JPH0883752A - Device and method for projection exposure - Google Patents

Device and method for projection exposure

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JPH0883752A
JPH0883752A JP6218490A JP21849094A JPH0883752A JP H0883752 A JPH0883752 A JP H0883752A JP 6218490 A JP6218490 A JP 6218490A JP 21849094 A JP21849094 A JP 21849094A JP H0883752 A JPH0883752 A JP H0883752A
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JP
Japan
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pattern
amount
mark
projection
optical system
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JP6218490A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Kawakubo
昌治 川久保
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Nikon Corp
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Abstract

PURPOSE: To improve the base line measuring accuracy of a projection exposing device by correcting the interval value between a detection center and the projected point of a reference point in accordance with the deviated amount of a prescribed height position against a reference plane in the direction of optical axis. CONSTITUTION: A reference mark FM1 is detected by means of an off-axis alignment system. A main control system MCS stores the detection error amount (correcting amount) of the mark FM1 on the basis of detected results when the off-axis alignment system detects the mark FM1 at the best focusing position in a storage device 21 by correlating the error amount with the deviated amount of the alignment system in Z-direction from the best focusing position of the alignment system at the height position of the mark FM1. At the time of performing base line measurement, the system MCS corrects the amount of the base line by outputting a correcting amount from the storage device 21 in accordance with the error amount between the best focusing position of a projection optical system PL and the best focusing position of the alignment system.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマスクに形成されたパタ
ーンを半導体ウェハや液晶用ガラスプレート等の感光基
板上に露光する投影露光装置に関し、特にオフ・アクシ
ス方式のアライメント系のベースラインを高精度に管理
する機能を備えた投影露光装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus which exposes a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate for liquid crystal, and particularly, to increase the baseline of an off-axis alignment system. The present invention relates to a projection exposure apparatus and method having a function of accurately controlling.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、オフ・アクシス・アライメント系
を備えた投影露光装置のベースライン計測については、
特開平5−324923号公報に開示されている。感光
基板(ウェハ)を保持するウェハステージ上には基準板
が設けられている。この基準板上にはオフ・アクシス・
アライメント系によって検出可能な第1基準マークと、
スルー・ザ・レチクル(TTR)方式のアライメント系
によって検出可能な第2基準マークとが、予め定められ
た設計上の位置関係で並設されている。そしてステージ
の位置を所定の位置に固定し、TTR方式のアライメン
ト系によってマスク(レチクル)上のマークと第2基準
マークとの位置ずれ量を検出し、これと同時にオフ・ア
クシス・アライメント系によって第1基準マークの検出
中心からのの位置ずれ量を検出する。これらの検出した
2つの位置ずれ量と、第1基準マークと第2基準マーク
との設計上の間隔(製造誤差を含む)とに基づいて、レ
チクルの中心点の投影光学系による投影点と、オフ・ア
クシス・アライメント系の検出中心との間隔(ベースラ
イン量)を求める。
2. Description of the Related Art Conventionally, regarding the baseline measurement of a projection exposure apparatus equipped with an off-axis alignment system,
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-324923. A reference plate is provided on a wafer stage that holds a photosensitive substrate (wafer). Off-axis
A first fiducial mark detectable by the alignment system,
A second fiducial mark, which can be detected by a through-the-reticle (TTR) type alignment system, is juxtaposed in a predetermined design positional relationship. Then, the position of the stage is fixed at a predetermined position, and the amount of positional deviation between the mark on the mask (reticle) and the second reference mark is detected by the TTR type alignment system, and at the same time, the off-axis alignment system is used to detect the position deviation. 1 The amount of displacement of the reference mark from the detection center is detected. A projection point of the center point of the reticle by the projection optical system, based on these detected two positional deviation amounts and a design distance (including manufacturing error) between the first reference mark and the second reference mark, Calculate the distance (baseline amount) from the detection center of the off-axis alignment system.

【0003】レチクル上のパターンをウェハ上に露光す
る際は、ウェハ上に既に形成された複数のショット領域
の各々に付設されたアライメントマークをオフ・アクシ
ス・アライメント系によって検出する。オフ・アクシス
・アライメント系はウェハ上のアライメントマークに光
を照射して、その反射光によるアライメントマークの像
をテレビカメラ(CCDカメラ)で検出する。このとき
CDDカメラで撮ったアライメントマークの像が最良と
なるように、アライメントマークの高さ位置(投影光学
系の光軸方向における位置)が制御される。以下この高
さ位置のことを「オフ・アクシス・アライメント系のベ
ストフォーカス位置」と定義する。そしてオフ・アクシ
ス・アライメント系によるアライメントマークの検出結
果と先に求めたベースライン量とに基づいてウェハステ
ージの位置を制御することにより、ショット領域内のパ
ターンとレチクル上のパターンの投影像とを正確に重ね
合わせて露光することができる。
When a pattern on a reticle is exposed on a wafer, an alignment mark attached to each of a plurality of shot areas already formed on the wafer is detected by an off-axis alignment system. The off-axis alignment system irradiates the alignment mark on the wafer with light and detects the image of the alignment mark by the reflected light with a television camera (CCD camera). At this time, the height position of the alignment mark (the position in the optical axis direction of the projection optical system) is controlled so that the image of the alignment mark taken by the CDD camera becomes the best. Hereinafter, this height position is defined as "the best focus position of the off-axis alignment system". Then, by controlling the position of the wafer stage based on the detection result of the alignment mark by the off-axis alignment system and the previously obtained baseline amount, the pattern in the shot area and the projected image of the pattern on the reticle can be obtained. It is possible to accurately overlay and expose.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の技術
において、ベースライン量を計測する際、基準板の表面
は投影光学系の結像面に合わせ込まれる。従って投影光
学系の結像面内におけるレチクルの中心点の投影光学系
による投影点と、オフ・アクシス・アライメント系の検
出中心との間隔をベースライン量として検出する。この
ときオフ・アクシス・アライメント系のベストフォーカ
ス位置は、投影光学系の結像面の高さ位置(以下、この
高さ位置を「投影光学系のベストフォーカス位置」と記
す)と一致しているとは限らない。投影露光装置の製造
時にはこれら2つのベストフォーカス位置が同じ高さ位
置にあっても、例えば大気圧の変動に伴って夫々のベス
トフォーカス位置にずれが生じることがある。
In the conventional technique as described above, when measuring the baseline amount, the surface of the reference plate is aligned with the image plane of the projection optical system. Therefore, the distance between the projection point of the reticle center point in the image plane of the projection optical system by the projection optical system and the detection center of the off-axis alignment system is detected as the baseline amount. At this time, the best focus position of the off-axis alignment system coincides with the height position of the image plane of the projection optical system (hereinafter, this height position is referred to as the "best focus position of the projection optical system"). Not necessarily. When the projection exposure apparatus is manufactured, even if these two best focus positions are at the same height position, the best focus positions may be displaced due to, for example, fluctuations in atmospheric pressure.

【0005】オフ・アクシス・アライメント系は検出す
るマークの高さ位置が異なるとそれぞれの検出結果に誤
差が生じる。この原因の一つとして、例えばオフ・アク
シス・アライメント系の光軸の投影光学系の光軸に対す
る傾き(以下、この傾きのことを「テレセン傾き」と記
す)が挙げられる。また、アライメント系の光学系が有
する収差(例えば非点収差やコマ収差等)も原因の一つ
である。
In the off-axis alignment system, if the height position of the mark to be detected is different, an error will occur in each detection result. One of the causes for this is, for example, the inclination of the optical axis of the off-axis alignment system with respect to the optical axis of the projection optical system (hereinafter, this inclination is referred to as "telecentric inclination"). Another cause is aberrations (such as astigmatism and coma) of the optical system of the alignment system.

【0006】以上のことから、ベースライン計測時に投
影光学系のベストフォーカス位置とオフ・アクシス・ア
ライメント系のベストフォーカス位置とが異なっている
と、求めたベースライン量に上述のテレセン傾きや収差
等に応じた誤差が生じてしまうという問題がある。本発
明はこの様な従来の問題点に鑑みてなされたもので、ベ
ースライン計測精度の向上を図った投影露光装置および
方法を得ることを目的とする。
From the above, if the best focus position of the projection optical system and the best focus position of the off-axis alignment system are different at the time of baseline measurement, the above-mentioned telecentric inclination, aberration, etc. are added to the calculated baseline amount. There is a problem in that an error corresponding to is generated. The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to obtain a projection exposure apparatus and method in which the baseline measurement accuracy is improved.

【0007】[0007]

【課題を解決する為の手段】本発明による投影露光装置
は、例えば図1に示すように、マスク(R)のパターン
の像を感光基板(W)上に投影する投影光学系(PL)
と、感光基板(W)を保持して投影光学系(PL)の光
軸(AX)に垂直な平面内で移動可能なステージ(WS
T)と、該ステージ(WST)上に設けられるととも
に、所定形状の基準パターンが形成された基準板(F
P)と、感光基板(W)を投影光学系(PL)の光軸方
向における所定の高さ位置に配置するとともに、該感光
基板(W)上に形成された位置合わせ用の第1パターン
を検出する第1パターン検出系(4〜7、20、MC
S)と、マスク(R)上の基準点、もしくは該基準点と
一定の位置関係にあるマスク(R)上の所定点に形成さ
れた第2パターンと基準パターンとを投影光学系(P
L)を介して検出し、第2パターンと基準パターンとの
相対位置関係を求める第2パターン検出系(10〜1
8)とを有する投影露光装置において、光軸(AX)に
垂直な所定の基準平面内に配置された基準パターンを第
1パターン検出系(4〜7、20、MCS)及び第2パ
ターン検出系(10〜18)が検出したときの各々の検
出結果に基づいて、基準平面内における第1パターン検
出系(4〜7、20、MCS)の検出中心と基準点の投
影光学系(PL)による投影点との間隔を求める計測手
段(MCS)と、基準平面に対する所定の高さ位置の光
軸方向におけるずれ量に応じて、計測手段(MCS)で
求められる間隔の値を補正する補正手段(20、MC
S)とを有する。
A projection exposure apparatus according to the present invention is a projection optical system (PL) for projecting an image of a pattern of a mask (R) onto a photosensitive substrate (W) as shown in FIG. 1, for example.
And a stage (WS) which holds the photosensitive substrate (W) and is movable in a plane perpendicular to the optical axis (AX) of the projection optical system (PL).
T) and a reference plate (F) provided on the stage (WST) and having a reference pattern of a predetermined shape formed thereon.
P) and the photosensitive substrate (W) are arranged at a predetermined height position in the optical axis direction of the projection optical system (PL), and a first pattern for alignment formed on the photosensitive substrate (W) is formed. First pattern detection system for detection (4 to 7, 20, MC
S), a reference point on the mask (R), or a second pattern and a reference pattern formed at a predetermined point on the mask (R) having a fixed positional relationship with the reference point, and a projection optical system (P).
L) to detect the relative positional relationship between the second pattern and the reference pattern.
8), the first pattern detection system (4 to 7, 20, MCS) and the second pattern detection system are used for the reference pattern arranged in a predetermined reference plane perpendicular to the optical axis (AX). Based on each detection result when (10 to 18) is detected, the detection center of the first pattern detection system (4 to 7, 20, MCS) in the reference plane and the projection optical system (PL) of the reference point are used. Measuring means (MCS) for obtaining the distance from the projection point and correction means for correcting the value of the distance obtained by the measuring means (MCS) according to the amount of deviation of a predetermined height position with respect to the reference plane in the optical axis direction. 20, MC
S) and.

