JPH10163097A - Projection light-exposure device and projection light-exposure method - Google Patents

Projection light-exposure device and projection light-exposure method

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JPH10163097A
JPH10163097A JP8332844A JP33284496A JPH10163097A JP H10163097 A JPH10163097 A JP H10163097A JP 8332844 A JP8332844 A JP 8332844A JP 33284496 A JP33284496 A JP 33284496A JP H10163097 A JPH10163097 A JP H10163097A
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wafer
substrate stage
alignment
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance still more the throughput. SOLUTION: Two wafer stages WS1, WS2 can be moved independently and two-dimensionally on a base boad 12, and while wafer replacement, search alignment and fine alignment are made on the wafer stage WS1 under one alignment system 24a, a wafer W2 held on the wafer stage WS2 under a projection optical system PL is exposed to lights by a step and scan method. When both operations on the wafer stages WS1, WS2 are finished, the wafer stage WS1 is moved under the projection optical system PL and the wafer stage WS2 is moved under an alignment system 24b, and exchangement of operations is made. Thus, a series of lightexposing operations are parallel-processed using the wafer stages WS1, WS2, so that as a process time is lessened, and the throughput can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
投影露光方法に係り、更に詳しくはマスクに形成された
パターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露
光する投影露光装置及び投影露光方法に関するものであ
り、特に、2つの基板ステージを独立して移動させて、
露光処理と他の処理とを並行して行う点に特徴を有して
いる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and a projection exposure method, and more particularly to a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern image formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system. The present invention relates to a projection exposure method, in particular, by independently moving two substrate stages,
The feature is that exposure processing and other processing are performed in parallel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、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場合に、種々の
露光装置が使用されているが、現在では、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表面にフォトレジスト等
の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基
板(以下、適宜「感応基板」と称する)上に転写する投
影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この
投影露光装置として、感応基板を2次元的に移動自在な
基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応
基板を歩進(ステッピング)させて、レチクルのパター
ン像を感応基板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・リピート方式の縮
小投影露光装置(いわゆるステッパー)が主流となって
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, various exposure apparatuses have been used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element by a photolithography process. At present, however, a photomask or a reticle (hereinafter referred to as a “reticle”) is used. Projection exposure for transferring a pattern image (collectively referred to as a "sensitive substrate") onto a substrate such as a wafer or a glass plate having a surface coated with a photosensitive material such as a photoresist via a projection optical system. The device is commonly used. In recent years, as a projection exposure apparatus, a sensitive substrate is placed on a two-dimensionally movable substrate stage, and the sensitive substrate is stepped on the substrate stage, and a reticle pattern image is formed on the sensitive substrate. The so-called step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) is mainly used to repeat the operation of sequentially exposing each shot area.

【0003】最近になって、このステッパー等の静止型
露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置(例えば特開平7−176468号
公報に記載された様な走査型露光装置)も比較的多く用
いられるようになってきた。このステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置は、ステッパーに比べると
大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投
影光学系の製造が容易であると供に、大フィールド露光
によるショット数の減少により高スループットが期待出
来る、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対
走査することで平均化効果があり、ディストーションや
焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さら
に、半導体素子の集積度が16M(メガ)から64Mの
DRAM、更に将来的には256M、1G(ギガ)とい
うように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールド
が必須になるため、ステッパーに代わってスキャン型投
影露光装置が主流になるであろうと言われている。
Recently, a step-and-scan type projection exposure apparatus (for example, a scanning exposure apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei. Devices) have also become relatively popular. This step-and-scan projection exposure apparatus can expose a large field with a smaller optical system compared to a stepper, making it easier to manufacture the projection optical system and reducing the number of shots due to the large field exposure. Therefore, high throughput can be expected, and the reticle and wafer are relatively scanned with respect to the projection optical system, which has an averaging effect, and can improve distortion and depth of focus. Further, as the degree of integration of semiconductor elements increases from 16M (Mega) to 64M DRAM and further to 256M, 1G (Giga) in the future, a large field becomes indispensable. It is said that scanning projection exposure apparatuses will become mainstream.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種の投影露光装置
は、主として半導体素子等の量産機として使用されるも
のであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエ
ハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスルー
プットを向上させることが必然的に要請される。
Since this type of projection exposure apparatus is mainly used as a mass production machine for semiconductor devices and the like, it is necessary to determine how many wafers can be subjected to exposure processing within a certain period of time. It is inevitably required to improve the processing capacity, that is, the throughput.

