク(R)上のパターンが露光される感
光性の基板(W)を保持してこの基板を2次元平面内で
位置決めする基板ステージ(WS)と、この基板ステー
ジの位置決め座標を計測する座標計測手段(15)と、
基板(W)上の位置合わせ用のマークの位置を検出する
アライメント系(17)とを有する露光装置の基板ステ
ージ(WS)のステッピング精度の測定方法において、
予め複数の計測用パターン(ES1〜ES16)が形成
された所定の基板を基板ステージ(WS)上に載置し、
所定の第1の順序(図7(a))でそれら複数の計測用
パターンの位置をそれぞれアライメント系(17)で検
出して記憶すると共に、アライメント系(17)でそれ
ら複数の計測用パターンの位置を検出したときに座標計
測手段(15)により計測される基板ステージ(WS)
の座標値をそれぞれ記憶する第1工程を有する。
A first stepping accuracy measuring method according to the present invention is, for example, as shown in FIGS. 1, 6 and 7, a photosensitive substrate on which a pattern on a mask (R) is exposed. A substrate stage (WS) that holds (W) and positions this substrate in a two-dimensional plane; and coordinate measuring means (15) that measures the positioning coordinates of this substrate stage,
In a method of measuring the stepping accuracy of a substrate stage (WS) of an exposure apparatus having an alignment system (17) for detecting the position of an alignment mark on a substrate (W),
A predetermined substrate on which a plurality of measurement patterns (ES1 to ES16) are formed in advance is placed on the substrate stage (WS),
The positions of the plurality of measurement patterns are respectively detected and stored by the alignment system (17) in a predetermined first order (FIG. 7A), and the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system (17). Substrate stage (WS) measured by the coordinate measuring means (15) when the position is detected
Has a first step of storing the coordinate values of each.

【0013】更に本発明は、所定の第2の順序(図7
(b))でその所定の基板上のそれら複数の計測用パタ
ーンの位置をそれぞれアライメント系(17)で検出し
て記憶すると共に、アライメント系(17)でそれら複
数の計測用パターンの位置を検出したときに座標計測手
段(15)により計測される基板ステージ(WS)の座
標値をそれぞれ記憶する第2工程と、その所定の基板上
のそれら複数の計測用パターンのそれぞれについて、そ
の第1工程での計測結果とその第2工程での計測結果と
を比較する第3工程と、を有するものである。
The present invention further provides a predetermined second order (FIG. 7).
In (b)), the positions of the plurality of measurement patterns on the predetermined substrate are detected and stored by the alignment system (17), and the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system (17). The second step of storing the coordinate values of the substrate stage (WS) measured by the coordinate measuring means (15) when the above is performed, and the first step of each of the plurality of measurement patterns on the predetermined substrate. And a third step of comparing the measurement result in step 2 with the measurement result in the second step.

【0014】また、本発明による第2のステッピング精
度計測方法は、例えば図1及び図12に示すように、マ
スク(R)上のパターンが露光される感光性の基板
(W)を保持してこの基板を2次元平面内で位置決めす
る基板ステージ(WS)と、基板ステージ(WS)の位
置決め座標を計測する座標計測手段(15)と、基板
(W)上の位置合わせ用のマークの位置を検出するアラ
イメント系(17)とを有する露光装置の基板ステージ
(WS)のステッピング精度の測定方法において、予め
複数の計測用パターン(ES1〜ES16)が形成され
た所定の基板を基板ステージ(WS)上に載置し、所定
の順序でそれら複数の計測用パターンのそれぞれに対応
させてマスク(R)のパターンを露光し、マスク(R)
のパターンを露光したときのそれら複数の計測用パター
ンの位置をそれぞれアライメント系(17)で検出して
記憶すると共に、アライメント系(17)でそれら複数
の計測用パターンの位置を検出したときに座標計測手段
(15)により計測される基板ステージ(WS)の座標
値をそれぞれ記憶する第1工程を有する。
A second stepping accuracy measuring method according to the present invention holds a photosensitive substrate (W) on which a pattern on a mask (R) is exposed, as shown in FIGS. 1 and 12, for example. The substrate stage (WS) for positioning the substrate in a two-dimensional plane, the coordinate measuring means (15) for measuring the positioning coordinates of the substrate stage (WS), and the position of the alignment mark on the substrate (W) are set. In a method of measuring the stepping accuracy of a substrate stage (WS) of an exposure apparatus having an alignment system (17) for detecting, a predetermined substrate on which a plurality of measurement patterns (ES1 to ES16) are formed in advance is used as a substrate stage (WS). The mask (R) is placed on the mask, and the pattern of the mask (R) is exposed in a predetermined order so as to correspond to each of the plurality of measurement patterns.
The positions of the plurality of measurement patterns when the pattern is exposed are detected and stored by the alignment system (17), respectively, and the coordinates are detected when the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system (17). It has a first step of storing the coordinate values of the substrate stage (WS) measured by the measuring means (15).

【0015】更に本発明は、その第1工程でその所定の
基板上に露光されたマスク(R)のパターンの位置をそ
れぞれアライメント系(17)で検出して記憶すると共
に、アライメント系(17)でマスク(R)のパターン
の露光位置を検出したときに座標計測手段(15)によ
り計測される基板ステージ(WS)の座標値をそれぞれ
記憶する第2工程と、その第1工程での計測結果とその
第2工程での計測結果とを用いて基板ステージ(WS)
のステッピング精度を求める第3工程とを有するもので
ある。
Further, in the present invention, the alignment system (17) detects and stores the position of the pattern of the mask (R) exposed on the predetermined substrate in the first step, and the alignment system (17). The second step of storing the coordinate values of the substrate stage (WS) measured by the coordinate measuring means (15) when the exposure position of the pattern of the mask (R) is detected by the second step, and the measurement result in the first step And the measurement result of the second step, the substrate stage (WS)
And a third step of obtaining the stepping accuracy of.

【0016】[0016]

【作用】一般にステッピング誤差は種々の誤差要因の組
合せによって生じる。その主な誤差要因は、基板ステー
ジ(WS)の座標計測手段(15)の計測誤差、アライ
メント系(17)の検出誤差、制御系による追従誤差
(応答性、設定された許容範囲等)、露光による基板
(W)の膨張、基板ステージ(WS)の駆動による装置
全体のねじれ、基板ステージ(WS)のヨーイング等で
ある。座標計測手段(15)がレーザ干渉計である場
合、座標計測手段(15)の計測誤差としては、計測分
解能による量子化誤差、環境温度、気圧、湿度等による
波長の換算誤差、参照ビームと測長ビームとの混入によ
る非線形誤差、室内空調による参照ビーム及び測長ビー
ムの近傍の空気揺らぎによる誤差等がある。
In general, the stepping error is caused by the combination of various error factors. The main error factors are the measurement error of the coordinate measuring means (15) of the substrate stage (WS), the detection error of the alignment system (17), the tracking error by the control system (responsiveness, set allowable range, etc.), exposure. The expansion of the substrate (W) due to, the twisting of the entire apparatus due to the driving of the substrate stage (WS), the yawing of the substrate stage (WS), and the like. When the coordinate measuring means (15) is a laser interferometer, the measurement error of the coordinate measuring means (15) includes quantization error due to measurement resolution, wavelength conversion error due to environmental temperature, atmospheric pressure, humidity, etc., and reference beam measurement. There are non-linear errors due to mixing with long beams, errors due to air fluctuations in the vicinity of the reference beam and measurement beam due to indoor air conditioning, and so on.

【0017】これに関して本発明の第1のステッピング
精度計測方法においては、第1工程及び第2工程におい
て実際に基板ステージ(WS)をステッピング駆動し
て、基板上の複数の計測用パターンの位置を計測してい
る。即ち、基板ステージ(WS)のステッピング駆動に
同期して座標計測手段(15)で座標値を計測し、並行
してアライメント系(17)で計測用パターンの位置を
検出している。従って、ステッピング精度を悪化させる
要因を特定することができ、ステージ系の調整時にどこ
を調整すべきかが分かり、露光装置の調整工程のスルー
プットが向上する。
With respect to this, in the first stepping accuracy measuring method of the present invention, the substrate stage (WS) is actually stepped in the first step and the second step, and the positions of the plurality of measurement patterns on the substrate are determined. I am measuring. That is, coordinate values are measured by the coordinate measuring means (15) in synchronization with stepping drive of the substrate stage (WS), and in parallel, the position of the measurement pattern is detected by the alignment system (17). Therefore, it is possible to identify the factor that deteriorates the stepping accuracy, know where to adjust when adjusting the stage system, and improve the throughput of the adjustment process of the exposure apparatus.

【0018】また、この第1のステッピング精度計測方
法では、予め所定のマスクパターンの露光及び現像によ
り複数の計測用パターンが形成された所定の基板を用い
て、ステッピング及び疑似的な露光を行っているため、
その所定の基板を用いて何回でもステッピング誤差を計
測することができる。即ち、従来例のように測定する度
にウエハへの露光及び現像を行う必要がなくなり、計測
時間が短縮され、計測結果の信頼性も向上する。
In the first stepping accuracy measuring method, stepping and pseudo exposure are performed using a predetermined substrate on which a plurality of measurement patterns are formed by exposing and developing a predetermined mask pattern in advance. Because
The stepping error can be measured any number of times using the predetermined substrate. That is, unlike the conventional example, it is not necessary to perform exposure and development on the wafer for each measurement, the measurement time is shortened, and the reliability of the measurement result is improved.

【0019】一方、第2のステッピング精度計測方法に
よれば、第1工程において既に形成されている計測用パ
ターンの位置を検出しながらマスクパターンを露光し、
第2工程においてその露光されたパターンの位置を検出
している。従って、既に形成されている計測用パターン
と新たに露光したマスクパターンとの位置ずれ量から、
ステッピング精度を悪化させる要因を特定することがで
き、ステージ系の調整時にどこを調整すべきかが分か
る。また、第1工程において、実際に露光する場合と同
様に基板ステージ(WS)をステッピング駆動して、ス
テッピング駆動の間に座標計測手段(15)の計測値を
高速にサンプリングし、計測時にアライメント系(1
7)の検出結果をサンプリングしている。従って、従来
の計測方法のようなショット領域間の位置ずれ量(オフ
セット誤差)のみならず、実際の露光中の振動等による
投影像の劣化に関しても情報を得ることができる。
On the other hand, according to the second stepping accuracy measuring method, the mask pattern is exposed while detecting the position of the measuring pattern already formed in the first step,
In the second step, the position of the exposed pattern is detected. Therefore, from the amount of positional deviation between the already formed measurement pattern and the newly exposed mask pattern,
It is possible to identify a factor that deteriorates the stepping accuracy and to know where to adjust when adjusting the stage system. Further, in the first step, the substrate stage (WS) is stepwise driven as in the case of actual exposure, the measurement value of the coordinate measuring means (15) is sampled at high speed during the stepping drive, and the alignment system is used at the time of measurement. (1
The detection result of 7) is sampled. Therefore, it is possible to obtain information not only on the amount of positional deviation (offset error) between shot areas as in the conventional measurement method but also on the deterioration of the projected image due to vibration or the like during actual exposure.