【0008】また、本発明における投影露光方法は、マ
スク(R)のパターンの像を投影光学系(PL)を介し
て感光基板(W)上に投影露光するのに先立って、感光
基板(W)上に形成された位置合わせ用のパターンを検
出するパターン検出系(4〜7)の検出中心と、マスク
(R)上の基準点の投影光学系(PL)による投影点と
の、投影光学系(PL)の光軸(AX)に垂直な所定の
基準平面内における間隔を求め、パターン検出系(4〜
7)が位置合わせ用のパターンを検出したときの検出結
果と間隔とに応じて感光基板(W)を所定の露光位置に
配置する投影露光方法において、パターン検出系(4〜
7)が位置合わせ用のパターンを検出するときに感光基
板(W)が配置される投影光学系(PL)の光軸方向に
おける高さ位置と基準平面との光軸方向におけるずれ量
に応じて感光基板(W)の光軸(AX)に垂直な方向に
おける位置を調整し、該感光基板(W)を露光位置に配
置する。
In the projection exposure method of the present invention, the image of the pattern of the mask (R) is projected and exposed on the photosensitive substrate (W) through the projection optical system (PL). ) Projection optics of the detection center of the pattern detection system (4 to 7) for detecting the alignment pattern formed on the mask and the projection point of the reference point on the mask (R) by the projection optical system (PL). An interval in a predetermined reference plane perpendicular to the optical axis (AX) of the system (PL) is obtained, and the pattern detection system (4 to
In the projection exposure method of arranging the photosensitive substrate (W) at a predetermined exposure position according to the detection result and the interval when 7) detects the alignment pattern, the pattern detection system (4 to
7) depending on the amount of deviation in the optical axis direction between the height position in the optical axis direction of the projection optical system (PL) in which the photosensitive substrate (W) is arranged when detecting the alignment pattern, and the reference plane. The position of the photosensitive substrate (W) in the direction perpendicular to the optical axis (AX) is adjusted, and the photosensitive substrate (W) is placed at the exposure position.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば例えば図7に示すように、基準
板に形成された基準パターンを用いて所定の基準平面
(投影光学系の結像面)におけるマスク(レチクル)上
の基準点の投影光学系による投影点と第1パターン検出
系の検出中心点との間隔をベースライン量として計測す
る。ここで、第1パターン検出系が基板上に形成された
パターンを検出するときに感光基板を配置する高さ位置
は、図7に示すZ2の位置である。この位置は第1パタ
ーン検出系のベストフォーカス位置である。補正手段は
投影光学系の結像面の高さ位置Z1 と第1パターン検出
系のベストフォーカス位置Z2 とのずれ量(Z1
2 )に応じてベースライン量を補正する。このとき補
正手段は、例えばベースライン量の補正量をずれ量(Z
1 −Z2 )に基づいて計算する。また、補正量をずれ量
(Z1 −Z2 )に対応付けて予め記憶しておいてもよ
い。
According to the present invention, for example, as shown in FIG. 7, by using a reference pattern formed on a reference plate, a reference point on a mask (reticle) on a predetermined reference plane (image plane of the projection optical system) The distance between the projection point of the projection optical system and the detection center point of the first pattern detection system is measured as the baseline amount. Here, the height position where the photosensitive substrate is arranged when the first pattern detection system detects the pattern formed on the substrate is the position of Z 2 shown in FIG. 7. This position is the best focus position of the first pattern detection system. The correction means is a shift amount (Z 1 − between the height position Z 1 of the image plane of the projection optical system and the best focus position Z 2 of the first pattern detection system).
Correct the baseline amount according to Z 2 ). At this time, the correction means, for example, corrects the correction amount of the baseline amount by the shift amount (Z
1 -Z 2) is calculated based on. Further, the correction amount may be stored in advance in association with the shift amount (Z 1 −Z 2 ).

【0010】以上のように、投影光学系の結像面と第1
パターン検出系のベストフォーカス位置とが投影光学系
の光軸方向にずれていても、ベースライン量を高精度に
計測することができる。
As described above, the image plane of the projection optical system and the first
Even if the best focus position of the pattern detection system is deviated in the optical axis direction of the projection optical system, the baseline amount can be measured with high accuracy.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の実施例による投影露光装置
の概略的な構成を示す図である。図1において、レチク
ルRにはウェハW上に露光すべき回路パターンとアライ
メント用のレチクルマークRM1 、RM2 とが設けられ
ている。レチクルステージRSTは、モータ等の駆動系
RSCによってX、Y方向に移動可能となっており、さ
らにXY平面内で回転可能である。その移動量、又は移
動位置は3つのレーザ干渉計IRX、IRY、IRθに
よって遂次計測される。図1においてはレーザ干渉計I
RXのみしか図示していないが、図1の紙面に垂直な方
向(Y方向)にレーザ干渉計IRY、IRθが配置され
ている。レチクルステージRSTのZ軸(光軸AXと平
行な座標軸)回りの回転量は、干渉計IRYとIRθの
計測値の差で求められ、Y軸方向への移動量は干渉系I
RYとIRθの計測値の加算平均値で求められ、X軸方
向への移動量は干渉計IRXで求められる。
1 is a diagram showing a schematic construction of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the reticle R is provided with a circuit pattern to be exposed on the wafer W and reticle marks RM 1 and RM 2 for alignment. The reticle stage RST can be moved in the X and Y directions by a drive system RSC such as a motor, and can further rotate in the XY plane. The moving amount or moving position is successively measured by three laser interferometers IRX, IRY, and IRθ. In FIG. 1, the laser interferometer I
Although only RX is shown, laser interferometers IRY and IRθ are arranged in a direction (Y direction) perpendicular to the plane of FIG. The rotation amount of the reticle stage RST about the Z axis (coordinate axis parallel to the optical axis AX) is obtained by the difference between the measurement values of the interferometers IRY and IRθ, and the movement amount in the Y axis direction is the interference system I.
It is calculated by the addition average value of the measured values of RY and IRθ, and the movement amount in the X-axis direction is calculated by the interferometer IRX.

【0012】さて、レチクルRには不図示の照明光学系
からの照明光が照射され、レチクルR上の回路パターン
は投影光学系PLを介してウェハW上に結像投影され
る。ウェハWはウェハステージWST上に吸着保持され
ており、ウェハステージWSTは駆動系WSCによって
XY平面内を2次元的に移動する。ウェハステージWS
Tの移動量、又は移動位置は3つのレーザ干渉計IF
X、IFY1 、IFY2 によって遂次計測される。図1
においてはレーザ干渉計IFXのみしか図示していない
が、図1の紙面に垂直な方向(Y方向)にレーザ干渉計
IFY1 、IFY2が配置されている。また、ウェハス
テージWST上には、後述するベースライン計測用のマ
ークFM1、FM2A、FM2Bが形成された基準板F
Pが設けられている。基準板FPの表面はウェハWの表
面とほぼ同一平面内に配置されている。
The reticle R is irradiated with illumination light from an illumination optical system (not shown), and the circuit pattern on the reticle R is image-projected onto the wafer W via the projection optical system PL. The wafer W is suction-held on the wafer stage WST, and the wafer stage WST is two-dimensionally moved in the XY plane by the drive system WSC. Wafer stage WS
The moving amount or moving position of T is determined by three laser interferometers IF.
It is sequentially measured by X, IFY 1 , and IFY 2 . FIG.
In FIG. 1, only the laser interferometer IFX is shown, but the laser interferometers IFY 1 and IFY 2 are arranged in a direction (Y direction) perpendicular to the paper surface of FIG. Further, on the wafer stage WST, a reference plate F on which marks FM1, FM2A, FM2B for baseline measurement described later are formed.
P is provided. The surface of the reference plate FP is arranged in substantially the same plane as the surface of the wafer W.

【0013】レチクル側及びウェハ側の夫々に配置され
た各レーザ干渉計によって検出されたレチクルステージ
RST及びウェハステージWSTのXY座標位置は主制
御系MCSに出力され、主制御系MCSはこれらの信号
に基づいて駆動系RSC、WSTに指令信号を出力し、
各ステージの移動を制御する。また、本実施例における
投影露光装置はオフ・アクシス方式のアライメント系を
有する。このオフ・アクシス方式のアライメント系は、
投影レンズPLの下端部の直近に固定された反射プリズ
ム(またはミラー)7と対物レンズ6、ミラー5、及び
検出系4等で構成される。検出系4の内部には共役視標
マークが形成された指標板、CCDカメラ等が設けられ
ており、この共役指標マークとともにウェハW上のアラ
イメントマークの像をCCDカメラで撮像する。このと
き、ウェハW上のアライメントマークのZ位置は、CC
Dカメラによって撮像されるアライメントマークの像の
ピントが最良となる位置(オフ・アクシス・アライメン
ト系のベストフォーカス位置)であることが望ましい。
また、本実施例ではプリズム7を介してウェハステージ
WST上に落ちる対物レンズ6の光軸と投影レンズPL
の光軸AXとがX方向のみに一定間隔だけ離れ、Y方向
については位置差がほとんどないように設定されてい
る。
The XY coordinate positions of the reticle stage RST and wafer stage WST detected by the laser interferometers arranged on the reticle side and the wafer side, respectively, are output to the main control system MCS, and the main control system MCS outputs these signals. Command signal to the drive system RSC, WST based on
Control the movement of each stage. The projection exposure apparatus in this embodiment has an off-axis type alignment system. This off-axis alignment system
The projection lens PL is composed of a reflection prism (or mirror) 7 fixed near the lower end, an objective lens 6, a mirror 5, a detection system 4, and the like. An index plate having a conjugate optotype mark, a CCD camera, and the like are provided inside the detection system 4, and an image of the alignment mark on the wafer W is taken by the CCD camera together with the conjugate index mark. At this time, the Z position of the alignment mark on the wafer W is CC
It is desirable that the position of the image of the alignment mark imaged by the D camera be in the best focus (the best focus position of the off-axis alignment system).
Further, in the present embodiment, the optical axis of the objective lens 6 falling on the wafer stage WST via the prism 7 and the projection lens PL
The optical axis AX is separated from the optical axis AX by a constant distance only in the X direction, and there is almost no positional difference in the Y direction.

【0014】図2は、ウェハステージWST上の各部材
の配置を示す平面図で、ウェハWはウェハステージWS
T上で微小回転可能なウェハホルダWHに載置され、真
空吸着される。本実施例では、ウェハWの直線状の切り
欠きOFがX軸と平行になるように機械的にプリアライ
メントされてからウェハホルダWH上に載置される。図
2に示すように、投影レンズPLの鏡筒下端部の直径の
中心(光軸AX)とオフ・アクシス・アライメント系の
対物レンズ6の視野とは極力接近するように配置され
る。このように、投影レンズPLと基準板FPとを配置
したとき、ウェハWは投影レンズPLの直下の位置から
図中、右斜め下へ最も移動しているため、この状態でウ
ェハWのローディング、アンローディングが可能であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of each member on the wafer stage WST. The wafer W is the wafer stage WS.
The wafer is placed on a wafer holder WH that can be slightly rotated on T and is vacuum-sucked. In this embodiment, the linear notch OF of the wafer W is mechanically pre-aligned so as to be parallel to the X axis and then placed on the wafer holder WH. As shown in FIG. 2, the center of the diameter (optical axis AX) of the lower end of the lens barrel of the projection lens PL and the field of view of the objective lens 6 of the off-axis alignment system are arranged as close as possible. As described above, when the projection lens PL and the reference plate FP are arranged, the wafer W moves most from the position directly below the projection lens PL to the diagonally lower right in the figure. Unloading is possible.