【0005】これに関し、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場
合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット
数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれる
が、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移
動中に行われることから、その等速移動領域の前後に加
減速領域が必要となり、仮にステッパーのショットサイ
ズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却っ
てステッパーよりスループットが落ちる可能性がある。
In this regard, in the case of a step-and-scan type projection exposure apparatus, when a large field is exposed, as described above, the number of shots to be exposed in a wafer is reduced, so that an improvement in throughput is expected. However, since exposure is performed during constant-speed movement by synchronous scanning between the reticle and wafer, acceleration / deceleration areas are required before and after the constant-speed movement area, and a shot having a size equivalent to the shot size of a stepper is assumed. In the case of exposing, there is a possibility that the throughput may be reduced rather than the stepper.

【0006】この種の投影露光装置における処理の流れ
は、大要次のようになっている。
The flow of processing in this type of projection exposure apparatus is roughly as follows.

【0007】 まず、ウエハローダを使ってウエハを
ウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行わ
れる。
First, a wafer loading step of loading a wafer on a wafer table using a wafer loader is performed.

【0008】 次に、サーチアライメント機構により
ウエハの大まかな位置検出を行うサーチアライメント工
程が行われる。このサーチアライメント工程は、具体的
には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるい
は、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出するこ
とにより行われる。
Next, a search alignment step is performed in which a rough alignment of the wafer is detected by a search alignment mechanism. This search alignment step is specifically performed, for example, based on the outer shape of the wafer or by detecting a search alignment mark on the wafer.

【0009】 次に、ウエハ上の各ショット領域の位
置を正確に求めるファインアライメント工程が行われ
る。このファインアライメント工程は、一般にEGA
(エンハンスト・グローバル・アライメント)方式が用
いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショッ
トを選択しておき、当該サンプルショットに付設された
アライメントマーク(ウエハマーク)の位置を順次計測
し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づい
て、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウ
エハ上の全ショット配列データを求めるものであり(特
開昭61−44429号公報等参照)、高スループット
で各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めるこ
とができる。
Next, a fine alignment step for accurately determining the position of each shot area on the wafer is performed. This fine alignment process is generally performed by EGA
(Enhanced Global Alignment) method is used. In this method, a plurality of sample shots in a wafer are selected, and the positions of alignment marks (wafer marks) attached to the sample shots are sequentially measured. Based on the measurement result and the design value of the shot array, a statistical operation is performed by a so-called least square method or the like to obtain all shot array data on the wafer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429). The coordinate position of each shot area can be obtained with relatively high accuracy at high throughput.

【0010】 次に、上述したEGA方式等により求
めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースラ
イン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領
域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクル
のパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行われ
る。
Next, while sequentially positioning each shot area on the wafer to the exposure position based on the coordinate position of each shot area obtained by the above-described EGA method and the baseline amount measured in advance, the projection optical system is An exposure step of transferring a reticle pattern image onto a wafer via the reticle is performed.

【0011】 次に、露光処理されたウエハテーブル
上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロー
ドさせるウエハアンロード工程が行われる。このウエハ
アンロード工程は、露光処理を行うウエハの上記のウ
エハロード工程と同時に行われる。すなわち、とと
によってウエハ交換工程が構成される。
Next, a wafer unloading step of unloading the exposed wafer on the wafer table using a wafer unloader is performed. This wafer unloading step is performed simultaneously with the above-described wafer loading step of the wafer to be subjected to the exposure processing. That is, a wafer exchange step is constituted by the above and.

【0012】このように、従来の投影露光装置では、ウ
エハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント
→露光→ウエハ交換……のように、大きく4つの動作が
1つのウエハステージを用いて繰り返し行われている。
As described above, in the conventional projection exposure apparatus, four operations such as wafer exchange → search alignment → fine alignment → exposure → wafer exchange are repeatedly performed using one wafer stage. .

【0013】また、この種の投影露光装置のスループッ
トTHOR[枚/時間]は、上述したウエハ交換時間を
T1、サーチアライメント時間をT2、ファインアライ
メント時間をT3、露光時間をT4とした場合に、次式
(1)のように表すことができる。
The throughput THOR [sheets / time] of this type of projection exposure apparatus is as follows: T1 is the wafer exchange time, T2 is the search alignment time, T3 is the fine alignment time, and T4 is the exposure time. It can be expressed as the following equation (1).