【0020】更に、その所定の基板上の計測用パターン
を安定なパターン(SiO2 等)より形成して、その所
定の基板を基準ウエハのように取り扱うこともできる。
そして、例えば複数の露光装置に対して上記の第1工程
及び第2工程を繰り返すことにより、露光装置単体のス
テッピング精度のみならず、複数の露光装置間のステッ
ピング精度のマッチング状態を検出できる。
Further, it is possible to form a measurement pattern on the predetermined substrate with a stable pattern (SiO 2 etc.) and handle the predetermined substrate like a reference wafer.
Then, for example, by repeating the first step and the second step for a plurality of exposure apparatuses, it is possible to detect not only the stepping accuracy of the exposure apparatus itself but also the matching state of the stepping accuracy between the plurality of exposure apparatuses.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明によるステッピング精度計測方
法の第1実施例につき図1〜図11を参照して説明す
る。図1は本実施例の計測方法を適用するのに好適な投
影露光装置の概略的な構成を示し、この図1において、
超高圧水銀ランプ1から発生した照明光ILは楕円鏡2
で反射されてその第2焦点で一度集光した後、コリメー
タレンズ、干渉フィルター、オプティカルインテグレー
タ(フライアイレンズ)及び開口絞り(σ絞り)等を含
む照明光学系3に入射する。不図示であるが、フライア
イレンズはそのレチクル側焦点面がレチクルパターンの
フーリエ変換面(瞳共役面)とほぼ一致するように光軸
AXと垂直な面内方向に配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a stepping accuracy measuring method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the measuring method of the present embodiment. In FIG.
The illumination light IL generated from the ultra-high pressure mercury lamp 1 is an elliptical mirror 2
After being reflected by, and once condensed at the second focal point, it enters the illumination optical system 3 including a collimator lens, an interference filter, an optical integrator (fly eye lens), an aperture stop (σ stop), and the like. Although not shown, the fly-eye lens is arranged in the in-plane direction perpendicular to the optical axis AX so that the reticle-side focal plane of the fly-eye lens substantially coincides with the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern.

【0022】また、楕円鏡2の第2焦点の近傍には、モ
ーター38によって照明光ILの光路の閉鎖及び開放を
行うシャッター(例えば4枚羽根のロータリーシャッタ
ー)37が配置されている。なお、露光用照明光として
は超高圧水銀ランプ1等の輝線の他に、エキシマレーザ
(KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ等)等
のレーザ光、あるいは金属蒸気レーザやYAGレーザの
高調波等を用いても構わない。
A shutter (for example, a four-blade rotary shutter) 37 for closing and opening the optical path of the illumination light IL by a motor 38 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror 2. As the illumination light for exposure, laser light such as an excimer laser (KrF excimer laser, ArF excimer laser) or a harmonic wave of a metal vapor laser or a YAG laser is used in addition to the bright line of the ultra-high pressure mercury lamp 1 or the like. It doesn't matter.

【0023】図1において、照明光学系3から射出され
たフォトレジスト層を感光させる波長域の照明光(i線
等)ILは、その大部分がビームスプリッター4で反射
された後、第1リレーレンズ5、可変視野絞り(レチク
ルブラインド)6及び第2リレーレンズ7を通過してミ
ラー8に至る。そして、ミラー8でほぼ垂直下方に反射
された照明光ILが、メインコンデンサーレンズ9を介
してレチクルRのパターン領域PAをほぼ均一な照度で
照明する。レチクルブラインド6の配置面はレチクルR
のパターン形成面と共役関係(結像関係)にあり、駆動
系36によりレチクルブラインド6を構成する複数枚の
可動ブレードを開閉させて開口部の大きさ、形状を変え
ることによって、レチクルRの照明視野を任意に設定す
ることができる。
In FIG. 1, most of the illumination light (i-line etc.) IL in the wavelength range that exposes the photoresist layer emitted from the illumination optical system 3 is reflected by the beam splitter 4 and then the first relay. The light passes through the lens 5, the variable field diaphragm (reticle blind) 6 and the second relay lens 7 and reaches the mirror 8. Then, the illumination light IL reflected by the mirror 8 in a substantially vertically downward direction illuminates the pattern area PA of the reticle R with substantially uniform illuminance via the main condenser lens 9. The reticle blind 6 is placed on the reticle R
The reticle R is illuminated by changing the size and shape of the opening by opening and closing a plurality of movable blades that form the reticle blind 6 by the drive system 36 in a conjugate relationship (image forming relationship) with the pattern forming surface. The field of view can be set arbitrarily.

【0024】本実施例のレチクルRにはその外周付近に
2個の十字型の遮光性マークよりなるアライメントマー
クが対向して形成されている。これら2個のアライメン
トマークは、レチクルRのアライメント(投影光学系1
3の光軸AXに対する位置合わせ)に用いられる。レチ
クルRは、モータ12によって投影光学系13の光軸A
Xの方向に微動可能で、且つその光軸AXに垂直な水平
面内で2次元移動及び微小回転可能なレチクルステージ
RS上に載置されている。レチクルステージRSの端部
にはレーザ光波干渉測長器(以下、「レーザ干渉計」と
いう)11からのレーザビームを反射する移動鏡11m
が固定され、レチクルステージRSの2次元的な位置は
レーザ干渉計11によって、例えば0.01μm程度の
分解能で常時検出されている。レチクルRの上方にはレ
チクルアライメント系(RA系)10A及び10Bが配
置され、これらRA系10A及び10Bは、レチクルR
の外周付近に形成された2個の十字型のアライメントマ
ークを検出するものである。RA系10A及び10Bか
らの計測信号に基づいてレチクルステージRSを微動さ
せることで、レチクルRはパターン領域PAの中心点が
投影光学系13の光軸AXと一致するように位置決めさ
れる。
In the reticle R of this embodiment, alignment marks composed of two cross-shaped light-shielding marks are formed in the vicinity of the outer periphery of the reticle R so as to face each other. These two alignment marks are used for alignment of the reticle R (projection optical system 1
3 for alignment with the optical axis AX). The reticle R is driven by the motor 12 so that the optical axis A of the projection optical system 13 is
It is mounted on a reticle stage RS that can be finely moved in the X direction, and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a horizontal plane perpendicular to its optical axis AX. At the end of the reticle stage RS, a moving mirror 11m that reflects a laser beam from a laser light wave interferometer (hereinafter referred to as "laser interferometer") 11 is provided.
Is fixed, and the two-dimensional position of the reticle stage RS is constantly detected by the laser interferometer 11 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. Reticle alignment systems (RA systems) 10A and 10B are arranged above the reticle R, and these RA systems 10A and 10B are mounted on the reticle R.
Two cross-shaped alignment marks formed near the outer periphery of the are detected. By finely moving the reticle stage RS based on the measurement signals from the RA systems 10A and 10B, the reticle R is positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX of the projection optical system 13.

【0025】さて、レチクルRのパターン領域PAを通
過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学
系13に入射し、投影光学系13により例えば1/5に
縮小されたレチクルRの回路パターンの投影像が、表面
にフォトレジスト層が形成され、その表面が投影光学系
13の最良結像面とほぼ一致するように保持されたウエ
ハW上に投影(結像)される。
The illumination light IL which has passed through the pattern area PA of the reticle R is incident on the projection optical system 13 which is telecentric on both sides, and the projection optical system 13 projects the circuit pattern of the reticle R, which is reduced to, for example, 1/5. The image is projected (imaged) on the wafer W, which has a photoresist layer formed on the surface thereof and is held so that the surface thereof substantially coincides with the best imaging plane of the projection optical system 13.

【0026】ウエハWは、微小回転可能なウエハホルダ
(不図示)に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージWS上に保持されている。ウエハステー
ジWSは、モーター16によりステップ・アンド・リピ
ート方式で2次元移動可能に構成され、通常の露光時に
はウエハW上の1つのショット領域に対するレチクルR
の転写露光が終了すると、ウエハステージWSは次のシ
ョット位置までステッピング駆動される。ウエハステー
ジWSの端部にはレーザ干渉計15からのレーザビーム
を反射する移動鏡15mが固定され、ウエハステージW
Sの2次元的な座標は、レーザ干渉計15によって例え
ば0.01μm程度の分解能で常時検出されている。レ
ーザ干渉計15は、ウエハステージWSの投影光学系1
3の光軸AXに垂直な一方向(これをX方向とする)及
びこれに垂直なY方向の座標を計測するものであり、そ
れらX方向及びY方向の座標によりウエハステージWS
のステージ座標系(静止座標系)(X,Y)が定められ
る。即ち、レーザ干渉計15により計測されるウエハス
テージWSの座標値が、ステージ座標系(X,Y)上の
座標値である。
The wafer W is vacuum-sucked by a finely rotatable wafer holder (not shown), and is held on the wafer stage WS via this wafer holder. The wafer stage WS is configured to be two-dimensionally movable by a step-and-repeat method by a motor 16, and a reticle R for one shot area on the wafer W is normally exposed.
When the transfer exposure of is completed, the wafer stage WS is stepped to the next shot position. A movable mirror 15m that reflects the laser beam from the laser interferometer 15 is fixed to the end of the wafer stage WS.
The two-dimensional coordinate of S is constantly detected by the laser interferometer 15 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. The laser interferometer 15 is the projection optical system 1 of the wafer stage WS.
3 is for measuring coordinates in one direction perpendicular to the optical axis AX (referred to as the X direction) and in the Y direction perpendicular thereto, and the wafer stage WS
Stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) is defined. That is, the coordinate value of the wafer stage WS measured by the laser interferometer 15 is the coordinate value on the stage coordinate system (X, Y).

【0027】また、ウエハステージWS上にはベースラ
イン量(後述)の計測時等で用いられる基準マークを備
えた基準部材(ガラス基板)14が、ウエハWの露光面
とほぼ同じ高さになるように設けられている。基準部材
14には基準マークとして、光透過性の5組のL字状パ
ターンから成るスリットパターンと、光反射性のクロム
で形成された2組の基準パターン(デューティ比は1:
1)とが設けられている。一方の組の基準パターンは、
Y方向に配列された7個のドットマークをX方向に3列
配列してなる回折格子マークと、3本の直線パターンを
X方向に配列してなる回折格子マークと、Y方向に延び
た12本のバーマークとを、X方向に配列したものであ
る。他方の組の基準パターンはその一方の組の基準パタ
ーンを90°回転したものである。
On the wafer stage WS, a reference member (glass substrate) 14 provided with a reference mark used when measuring a baseline amount (described later) or the like has almost the same height as the exposed surface of the wafer W. Is provided. The reference member 14 has, as a reference mark, a slit pattern composed of five light-transmitting L-shaped patterns and two sets of reference patterns formed of light-reflecting chrome (duty ratio is 1:
1) and are provided. One set of reference patterns is
A diffraction grating mark formed by arranging 7 dot marks arranged in the Y direction in three rows in the X direction, a diffraction grating mark formed by arranging three linear patterns in the X direction, and 12 extending in the Y direction. The bar marks of the book are arranged in the X direction. The other set of reference patterns is the one set of reference patterns rotated by 90 °.

【0028】さて、光ファイバー(不図示)等を用いて
基準部材14の下へ伝送された照明光(露光光)によっ
て、基準部材14に形成されたスリットパターンが下方
(ウエハステージ内部)から照明されるように構成され
ている。基準部材14のスリットパターンを透過した照
明光は、投影光学系13を介してレチクルRの裏面(パ
ターン面)にスリットパターンの投影像を結像する。更
に、レチクルR上の4個のレチクルマークの何れかを通
過した照明光は、メインコンデンサーレンズ9、リレー
レンズ7,5等を通ってビームスプリッター4に達し、
ビームスプリッター4を透過した照明光が、投影光学系
13の瞳共役面の近傍に配置された光電検出器35によ
り受光される。光電検出器35は照明光の強度に応じた
光電信号SSを主制御系18に出力する。以下では、光
ファイバー(不図示)、基準部材14及び光電検出器3
5をまとめてISS(Imaging Slit Sensor)系と呼ぶ。
Now, the slit pattern formed on the reference member 14 is illuminated from below (inside the wafer stage) by the illumination light (exposure light) transmitted below the reference member 14 using an optical fiber (not shown) or the like. Is configured to. The illumination light transmitted through the slit pattern of the reference member 14 forms a projected image of the slit pattern on the back surface (pattern surface) of the reticle R via the projection optical system 13. Further, the illumination light passing through any of the four reticle marks on the reticle R reaches the beam splitter 4 through the main condenser lens 9, the relay lenses 7 and 5, and the like.
The illumination light transmitted through the beam splitter 4 is received by a photoelectric detector 35 arranged near the pupil conjugate plane of the projection optical system 13. The photoelectric detector 35 outputs a photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light to the main control system 18. In the following, an optical fiber (not shown), the reference member 14 and the photoelectric detector 3
5 is collectively called an ISS (Imaging Slit Sensor) system.