【0015】また、ウェハステージWSTの外周のとな
り合う2辺上には、図2に示すようにレーザ干渉計IF
Xからのビームを反射する移動鏡IMxと、レーザ干渉
計IFY1 、IFY2 の各々からのビームを反射する移
動鏡IMyとが固定されている。干渉計IFXからのビ
ームはY方向に伸びた移動鏡IMxの反射面と垂直であ
り、そのビームの延長線は投影レンズPLの光軸AXの
延長線と直交する。干渉計IFY2 からのビームは、X
方向に伸びた移動鏡IMyの反射面と垂直であり、その
ビームの延長線も光軸AXの延長線と直交する。もう1
つの干渉計IFY1 からのビームは、移動鏡IMyの反
射面と垂直であり、干渉計IFY2 のビームと平行にな
っている。
Further, as shown in FIG. 2, a laser interferometer IF is provided on two adjacent sides of the outer periphery of wafer stage WST.
A movable mirror IMx that reflects the beam from X and a movable mirror IMy that reflects the beam from each of the laser interferometers IFY 1 and IFY 2 are fixed. The beam from the interferometer IFX is perpendicular to the reflecting surface of the movable mirror IMx extending in the Y direction, and the extension line of the beam is orthogonal to the extension line of the optical axis AX of the projection lens PL. The beam from the interferometer I FY 2 is X
It is perpendicular to the reflecting surface of the movable mirror IMy extending in the direction, and the extension line of the beam is also orthogonal to the extension line of the optical axis AX. Another one
The beams from the two interferometers IFY 1 are perpendicular to the reflecting surface of the moving mirror IMy and are parallel to the beams of the interferometers IFY 2 .

【0016】さらに対物レンズ6のウェハステージWS
Tに落ちる光軸の延長線は、干渉計IFXのビームの延
長線と干渉計IFY1 のビームの延長線の各々と直交す
る。このような干渉計の配置は、詳しくは特開平1−3
09324号公報に開示されている。図1、図2に示す
ように、基準板FPは、ウェハステージWST上の2つ
の移動鏡IMx、IMyで囲まれた角部に配置され、石
英板等の低膨張係数の透明材料の表面にクロム等の遮光
層を形成し、その一部を基準マークFM1、FM2A、
FM2Bの形状にエッチングしたものである。そして基
準マークFM1はオフ・アクシス・アライメント系(4
〜7)によって検出され、基準マークFM2A及びFM
2Bは後に詳述するTTRアライメント系(1A、1
B)によって検出される。
Further, the wafer stage WS of the objective lens 6
The extension line of the optical axis falling on T is orthogonal to the extension line of the beam of the interferometer IFX and the extension line of the beam of the interferometer IFY 1 . The arrangement of such an interferometer is described in detail in JP-A 1-3
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 09324. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the reference plate FP is disposed on the wafer stage WST at a corner portion surrounded by two movable mirrors IMx and IMy, and is disposed on the surface of a transparent material having a low expansion coefficient such as a quartz plate. A light-shielding layer such as chrome is formed, and a part of the light-shielding layer is used as fiducial marks FM1, FM2A,
It is etched into the shape of FM2B. The fiducial mark FM1 is an off-axis alignment system (4
~ 7) detected fiducial marks FM2A and FM
2B is a TTR alignment system (1A, 1
B).

【0017】これら基準マークFM1、FM2A、FM
2BのX方向の間隔は、サブミクロンの精度で正確に作
られているが、残留配置誤差量がある場合は、その値を
予め精密に計測して装置定数として求められており、図
1に示す記憶装置21に記憶されているものとする。図
3は、基準板FP上の基準マークFM1、FM2A、F
M2Bの詳細なマーク配置を示す平面図である。
These reference marks FM1, FM2A, FM
The 2B interval in the X direction is accurately made with sub-micron accuracy, but if there is a residual placement error amount, that value is precisely measured in advance and obtained as a device constant. It is assumed to be stored in the storage device 21 shown. FIG. 3 shows the reference marks FM1, FM2A, F on the reference plate FP.
It is a top view which shows the detailed mark arrangement of M2B.

【0018】図3において、直線LXと直線LY2 との
交点を挾む対称的な2ヶ所には、レチクルマークR
1 、RM2 の夫々の配置に対応した基準マークFM2
A、FM2Bが設けられている。このマークFM2A、
FM2Bは基準板FP上のクロム層を十字状のスリット
でエッチングしたもので、マークFM2Aはレチクルマ
ークRM1 とアライメントされ、マークFM2Bはレチ
クルマークRM2 とアライメントされる。また、ベース
ライン計測時には、X軸と平行な直線LXとY軸と平行
な直線LY2 との交点が投影レンズPLの光軸AXとほ
ぼ一致する。
In FIG. 3, the reticle mark R is provided at two symmetrical points across the intersection of the straight line LX and the straight line LY 2.
M 1, the reference mark FM2 corresponding to the RM 2 of the respective arrangement
A and FM2B are provided. This mark FM2A,
FM2B is obtained by etching a chrome layer on the reference plate FP with cross-shaped slits. The mark FM2A is aligned with the reticle mark RM 1, and the mark FM2B is aligned with the reticle mark RM 2 . Further, at the time of baseline measurement, the intersection of the straight line LX parallel to the X axis and the straight line LY 2 parallel to the Y axis is substantially coincident with the optical axis AX of the projection lens PL.

【0019】直線LXと直線LY2 との交点を原点とす
る円形領域PIFは投影レンズPLの投影視野領域であ
る。一方、直線LY2 からX方向に一定距離だけ離れて
設定された直線LY1 はY軸と平行であり、この直線L
1 と直線LXの交点上には、オフ・アクシス・アライ
メント系の対物レンズ6の視野MIF内に包含され得る
大きさの基準マークFM1が形成される。マークFM1
は2次元のアライメントが可能なように、Y方向に延び
たラインパターンをX方向に一定ピッチで複数本配列す
るとともに、X方向に延びたラインパターンをY方向に
一定ピッチで複数本配列した2次元パターンとして形成
される。尚、以上の説明から明らかなように、基準板F
Pは、直線LY1 がX−Y平面内で、干渉計IFY1
ビームの中心線(測長軸)と極力一致し、直線LY2
干渉計IFY2 のビームの中心線(測長軸)と極力一致
するように(すなわち極力回転ずれを起こさないよう
に)ウェハステージWST上に固定される。
A circular area PIF whose origin is the intersection of the straight line LX and the straight line LY 2 is the projection visual field area of the projection lens PL. On the other hand, the straight line LY 1, which is set apart from the straight line LY 2 in the X direction by a certain distance, is parallel to the Y axis.
A reference mark FM1 having a size that can be included in the visual field MIF of the objective lens 6 of the off-axis alignment system is formed on the intersection of Y 1 and the straight line LX. Mark FM1
In order to enable two-dimensional alignment, a plurality of line patterns extending in the Y direction are arranged in the X direction at a constant pitch, and a plurality of line patterns extending in the X direction are arranged in the Y direction at a constant pitch. It is formed as a dimensional pattern. As is clear from the above description, the reference plate F
In P, the straight line LY 1 is as close as possible to the center line (measurement axis) of the beam of the interferometer IFY 1 in the XY plane, and the straight line LY 2 is the center line (measurement axis of the beam of the interferometer IFY 2 ). ) Is fixed as much as possible (that is, rotation deviation is prevented as much as possible) on the wafer stage WST.

【0020】次に、オフ・アクシス・アライメント系
(4〜7)による基準マークFM1の検出方法について
説明する。図4は検出系4内に設けられる指標板4Fを
示す図である。図4に示すように、指標板4Fは透明ガ
ラスの上に遮光部による複数本(例えば4本)のライン
パターンから成る指標マークTMX1 、TMX2 、TM
1 、TMY2 を形成したものである。図4は、基準板
FP上に設定した直線LXとLY1 との交点と指標板4
Fの中心とが一致した状態を表わす。指標マークTMX
1 、TMX2 は基準板FP上の基準マークFM1 をX方
向に挾み込むように設けられ、指標マークTMY1 、T
MY2 は基準マークFM1 をY方向に挾み込むように設
けられている。
Next, a method of detecting the reference mark FM1 by the off-axis alignment system (4 to 7) will be described. FIG. 4 is a diagram showing an index plate 4F provided in the detection system 4. As shown in FIG. 4, the index plate 4F is an index mark TMX 1 , TMX 2 , TM formed of a line pattern of a plurality of (for example, four) light-shielding portions on a transparent glass.
Y 1 and TMY 2 are formed. FIG. 4 shows the intersection of the straight lines LX and LY 1 set on the reference plate FP and the indicator plate 4
The state where the center of F coincides is shown. Index mark TMX
1 , TMX 2 are provided so as to sandwich the reference mark FM 1 on the reference plate FP in the X direction, and the index marks TMY 1 , T
MY 2 is provided so as to sandwich the reference mark FM 1 in the Y direction.

【0021】さて、視標板4F上の各指標マークと、基
準マークFM1 (又はウェハ上のマーク)の像とは、撮
像用の結像レンズ、ビームスプリッタ等を介して検出系
4内の2つのCCDカメラ上に拡大結像される。一方の
CCDカメラの撮像領域は、視標板4F上では図4中の
領域40Xに設定され、指標マークTMX1 、TMX2
のラインパターンと直交するX方向に水平走査線が定め
られる。他方のCCDカメラの撮像領域は、領域40Y
に設定され、指標マークTMY1 、TMY2 のラインパ
ターンと直交するY方向に水平走査線が定められる。各
CCDカメラからの画像信号は、画素毎に信号レベルを
デジタルサンプリングする回路、複数の水平走査線毎に
得られる画像信号(デジタル値)を換算平均する回路、
指標マークTMと基準マークFM1 とのX方向、Y方向
の各位置ずれ量を高速に演算する回路等の波形処理回路
で処理され、その位置ずれ量の情報は図1の主制御系M
CSへ送られる。
Now, each index mark on the optotype plate 4F and the image of the reference mark FM 1 (or the mark on the wafer) are stored in the detection system 4 via an imaging lens for image pickup, a beam splitter and the like. It is magnified and imaged on two CCD cameras. The image pickup area of one CCD camera is set to the area 40X in FIG. 4 on the optotype plate 4F, and the index marks TMX 1 and TMX 2 are set.
The horizontal scanning line is defined in the X direction orthogonal to the line pattern. The image pickup area of the other CCD camera is the area 40Y.
And the horizontal scanning line is defined in the Y direction orthogonal to the line pattern of the index marks TMY 1 and TMY 2 . The image signal from each CCD camera is a circuit for digitally sampling the signal level for each pixel, a circuit for converting and averaging image signals (digital values) obtained for each of a plurality of horizontal scanning lines,
Waveform processing circuits, such as a circuit which computes each X-direction and Y-direction position shift amount of the index mark TM and the reference mark FM 1 at high speed, are processed.
Sent to CS.