【0014】 THOR=3600/(T1+T2+T3+T4) ………(1) 上記T1〜T4の動作は、T1→T2→T3→T4→T
1……のように順次(シーケンシャルに)繰り返し実行
される。このため、T1〜T4までの個々の要素を高速
化すれば分母が小さくなって、スループットTHORを
向上させることができる。しかし、上述したT1(ウエ
ハ交換時間)とT2(サーチアライメント時間)は、ウ
エハ1枚に対して一動作が行われるだけであるから改善
の効果は比較的小さい。また、T3(ファインアライメ
ント時間)の場合は、上述したEGA方式を用いる際に
ショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単
体の計測時間を短縮すればスループットを向上させるこ
とができるが、逆にアライメント精度を劣化させること
になるため、安易にT3を短縮することはできない。
THOR = 3600 / (T1 + T2 + T3 + T4) (1) The operations of T1 to T4 are performed in the order of T1 → T2 → T3 → T4 → T
.. Are sequentially (sequentially) repeatedly executed. Therefore, if the speed of each element from T1 to T4 is increased, the denominator becomes smaller, and the throughput THOR can be improved. However, the above-described T1 (wafer replacement time) and T2 (search alignment time) are relatively small in improvement because only one operation is performed for one wafer. In the case of T3 (fine alignment time), the throughput can be improved by reducing the number of shot samples or reducing the measurement time of a single shot when using the above-described EGA method. Since the accuracy is degraded, T3 cannot be easily reduced.

【0015】また、T4(露光時間)は、ウエハ露光時
間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例
えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型
投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分
だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があ
るが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を
上げることができない。
T4 (exposure time) includes a wafer exposure time and a stepping time between shots. For example, in the case of a scanning projection exposure apparatus such as a step-and-scan method, it is necessary to increase the relative scanning speed between the reticle and the wafer by the amount of shortening the wafer exposure time. The scanning speed cannot be easily increased.

【0016】また、この種の投影露光装置で上記スルー
プット面の他に、重要な条件としては、解像度、焦
点深度(DOF:Depth of Forcus )、線幅制御精度
が挙げられる。解像度Rは、露光波長をλとし、投影レ
ンズの開口数をN.A.(Numerical Aperture )とする
と、λ/N.A.に比例し、焦点深度DOFはλ/
(N.A.)2 に比例する。
In this type of projection exposure apparatus, in addition to the above throughput, important conditions include resolution, depth of focus (DOF: Depth of Forcus), and line width control accuracy. The resolution R is defined as follows: the exposure wavelength is λ, and the numerical aperture of the projection lens is ND. A. (Numerical Aperture), λ / N. A. And the depth of focus DOF is λ /
(NA) 2 .

【0017】このため、解像度Rを向上させる(Rの値
を小さくする)には、露光波長λを小さくするか、ある
いは開口数N.A.を大きくする必要がある。特に、最
近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイス
ルールが0.2μmL/S(ライン・アンド・スペー
ス)以下となってきていることから、これらのパターン
を露光する為には照明光源としてKrFエキシマレーザ
を用いている。しかしながら、前述したように半導体素
子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、
KrFより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれ
る。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置
の候補として、ArFエキシマレーザを光源とした装
置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ArF
エキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透
過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装
置コストが高いという技術的な課題が山積しており、ま
た、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスルー
プットが著しく低いという不都合があることから、短波
長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいか
ないというのが現実である。
Therefore, in order to improve the resolution R (decrease the value of R), the exposure wavelength λ must be reduced or the numerical aperture N. A. Need to be larger. In particular, since the density of semiconductor elements and the like has been increasing recently and the device rule has become 0.2 μmL / S (line and space) or less, illumination is required to expose these patterns. A KrF excimer laser is used as a light source. However, as described above, it is inevitable that the degree of integration of semiconductor devices will further increase in the future,
It is desired to develop a device having a light source shorter in wavelength than KrF. Representative examples of a next-generation apparatus having such a shorter wavelength light source include an apparatus using an ArF excimer laser as a light source, an electron beam exposure apparatus, and the like.
In the case of an excimer laser, light hardly transmits in a place where oxygen exists, high output is difficult to be obtained, and a laser lifetime is short, and a technical problem that an apparatus cost is high is piled up. In the case of an exposure apparatus, there is a disadvantage that the throughput is significantly lower than that of an optical exposure apparatus. Therefore, the reality is that the development of a next-generation apparatus whose main purpose is to shorten the wavelength is not as expected.