【0029】また、図2中には投影光学系13の結像特
性を調整できる結像特性補正部19も設けられている。
本実施例における結像特性補正部19は、投影光学系1
3を構成する一部のレンズエレメント、特にレチクルR
に近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等
の圧電素子を用いて独立に駆動(光軸AXに対して平行
な方向の移動又は傾斜)することで、投影光学系13の
結像特性、例えば投影倍率やディストーションを補正す
るものである。
Further, in FIG. 2, an image formation characteristic correction unit 19 capable of adjusting the image formation characteristic of the projection optical system 13 is also provided.
The imaging characteristic correction unit 19 in this embodiment is the projection optical system 1
Some of the lens elements that make up part 3, especially reticle R
By independently driving (moving or tilting in a direction parallel to the optical axis AX) each of the plurality of lens elements close to each other by using a piezoelectric element such as a piezo element, For example, it corrects projection magnification and distortion.

【0030】次に、投影光学系13の側方にはオフ・ア
クシス方式のアライメントセンサー(以下「Field Imag
e Alignment 系(FIA系)」という)が設けられてい
る。このFIA系において、ハロゲンランプ20で発生
した光をコンデンサーレンズ21及び光ファイバー22
を介して干渉フィルター23に導き、ここでフォトレジ
スト層の感光波長域及び赤外波長域の光をカットする。
干渉フィルター23を透過した光は、レンズ系24、ビ
ームスプリッター25、ミラー26及び視野絞りBRを
介してテレセントリックな対物レンズ27に入射する。
対物レンズ27から射出された光が、投影光学系13の
照明視野を遮光しないように投影光学系13の鏡筒下部
周辺に固定されたプリズム(又はミラー)28で反射さ
れ、ウエハWをほぼ垂直に照射する。
Next, an off-axis type alignment sensor (hereinafter referred to as "Field Imag") is provided on the side of the projection optical system 13.
e Alignment system (FIA system) ”is provided. In this FIA system, the light generated by the halogen lamp 20 is converted into the condenser lens 21 and the optical fiber 22.
The light is guided to the interference filter 23 via the, and the light in the photosensitive wavelength region and the infrared wavelength region of the photoresist layer is cut off there.
The light transmitted through the interference filter 23 enters the telecentric objective lens 27 via the lens system 24, the beam splitter 25, the mirror 26 and the field stop BR.
The light emitted from the objective lens 27 is reflected by a prism (or mirror) 28 fixed around the lower part of the lens barrel of the projection optical system 13 so as not to block the illumination visual field of the projection optical system 13, and the wafer W is almost vertical. To irradiate.

【0031】対物レンズ27からの光は、ウエハW上の
ウエハマーク(下地マーク)を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム28、対物レ
ンズ27、視野絞りBR、ミラー26、ビームスプリッ
ター25及びレンズ系29を介して指標板30に導かれ
る。ここで、指標板30は対物レンズ27及びレンズ系
29に関してウエハWと共役な面内に配置され、ウエハ
W上のウエハマークの像は指標板30の透明窓内に結像
される。更に指標板30には、その透明窓内に指標マー
クとして、Y方向に延びた2本の直線状マークをX方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板30を通過した光は、第1リレーレンズ系31、
ミラー32及び第2リレーレンズ系33を介して撮像素
子(CCDカメラ等)34へ導かれ、撮像素子34の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子34からの撮像信号SVは主制御系1
8に供給され、ここでウエハマークのX方向の位置(座
標値)が算出される。なお、上記構成のFIA系(X軸
用のFIA系)には、Y方向のマーク位置を検出するた
めのもう1組のFIA系(Y軸用のFIA系)も設けら
れている。
The light from the objective lens 27 is applied to the partial area including the wafer mark (base mark) on the wafer W, and the light reflected from the area is the prism 28, the objective lens 27, the field stop BR, and the mirror 26. , Is guided to the index plate 30 via the beam splitter 25 and the lens system 29. Here, the index plate 30 is arranged in a plane conjugate with the wafer W with respect to the objective lens 27 and the lens system 29, and the image of the wafer mark on the wafer W is formed in the transparent window of the index plate 30. Further, the index plate 30 is formed with two linear marks extending in the Y direction at predetermined intervals in the X direction as index marks in the transparent window.
The light that has passed through the index plate 30 receives the first relay lens system 31,
The image of the wafer mark and the image of the index mark are formed on the light receiving surface of the image pickup device 34 by being guided to the image pickup device (CCD camera etc.) 34 via the mirror 32 and the second relay lens system 33. The image pickup signal SV from the image pickup device 34 is supplied to the main control system 1
8, the position (coordinate value) of the wafer mark in the X direction is calculated. The FIA system (X-axis FIA system) configured as described above is also provided with another set of FIA systems (Y-axis FIA system) for detecting the mark position in the Y direction.

【0032】次に、投影光学系13の上部側方にはTT
L(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメントセンサー
17も配置され、アライメントセンサー17からの位置
検出用の光がミラーM1及びM2を介して投影光学系1
3に導かれている。その位置検出用の光は投影光学系1
3を介してウエハW上のウエハマーク上に照射され、こ
のウエハマークからの反射光が投影光学系13、ミラー
M2及びミラーM1を介してアライメントセンサー17
に戻される。アライメントセンサー17は戻された反射
光を光電変換して得られた信号から、ウエハW上のウエ
ハマークの位置を求める。
Next, TT is provided on the upper side of the projection optical system 13.
An L (through the lens) type alignment sensor 17 is also arranged, and the position detection light from the alignment sensor 17 is transmitted through the mirrors M1 and M2 to the projection optical system 1.
It is led to 3. The light for detecting the position is the projection optical system 1
The wafer W on the wafer W is irradiated with the reflected light from the wafer W via the projection optical system 13, the mirror M2, and the mirror M1, and the alignment sensor 17
Returned to. The alignment sensor 17 obtains the position of the wafer mark on the wafer W from the signal obtained by photoelectrically converting the returned reflected light.

【0033】図2は、図1中のTTL方式のアライメン
トセンサー17の詳細な構成を示し、この図2におい
て、本例のアライメントセンサー17は、2光束干渉方
式のアライメント系(以下「LIA系」という)とレー
ザ・ステップ・アライメント方式のアライメント系(以
下「LSA系」という)とをその光学部材を最大限共有
させて組み合わせたものである。ここでは簡単に説明す
るが、より具体的な構成は特開平2−272305号公
報に開示されている。
FIG. 2 shows a detailed structure of the TTL type alignment sensor 17 in FIG. 1. In FIG. 2, the alignment sensor 17 of this example is a two-beam interference type alignment system (hereinafter referred to as “LIA system”). ) And a laser step alignment type alignment system (hereinafter referred to as “LSA system”), and the optical members thereof are maximally shared. Although briefly described here, a more specific configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-272305.

【0034】図2において、光源(He−Neレーザ光
源等)40から射出されたレーザビームはビームスプリ
ッター41で分割され、ここで反射されたレーザビーム
はシャッター42を介して第1ビーム成形光学系(LI
A光学系)45に入射する。一方、ビームスプリッター
41を透過したレーザビームは、シャッター43及びミ
ラー44を介して第2ビーム成形光学系(LSA光学
系)46に入射する。従って、シャッター42及び43
を適宜駆動することにより、LIA系とLSA系とを切
り換えて使用することができる。
In FIG. 2, a laser beam emitted from a light source (He-Ne laser light source, etc.) 40 is split by a beam splitter 41, and the laser beam reflected here is passed through a shutter 42 to a first beam shaping optical system. (LI
A optical system) 45. On the other hand, the laser beam transmitted through the beam splitter 41 enters the second beam shaping optical system (LSA optical system) 46 via the shutter 43 and the mirror 44. Therefore, the shutters 42 and 43
Can be used by switching between the LIA system and the LSA system by appropriately driving.

【0035】さて、LIA光学系45は2組の音響光学
変調器等を含み、所定の周波数差△fを与えた2本のレ
ーザビームを、その光軸を挟んでほぼ対称に射出する。
更に、LIA光学系45から射出された2本のレーザビ
ームは、ミラー47及びビームスプリッター48を介し
てビームスプリッター49に達し、ここを透過した2本
のレーザビームはレンズ系(逆フーリエ変換レンズ)5
3及びミラー54を経て、装置上で固定されている参照
用回折格子55に、互いに異なる2方向から所定の交差
角で入射して結像(交差)する。光電検出器56は、参
照用回折格子55を透過してほぼ同一方向に発生する回
折光同士の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波
状の光電信号SRを主制御系18(図2参照)内のLI
A演算ユニット58に出力する。
The LIA optical system 45 includes two sets of acousto-optic modulators and the like, and emits two laser beams having a predetermined frequency difference Δf substantially symmetrically with respect to the optical axis.
Further, the two laser beams emitted from the LIA optical system 45 reach the beam splitter 49 via the mirror 47 and the beam splitter 48, and the two laser beams transmitted therethrough are a lens system (inverse Fourier transform lens). 5
The light enters the reference diffraction grating 55, which is fixed on the apparatus, from two different directions at a predetermined crossing angle, and forms an image (crossing) through the mirror 3 and the mirror 54. The photoelectric detector 56 receives the interference light of the diffracted lights that are transmitted through the reference diffraction grating 55 and generated in substantially the same direction, and outputs a sinusoidal photoelectric signal SR corresponding to the intensity of the diffracted light to the main control system 18 (FIG. 2))
It is output to the A arithmetic unit 58.

【0036】一方、ビームスプリッター49で反射され
た2本のレーザビームは、対物レンズ50によって視野
絞り51の開口部で一度交差した後、ミラーM2(図1
中のミラーM1は図示省略)を介して投影光学系13に
入射する。更に、投影光学系13に入射した2本のレー
ザビームは、投影光学系13の瞳面で光軸AXに関して
ほぼ対称となって一度スポット状に集光した後、ウエハ
W上のウエハマークのピッチ方向(Y方向)に関して光
軸AXを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束と
なって、ウエハマーク上に異なる2方向から所定の交差
角で入射する。ウエハマーク上には周波数差△fに対応
した速度で移動する1次元の干渉縞が形成され、当該マ
ークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した±1次
回折光(干渉光)は投影光学系13、対物レンズ50等
を介して光電検出器52で受光され、光電検出器52は
干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電信号S
DwをLIA演算ユニット58に出力する。LIA演算
ユニット58は、2つの光電信号SR及びSDwの波形
上の位相差からそのウエハマークの位置ずれ量を算出す
ると共に、レーザ干渉計15からの位置信号PDsを用
いてウエハステージWSの座標位置を求め、この位置ず
れ量及び座標位置の情報をアライメントデータ記憶部6
1(図3参照)に出力する。
On the other hand, the two laser beams reflected by the beam splitter 49 intersect once at the opening of the field stop 51 by the objective lens 50, and then the mirror M2 (see FIG. 1).
The inside mirror M1 is incident on the projection optical system 13 via a mirror (not shown). Further, the two laser beams incident on the projection optical system 13 become substantially symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane of the projection optical system 13 and once converged in a spot shape. The parallel luminous fluxes are inclined with respect to the direction (Y direction) with respect to each other with the optical axis AX in between, and become parallel luminous fluxes, which are incident on the wafer mark from two different directions at a predetermined crossing angle. A one-dimensional interference fringe that moves at a speed corresponding to the frequency difference Δf is formed on the wafer mark, and the ± first-order diffracted light (interference light) generated in the same direction from the mark, here, the optical axis direction, is projected by the projection optical system. The light is received by the photoelectric detector 52 via the system 13, the objective lens 50, etc., and the photoelectric detector 52 receives the sine-wave photoelectric signal S corresponding to the cycle of the change in brightness of the interference fringes.
Dw is output to the LIA operation unit 58. The LIA calculation unit 58 calculates the position deviation amount of the wafer mark from the phase difference on the waveforms of the two photoelectric signals SR and SDw, and uses the position signal PDs from the laser interferometer 15 to calculate the coordinate position of the wafer stage WS. And the information about the positional deviation amount and the coordinate position is obtained from the alignment data storage unit 6
1 (see FIG. 3).