【0022】次に、再び図1に戻り、基準板FP上の基
準マークFM2A、FM2Bを検出するTTR方式のア
ライメント系について説明する。本実施例では、同一の
構成からなる2つのアライメント系が備えられている
が、ここでは対物レンズ11を有するTTRアライメン
ト系の構成について説明する。投射光学系13は露光波
長の光を発生する光源、集光レンズ、照明視野絞り等か
ら構成される。この投射光学系13を射出した光はレン
ズ系14、ビームスプリッタ12、ミラー10を介して
レチクルマークRM1 を照射する。レチクルマークRM
1 からの反射光はミラー10、対物レンズ11を介して
ビームスプリッタ12で反射され、結像レンズ15に入
射する。マークRM1 の像光束は、ハーフミラー16で
2つに分割され、結像レンズ15によってX方向検出用
のCCDカメラ17XとY方向検出用のCCDカメラ1
7Yの夫々の撮像面上に拡大結像される。CCDカメラ
17Xと17Yとは、マークRM1 の拡大像に対する水
平走査線の方向が互いに直交するように配置されてい
る。
Next, returning to FIG. 1 again, a TTR type alignment system for detecting the reference marks FM2A and FM2B on the reference plate FP will be described. In this embodiment, two alignment systems having the same configuration are provided, but the configuration of the TTR alignment system having the objective lens 11 will be described here. The projection optical system 13 is composed of a light source that generates light having an exposure wavelength, a condenser lens, an illumination field stop, and the like. The light emitted from the projection optical system 13 illuminates the reticle mark RM 1 via the lens system 14, the beam splitter 12, and the mirror 10. Reticle mark RM
The reflected light from 1 is reflected by the beam splitter 12 via the mirror 10 and the objective lens 11, and enters the imaging lens 15. The image light flux of the mark RM 1 is divided into two by the half mirror 16, and the imaging lens 15 forms the CCD camera 17 for detecting the X direction and the CCD camera 1 for detecting the Y direction.
The images are enlarged and formed on the respective image pickup surfaces of 7Y. The CCD cameras 17X and 17Y are arranged such that the horizontal scanning lines with respect to the magnified image of the mark RM 1 are orthogonal to each other.

【0023】マークRM1 は図5に示すように、X方向
に延びたダブルスリットマークRM 1xとY方向に延びた
ダブルスリットマークRM1y とで構成され、これらマ
ークRM1x、RM1yは矩形の遮光帯SBに囲まれた透明
窓部に暗部として作られる。図5に示すようにCCDカ
メラ17X、17Yは基準マークFM2Aの十字状のス
リットを黒線として撮像する。画像処理回路18Xは、
CCDカメラ17Xからの画像信号をデジタル波形処理
し、基準マークFM2AのY方向に延びたスリットと、
レチクルマークRM1 のダブルスリットマークRM1 x
とのX方向(水平走査線方向)の位置ずれ量を求める。
画像処理回路18YはCCDカメラ17Yからの画像信
号をデジタル波形処理して、基準マークFM2AのX方
向に延びたスリットと、レチクルマークRM1 のダブル
スリットマークRM1 y とのY方向(水平走査線方向)
の位置ずれ量を求める。主制御系MCSは、処理回路1
8X、18Yで求められた基準マークFM2Aとレチク
ルマークRM1 とのX、Y方向の位置ずれ量が予め設定
した許容範囲外のときには、レチクルステージRSTの
駆動系RSCを制御して、レチクルRの位置を補正す
る。図5に示すように、基準マークFM2Aの十字状ス
リットのうち、X方向に延びたスリットがダブルスリッ
トマークRM1xに挟まれ、かつY方向に延びたスリット
がダブルスリットマークRM1yに挟まれることで、理想
的なアライメントが達成されることになる。
Mark RM1Is in the X direction, as shown in FIG.
Double slit mark RM extended to 1extended in the x and Y directions
Double slit mark RM1consists of y and
RM1x, RM1y is transparent surrounded by a rectangular shading band SB
It is made as a dark part in the window. As shown in FIG.
The frames 17X and 17Y are cross-shaped stripes of the reference mark FM2A.
Image the lit as a black line. The image processing circuit 18X is
Digital waveform processing of image signal from CCD camera 17X
And a slit extending in the Y direction of the reference mark FM2A,
Reticle mark RM1Double slit mark RM1x
Then, the amount of positional deviation between and in the X direction (horizontal scanning line direction) is obtained.
The image processing circuit 18Y receives an image signal from the CCD camera 17Y.
Signal is processed by digital waveform and the X direction of the reference mark FM2A
Slit extending in the direction and reticle mark RM1The double
Slit mark RM1Y direction with y (horizontal scan line direction)
Find the amount of positional deviation. The main control system MCS is a processing circuit 1
Reference mark FM2A and reticle obtained by 8X and 18Y
Le Mark RM1The amount of misalignment in the X and Y directions with
If it is outside the allowable range, the reticle stage RST
Control the drive system RSC to correct the position of the reticle R
It As shown in FIG. 5, the fiducial mark FM2A has a cross-shaped stripe.
Of the lits, the slit that extends in the X direction is a double slip.
Tomark RM1Slit sandwiched by x and extending in the Y direction
Is a double slit mark RM1Ideal to be sandwiched between y
Alignment will be achieved.

【0024】また、本実施例における投影露光装置には
図1に示すように、投影光学系PLの側方には光軸AX
に対して斜めに投影光学系PLの露光フィールド内の所
定の計測点にスリットパターン像を投影する投光系1
と、その計測点からの反射光を受光してそのスリットパ
ターン像を再結像し、この再結像された位置の基準位置
からのずれ量に応じたフォーカス信号を生成して主制御
系MCSに供給する受光系2とからなるオートフォーカ
ス系が設けられている。このオートフォーカス系は投光
系1から射出される光束の光路中に平行平板ガラス3を
備えており、この平行平板ガラス3は図1の紙面と垂直
な方向に延びる回転軸を有し、この回転軸に対して所定
の角度範囲で回転可能な機構となっている。主制御系M
CSは平行平板ガラス3の回転角度を制御して、その計
測点が投影光学系PLの結像面(ベストフォーカス面)
に合致している状態で、その計測点からの反射光が受光
系2の基準位置に入射するように、即ち受光系2からの
フォーカス信号が0になるようにキャリブレーションが
行われており、そのフォーカス信号の値から例えばウェ
ハWの露光面のベストフォーカス面からの光軸AX方向
における位置ずれ量(デフォーカス量)を検出する。
Further, in the projection exposure apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, the optical axis AX is provided on the side of the projection optical system PL.
A projection system 1 for projecting a slit pattern image at a predetermined measurement point in the exposure field of the projection optical system PL obliquely with respect to
And the reflected light from the measurement point is received to re-image the slit pattern image, and a focus signal corresponding to the amount of deviation of the re-imaged position from the reference position is generated to generate the main control system MCS. An autofocus system including a light receiving system 2 for supplying the light is provided. The autofocus system includes a parallel flat plate glass 3 in the optical path of a light beam emitted from the light projecting system 1, and the parallel flat plate glass 3 has a rotation axis extending in a direction perpendicular to the plane of FIG. The mechanism is rotatable with respect to the rotation axis within a predetermined angle range. Main control system M
CS controls the rotation angle of the parallel plate glass 3 and the measurement point is the image plane of the projection optical system PL (best focus plane).
Calibration is performed so that the reflected light from the measurement point is incident on the reference position of the light receiving system 2, that is, the focus signal from the light receiving system 2 becomes 0, From the value of the focus signal, for example, the position shift amount (defocus amount) of the exposure surface of the wafer W from the best focus surface in the optical axis AX direction is detected.

【0025】さらに本実施例における投影露光装置に
は、大気圧の変動による投影レンズの倍率変動を補正す
るための圧力制御部20が備えられている。この圧力制
御部20は大気圧に応じた出力信号を主制御系MCSに
出力するとともに、その信号に応じて投影光学系内の所
定の空気室(対物レンズのレンズ間隔)の圧力を制御す
る。圧力制御部20には予め大気圧の変化量と、投影光
学系の投影倍率の変化を補正するために必要な空気室の
圧力変化量とが対応付けて記憶されている。この圧力制
御部20の詳しい構成については例えば特開昭60−7
8454号公報に開示されている。
Further, the projection exposure apparatus according to the present embodiment is equipped with a pressure controller 20 for correcting a variation in magnification of the projection lens due to a variation in atmospheric pressure. The pressure control unit 20 outputs an output signal corresponding to the atmospheric pressure to the main control system MCS, and controls the pressure of a predetermined air chamber (lens interval of the objective lens) in the projection optical system according to the signal. In the pressure control unit 20, the amount of change in atmospheric pressure and the amount of change in pressure of the air chamber necessary for correcting the change in projection magnification of the projection optical system are stored in advance in association with each other. The detailed structure of the pressure control unit 20 is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-7.
It is disclosed in Japanese Patent No. 8454.

【0026】また、投影光学系の結像面のZ位置(投影
光学系のベストフォーカス位置)は大気圧の変動に応じ
て変動するため、主制御系MCSは、圧力制御部20か
らの大気圧に応じた信号に基づいてオートフォーカス系
の平行平板ガラス3の角度を制御して、ウェハW上の計
測点が投影光学系PLの結像面(ベストフォーカス面)
に合致している状態で、その計測点からの反射光が受光
系2の基準位置に入射するようにキャリブレーションす
る。さらに主制御系MCSは、記憶装置内に記憶された
各種の装置定数や計測結果の値等に基づいて、装置全体
を統括制御する。
Further, since the Z position (the best focus position of the projection optical system) of the image plane of the projection optical system fluctuates according to the fluctuation of the atmospheric pressure, the main control system MCS controls the atmospheric pressure from the pressure control unit 20. The angle of the parallel flat plate glass 3 of the autofocus system is controlled on the basis of the signal corresponding to the measurement point, and the measurement point on the wafer W is the image plane of the projection optical system PL (best focus plane)
Calibration is performed so that the reflected light from the measurement point is incident on the reference position of the light receiving system 2 in the state where Further, the main control system MCS centrally controls the entire device based on various device constants and measurement result values stored in the storage device.

【0027】次に本実施例の投影露光装置によるベース
ライン計測及び、アライメント動作の一例について説明
する。図6は代表的なシーケンスを説明するフローチャ
ート図である。まず主制御系MCSは、所定の保管場合
に収納されていたレチクルRを搬送し、レチクルステー
ジRST上に機械的な位置決め精度、受け渡し精度のみ
に依存してローディングする(ステップ500)。この
場合、レチクルRのローディング精度は、図5に示した
レチクルマーク用の窓領域(遮光帯SBの内側)の大き
さを5mm角程度にしてダブルスリットマークRM1 x 、
RM2 y の長さを4mm程度にしたとすると、±2mm以下
が望ましい。
Next, an example of the baseline measurement and alignment operation by the projection exposure apparatus of this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating a typical sequence. First, the main control system MCS conveys the reticle R stored in a predetermined storage and loads it onto the reticle stage RST depending only on the mechanical positioning accuracy and the delivery accuracy (step 500). In this case, loading accuracy of reticle R, double slit mark RM 1 x and the size of the window region of the reticle mark shown in FIG. 5 (inside the light-shielding band SB) of about 5mm square,
If the length of RM 2 y is about 4 mm, it is desirable that the length is ± 2 mm or less.

【0028】次に主制御系MCSは、レチクルRのマー
クRM1 、RM2 がTTRアライメント系によって正常
に検出されるように、ステップ501においてレチクル
Rの位置を予備的にラフにアライメントするためのプリ
アライメントを行なう。このとき、レチクルマークRM
1 、RM2 が存在しそうな位置の投影光学系PLによる
投影位置に基準板FPの無地の面を配置し、その状態で
図1に示すCCDカメラ17X、17Yによってレチク
ルマークRM1 、RM2 を撮像する。このプリアライメ
ントによって、レチクルRのマークRM1 、RM2 の各
中心は、2つのTTRアライメント系の夫々に設けられ
たCCDカメラの撮像領域内の中心に数μm程度の精度
でプリアライメントできる。
Next, the main control system MCS preliminarily roughly aligns the position of the reticle R in step 501 so that the marks RM 1 and RM 2 of the reticle R are normally detected by the TTR alignment system. Perform pre-alignment. At this time, the reticle mark RM
1 , the plain surface of the reference plate FP is arranged at the projection position by the projection optical system PL at the position where RM 2 is likely to exist, and in that state, the reticle marks RM 1 and RM 2 are read by the CCD cameras 17X and 17Y shown in FIG. Take an image. By this pre-alignment, the centers of the marks RM 1 and RM 2 of the reticle R can be pre-aligned with the accuracy of about several μm to the centers in the image pickup areas of the CCD cameras provided in the two TTR alignment systems, respectively.

【0029】次に主制御系MCSは、ステップ502か
らのレチクルアライメント動作に入るが、その前に、2
つの基準マークFM2A、FM2Bの夫々が投影レンズ
PLの視野PIF内の設計上の位置にくるよう駆動系W
SCを干渉計IFXと干渉計IFY2 (又はIFY1
との計測値に応じて制御して、ウェハステージWSTを
位置決めする。ウェハステージWSTが位置決めされる
と、基準マークFM2AはレチクルマークRM1 と、基
準マークFM2BはレチクルマークRM2 と夫々おおむ
ね整合された状態でCCDカメラ17X、17Yで撮像
される。この段階で図1中の処理回路18X、18Yを
作動させて、基準マークFM2Aに対するレチクルマー
クRM1 のX、Y方向の位置ずれ量(ΔXR1 、ΔYR
1 )と、基準マークFM2Bに対するレチクルマークR
2 のX、Y方向の位置ずれ量(ΔXR2 、ΔYR2
とを計測する。
Next, the main control system MCS starts the reticle alignment operation from step 502.
The drive system W is arranged so that each of the two reference marks FM2A and FM2B is located at the designed position within the visual field PIF of the projection lens PL.
SC is the interferometer IFX and the interferometer IFY 2 (or IFY 1 )
The wafer stage WST is positioned by controlling according to the measured values of When the wafer stage WST is positioned, the reference mark FM2A the reticle mark RM 1, reference mark FM2B the CCD camera 17X in a state of being aligned reticle mark RM 2 and each generally, imaged by 17Y. At this stage, the processing circuits 18X and 18Y in FIG. 1 are operated to move the reticle mark RM 1 with respect to the reference mark FM2A in the X and Y directions (ΔXR 1 and ΔYR).
1 ) and reticle mark R for fiducial mark FM2B
Amount of displacement of M 2 in X and Y directions (ΔXR 2 , ΔYR 2 )
And measure.

【0030】次にステップ503で、各位置ずれ量が許
容値以内か否か、即ち、レチクルRのX、Y、θ方向に
ける位置ずれ量が所定の許容範囲内であるか否かを判定
する。そして、X、Y、θ方向のレチクルRのずれ量が
許容値よりも大きいときは、ステップ504でレチクル
ステージRSTを微動させる。このとき、2つのレチク
ルマークRM1 、RM2 の形状、配置から明らかなよう
に、レチクルRのX方向のアライメントは、基準マーク
FM2A、FM2Bの各中心点に対して各レチクルマー
クRM1 、RM2 の中心点の夫々がレチクル中心CCに
向けてずれているときを正、逆方向にずれているときを
負とすると、X方向のずれ量ΔXR1 とΔXR2 の極性
と絶対値とを等しくすることで達成される。
Next, at step 503, it is judged whether or not each positional deviation amount is within an allowable value, that is, whether the positional deviation amount of the reticle R in the X, Y, and θ directions is within a predetermined allowable range. To do. Then, when the deviation amount of the reticle R in the X, Y, and θ directions is larger than the allowable value, the reticle stage RST is finely moved in step 504. At this time, as is apparent from the shapes and arrangements of the two reticle marks RM 1 and RM 2 , the alignment of the reticle R in the X direction is such that the reticle marks RM 1 and RM 1 are aligned with the center points of the reference marks FM 2 A and FM 2 B. When the center points of 2 are displaced toward the reticle center CC as positive, and when displaced in the opposite direction as negative, the polarities and absolute values of the displacement amounts ΔXR 1 and ΔXR 2 in the X direction are equal. It is achieved by doing.

【0031】同様に、レチクルRのY方向とθ方向のア
ライメントは、各レチクルマークRM1 、RM2 の中心
点が静止座標系のY軸の正方向にずれたときを正とする
と、Y方向のずれ量ΔYR1 とΔYR2 の極性と絶対値
とを等しくすることで達成される。その後、レチクルR
の微動によって目標位置に正確にアライメントされたか
否かを確認する必要があるため、主制御系MCSは、再
度ステップ502からの動作を繰り返す。
Similarly, when the center points of the reticle marks RM 1 and RM 2 are deviated in the positive direction of the Y axis of the stationary coordinate system, the Y direction and the θ direction of the reticle R are aligned in the Y direction. This is achieved by making the polarities and absolute values of the deviation amounts ΔYR 1 and ΔYR 2 equal to each other. Then Reticle R
The main control system MCS repeats the operation from step 502 again because it is necessary to confirm whether or not the target position is accurately aligned by the fine movement of.

【0032】以上のステップ502〜504によって、
レチクルRは基準板FP上の2つの基準マークFM2
A、FM2Bの設計上の座標位置に対してアライメント
されたことになる。次に主制御系MCSは、ステップ5
05からの動作を実行する。ステップ505において
は、レチクルアライメントが達成された時点でのウェハ
ステージWSTの座標値を記憶し、干渉計IFX、IF
2 (又はIFY1 )の計測値が、常にその記憶値と一
致するように、ウェハステージWSTの駆動系116を
サーボ制御する。
By the above steps 502-504,
The reticle R has two reference marks FM2 on the reference plate FP.
It means that the A and FM2B are aligned with the designed coordinate position. Next, in the main control system MCS, step 5
The operation from 05 is executed. In step 505, the coordinate values of wafer stage WST at the time when the reticle alignment is achieved are stored, and interferometers IFX, IF are stored.
The drive system 116 of wafer stage WST is servo-controlled so that the measured value of Y 2 (or IFY 1 ) always matches the stored value.

【0033】次に主制御系MCSは、ステップ506で
TTRアライメント系とオフ・アクシス・アライメント
系とを同時に使った基準マーク検出を行なう。一般に、
先のステップ504でレチクルステージRSTが目標位
置に微動され、アライメントが達成されると、レチクル
ステージRSTは、そのベースとなるコラム側への真空
吸着等で固定される。この吸着の際、レチクルステージ
RSTが微小量横ずれすることがある。この横ずれは微
小なものではあるが、ベースライン管理上は誤差要因の
1つであり、十分に認識しておく必要がある。その認識
は、TTRアライメント系のCCDカメラを使って、再
度ステップ502の計測動作を行なうこと、又は、干渉
計IRX、IRY、IRθの計測値のレチクルアライメ
ント達成時点からの変化量をモニターすること等で可能
である。しかしながら本実施例では、その横ずれも含め
てベースライン量として管理するようにしたため、特別
に横ずれ量のみを個別に求めなくてもよい。
Next, in step 506, the main control system MCS performs fiducial mark detection using the TTR alignment system and the off-axis alignment system at the same time. In general,
When the reticle stage RST is finely moved to the target position and alignment is achieved in the previous step 504, the reticle stage RST is fixed by vacuum suction or the like to the column side serving as the base. At the time of this suction, the reticle stage RST may be laterally displaced by a minute amount. This lateral shift is a slight one, but it is one of the error factors in baseline management, and it is necessary to fully recognize it. The recognition is performed by again using the CCD camera of the TTR alignment system to perform the measurement operation of step 502, or monitoring the amount of change in the measurement values of the interferometers IRX, IRY, and IRθ from the time when the reticle alignment is achieved. It is possible with. However, in the present embodiment, since the lateral displacement is also managed as the baseline amount, only the lateral displacement amount need not be individually calculated.

【0034】さて、ステップ506の段階では、すでに
オフ・アクシス・アライメント系の検出領域内に基準板
FP上の基準マークFM1が位置している。そこで主制
御系MCSは、図4に示すようにオフ・アクシス・アラ
イメント系のCCDカメラを使って視標板4F内の視標
マークTMと基準マークFM1とのX、Y方向の位置ず
れ量(ΔXF、ΔYF)をウェハ上の実寸として求め
る。これと同時にTTRアライメント系のCCDカメラ
17X、17Yを使って、レチクルマークRM1 と基準
マークFM2Aとの位置ずれ量(ΔXR1 、ΔYR1
と、図1に示す対物レンズ21を有するTTRアライメ
ント系によって、レチクルマークRM2 と基準マークF
M2Bとの位置ずれ量(ΔXR2 、ΔYR2 )とをウェ
ハ側の実寸として計測する。このとき、TTR方式もオ
フ・アクシス方式も、ともにCCDカメラを光電センサ
ーとしているため、撮像したマーク像に対応した画像信
号波形のメモリへの取り込みタイミイグを極力一致させ
るように、処理回路18X、18Y等を制御する。ま
た、、基準板FPの位置を干渉計でサーボロックしてい
るため、TTR方式での画像信号波形の取り込みとオフ
・アクシス方式での画像信号波形の取り込みとを、空気
の屈折率のゆらぎによるウェハステージ位置の変動の時
間よりも十分に短い間隔にする必要がある。
By the way, at the stage of step 506, the reference mark FM1 on the reference plate FP is already located in the detection area of the off-axis alignment system. Therefore, the main control system MCS uses a CCD camera of an off-axis alignment system as shown in FIG. 4 to shift the position of the optotype mark TM and the reference mark FM1 in the optotype plate 4F in the X and Y directions ( ΔXF, ΔYF) is obtained as the actual size on the wafer. At the same time, by using the CCD cameras 17X and 17Y of the TTR alignment system, the positional deviation amount (ΔXR 1 , ΔYR 1 ) between the reticle mark RM 1 and the reference mark FM2A.
When, by TTR alignment system having an objective lens 21 shown in FIG. 1, the reticle mark RM 2 and the reference mark F
The amount of positional deviation from M2B (ΔXR 2 , ΔYR 2 ) is measured as the actual size on the wafer side. At this time, since the CCD camera is used as a photoelectric sensor in both the TTR method and the off-axis method, the processing circuits 18X and 18Y are arranged so that the timing signals of the image signal waveforms corresponding to the picked-up mark images in the memory are matched as much as possible. Etc. Further, since the position of the reference plate FP is servo-locked by the interferometer, the acquisition of the image signal waveform in the TTR method and the acquisition of the image signal waveform in the off-axis method are caused by fluctuations in the refractive index of air. It is necessary to make the interval sufficiently shorter than the time of the fluctuation of the wafer stage position.