【0037】一方、LSA光学系46はビームエクスパ
ンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、LSA光学系
46から射出されたレーザビームはビームスプリッター
48及び49を介して対物レンズ50に入射する。更
に、対物レンズ50から射出されるレーザビームは、一
度視野絞り51の開口部でスリット状に収束した後、ミ
ラーM2を介して投影光学系13に入射する。投影光学
系13に入射したレーザビームは、その瞳面のほぼ中央
を通った後、投影光学系13のイメージフィールド内で
X方向に伸び、且つ光軸AXに向かうような細長い帯状
スポット光としてウエハW上に投影される。
On the other hand, the LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens and the like, and the laser beam emitted from the LSA optical system 46 enters the objective lens 50 via the beam splitters 48 and 49. Further, the laser beam emitted from the objective lens 50 once converges into a slit shape at the opening of the field stop 51, and then enters the projection optical system 13 via the mirror M2. The laser beam incident on the projection optical system 13 passes through almost the center of its pupil plane, then extends in the X direction within the image field of the projection optical system 13 and is directed to the optical axis AX as an elongated strip-shaped spot light on the wafer. Projected onto W.

【0038】スポット光とウエハW上のウエハマーク
(回折格子マーク)とをY方向に相対移動したとき、当
該ウエハマークから発生する光は投影光学系13、対物
レンズ50等を介して光電検出器52で受光される。光
電検出器52は、ウエハマークからの光のうち±1次〜
3次回折光のみを光電変換し、このように光電変換して
得られた光強度に応じた光電信号SDiを主制御系18
内のLSA演算ユニット57に出力する。LSA演算ユ
ニット57にはレーザ干渉計15からの位置信号PDs
も供給され、LSA演算ユニット57はウエハステージ
WSの単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同
期して光電信号SDiをサンプリングする。更に、LS
A演算ユニット57は、各サンプリング値をデジタル値
に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算
処理によってウエハマークのY方向の位置を算出し、こ
の情報を図3のアライメントデータ記憶部61に出力す
る。
When the spot light and the wafer mark (diffraction grating mark) on the wafer W are moved relative to each other in the Y direction, the light generated from the wafer mark passes through the projection optical system 13, the objective lens 50 and the like and is a photoelectric detector. The light is received at 52. The photoelectric detector 52 has ± 1st order of the light from the wafer mark.
Only the third-order diffracted light is photoelectrically converted, and the photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity obtained by photoelectrically converting in this manner is used as the main control system 18
It is output to the LSA calculation unit 57 in the inside. The LSA arithmetic unit 57 has a position signal PDs from the laser interferometer 15.
Also, the LSA calculation unit 57 samples the photoelectric signal SDi in synchronization with the up / down pulse generated for each unit movement amount of the wafer stage WS. Furthermore, LS
The A calculation unit 57 converts each sampling value into a digital value and stores it in the memory in the order of addresses, and then calculates the position of the wafer mark in the Y direction by a predetermined calculation process, and stores this information in the alignment data storage of FIG. It is output to the unit 61.

【0039】次に、図1の主制御系18の構成につき図
3を参照して説明する。図3は本例の主制御系18及び
これと関連する部材を示し、この図3において、LSA
演算ユニット57、LIA演算ユニット58、FIA演
算ユニット59、アライメントデータ記憶部61、誤差
演算ユニット62、記憶部63、ショットマップデータ
部64、システムコントローラ65、ウエハステージコ
ントローラ66及びレチクルステージコントローラ67
より主制御系18が構成されている。これらの部材の内
で、LSA演算ユニット57、LIA演算ユニット58
及びFIA演算ユニット59は、供給される光電信号か
ら、各ウエハマークの位置ずれ量、及びこの位置ずれ量
の検出時のウエハステージWSの座標位置(X,Y)を
求め、この求めた位置ずれ量及び座標位置(X,Y)の
情報をアライメントデータ記憶部61に供給する。アラ
イメントデータ記憶部61に記憶された位置ずれ量及び
座標位置の情報はEGA演算ユニット62に供給され
る。
Next, the structure of the main control system 18 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the main control system 18 of this example and the members related thereto, and in FIG.
Arithmetic unit 57, LIA arithmetic unit 58, FIA arithmetic unit 59, alignment data storage unit 61, error arithmetic unit 62, storage unit 63, shot map data unit 64, system controller 65, wafer stage controller 66 and reticle stage controller 67.
The main control system 18 is configured by the above. Among these members, the LSA arithmetic unit 57 and the LIA arithmetic unit 58
The FIA calculation unit 59 obtains the positional shift amount of each wafer mark and the coordinate position (X, Y) of the wafer stage WS at the time of detecting the positional shift amount from the supplied photoelectric signal, and the obtained positional shift is detected. Information on the amount and the coordinate position (X, Y) is supplied to the alignment data storage unit 61. The information on the positional deviation amount and the coordinate position stored in the alignment data storage unit 61 is supplied to the EGA calculation unit 62.

【0040】ショットマップデータ記憶部64には、ウ
エハW上の各ショット領域に属するウエハマークのウエ
ハW上の座標系(x,y)での設計上の配列座標値が記
憶され、これら設計上の配列座標値はシステムコントロ
ーラ65に供給される。システムコントローラ65は、
ウエハW上の座標系(x,y)からステージ座標系
(X,Y)への変換係数を用いて、各ウエハマークのス
テージ座標系(X,Y)での配列座標値を求める。そし
てシステムコントローラ65は、この配列座標値に基づ
いてウエハステージコントローラ66を介してレーザ干
渉計15の計測値をモニターしつつ、モーター16を介
して図1のウエハステージWSを駆動して、ウエハW上
の各計測対象領域又は露光対象領域の位置決めを行い、
露光対象領域には露光を行う。また、システムコントロ
ーラ65は、レチクルステージコントローラ67を介し
てレーザ干渉計11の計測値をモニターしつつ、モータ
ー12を介して図1のレチクルステージRSを駆動し
て、レチクルRの位置調整を行う。
The shot map data storage unit 64 stores the designed array coordinate values of the wafer marks belonging to each shot area on the wafer W in the coordinate system (x, y) on the wafer W. The array coordinate value of is supplied to the system controller 65. The system controller 65 is
Using the conversion coefficient from the coordinate system (x, y) on the wafer W to the stage coordinate system (X, Y), the array coordinate value of each wafer mark in the stage coordinate system (X, Y) is obtained. Then, the system controller 65 drives the wafer stage WS of FIG. 1 via the motor 16 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 15 via the wafer stage controller 66 based on the array coordinate values, and drives the wafer W. Position each measurement area or exposure area above,
The exposure target area is exposed. Further, the system controller 65 drives the reticle stage RS of FIG. 1 via the motor 12 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 11 via the reticle stage controller 67, and adjusts the position of the reticle R.

【0041】誤差演算ユニット62は、後述のようにア
ライメントデータ記憶部61に記憶されている位置ずれ
量及びウエハステージWSの座標値(X,Y)の情報か
ら、ステッピング誤差を求め、このステッピング誤差を
記憶部63に記憶する。以下ではアライメント系とし
て、アライメントセンサー17中のLIA光学系45を
使用するものとして説明する。このLIA光学系45か
らは、ウエハステージWSが静止しているときに、投影
光学系13を介してウエハW上の回折格子状のウエハマ
ークに対して周波数の異なる2本のレーザビーム(ヘテ
ロダインビーム)が照射され、2本のレーザビームの内
の第1のレーザビームの+1次回折光と第2のレーザビ
ームの−1次回折光とがウエハWからほぼ垂直上方に平
行に射出される。そして、その±1次回折光よりなる干
渉光を光電変換することにより、ウエハマークの位置に
応じて位相変調されたビート信号が検出され、このビー
ト信号と基準となるビート信号との位相差からそのウエ
ハマークの基準位置からの位置ずれ量が検出される。
The error calculation unit 62 obtains a stepping error from the information of the positional deviation amount and the coordinate value (X, Y) of the wafer stage WS stored in the alignment data storage unit 61 as described later, and the stepping error is obtained. Is stored in the storage unit 63. In the description below, the LIA optical system 45 in the alignment sensor 17 is used as the alignment system. From the LIA optical system 45, when the wafer stage WS is at rest, two laser beams (heterodyne beam) having different frequencies with respect to a diffraction grating wafer mark on the wafer W are projected through the projection optical system 13. ) Is irradiated, and the + 1st-order diffracted light of the first laser beam and the −1st-order diffracted light of the second laser beam of the two laser beams are emitted from the wafer W substantially vertically in parallel. By photoelectrically converting the interference light composed of the ± 1st-order diffracted lights, a beat signal whose phase is modulated according to the position of the wafer mark is detected, and the beat signal is detected from the phase difference between the beat signal and the reference beat signal. The amount of displacement of the wafer mark from the reference position is detected.

【0042】図4は、アライメントセンサー17中のL
IA光学系45による検出位置とウエハステージWSに
対する図1のレーザ干渉計15からのレーザビームの位
置関係とを示し、この図4において、ウエハステージW
SのX方向用の移動鏡15mXには、図示省略された2
つの干渉測長部から間隔RL1 の2本のレーザビームL
X 及びLBOFがX軸に平行に照射され、レーザビーム
LBX の延長上に投影光学系13の光軸(図4では投影
光学系13の露光フィールド13aを示している)が有
り、レーザビームLBOFの延長上に図1のオフ・アクシ
ス方式のFIA系の対物レンズ27による観察フィール
ド27aの中心を通る軸が有る。同様に、ウエハステー
ジWSのY方向用の移動鏡15mYにも、図示省略され
た干渉測長部からレーザビームLBY がY軸に平行に照
射され、レーザビームLBY の延長上に投影光学系13
の光軸が有る。
FIG. 4 shows L in the alignment sensor 17.
The position detected by the IA optical system 45 and the positional relationship of the laser beam from the laser interferometer 15 of FIG. 1 with respect to the wafer stage WS are shown.
The movable mirror 15mX for the X direction of S is not shown in FIG.
Two laser beams L with an interval RL 1 from one interferometer
B X and LB OF are irradiated parallel to the X axis, and the optical axis of the projection optical system 13 (the exposure field 13a of the projection optical system 13 is shown in FIG. 4) is present on the extension of the laser beam LB X. On the extension of the beam LB OF , there is an axis passing through the center of the observation field 27a by the objective lens 27 of the off-axis type FIA system of FIG. Similarly, a laser beam LB Y is also irradiated to the Y-direction movable mirror 15mY of the wafer stage WS from an interferometric length measuring unit (not shown) in parallel with the Y-axis, and the projection optical system is extended on the extension of the laser beam LB Y. Thirteen
There is an optical axis.