【0035】次に主制御系MCSは、ステップ507、
508でベースライン量を求めるための演算を行なう。
このベースライン量の演算について図7を用いて説明す
る。ここで、図7におけるオフ・アクシス・アライメン
ト系8は、便宜上図1に示すオフ・アクシス・アライメ
ント系(4〜7)と同一のものとする。先に説明したよ
うに、本実施例における投影露光装置には大気圧に応じ
た信号を主制御系MCSに出力する圧力制御部20が備
えられている。そして主制御系MCSはこの信号に基づ
いて基準となる大気圧からの変動量を求めるとともに、
その大気圧変動に伴って生じる投影光学系PLのベスト
フォーカス位置のずれ量を算出する。そして、そのずれ
量に応じて平行平板ガラス3の回転角を制御し、オート
フォーカス系のキャリブレーションを行う。同様に、主
制御系MCSは大気圧変動に伴って生じるオフ・アクシ
ス・アライメント系のベストフォーカス位置のずれ量も
算出する。投影光学系PLのベストフォーカス位置と、
オフ・アクシス・アライメント系8のベストフォーカス
位置とは、図7の破線で示すように、予め所定のZ座標
位置Z0 に夫々設定されているが、投影光学系PL及び
オフ・アクシス・アライメント系8周辺の大気圧が変動
すると、例えば投影光学系PLのベストフォーカス位置
は図7に示すZ1 に変動し、オフ・アクシス・アライメ
ント系8のベストフォーカス位置はZ2 に変動する。こ
れらのベストフォーカス位置は主制御系MCSによって
求められている。従って、先のステップ506において
は基準板FPの表面が投影光学系PLの結像面に配置さ
れた状態で、ずれ量(ΔXF、ΔYF)、(ΔXR1
ΔYR1 )、及び(ΔXR2 、ΔYR2)が計測されて
いることになる。
Next, the main control system MCS executes step 507,
At 508, calculation for obtaining the baseline amount is performed.
The calculation of the baseline amount will be described with reference to FIG. Here, the off-axis alignment system 8 in FIG. 7 is the same as the off-axis alignment system (4 to 7) shown in FIG. 1 for convenience. As described above, the projection exposure apparatus in this embodiment is provided with the pressure control unit 20 that outputs a signal according to the atmospheric pressure to the main control system MCS. Then, the main control system MCS obtains the amount of fluctuation from the reference atmospheric pressure based on this signal, and
A deviation amount of the best focus position of the projection optical system PL caused by the atmospheric pressure fluctuation is calculated. Then, the rotation angle of the parallel plate glass 3 is controlled according to the deviation amount, and the calibration of the autofocus system is performed. Similarly, the main control system MCS also calculates the amount of deviation of the best focus position of the off-axis alignment system that occurs due to atmospheric pressure fluctuations. The best focus position of the projection optical system PL,
The best focus position of the off-axis alignment system 8 is set in advance to a predetermined Z coordinate position Z 0 , as shown by the broken line in FIG. 7, but the projection optical system PL and the off-axis alignment system 8 are set. When the atmospheric pressure around 8 fluctuates, for example, the best focus position of the projection optical system PL fluctuates to Z 1 shown in FIG. 7, and the best focus position of the off-axis alignment system 8 fluctuates to Z 2 . These best focus positions are obtained by the main control system MCS. Therefore, in the previous step 506, with the surface of the reference plate FP arranged on the image plane of the projection optical system PL, the shift amounts (ΔXF, ΔYF), (ΔXR 1 ,
ΔYR 1 ) and (ΔXR 2 , ΔYR 2 ) are measured.

【0036】ここで、本実施例においては投影光学系の
結像面とTTR方式のアライメント系のベストフォーカ
ス位置とは同じ高さ位置(Z=Z1 )であるので、基準
板FPの表面を投影光学系の結像面に合わせてベースラ
イン計測を行っている。しかし、投影光学系の結像面と
TTR方式のアライメント系のベストフォーカス位置と
が異なる高さ位置である場合は、基準板FPの表面をT
TR方式のアライメント系のベストフォーカス位置に合
わせた方がより高精度にベースライン量を計測すること
ができる。
Here, in this embodiment, since the image plane of the projection optical system and the best focus position of the TTR type alignment system are at the same height position (Z = Z 1 ), the surface of the reference plate FP is Baseline measurement is performed according to the image plane of the projection optical system. However, if the image plane of the projection optical system and the best focus position of the TTR alignment system are at different height positions, the surface of the reference plate FP is set to T.
The baseline amount can be measured with higher accuracy when the best focus position of the TR alignment system is adjusted.

【0037】次に、主制御系MCSによるベースライン
量の計算方法の一例について説明する。記憶装置21に
は設計上の定数値として、基準マークFM1の中心点と
基準マークFM2AとのX、Y方向の各距離(ΔXfa、
ΔYfa)と、基準マークFM1の中心点と基準マークF
M2BとのX、Y方向の各距離(ΔXfb、ΔYfb)とが
直線LXを基準として予め記憶されている。そして、定
数値ΔXfa、ΔXfaに基づいて、基準マークFM2A、
FM2Bの各中心点を結ぶ線分の2等分点と、基準マー
クFM1の中心点とのX方向の距離LFが記憶されてい
る。
Next, an example of a method of calculating the baseline amount by the main control system MCS will be described. In the storage device 21, as a design constant value, each distance (ΔXfa, ΔXfa, between the center point of the reference mark FM1 and the reference mark FM2A in the X and Y directions.
ΔYfa), the center point of the reference mark FM1 and the reference mark F
Distances (ΔXfb, ΔYfb) in the X and Y directions from M2B are stored in advance with the straight line LX as a reference. Then, based on the constant values ΔXfa and ΔXfa, the fiducial mark FM2A,
The distance LF in the X direction between the bisector of the line segment connecting the central points of FM2B and the central point of the reference mark FM1 is stored.

【0038】 LF=(ΔXfa+ΔXfb)/2 …(1) 主制御系MCSは、2つのTTRアライメント系で求め
たX方向のずれ量ΔXR1 とΔXR2 との差の1/2を
ウェハ側の寸法をΔXccとして求める。 ΔXcc=(ΔXR1 −ΔXR2 )/2 …(2) ここでΔXR1 、ΔXR2 はレチクルマークRM1 、R
2 が基準マークFM2A、FM2Bの夫々に対してレ
チクル中心の方向にずれているときは正、逆方向にずれ
ていることは負の値をとるものとする。
LF = (ΔXfa + ΔXfb) / 2 (1) In the main control system MCS, 1/2 of the difference between the deviation amounts ΔXR 1 and ΔXR 2 in the X direction obtained by the two TTR alignment systems is measured on the wafer side. Is calculated as ΔXcc. ΔXcc = (ΔXR 1 −ΔXR 2 ) / 2 (2) where ΔXR 1 and ΔXR 2 are reticle marks RM 1 and R
When M 2 is displaced in the direction of the reticle center with respect to each of the reference marks FM2A and FM2B, it is assumed that the displacement in the opposite direction is a negative value.

【0039】この式(2)で求まった値ΔXccが零のと
き、レチクルRの中心CCの投影点は、2つの基準マー
クFM2A、FM2Bの各中心点のX方向の2等分点上
に精密に合致していることになる。次に主制御系MCS
は、実測値ΔXFと計算値LF、ΔXccとに基づいて、
投影光学系PLの結像面(TTR方式のアライメント系
におけるベストフォーカス位置)におけるレチクルRの
中心点CCのの投影点CPと、オフ・アクシス・アライ
メント系8の指標板4FのX方向の中心点(指標マーク
TMX1 とTMX2との間の2等分点)の投影点FP1
とのX方向の距離BLxを求める。
When the value ΔXcc obtained by the equation (2) is zero, the projection point of the center CC of the reticle R is precisely located on the bisector in the X direction of the center points of the two reference marks FM2A and FM2B. It is in agreement with. Next, the main control system MCS
Is based on the measured value ΔXF and the calculated values LF and ΔXcc,
The projection point CP of the center point CC of the reticle R on the imaging plane of the projection optical system PL (the best focus position in the alignment system of the TTR system) and the center point of the index plate 4F of the off-axis alignment system 8 in the X direction. Projection point FP1 of (divided point between index marks TMX 1 and TMX 2 )
The distance BLx in the X direction between

【0040】 BLx=LF−ΔXcc−ΔXF …(3) ここでΔXFは、指標マークTMX1 、TMX2 のX方
向の2等分点に対して基準マークFM1が投影レンズP
L(基準マークFM2A、FM2B)の方向にずれて検
出されたときは正の値をとり、逆方向にずれて検出され
たときは負の値をとるものとする。
BLx = LF−ΔXcc−ΔXF (3) where ΔXF is the reference mark FM1 with respect to the bisecting point of the index marks TMX 1 and TMX 2 in the X direction.
It is assumed that a positive value is obtained when the shift is detected in the direction of L (reference marks FM2A, FM2B), and a negative value is detected when the shift is detected in the opposite direction.

【0041】しかし、後述するように実際にオフ・アク
シス・アライメント系8がウェハW上のアライメントマ
ークを検出する点は、オフ・アクシス・アライメント系
8のベストフォーカス位置、即ち図7に示す点FP2で
ある。従って、実際にオフ・アクシス・アライメント系
8によってウェハ上のアライメントマークを検出した位
置から投影光学系PLの直下の露光位置まで送り込むX
方向の量、即ちX方向のベースライン量は、図7に示す
点FP2と点CPとのX方向における距離BLOxであ
る。
However, as will be described later, the point at which the off-axis alignment system 8 actually detects the alignment mark on the wafer W is the best focus position of the off-axis alignment system 8, that is, the point FP2 shown in FIG. Is. Therefore, X is fed from the position where the alignment mark on the wafer is actually detected by the off-axis alignment system 8 to the exposure position immediately below the projection optical system PL.
The amount in the direction, that is, the baseline amount in the X direction is the distance BLOX in the X direction between the point FP2 and the point CP shown in FIG.

【0042】ここで、オフ・アクシス・アライメント系
8の光軸は投影光学系PLの光軸に対して傾いている。
この傾き(テレセン傾き)の値は投影露光装置の製造時
に予め計測されており、装置定数として記憶装置21に
記憶されている。本実施例ではX方向におけるテレセン
傾きの角度をθFx、Y方向におけるテレセン傾きの角
度をθFyとする。
Here, the optical axis of the off-axis alignment system 8 is tilted with respect to the optical axis of the projection optical system PL.
The value of this inclination (telecentric inclination) is measured in advance when the projection exposure apparatus is manufactured and is stored in the storage device 21 as an apparatus constant. In this embodiment, the angle of the telecentric tilt in the X direction is θFx, and the angle of the telecentric tilt in the Y direction is θFy.