【0043】そして、レーザビームLBX 及びLBY
よる測長結果から、投影光学系13の光軸上でのウエハ
ステージWSの2次元座標(X,Y)が求められる。こ
れらレーザビームLBX 及びLBY は投影光学系13の
光軸上で交差しているため、ウエハステージWSの座標
を計測する際にアッベ誤差が生じないようになってい
る。また、オフ・アクシス方式のFIA系の観察フィー
ルド内の所定の基準点でのウエハステージWSの2次元
座標は、レーザビームLBOF及びLBY によりアッベ誤
差が生じない状態で計測される。更に、レーザビームL
X による測長結果とレーザビームLBOFによる測長結
果との差分からウエハステージWSのヨーイングが求め
られる。
Then, the two-dimensional coordinates (X, Y) of the wafer stage WS on the optical axis of the projection optical system 13 are obtained from the measurement results of the laser beams LB X and LB Y. Since these laser beams LB X and LB Y intersect on the optical axis of the projection optical system 13, an Abbe error does not occur when measuring the coordinates of the wafer stage WS. Further, the two-dimensional coordinates of the wafer stage WS at a predetermined reference point in the observation field of the off-axis type FIA system are measured by the laser beams LB OF and LB Y without causing an Abbe error. Furthermore, the laser beam L
The yawing of the wafer stage WS is obtained from the difference between the measurement result by B X and the measurement result by the laser beam LB OF .

【0044】また、図4において、投影光学系13の露
光フィールド13a内のY方向の周辺の計測点Mxに図
2のLIA光学系45からの位置検出用のヘテロダイン
ビームが照射され、露光フィールド13a内のX方向の
周辺の計測点MyにY軸用のLIA光学系からヘテロダ
インビームが照射される。計測点Mxは露光フィールド
13aの中心から観察フィールド27a側に間隔RL2
だけ離れた位置にあり、計測点Myは露光フィールド1
3aの中心から移動鏡15mX側に間隔RL2だけ離れ
た位置にある。
Further, in FIG. 4, a measurement point Mx in the Y direction in the exposure field 13a of the projection optical system 13 is irradiated with the heterodyne beam for position detection from the LIA optical system 45 of FIG. The heterodyne beam is irradiated from the LIA optical system for the Y axis to the measurement points My in the X direction on the inside. The measurement point Mx is spaced from the center of the exposure field 13a toward the observation field 27a by a distance RL 2.
The measurement point My is at the exposure field 1
It is located at a distance RL 2 from the center of 3a toward the movable mirror 15mX.

【0045】次に、本実施例で使用するレチクルRにつ
き図5を参照して説明する。図5(a)は本例のレチク
ルRのパターン領域内のパターンを示し、この図5
(a)において、レチクルRの中央部に位置計測用マー
ク71Aが形成され、位置計測用マーク71AからX方
向に間隔a及びY方向に間隔bの位置に位置計測用マー
ク71Bが形成されている。位置計測用マーク71A及
び71Bは、それぞれ従来例で説明した図15の位置計
測用マーク81及び82の原画パターンと同じマークで
ある。従って、位置計測用マーク71A及び71Bの投
影像の位置は図15で説明した方法、即ち本例の図2の
LSA光学系46を使用する方法(レーザ・ステップ・
アライメント方式)により検出できる。
Next, the reticle R used in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a pattern in the pattern area of the reticle R of this example.
In (a), a position measuring mark 71A is formed at the center of the reticle R, and a position measuring mark 71B is formed at a position having a distance a in the X direction and a distance b in the Y direction from the position measuring mark 71A. . The position measuring marks 71A and 71B are the same marks as the original image patterns of the position measuring marks 81 and 82 of FIG. 15 described in the conventional example. Therefore, the positions of the projected images of the position measurement marks 71A and 71B are determined by the method described with reference to FIG. 15, that is, the method using the LSA optical system 46 of FIG.
It can be detected by the alignment method).

【0046】また、位置計測用マーク71BのY方向に
延びたドットパターン列のY方向への延長線上に、X方
向に所定ピッチで配列された格子状の位置計測用マーク
(以下、「LIA計測用マーク」という)72Xが形成
され、位置計測用マーク71BのX方向に延びた直線部
のX方向への延長線上に、Y方向に所定ピッチで配列さ
れた格子状のLIA計測用マーク72Yが形成されてい
る。図5(a)のレチクルRのパターンを投影光学系1
3を介してウエハW上に露光して現像すると、図5
(b)に示すように、投影光学系13の露光フィールド
13aの中央に位置計測用マーク71Aの像71APが
形成される。投影光学系13の投影倍率をβとして、露
光フィールド13aの中央に位置計測用マーク71AP
がある状態から、ウエハステージWSをX方向にβ・a
及びY方向にβ・bだけ移動させると、図5(b)に示
すように、露光フィールド13aの中央に位置計測用マ
ーク71Bの像71BPが移動し、露光フィールド13
aの周辺部にLIA計測用マーク72Xの像72XP及
びLIA計測用マーク72Yの像72YPが移動する。
以下では、簡単のため位置計測用マークの像71AP,
71BPをも「位置計測用マーク」と呼び、LIA計測
用マークの像72XP,72YPをも「LIA計測用マ
ーク」と呼ぶ。
Further, on a line extending in the Y direction of the dot pattern row extending in the Y direction of the position measuring marks 71B, grid-like position measuring marks (hereinafter referred to as "LIA measurement") arranged at a predetermined pitch in the X direction. 72X is formed, and grid-like LIA measurement marks 72Y arranged at a predetermined pitch in the Y direction are formed on the extension line in the X direction of the straight line portion extending in the X direction of the position measurement mark 71B. Has been formed. The pattern of the reticle R shown in FIG.
When the wafer W is exposed to light through 3 and developed, as shown in FIG.
As shown in (b), an image 71AP of the position measuring mark 71A is formed at the center of the exposure field 13a of the projection optical system 13. When the projection magnification of the projection optical system 13 is β, the position measuring mark 71AP is provided at the center of the exposure field 13a.
The wafer stage WS in the X direction from the state
5B in the Y direction, the image 71BP of the position measuring mark 71B moves to the center of the exposure field 13a, as shown in FIG.
The image 72XP of the LIA measurement mark 72X and the image 72YP of the LIA measurement mark 72Y move to the peripheral portion of a.
In the following, for the sake of simplicity, the position measurement mark image 71AP,
71BP is also referred to as "position measurement mark", and LIA measurement mark images 72XP and 72YP are also referred to as "LIA measurement mark".

【0047】なお、投影光学系13は実際にはレチクル
パターンの倒立像をウエハW上に結像するが、分かり易
くするため、ここでは投影光学系13が正立像をウエハ
W上に結像するものとして説明している。そして、図2
のアライメントセンサー17内のLIA光学系45から
のヘテロダインビームが、図5(b)のLIA計測用マ
ーク72XP上にビームスポット73Xとして照射さ
れ、不図示のY軸用のLIA光学系からのヘテロダイン
ビームが、LIA計測用マーク72YP上にビームスポ
ット73Yとして照射される。これにより、LIA計測
用マーク72XPのX方向の位置ずれ量、及びLIA計
測用マーク72YPのY方向の位置ずれ量がそれぞれL
IA方式(2光束干渉方式)で検出される。LIA計測
用マーク72XP及び72YPは、LIA光学系45を
含む検出系等が或る程度の設置誤差を有することを考慮
して十分に大きな格子マークとなっている。
Although the projection optical system 13 actually forms an inverted image of the reticle pattern on the wafer W, the projection optical system 13 forms an erect image on the wafer W for the sake of clarity. It is explained as a thing. And FIG.
The heterodyne beam from the LIA optical system 45 in the alignment sensor 17 is irradiated as a beam spot 73X on the LIA measurement mark 72XP of FIG. 5B, and the heterodyne beam from the YIA LIA optical system (not shown). Is radiated as a beam spot 73Y on the LIA measurement mark 72YP. As a result, the amount of misalignment of the LIA measurement mark 72XP in the X direction and the amount of misalignment of the LIA measurement mark 72YP in the Y direction are respectively L.
It is detected by the IA method (two-beam interference method). The LIA measurement marks 72XP and 72YP are sufficiently large lattice marks in consideration of the fact that the detection system including the LIA optical system 45 and the like have a certain installation error.

【0048】図5(a)のレチクルRを使用して以下の
ようにステッピング精度の計測を行う。即ち、先ず未露
光でフォトレジストが塗布されたウエハWを図1のウエ
ハステージWS上に載置し、そのウエハW上に規則的に
順次図5(a)のレチクルRのパターン像を投影し、そ
のウエハWを現像する。図6は現像後のウエハW上のシ
ョット配列を示し、この図6において、ウエハW上には
X方向及びY方向にほぼ一定のピッチで16個のショッ
ト領域ES1,ES2,…,ES16が形成され、各シ
ョット領域ESi(i=1〜16)にそれぞれ図5
(a)のレチクルRのパターン像が凹凸パターンとして
形成されている。例えば1番目のショット領域ES1に
は、位置計測用マーク71AP1 及び71BP1 と、L
IA計測用マーク72XP1 及び72YP1 とが形成さ
れている。図5(b)で説明したように、ショット領域
ES1への露光時には位置計測用マーク71AP1 が露
光フィールドの中心に位置しているが、後述のようにウ
エハステージWSをステッピング駆動してショット領域
ES1の位置を検出する際には、位置計測用マーク71
BP1 を露光フィールドの中心に設定してLIA光学系
からのヘテロダインビームをLIA計測用マーク72X
1 及び72YP 1 に照射する。
Using the reticle R of FIG. 5A, the following
As described above, the stepping accuracy is measured. That is, first of all
The wafer W coated with the photoresist by light is used as the wafer of FIG.
Placed on the Hastage WS and regularly on the wafer W
The pattern image of the reticle R shown in FIG.
The wafer W is developed. FIG. 6 shows a wafer on the wafer W after development.
FIG. 6 shows a hot arrangement, and in FIG.
16 shots at almost constant pitch in the X and Y directions
Area ES1, ES2, ..., ES16 are formed,
FIG. 5 is shown in each of the hot regions ESi (i = 1 to 16).
The pattern image of the reticle R in (a) is an uneven pattern.
Has been formed. For example, in the first shot area ES1
Is the position measurement mark 71AP1And 71 BP1And L
IA measurement mark 72XP1And 72YP1And formed
Has been. As described in FIG. 5B, the shot area
Position measurement mark 71AP during exposure to ES11Dew
It is located in the center of the light field, but
Shot area by stepping drive of Eha Stage WS
When detecting the position of ES1, the position measurement mark 71
BP1Is set to the center of the exposure field and the LIA optical system
Heterodyne beam from LIA measurement mark 72X
P1And 72YP 1To irradiate.