【0043】さて、主制御系MCSは投影光学系PLの
ベストフォーカス位置Z1 とオフ・アクシス・アライメ
ント系8のベストフォーカス位置Z2 との誤差量ΔZを
求め(ステップ507)、この誤差量ΔZと記憶装置2
1から入力したオフ・アクシス・アライメント系8のX
方向におけるテレセン傾きθFxを用いて、X方向のベ
ースライン量BLOxを計測する(ステップ508)。
[0043] Now, the main control system MCS obtains the error amount ΔZ of the best focus position Z 2 of the best focus position Z 1 and the off-axis alignment system 8 of the projection optical system PL (step 507), the error amount ΔZ And storage device 2
X of off-axis alignment system 8 input from 1
The baseline amount BLOx in the X direction is measured using the telecentric inclination θFx in the direction (step 508).

【0044】 BLOx=BLx+Δx =BLx−ΔZ・tanθFx =LF−ΔXcc−ΔXF−ΔZ・tanθFx …(4) ここでΔZ・tanθFxは、図7に示すようにテレセン
が−X方向に傾いているときは正の値をとり、逆方向
(+X方向)に傾いているときは負の値をとるものとす
る。
BLOx = BLx + Δx = BLx−ΔZ · tan θFx = LF−ΔXcc−ΔXF−ΔZ · tan θFx (4) where ΔZ · tan θFx is when the telecentric is inclined in the −X direction as shown in FIG. It takes a positive value, and takes a negative value when tilting in the opposite direction (+ X direction).

【0045】同様にして、主制御系MCSはレチクルR
の中心点CCの投影点と、基準マークFM2Aの中心点
とFM2Bの中心点とを結ぶ線分の2等分点とのY方向
のずれ量ΔYcc、基準マークFM2A、FM2Bの各中
心点を結ぶ線分の2等分点と基準マークFM1の中心点
とのY方向のずれ量ΔYf 2 を求めるとともに、実測値
ΔYF、Y方向におけるオフ・アクシス・アライメント
系8のテレセン傾きθFy、及び投影光学PL系のベス
トフォーカス位置Z1 とオフ・アクシス・アライメント
系8のベストフォーカス位置Z2 との誤差量ΔZに基づ
いて、以下の式によりY方向ベースライン量を算出する
(ステップ508)。
Similarly, the main control system MCS is a reticle R.
The deviation amount ΔYcc in the Y direction between the projection point of the center point CC of the reference mark and the bisector of the line segment connecting the center point of the reference mark FM2A and the center point of the FM2B, and the center points of the reference marks FM2A and FM2B are connected. A deviation amount ΔYf 2 in the Y direction between the bisector of the line segment and the center point of the reference mark FM1 is obtained, and the measured value ΔYF, the telecentric inclination θFy of the off-axis alignment system 8 in the Y direction, and the projection optical PL. based on the error amount ΔZ of the best focus position Z 2 of the best focus position Z 1 and the off-axis alignment system 8 of the system, to calculate a Y-direction baseline value by the following equation (step 508).

【0046】 BLOy=ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYF−ΔZ・tanθFy …(5) ここでΔZ・tanθFyは、オフ・アクシス・アライメ
ント系のY方向におけるテレセン傾きが+Y方向に傾い
ているときは正、−Y方向に傾いているときは負の値を
とるものとする。以上の演算により、オフ・アクシス・
アライメント系8のベースライン量(BLOx、BLO
y)が常に高精度に求まる。
BLOy = ΔYcc−ΔYf 2 −ΔYF−ΔZ · tan θFy (5) where ΔZ · tan θFy is positive when the telecentric tilt in the Y direction of the off-axis alignment system is tilted in the + Y direction, − When it is tilted in the Y direction, it takes a negative value. By the above calculation, off-axis
Baseline amount of alignment system 8 (BLOx, BLOx
y) is always obtained with high accuracy.

【0047】本実施例においてはオフ・アクシス・アラ
イメント系のテレセン傾きのみを考慮してベースライン
量を補正しているが、アライメント系の光学系が有する
収差も考慮することにより、さらに精度よくベースライ
ン量を計測することができる。まず基準マークFM1を
所定の座標位置に配置し、オフ・アクシス・アライメン
ト系によって検出する。このとき、基準マークFM1の
高さ位置を、オフ・アクシス・アライメント系のベスト
フォーカス位置を中心とする所定の範囲内で移動させ
る。主制御系MCSは、オフ・アクシス・アライメント
系のベストフォーカス位置で基準マークFM1を検出し
たときの検出結果を基準とした基準マークFM1の検出
誤差量(補正量)を、基準マークFM1の高さ位置のオ
フ・アクシス・アライメント系のベストフォーカス位置
からのZ方向におけるずれ量に対応づけて記憶装置21
に記憶しておく。ベースライン計測の際は、本実施例の
ように投影光学系PLのベストフォーカス位置Z1 とオ
フ・アクシス・アライメント系8のベストフォーカス位
置Z2 との誤差量ΔZに応じて記憶装置21から補正量
を出力し、この補正量を用いてベースライン量を補正す
る。以上の動作によってベースライン量を正確に計測す
ることができる。
In this embodiment, the baseline amount is corrected by considering only the telecentric inclination of the off-axis alignment system. However, by taking into account the aberration of the optical system of the alignment system, the base amount can be more accurately measured. The line amount can be measured. First, the fiducial mark FM1 is placed at a predetermined coordinate position and detected by an off-axis alignment system. At this time, the height position of the reference mark FM1 is moved within a predetermined range centered on the best focus position of the off-axis alignment system. The main control system MCS uses the detection error amount (correction amount) of the reference mark FM1 based on the detection result when the reference mark FM1 is detected at the best focus position of the off-axis alignment system as the height of the reference mark FM1. The storage device 21 is associated with the shift amount of the position in the Z direction from the best focus position of the off-axis alignment system.
Remember. During the baseline measurement, correction from the storage device 21 according to the error amount ΔZ of the best focus position Z 2 of the best focus position Z 1 and the off-axis alignment system 8 of the projection optical system PL as in this embodiment The amount is output, and the baseline amount is corrected using this correction amount. With the above operation, the baseline amount can be accurately measured.

【0048】また、本実施例のように図7に示す距離B
Lxを求めずに、視標板4F内の視標マークTMと基準
マークFM1とのX、Y方向の位置ずれ量(ΔXF、Δ
YF)に、予め求めておいた補正量(ΔZ・tanθF
x、ΔZ・tanθFy)を加えた後、ベースライン量を
求めてもよいことは言うまでもない。さて、ウェハW上
には複数の被露光領域、すなわちレチクルRのパターン
が既に露光されたショット領域が2次元に配置されてい
る。そして各ショット領域には、オフ・アクシス・アラ
イメント系によって検出されるアライメントマークが、
ショット領域の中心点に対して一定の関係で形成されて
いる。多くの場合、それらウェハ上のアライメントマー
クはストリートライン内に設けられる。実際のウェハア
ライメントの方法には、従来よりいくつもの方式、又は
シーケンスが知られているが、ここではそれら基本的な
ウェハアライメントのみについて説明する。
Further, as in this embodiment, the distance B shown in FIG.
The positional deviation amount (ΔXF, Δ) between the optotype mark TM and the reference mark FM1 in the optotype plate 4F in the X and Y directions without obtaining Lx.
YF), the previously calculated correction amount (ΔZ · tan θF
It goes without saying that the baseline amount may be obtained after adding x, ΔZ · tan θFy). On the wafer W, a plurality of exposed regions, that is, shot regions in which the pattern of the reticle R has already been exposed are two-dimensionally arranged. And in each shot area, the alignment mark detected by the off-axis alignment system,
It is formed in a fixed relationship with the center point of the shot area. In many cases, the alignment marks on those wafers are provided in the street lines. Although several methods or sequences are conventionally known as an actual wafer alignment method, only the basic wafer alignment will be described here.

【0049】図8は、ウェハW上のショット領域とマー
クの配置を示し、ショット領域SAnの中心SCnとX
方向用マークWMxとのX方向の間隔がΔXwm、中心S
CnとY方向用のYマークWMyとのY方向の間幅がΔ
Ywmとして設計上定められている。まず、オフ・アクシ
ス・アライメント系8を使う場合は、任意のショット領
域SAnのマークWMxがオフ・アクシス・アライメン
ト系8の検出領域内で指標マークTMX1 、TMX2
挾み込まれるようにウェハステージWSTを位置決めす
る。このとき、先のベースライン計測のときに主制御系
MCSによってオフ・アクシス・アライメント系8のベ
ストフォーカス位置が求められているため、この値に基
づいてステージのZ位置を制御することにより、ウェハ
W上のアライメントマークをオフ・アクシス・アライメ
ント系8のベストフォーカス位置に正確に配置すること
ができる。
FIG. 8 shows the arrangement of the shot areas and marks on the wafer W, with the centers SCn and X of the shot areas SAn.
The distance in the X direction from the direction mark WMx is ΔXwm, the center S
The width between Cn and the Y mark WMy for the Y direction in the Y direction is Δ.
Designated as Ywm. First, when the off-axis alignment system 8 is used, the mark WMx of an arbitrary shot area SAn is sandwiched between the index marks TMX 1 and TMX 2 in the detection area of the off-axis alignment system 8 on the wafer. Position the stage WST. At this time, since the best focus position of the off-axis alignment system 8 is obtained by the main control system MCS at the time of the previous baseline measurement, by controlling the Z position of the stage based on this value, the wafer The alignment mark on W can be accurately arranged at the best focus position of the off-axis alignment system 8.

【0050】そして、主制御系MCSは、位置決めされ
たウェハステージWSTのX方向の座標位置Xmを干渉
計IFXから読み込む。さらにオフ・アクシス・アライ
メント系内のCCDカメラ4Xからの画像信号を処理し
て、指標板4Fの中心点とマークWMxの中心点とのX
方向のずれ量ΔXpを検出する。次にウェハステージW
STを動かして、オフ・アクシス・アライメント系の指
標マークTMX1 、TMX2 によってウェハのマークW
Myが挾み込まれるようにウェハステージWSTを位置
決めする。このときのY方向の座標位置Ymを干渉計I
1 から読み取る。そしてCCDカメラ4Yの撮像によ
って、指標板4Fの中心点とマークWMyの中心点との
Y方向のずれ量ΔYpを求める。
Then, the main control system MCS reads the coordinate position Xm of the positioned wafer stage WST in the X direction from the interferometer IFX. Further, by processing the image signal from the CCD camera 4X in the off-axis alignment system, X between the center point of the index plate 4F and the center point of the mark WMx is processed.
The deviation amount ΔXp in the direction is detected. Next, the wafer stage W
Move ST and mark W on the wafer with index marks TMX 1 and TMX 2 of the off-axis alignment system.
The wafer stage WST is positioned so that My is sandwiched. The coordinate position Ym in the Y direction at this time is determined by the interferometer I.
Read from F 1 . Then, the amount of deviation ΔYp in the Y direction between the center point of the index plate 4F and the center point of the mark WMy is obtained by imaging with the CCD camera 4Y.