【0049】次に、図6のように露光及び現像がなされ
たウエハWを図1のウエハステージWS上に載置して、
ウエハステージWSをステッピング駆動することによ
り、図7(a)に示すように、ショット領域ES13,
…,ES16,ES9,…,ES12,ES5,…,E
S4の順にLIA方式で、各ショット領域ESiのLI
A計測用マークの位置を検出する。この際に、図6のウ
エハW上の各ショット領域ESi(i=1〜16)の配
列データに基づいて、各ショット領域ESiの右上隅の
位置計測用マーク(71BP1 等)を投影光学系13の
露光フィールドの中心に設定してウエハステージWSを
静止させる。そしてこの静止状態で、図4のレーザビー
ムLBX,LBY,LBOFによる座標計測値XAi,YAi,O
Ai、LIA方式で検出されたX軸用のLIA計測用マ
ーク(72XP1 等)の位置ずれ量xAi、LIA方式で
検出されたY軸用のLIA計測用マーク(72YP
1 等)の位置ずれ量yAi、室内の温度、湿度、気圧、干
渉計補正値(温度等によるレーザビームの波長の補正
値)、及びウエハステージWSの駆動系のトルク値等を
サンプリングする。なお、レーザビームLBX,LBY,L
OFによる座標計測値、及びLIA方式での検出結果
は、2msec間隔でサンプリングを行って計測結果を
平均し、その他の値はショット領域ESi毎に1回ず
つ、実際の露光時の露光時間と同等の時間だけサンプリ
ングを行う。
Next, the wafer W exposed and developed as shown in FIG. 6 is placed on the wafer stage WS shown in FIG.
By driving the wafer stage WS by stepping drive, as shown in FIG.
…, ES16, ES9,…, ES12, ES5,…, E
LI of each shot area ESi by the LIA method in the order of S4
A The position of the measurement mark is detected. At this time, based on the array data of each shot area ESi (i = 1 to 16) on the wafer W of FIG. 6, the position measurement mark (71BP 1 etc.) at the upper right corner of each shot area ESi is projected onto the projection optical system. The wafer stage WS is set stationary at the center of the exposure field 13 of FIG. Then, in this stationary state, coordinate measurement values X Ai , Y Ai , O by the laser beams LB X , L B Y , and L B OF in FIG.
F Ai , misalignment amount x Ai of the X-axis LIA measurement mark (72XP 1, etc.) detected by the LIA method, Y-axis LIA measurement mark (72YP detected by the LIA method)
1 ) and the like, the positional deviation amount y Ai , the room temperature, the humidity, the atmospheric pressure, the interferometer correction value (the correction value of the wavelength of the laser beam due to the temperature, etc.), the torque value of the drive system of the wafer stage WS, etc. are sampled. The laser beams LB X , LB Y , L
The coordinate measurement value by B OF and the detection result by the LIA method are sampled at 2 msec intervals and the measurement results are averaged. Other values are once for each shot area ESi and the exposure time at the time of actual exposure. Sampling is done for an equivalent time.

【0050】次に、図6のウエハWを対象として2回目
の計測を行う。この2回目の計測でも、ウエハステージ
WSをステッピング駆動することにより、図7(b)に
示すように1回目の計測での順序と同じ順序でショット
領域ES13,…,ES4の順に、LIA方式で各ショ
ット領域ESiのLIA計測用マークの位置を検出す
る。この2回目の計測でも各ショット領域ESi(i=
1〜16)について、図4のレーザビームLBX,LBY,
LBOFによる座標計測値XBi,YBi,OFBi、LIA方
式で検出されたX軸用のLIA計測用マーク(72XP
1 等)の位置ずれ量xBi、LIA方式で検出されたY軸
用のLIA計測用マーク(72YP1 等)の位置ずれ量
Bi、室内の温度、湿度、気圧、干渉計補正値(温度等
によるレーザビームの波長の補正値)、及びウエハステ
ージWSの駆動系のトルク値等をサンプリングする。
Next, the second measurement is performed on the wafer W of FIG. Also in this second measurement, by stepping the wafer stage WS, as shown in FIG. 7B, the shot areas ES13, ..., ES4 are arranged in the same order as in the first measurement by the LIA method. The position of the LIA measurement mark in each shot area ESi is detected. Even in this second measurement, each shot area ESi (i =
For 1-16), the laser beam LB X in FIG. 4, LB Y,
Coordinate measurement values by LB OF X Bi , Y Bi , OF Bi , LIA measurement mark for the X axis detected by the LIA method (72XP
(1 etc.) misalignment amount x Bi , YIA LIA measurement mark (72YP 1 etc.) position misalignment y Bi detected by the LIA method, room temperature, humidity, atmospheric pressure, interferometer correction value (temperature The correction value of the wavelength of the laser beam, etc., and the torque value of the drive system of the wafer stage WS are sampled.

【0051】その後、上述のように2回の計測で得られ
た計測結果を解析して、ステッピング誤差の要因を求め
る。先ず、2回目の計測結果(添字Bを付した値)から
1回目の計測結果(添字Aを付した値)を差し引いた結
果が、ウエハステージWSをステッピング駆動した場合
に生ずる誤差(ステッピング誤差)となる。従って、レ
ーザビームLBX,LBY,LBOFによる座標計測値のステ
ッピング誤差をΔXi,ΔYi ,ΔOFi として、LI
A方式で検出されたX軸用のLIA計測用マークの位置
ずれ量、及びLIA方式で検出されたY軸用のLIA計
測用マークの位置ずれ量のステッピング誤差をそれぞれ
Δxi 及びΔyi とすると、これらステッピング誤差は
次のように表される。
After that, the measurement results obtained by the two measurements as described above are analyzed to find the factor of the stepping error. First, the result of subtracting the measurement result of the first time (the value with the subscript A) from the measurement result of the second time (the value with the subscript B) is an error (stepping error) that occurs when the wafer stage WS is driven by stepping. Becomes Therefore, the stepping errors of the coordinate measurement values by the laser beams LB X , LB Y , and LB OF are set as ΔX i , ΔY i , and ΔOF i , and LI is set.
Supposing that the stepping error of the position deviation amount of the X-axis LIA measurement mark detected by the A method and the position deviation amount of the Y-axis LIA measurement mark detected by the LIA method is Δx i and Δy i , respectively. , These stepping errors are expressed as follows.

【0052】[0052]

【数1】ΔXi=XBi−XA ,ΔYi=YBi−YA ,ΔOF
i=OFBi−OFA
[Number 1] ΔX i = X Bi -X A, ΔY i = Y Bi -Y A, ΔOF
i = OF Bi −OF A

【0053】[0053]

【数2】Δxi=xBi−xA ,Δyi=yBi−yA 同様に室内の温度等についても差分演算によりステッピ
ング誤差が求められる。これらのステッピング誤差は以
下のように要因別に分類することができる。 レーザ干渉計の計測結果のオフセット誤差(ΔXi
i):これはウエハステージWSのステージ制御誤差と
考えられる。 (ΔOFi-ΔXi)/(レーザビームLBX とLBOF
の間隔RL1)=YAW:これはウエハステージWSのヨ
ーイング誤差と考えられる。
[Mathematical formula-see original document] In the same way as Δx i = x Bi −x A and Δy i = y Bi −y A , the stepping error is obtained by the difference calculation for the room temperature and the like. These stepping errors can be classified according to factors as follows. Offset error of measurement result of laser interferometer (ΔX i , Δ
Y i ): This is considered to be a stage control error of the wafer stage WS. (ΔOF i −ΔX i ) / (Interval RL 1 between laser beams LB X and LB OF ) = YAW: This is considered to be a yawing error of wafer stage WS.

【0054】(Δxi,Δyi)−(ΔXi,ΔYi)−
(YAW・RL2,YAW・RL2)(但し、YAWはヨー
イング誤差である、RL2 は図4に示すように、LIA
計測用ビームの露光中心からの間隔である):これは空
気揺らぎ誤差及びレーザ干渉計の誤差であると考えられ
る。 温度、湿度、気圧、レーザ干渉計の波長補正値のステ
ッピング誤差:これらはレーザ干渉計の計測結果の補正
誤差であると考えられる。 ウエハステージWSの駆動系のトルク値のステッピン
グ誤差:これはウエハステージWSのステージ制御精度
であると考えられる。
(Δx i , Δy i )-(ΔX i , ΔY i )-
(YAW RL 2 , YAW RL 2 ) (where YAW is the yawing error, RL 2 is the LIA as shown in FIG. 4)
(The distance from the center of exposure of the measurement beam): This is considered to be an air fluctuation error and a laser interferometer error. Temperature, humidity, atmospheric pressure, stepping error of wavelength correction value of laser interferometer: These are considered to be correction errors of measurement result of laser interferometer. Stepping error of torque value of drive system of wafer stage WS: This is considered to be stage control accuracy of the wafer stage WS.

【0055】このように〜に分類されたステッピン
グ誤差が集まって全体としてのステッピング誤差となる
ため、これらの数値の中で所定の基準値よりも悪い要因
について調整を行うことにより、効率的にステッピング
精度を改善することができる。なお、図7の例では1回
目と2回目とでステッピングの順序は同じであるが、図
8(a)及び(b)に示すように1回目と2回目とでス
テッピング方向を変更しても良い。即ち、図8(a)で
は図7(a)と同じ順序で各ショット領域ESiの計測
が行われるが、図8(b)ではショット領域ES16,
…,ES8,ES12,…,ES9,ES8,…,ES
5,ES4,…,ES1の順序で計測が行われる。この
ように1回目と2回目とでステッピング方向を変更する
ことにより、ステッピングの方向によるステッピング精
度の差異を調べることができる。また、1回目では実際
に各ショット領域ESiへの露光を行いながら計測を行
い、2回目では露光を行うことなく計測を行うことによ
り、露光によるウエハWの膨張の影響を調べてみること
もできる。その他に、ウエハの傾きを補正するオートレ
ベリングを行う場合と行わない場合等に関しても、その
影響を調べることができる。
As described above, since the stepping errors classified as to form the stepping error as a whole, the stepping error is adjusted efficiently by adjusting the factors worse than the predetermined reference value among these numerical values. The accuracy can be improved. In the example of FIG. 7, the stepping order is the same in the first and second steps, but even if the stepping direction is changed in the first and second steps as shown in FIGS. 8A and 8B. good. That is, in FIG. 8A, the shot areas ESi are measured in the same order as in FIG. 7A, but in FIG.
…, ES8, ES12,…, ES9, ES8,…, ES
5, ES4, ..., ES1 are measured in this order. In this way, by changing the stepping direction between the first and second times, it is possible to check the difference in stepping accuracy depending on the stepping direction. It is also possible to check the influence of the expansion of the wafer W by the exposure by performing the measurement while actually exposing each shot area ESi in the first time and performing the measurement in the second time without performing the exposure. . In addition, it is possible to investigate the influence of the case where the auto leveling for correcting the inclination of the wafer is performed and the case where it is not performed.

【0056】次に、計測結果の表示方法の例につき説明
する。先ず上述の〜の結果を個別に表示する場合を
考えると、図9に示すようなベクトル表示が望ましい。
図9はウエハW上の各ショット領域ES1,ES2,E
S3,…毎に、例えばレーザ干渉計により2回目に計測
された座標(XBi,YBi)から、1回目に計測された座
標(XAi,YAi)を差し引いて得られたオフセットを示
すベクトル(ΔX1,ΔY1)、(ΔX2,ΔY2)、(ΔX3,
ΔY3)、…を拡大してプロットしたものである。このオ
フセットの誤差要因を更に線形誤差、非線形誤差等に分
離して表示できるようにしておけば、ステッピング誤差
についてウエハW上のショット領域の列毎の特性や周辺
部のショット領域の特性の良否も一目で判別することが
できる。
Next, an example of a method of displaying the measurement result will be described. First, considering the case of individually displaying the above-mentioned results (1) to (3), the vector display as shown in FIG. 9 is preferable.
FIG. 9 shows each shot area ES1, ES2, E on the wafer W.
For each S3, ..., Shown is an offset obtained by subtracting the coordinate (X Ai , Y Ai ) measured for the first time from the coordinate (X Bi , Y Bi ) measured for the second time by a laser interferometer, for example. Vectors (ΔX 1 , ΔY 1 ), (ΔX 2 , ΔY 2 ), (ΔX 3 ,
ΔY 3 ), ... Are enlarged and plotted. If the error factor of the offset can be further divided into a linear error, a non-linear error, and the like to be displayed, the characteristics of each row of the shot area on the wafer W and the characteristics of the shot area in the peripheral area can be checked for the stepping error. It can be identified at a glance.

【0057】また、レーザ干渉計により計測された座標
(X,Y)と、LIA方式で計測された座標(x,y)
とについては、各ショット領域ESiでのオフセット
(ΔX i,ΔYi)及び(Δxi,Δyi)の他に、2msec
毎にサンプリングしたときの標準偏差の3倍の値(3
σ)を表示できるようにしてもよい。図10(a)はレ
ーザ干渉計による計測結果の内のX座標のオフセットΔ
i をショット領域ESi毎に表示したものであり、図
10(b)はそのX座標のサンプリング値の3σをショ
ット領域ESi毎に表示したものである。その3σの値
より、実際の露光中にどの程度の振動が生じているのか
を調べることができ、その振動を抑制することにより投
影像の劣化を防止することもできる。
The coordinates measured by the laser interferometer
(X, Y) and coordinates (x, y) measured by the LIA method
And for the offset in each shot area ESi
(ΔX i, ΔYi) And (Δxi, Δyi) And 2msec
A value that is three times the standard deviation (3
σ) may be displayed. Figure 10 (a) shows
X-coordinate offset Δ in the measurement result by the laser interferometer
XiIs displayed for each shot area ESi.
10 (b) shows 3σ of the sampling value of the X coordinate.
It is displayed for each dot area ESi. The value of 3σ
How much vibration is occurring during actual exposure
It is possible to check the
It is also possible to prevent the deterioration of the image.

【0058】更に、図11に示すように、各ショット領
域毎の計測データをフーリエ変換し、周波数fを横軸と
して縦軸に強度を表示するようにしてもよい。これによ
り、露光装置内のどの駆動部の振動がステッピング誤差
に影響しているのかを正確に調べることができる。これ
に関して、計測データを各ショット領域毎にフーリエ変
換し、その結果を平均して露光装置の平均的振動を調べ
ることも可能である。また、ショット領域毎に数回計測
を行ってそれぞれ計測データをフーリエ変換し、フーリ
エ変換結果を平均化して、ショット領域毎の差異を調べ
るようにしてもよい。また、このようにフーリエ変換す
る方法では、特にLIA方式で位置検出を行う場合の計
測精度が新たな誤差要因として生じるが、複数回計測を
行ってフーリエ変換結果を平均化することにより、その
新たな誤差要因は無視できる誤差となる。
Further, as shown in FIG. 11, the measurement data for each shot area may be Fourier transformed and the intensity may be displayed on the vertical axis with the frequency f as the horizontal axis. As a result, it is possible to accurately check which vibration of the driving unit in the exposure apparatus affects the stepping error. In this regard, it is also possible to examine the average vibration of the exposure apparatus by Fourier-transforming the measurement data for each shot area and averaging the results. Alternatively, the measurement may be performed several times for each shot area, the measurement data may be Fourier-transformed, and the Fourier-transformed results may be averaged to examine the difference between the shot areas. In addition, in the method of performing the Fourier transform as described above, the measurement accuracy particularly when the position detection is performed by the LIA method occurs as a new error factor, but by performing the measurement a plurality of times and averaging the Fourier transform results, the new Such error factors are errors that can be ignored.

【0059】次に、本発明の第2実施例につき図12を
参照して説明する。この実施例でも図1〜図3で示され
ている投影露光装置を使用する。また、レチクルとして
は図5(a)のパターンが形成されているレチクルRを
使用し、ウエハとしては図6に示すように、X方向及び
Y方向にほぼ一定ピッチで配列されたショット領域ES
1〜ES16にそれぞれ図5(a)のレチクルRのパタ
ーンを露光して現像してあるウエハWを使用するものと
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, the projection exposure apparatus shown in FIGS. 1 to 3 is used. Further, as the reticle, the reticle R on which the pattern of FIG. 5A is formed is used, and as the wafer, as shown in FIG. 6, shot areas ES arranged in the X direction and the Y direction at substantially constant pitches.
It is assumed that a wafer W on which the pattern of the reticle R shown in FIG.

【0060】図12は本実施例で使用するウエハWを示
し、最初の段階ではショット領域ES1,ES2,…,
ES16にそれぞれ図5(a)の位置計測用マーク71
A,71B及びLIA計測用マーク72X,72Yの像
が凹凸パターンとして形成されている。この状態から、
各ショット領域ESi(i=1〜16)毎に所定の順序
で(例えば図7(a)の順序で)、各ショット領域ES
i中のLIA計測用マーク(72XP1,72YP1 等)
の位置を図2のLIA光学系45を用いて検出している
状態で、レチクルRのパターンを露光する。そして、露
光中の静止状態で、図4のレーザビームLBX,LBY,L
OFによる座標計測値XAi,YAi,OF Ai、LIA方式
で検出されたX軸用のLIA計測用マーク(72XP1
等)の位置ずれ量xAi、LIA方式で検出されたY軸用
のLIA計測用マーク(72YP 1 等)の位置ずれ量y
Ai、室内の温度、湿度、気圧、干渉計補正値(温度等に
よるレーザビームの波長の補正値)、及びウエハステー
ジWSの駆動系のトルク値等をサンプリングする。
FIG. 12 shows a wafer W used in this embodiment.
However, in the first stage, the shot areas ES1, ES2, ...,
Each ES16 has a position measurement mark 71 shown in FIG.
Images of A, 71B and LIA measurement marks 72X, 72Y
Are formed as an uneven pattern. From this state,
Predetermined order for each shot area ESi (i = 1 to 16)
(For example, in the order of FIG. 7A), each shot area ES
LIA measurement mark in i (72XP1, 72YP1etc)
Position is detected using the LIA optical system 45 of FIG.
In this state, the pattern of the reticle R is exposed. And dew
Laser beam LB of FIG. 4 in a stationary state in the lightX, LBY, L
BOFCoordinate measurement value XAi, YAi, OF Ai, LIA method
LIA measurement mark (72XP) for X axis detected by1
Misalignment amount x)Ai, For Y-axis detected by LIA method
LIA measurement mark (72YP 1Misalignment amount y)
Ai, Room temperature, humidity, atmospheric pressure, interferometer correction value (temperature etc.
Laser beam wavelength correction value) and wafer stay
The torque value of the drive system of the WS is sampled.

【0061】これにより、例えばショット領域ES1に
関しては、位置計測用マーク71BP1 を中心としたシ
ョット領域EQ1にレチクルRのパターン像が露光さ
れ、位置計測用マーク71BP1 の近傍には、図5
(a)の中央の位置計測用マーク71Aの像71AQ1
が露光される。同様にして、各ショット領域ES2,E
S3,…,ES16に対してそれぞれ横ずれしたショッ
ト領域EQ2,EQ3,…,EQ16に、レチクルRの
パターン像が露光される。その後ウエハWの現像を行う
ことにより、ショット領域EQ1〜EQ16上のパター
ン像が凹凸パターンとなる。
[0061] Thus, for example, with respect to the shot area ES1, the pattern image of the reticle R is exposed on the shot area EQ1 around the position measurement mark 71 bp 1, in the vicinity of the position measurement marks 71 bp 1 is 5
Image 71AQ 1 of position measuring mark 71A at the center of (a)
Is exposed. Similarly, each shot area ES2, E
The pattern images of the reticle R are exposed on shot areas EQ2, EQ3, ..., EQ16 which are laterally displaced with respect to S3 ,. Then, by developing the wafer W, the pattern image on the shot regions EQ1 to EQ16 becomes an uneven pattern.

【0062】次に、ウエハW上のショット領域EQ1〜
EQ16について所定の順序で(例えば図7(b)の順
序で)、各ショット領域EQi中のLIA計測用マーク
の位置を図2のLIA光学系45を用いて検出する。そ
して、図4のレーザビームLBX,LBY,LBOFによる座
標計測値XQBi,YQBi,OFQBi、LIA方式で検出
されたX軸用のLIA計測用マーク(72XP1 等)の
位置ずれ量xQBi、LIA方式で検出されたY軸用のL
IA計測用マーク(72YP1 等)の位置ずれ量y
Bi、室内の温度、湿度、気圧、干渉計補正値(温度等
によるレーザビームの波長の補正値)、及びウエハステ
ージWSの駆動系のトルク値等をサンプリングする。
Next, the shot areas EQ1 to EQ1 on the wafer W are formed.
The position of the LIA measurement mark in each shot area EQi is detected using the LIA optical system 45 of FIG. 2 in a predetermined order with respect to the EQ 16 (for example, in the order of FIG. 7B). Then, the positional deviation of the coordinate measurement values XQ Bi , YQ Bi , OFQ Bi by the laser beams LB X , LB Y , LB OF in FIG. 4 and the LIA measurement mark for the X axis (72XP 1, etc.) detected by the LIA method. Quantity xQ Bi , L for Y axis detected by LIA method
IA measurement mark (72YP 1 etc.) displacement amount y
Q Bi , room temperature, humidity, atmospheric pressure, interferometer correction value (correction value of laser beam wavelength due to temperature, etc.), and torque value of drive system of wafer stage WS are sampled.

【0063】その後、上述のように2回の計測で得られ
た計測結果を解析して、ステッピング誤差の要因を求め
る。この場合、一例として第1実施例で説明した方法で
1回目と2回目との差分を求め、ステッピング誤差を要
因毎に分類する。また、この実施例では2回目の計測結
果は、実際の露光結果であるため、この実施例で求めた
ステッピング誤差と、第1実施例の手法で求めたステッ
ピング誤差とを比較することによって、第1実施例の手
法で求めたステッピング誤差以外の誤差(露光装置のね
じれ、レチクルRのドリフト等による誤差)の存在も予
測することができる。また、この第2実施例の手法は、
露光装置の調整時のみならず、メインテナンス時等に実
際の使用場所でステッピング精度の状態を調べるために
使用してもよい。
After that, the measurement results obtained by the two measurements as described above are analyzed to find the factor of the stepping error. In this case, as an example, the difference between the first time and the second time is obtained by the method described in the first embodiment, and the stepping error is classified by each factor. In addition, since the second measurement result is the actual exposure result in this embodiment, by comparing the stepping error obtained in this embodiment with the stepping error obtained in the method of the first embodiment, The presence of errors other than the stepping error obtained by the method of the first embodiment (errors due to the twist of the exposure apparatus, the drift of the reticle R, etc.) can be predicted. Further, the method of the second embodiment is
It may be used for checking the state of stepping accuracy not only when adjusting the exposure apparatus but also at the actual use place during maintenance or the like.

【0064】なお、上述実施例では、各ショット領域の
位置検出を行うのに、TTL方式のアライメントセンサ
ー17を使用していたが、図1のオフ・アクスシ方式の
アライメント系(20〜34)のように投影光学系13
を介さないアライメント系を使用して各ショット領域の
位置検出を行うようにしてもよい。この場合、計測位置
は実際の露光位置と多少異なるが、同様のステッピング
誤差を検出できる。また、オフ・アクシス方式のアライ
メント系を使用する場合でも、図4に示すようにレーザ
ビームLBY 及びLBOFを使用して座標計測を行うこと
により、アッベ誤差の発生を抑制できるという利点もあ
る。更に、レチクルRとウエハWとを同時に計測できる
TTR(スルー・ザ・レチクル)方式のアライメント系
を用いて各ショット領域の位置検出を行うようにしても
よい。
In the above embodiment, the TTL alignment sensor 17 is used to detect the position of each shot area. However, the off-axis alignment system (20 to 34) of FIG. 1 is used. Projection optical system 13
The position of each shot area may be detected by using an alignment system that does not intervene. In this case, although the measurement position is slightly different from the actual exposure position, the same stepping error can be detected. There Further, even when using a an off-axis alignment system, by performing coordinate measurement using a laser beam LB Y and LB OF 4, an advantage that the occurrence of Abbe errors can be suppressed . Furthermore, the position of each shot area may be detected by using a TTR (through the reticle) type alignment system capable of simultaneously measuring the reticle R and the wafer W.