【0051】以上のマーク位置検出が終ると、あとは次
式の計算のみによって、露光時にショット領域SAnの
中心SCnをレチクルRの中心CCの投影点に合致させ
るためのウェハステージWSTの座標位置(Xe、Y
e)が求められる。 Xe=Xm−ΔXp+(BLOx−ΔXwm) …(6) Ye=Ym−ΔYp+(BLOy−ΔYwm) …(7) さて、本発明は上述の実施例の如く、TTR方式のアラ
イメント系によって検出されるマークと、オフ・アクシ
ス・アライメント系によって検出されるマークの両方が
基準板上に設けられており、夫々のマークをTTRアラ
イメント系とオフ・アクシス・アライメント系とによっ
て同時に検出してベースライン量を計測しているが、同
時に検出するのではなく、ウェハステージを走査して夫
々のアライメント系によってマークが検出されたときの
位置をレーザー干渉計等で計測し、その差をベースライ
ン量として求めるような場合にも適用できる。
After the above mark position detection is completed, the coordinate position of the wafer stage WST for aligning the center SCn of the shot area SAn with the projection point of the center CC of the reticle R at the time of exposure (only by calculation of the following equation) Xe, Y
e) is required. Xe = Xm- [Delta] Xp + (BLOx- [Delta] Xwm) (6) Ye = Ym- [Delta] Yp + (BLOy- [Delta] Ywm) (7) The present invention is a mark detected by the TTR alignment system as in the above-described embodiment. And both marks detected by the off-axis alignment system are provided on the reference plate, and each mark is simultaneously detected by the TTR alignment system and the off-axis alignment system to measure the baseline amount. However, instead of detecting them at the same time, the wafer stage is scanned and the position when the mark is detected by each alignment system is measured with a laser interferometer etc., and the difference is calculated as the baseline amount. It can also be applied in cases.

【0052】また、実施例で説明した露光装置は、レチ
クルR上のパターンの投影像をステップ・アンド・リピ
ート方式でウェハW上に露光するものであったが、本発
明はレチクルとウェハとを投影光学系の光軸と垂直な方
向に同時に走査するステップ・スキャン方式の露光装置
においても同様に適用できる。またSOR等のX線源を
用いたX線アライナー、X線ステッパー等にも本発明を
適用することができる。
Further, although the exposure apparatus described in the embodiment exposes the projected image of the pattern on the reticle R onto the wafer W by the step-and-repeat method, the present invention uses the reticle and the wafer. The same can be applied to a step scan type exposure apparatus that simultaneously scans in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system. The present invention can also be applied to an X-ray aligner using an X-ray source such as SOR and an X-ray stepper.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上、本発明によれば、第1パターン検
出系が感光基板上のパターンを検出するときに感光基板
を配置する高さ位置が、ベースライン量を計測するとき
に基準となる平面(投影光学系の結像面)と一致してい
なくても、そのずれ量に応じてベースライン量を補正す
る。従って、第1パターン検出系の光学系にテレセン傾
きや収差が存在していても、常に高精度にベースライン
量を計測することができる。
As described above, according to the present invention, the height position at which the photosensitive substrate is arranged when the first pattern detection system detects the pattern on the photosensitive substrate serves as a reference when measuring the baseline amount. Even if it does not coincide with the plane (image plane of the projection optical system), the baseline amount is corrected according to the shift amount. Therefore, even if there is a telecentric inclination or aberration in the optical system of the first pattern detection system, the baseline amount can always be measured with high accuracy.

【0054】さらに大気圧等の環境状態が変化しても、
その変化に応じて第1パターン検出系のベストフォーカ
ス位置と投影光学系の結像面とのずれ量を求めることが
できるため、ベースライン量を正確に求めることができ
る。
Even if environmental conditions such as atmospheric pressure change,
Since the amount of deviation between the best focus position of the first pattern detection system and the image plane of the projection optical system can be obtained according to the change, the amount of baseline can be obtained accurately.

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

【図1】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す平面図
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】ウェハステージ上の基準マーク板の配置を示す
平面図
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of reference mark plates on a wafer stage.

【図3】基準マーク板上の各種マークの配置を示す平面
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of various marks on a reference mark plate.

【図4】オフ・アクシス・アライメント系の指標板のパ
ターン配置を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a pattern arrangement of an index plate of an off-axis alignment system.

【図5】レチクルアライメントマークの形状の一例を示
す図
FIG. 5 is a diagram showing an example of the shape of a reticle alignment mark.

【図6】本発明の一実施例の動作を示すフローチャートFIG. 6 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【図7】大気圧変動によるベースライン量の誤差につい
て説明する図
FIG. 7 is a diagram illustrating an error in a baseline amount due to atmospheric pressure fluctuation.

【図8】ウェハ上のショット配列とウェハマークとの配
置を示す平面図
FIG. 8 is a plan view showing the arrangement of shot arrays and wafer marks on a wafer.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

R・・・レチクル W・・・ウェハ PL・・・投影レンズ MCS・・・主制御系 RST・・・レチクルステージ WST・・・ウェハステージ FP・・・基準板 FM1・・・オフ・アクシス・アライメント系用の基準
マーク FM2A、FM2B・・・TTRアライメント系用の基
準マーク IFX、IFY・・・ウェハステージ用のレーザ干渉計 RM1 、RM2 ・・・レチクルマーク 8・・・オフ・アクシス・アライメント系 20・・・圧力制御部 21・・・記憶装置
R ... Reticle W ... Wafer PL ... Projection lens MCS ... Main control system RST ... Reticle stage WST ... Wafer stage FP ... Reference plate FM1 ... Off-axis alignment Reference mark for system FM2A, FM2B ... TTR alignment reference mark for system IFX, IFY ... Laser interferometer for wafer stage RM 1 , RM 2 ... Reticle mark 8 ... Off-axis alignment System 20 ... Pressure control unit 21 ... Storage device

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクのパターンの像を感光基板上に投
影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記投影
光学系の光軸に垂直な平面内で移動可能なステージと、
該ステージ上に設けられるとともに、所定形状の基準パ
ターンが形成された基準板と、前記感光基板を前記投影
光学系の光軸方向における所定の高さ位置に配置すると
ともに、該感光基板上に形成された位置合わせ用の第1
パターンを検出する第1パターン検出系と、前記マスク
上の基準点、もしくは該基準点と一定の位置関係にある
前記マスク上の所定点に形成された第2パターンと前記
基準パターンとを前記投影光学系を介して検出し、前記
第2パターンと前記基準パターンとの相対位置関係を求
める第2パターン検出系とを有する投影露光装置におい
て、 前記光軸に垂直な所定の基準平面内に配置された前記基
準パターンを前記第1パターン検出系及び前記第2パタ
ーン検出系が検出したときの各々の検出結果に基づい
て、前記基準平面内における前記第1パターン検出系の
検出中心と前記基準点の前記投影光学系による投影点と
の間隔を求める計測手段と、 前記基準平面に対する前記所定の高さ位置の前記光軸方
向におけるずれ量に応じて、前記計測手段で求められる
間隔の値を補正する補正手段とを有することを特徴とす
る投影露光装置。
1. A projection optical system for projecting an image of a mask pattern onto a photosensitive substrate, a stage which holds the photosensitive substrate and is movable in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system.
A reference plate provided on the stage, on which a reference pattern having a predetermined shape is formed, and the photosensitive substrate are arranged at a predetermined height position in the optical axis direction of the projection optical system, and formed on the photosensitive substrate. First for aligned alignment
The first pattern detection system for detecting a pattern, the second pattern formed on a reference point on the mask, or a predetermined point on the mask having a fixed positional relationship with the reference point, and the reference pattern are projected. In a projection exposure apparatus having a second pattern detection system that detects a relative positional relationship between the second pattern and the reference pattern through an optical system, the projection exposure apparatus is arranged in a predetermined reference plane perpendicular to the optical axis. Based on the respective detection results when the first pattern detection system and the second pattern detection system detect the reference pattern, the detection center of the first pattern detection system and the reference point in the reference plane are Measuring means for obtaining a distance from the projection point by the projection optical system, and the measuring hand according to the amount of deviation of the predetermined height position with respect to the reference plane in the optical axis direction. Projection exposure apparatus characterized by having a correction means for correcting the value of the interval sought.
【請求項2】 前記基準パターンは前記第1パターン検
出系によって検出される第1基準パターンと、前記第2
パターン検出系によって検出される第2基準パターンと
を有し、前記第1基準パターンと第2基準パターンとは
前記基準平面内における前記第1パターン検出系の検出
中心と前記第2パターン検出系の検出中心との間隔に応
じた位置関係で前記基準板上に並設されていることを特
徴とする請求項1に記載の装置。
2. The reference pattern includes a first reference pattern detected by the first pattern detection system and the second reference pattern.
A second reference pattern detected by a pattern detection system, wherein the first reference pattern and the second reference pattern are the detection center of the first pattern detection system and the second reference pattern of the second pattern detection system in the reference plane. The device according to claim 1, wherein the device is arranged in parallel on the reference plate in a positional relationship according to a distance from a detection center.
【請求項3】 前記補正手段は、前記投影光学系及び前
記第1パターン検出系の周囲の環境状態を計測する環境
状態計測手段を有し、該環境状態計測手段によって計測
された環境状態の変化量に基づいて前記ずれ量を求める
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
3. The correction means has an environmental condition measuring means for measuring an environmental condition around the projection optical system and the first pattern detection system, and a change in the environmental condition measured by the environmental condition measuring means. The apparatus according to claim 2, wherein the shift amount is obtained based on the amount.
【請求項4】 マスクのパターンの像を投影光学系を介
して感光基板上に投影露光するのに先立って、 前記感光基板上に形成された位置合わせ用のパターンを
検出するパターン検出系の検出中心と、前記マスク上の
基準点の前記投影光学系による投影点との、前記投影光
学系の光軸に垂直な所定の基準平面内における間隔を求
め、前記パターン検出系が前記位置合わせ用のパターン
を検出したときの検出結果と前記間隔とに応じて前記感
光基板を所定の露光位置に配置する投影露光方法におい
て、 前記パターン検出系が前記位置合わせ用のパターンを検
出するときに前記感光基板が配置される前記投影光学系
の光軸方向における高さ位置と前記基準平面との前記光
軸方向におけるずれ量に応じて前記感光基板の前記光軸
に垂直な方向における位置を調整し、該感光基板を前記
露光位置に配置することを特徴とする投影露光方法。
4. A pattern detection system for detecting an alignment pattern formed on the photosensitive substrate prior to projecting and exposing a mask pattern image on the photosensitive substrate via a projection optical system. The distance between the center and the projection point of the reference point on the mask by the projection optical system in a predetermined reference plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system is determined, and the pattern detection system is used for the alignment. In a projection exposure method for arranging the photosensitive substrate at a predetermined exposure position according to a detection result when a pattern is detected and the interval, the photosensitive substrate is used when the pattern detection system detects the alignment pattern. In the direction perpendicular to the optical axis of the photosensitive substrate according to the amount of deviation in the optical axis direction between the height position of the projection optical system in which the optical axis direction is arranged and the reference plane. Projection exposure method characterized by adjusting the location, placing the photosensitive substrate to the exposure position.
【請求項5】 前記投影光学系及び前記パターン検出系
の周囲の環境状態を検出し、該検出結果に基づいて前記
ずれ量を計測することを特徴とする請求項4に記載の方
法。
5. The method according to claim 4, wherein an environmental condition around the projection optical system and the pattern detection system is detected, and the deviation amount is measured based on the detection result.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011096859A (en) * 2009-10-29 2011-05-12 Canon Inc Exposure apparatus and device manufacturing method

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