【0065】また、上述実施例は本発明をステップ・ア
ンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパー等)に
適用したものであるが、本発明は各ショット領域毎にス
リット状の照明領域に対してレチクルとウエハとを走査
して露光を行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式
の露光装置にも適用できる。この場合、レチクル及びウ
エハの相対位置をモニターするレーザ干渉計と、ウエハ
の走査方向に連続して位置をモニターできるホモダイン
型のLIA方式のアライメント系と、走査方向に垂直な
非走査方向に連続して位置をモニターできるヘテロダイ
ン型のLIA方式のアライメント系とを用いることによ
り、上述実施例と同様にステッピング誤差を計測するこ
とができる。
Further, although the above-described embodiment is one in which the present invention is applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper or the like), the present invention is applied to a slit-shaped illumination area for each shot area. It can also be applied to a so-called step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes a reticle and a wafer. In this case, a laser interferometer that monitors the relative position of the reticle and the wafer, a homodyne LIA alignment system that can continuously monitor the position of the wafer in the scanning direction, and a continuous non-scanning direction that is perpendicular to the scanning direction. By using the heterodyne type LIA alignment system capable of monitoring the position by using the stepping error, it is possible to measure the stepping error as in the above-described embodiment.

【0066】また、上述実施例ではウエハWを現像した
後に各マークの位置を検出しているが、露光後に現像を
行うことなく、潜像の段階で各マークの位置を検出する
ようにしてもよい。このように本発明は上述実施例に限
定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得る。
Further, in the above-mentioned embodiment, the position of each mark is detected after the wafer W is developed. However, the position of each mark may be detected at the latent image stage without developing after the exposure. Good. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明の第1のステッピング精度計測方
法によれば、実際に露光を行うことなく2回の計測結果
を比較するだけでよいため、ウエハステージのステッピ
ング精度の測定効率が高い利点がある。更に、座標計測
手段による計測結果とアライメント系による計測結果と
を個別に記憶しているため、ステッピング精度に影響す
る要因の分析ができる利点もある。従って、特に露光装
置の調整工程で使用すると、ステッピング誤差の要因を
特定できるため、調整時間を短縮することができる。
According to the first stepping accuracy measuring method of the present invention, since it is only necessary to compare the measurement results of two times without actually performing the exposure, there is an advantage that the stepping accuracy of the wafer stage is measured with high efficiency. There is. Further, since the measurement result by the coordinate measuring unit and the measurement result by the alignment system are individually stored, there is an advantage that a factor affecting the stepping accuracy can be analyzed. Therefore, when it is used particularly in the adjustment process of the exposure apparatus, the factor of the stepping error can be specified, and the adjustment time can be shortened.

【0068】また、第2のステッピング精度計測方法に
よれば、露光を行う際に計測を行っているため、ウエハ
ステージのステッピング精度の測定効率が高い利点があ
る。更に、座標計測手段による計測結果とアライメント
系による計測結果とを個別に記憶しているため、ステッ
ピング精度に影響する要因の分析ができる利点もある。
また、実際の露光結果を使用しているため、露光された
像の劣化の要因についても解析することができる。
Further, according to the second stepping accuracy measuring method, since the measurement is carried out during the exposure, there is an advantage that the stepping accuracy measuring efficiency of the wafer stage is high. Further, since the measurement result by the coordinate measuring unit and the measurement result by the alignment system are individually stored, there is an advantage that a factor affecting the stepping accuracy can be analyzed.
Further, since the actual exposure result is used, the factor of deterioration of the exposed image can also be analyzed.

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

【図1】実施例のステッピング精度計測方法が適用され
る投影露光装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which a stepping accuracy measuring method according to an embodiment is applied.

【図2】図1中のTTL方式のアライメントセンサー1
7の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a TTL alignment sensor 1 shown in FIG.
7 is a block diagram showing a detailed configuration of No. 7.

【図3】図1中の主制御系18等の詳細な構成を示すブ
ロック図である。
3 is a block diagram showing a detailed configuration of a main control system 18 and the like in FIG.

【図4】レーザ干渉計の計測ビームとウエハステージW
Sとの位置関係等を示す平面図である。
FIG. 4 Measurement beam of laser interferometer and wafer stage W
FIG. 6 is a plan view showing a positional relationship with S and the like.

【図5】(a)は実施例で使用されるレチクルRのパタ
ーンを示す平面図、(b)はそのレチクルRのパターン
の投影図を示す一部を切り欠いた図である。
5A is a plan view showing a pattern of a reticle R used in the embodiment, and FIG. 5B is a partially cutaway view showing a projected view of the pattern of the reticle R. FIG.

【図6】実施例で計測対象とされるウエハW上のショッ
ト配列を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a shot array on a wafer W to be measured in an example.

【図7】第1実施例における1回目の計測手順及び2回
目の計測手順の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a first measurement procedure and a second measurement procedure in the first embodiment.

【図8】第1実施例における1回目の計測手順及び2回
目の計測手順の他の例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the first measurement procedure and the second measurement procedure in the first embodiment.

【図9】ステッピング誤差をベクトル表示で示した例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which a stepping error is shown in a vector display.

【図10】(a)はステッピング誤差のオフセットを示
す図、(b)は計測結果の標準偏差の3倍を示す図であ
る。
10A is a diagram showing an offset of a stepping error, and FIG. 10B is a diagram showing three times the standard deviation of measurement results.

【図11】計測結果をフーリエ変換した結果の一例を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the result of Fourier transform of the measurement result.

【図12】第2実施例でウエハ上の各ショット領域の位
置計測及び露光を行って得られるショット配列を示す平
面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a shot array obtained by performing position measurement and exposure of each shot area on the wafer in the second embodiment.

【図13】従来のステッピング精度の計測方法の一例に
おけるウエハ上のショット配列を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a shot array on a wafer in an example of a conventional method of measuring stepping accuracy.

【図14】従来のステッピング精度の計測方法の他の例
におけるウエハ上のショット配列を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a shot array on a wafer in another example of the conventional method of measuring the stepping accuracy.

【図15】従来の位置計測用マークの計測方法の説明に
供する図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a conventional method for measuring a position measuring mark.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水銀ランプ 3 照明光学系 9 メインコンデンサーレンズ R レチクル 13 投影光学系 W ウエハ WS ウエハステージ 15 レーザ干渉計 17 TTL方式のアライメントセンサー 18 主制御系 ES1〜ES16 ショット領域 71AP,71BP 位置計測用マーク 72XP,72YP LIA計測用マーク 1 Mercury Lamp 3 Illumination Optical System 9 Main Condenser Lens R Reticle 13 Projection Optical System W Wafer WS Wafer Stage 15 Laser Interferometer 17 TTL Method Alignment Sensor 18 Main Control System ES1 to ES16 Shot Area 71AP, 71BP Position Measurement Mark 72XP, 72YP LIA measurement mark

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上のパターンが露光される感光性
の基板を保持して該基板を2次元平面内で位置決めする
基板ステージと、該基板ステージの位置決め座標を計測
する座標計測手段と、前記基板上の位置合わせ用のマー
クの位置を検出するアライメント系とを有する露光装置
の前記基板ステージのステッピング精度の測定方法にお
いて、 予め複数の計測用パターンが形成された所定の基板を前
記基板ステージ上に載置し、所定の第1の順序で前記複
数の計測用パターンの位置をそれぞれ前記アライメント
系で検出して記憶すると共に、前記アライメント系で前
記複数の計測用パターンの位置を検出したときに前記座
標計測手段により計測される前記基板ステージの座標値
をそれぞれ記憶する第1工程と、 所定の第2の順序で前記所定の基板上の前記複数の計測
用パターンの位置をそれぞれ前記アライメント系で検出
して記憶すると共に、前記アライメント系で前記複数の
計測用パターンの位置を検出したときに前記座標計測手
段により計測される前記基板ステージの座標値をそれぞ
れ記憶する第2工程と、 前記所定の基板上の前記複数の計測用パターンのそれぞ
れについて、前記第1工程での計測結果と前記第2工程
での計測結果とを比較する第3工程と、を有することを
特徴とするステッピング精度計測方法。
1. A substrate stage for holding a photosensitive substrate on which a pattern on a mask is exposed and positioning the substrate in a two-dimensional plane, and coordinate measuring means for measuring the positioning coordinates of the substrate stage, In a method of measuring the stepping accuracy of the substrate stage of an exposure apparatus having an alignment system for detecting the position of a mark for alignment on a substrate, a predetermined substrate on which a plurality of measurement patterns are formed in advance is placed on the substrate stage. And when the positions of the plurality of measurement patterns are detected and stored by the alignment system in a predetermined first order, and the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system. A first step of storing coordinate values of the substrate stage measured by the coordinate measuring means, and a predetermined base in a predetermined second order. The substrate which is detected by the alignment system and stores the positions of the plurality of measurement patterns above, and which is measured by the coordinate measuring unit when the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system. A second step of storing the coordinate values of the stage and a measurement result of the first step and a measurement result of the second step are compared for each of the plurality of measurement patterns on the predetermined substrate. A stepping accuracy measuring method comprising: a third step.
【請求項2】 マスク上のパターンが露光される感光性
の基板を保持して該基板を2次元平面内で位置決めする
基板ステージと、該基板ステージの位置決め座標を計測
する座標計測手段と、前記基板上の位置合わせ用のマー
クの位置を検出するアライメント系とを有する露光装置
の前記基板ステージのステッピング精度の測定方法にお
いて、 予め複数の計測用パターンが形成された所定の基板を前
記基板ステージ上に載置し、所定の順序で前記複数の計
測用パターンのそれぞれに対応させて前記マスクのパタ
ーンを露光し、前記マスクのパターンを露光したときの
前記複数の計測用パターンの位置をそれぞれ前記アライ
メント系で検出して記憶すると共に、前記アライメント
系で前記複数の計測用パターンの位置を検出したときに
前記座標計測手段により計測される前記基板ステージの
座標値をそれぞれ記憶する第1工程と、 前記第1工程で前記所定の基板上に露光された前記マス
クのパターンの位置をそれぞれ前記アライメント系で検
出して記憶すると共に、前記アライメント系で前記マス
クのパターンの露光位置を検出したときに前記座標計測
手段により計測される前記基板ステージの座標値をそれ
ぞれ記憶する第2工程と、 前記第1工程での計測結果と前記第2工程での計測結果
とを用いて前記基板ステージのステッピング精度を求め
る第3工程と、を有することを特徴とするステッピング
精度計測方法。
2. A substrate stage for holding a photosensitive substrate on which a pattern on a mask is exposed and positioning the substrate in a two-dimensional plane, and coordinate measuring means for measuring the positioning coordinates of the substrate stage, In a method of measuring the stepping accuracy of the substrate stage of an exposure apparatus having an alignment system for detecting the position of a mark for alignment on a substrate, a predetermined substrate on which a plurality of measurement patterns are formed in advance is placed on the substrate stage. And exposing the mask pattern in correspondence with each of the plurality of measurement patterns in a predetermined order, and aligning the positions of the plurality of measurement patterns when the mask pattern is exposed. The coordinate system detects and stores the coordinate system when the positions of the plurality of measurement patterns are detected by the alignment system. A first step of storing coordinate values of the substrate stage measured by means, and a position of the pattern of the mask exposed on the predetermined substrate in the first step is detected and stored by the alignment system. And a second step of storing coordinate values of the substrate stage measured by the coordinate measuring means when the exposure position of the pattern of the mask is detected by the alignment system, and a measurement result in the first step And a third step of obtaining the stepping accuracy of the substrate stage using the measurement result of the second step, the stepping accuracy measuring method.
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