【0018】解像度Rを上げる他の手法としては、開口
数N.A.を大きくすることも考えられるが、N.A.
を大きくすると、投影光学系のDOFが小さくなるとい
うデメリットがある。このDOFは、UDOF(User D
epth of Forcus:ユーザ側で使用する部分:パターン段
差やレジスト厚等)と、装置自身の総合焦点差とに大別
することができる。これまでは、UDOFの比率が大き
かったため、DOFを大きく取る方向が露光装置開発の
主軸であり、このDOFを大きくとる技術として例えば
変形照明等が実用化されている。
Another technique for increasing the resolution R is to use a numerical aperture N.P. A. May be increased, but N.I. A.
Has a demerit that the DOF of the projection optical system is reduced. This DOF is UDOF (User D
epth of Forcus: part used on the user side: pattern step, resist thickness, etc.) and the overall focal difference of the apparatus itself. Until now, since the ratio of UDOF was large, the direction to increase the DOF was the main axis of development of the exposure apparatus, and as a technique for increasing the DOF, for example, deformed illumination or the like has been put to practical use.

【0019】ところで、デバイスを製造するためには、
L/S(ライン・アンド・スペース)、孤立L(ライ
ン)、孤立S(スペース)、及びCH(コンタクトホー
ル)等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する
必要があるが、上記のL/S、孤立ライン等のパターン
形状毎に最適露光を行うための露光パラメータが異なっ
ている。このため、従来は、ED−TREE(レチクル
が異なるCHは除く)という手法を用いて、解像線幅が
目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のD
OFが得られるような共通の露光パラメータ(コヒーレ
ンスファクタσ、N.A.、露光制御精度、レチクル描
画精度等)を求めて、これを露光装置の仕様とすること
が行われている。しかしながら、今後は以下のような技
術的な流れがあると考えられている。
By the way, in order to manufacture a device,
It is necessary to form a pattern combining L / S (line and space), isolated L (line), isolated S (space), and CH (contact hole) on the wafer. Exposure parameters for performing optimal exposure differ for each pattern shape such as S and isolated lines. For this reason, conventionally, using a method called ED-TREE (excluding CHs with different reticles), the resolution line width is within a predetermined tolerance with respect to a target value, and a predetermined D
A common exposure parameter (a coherence factor σ, NA, exposure control accuracy, reticle drawing accuracy, and the like) for obtaining an OF is obtained, and is used as a specification of an exposure apparatus. However, it is thought that there will be the following technical flows in the future.

【0020】プロセス技術(ウェハ上平坦化)向上に
より、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、UD
OFが1μm台→0.4μm以下になる可能性がある。
Due to the improvement of the process technology (flattening on the wafer), the pattern is lowered and the resist thickness is reduced.
OF may be in the order of 1 μm → 0.4 μm or less.

【0021】露光波長がg線(436nm)→i線
(365nm)→KrF(248nm)と短波長化して
いる。しかし、今後はArF(193)までの光源しか
検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後は
EB露光に移行する。
The exposure wavelength is shortened from g-line (436 nm) to i-line (365 nm) to KrF (248 nm). However, only light sources up to ArF (193) are being studied in the future, and the technical hurdle is high. After that, it shifts to EB exposure.

【0022】ステップ・アンド・リピートのような静
止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走
査露光がステッパーの主流になる事が予想されている。
この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光
が可能であり(特にスキャン方向)、その分高N.A.
化を実現し易い。
It is expected that scanning exposure such as step-and-scan will become the mainstream of steppers instead of static exposure such as step-and-repeat.
This technique enables a large field exposure with a projection optical system having a small diameter (especially in the scanning direction), and a higher N.D. A.
Is easy to realize.

【0023】上記のような技術動向を背景にして、限界
解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直さ
れ、この二重露光法をKrF及び将来的にはArF露光
装置に用い、0.1μmL/Sまで露光しようという試
みが検討されている。一般に二重露光法は以下の3つの
方法に大別される。
Against the background of the technical trends described above, the double exposure method has been reviewed as a method for improving the limit resolution, and this double exposure method is used for a KrF exposure device and a ArF exposure device in the future. Attempts to expose up to 1 μmL / S are being considered. Generally, the double exposure method is roughly classified into the following three methods.

【0024】(1)露光パラメータの異なるL/S、孤
立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件によ
り同一ウエハ上に二重に露光を行う。
(1) L / S and isolated lines having different exposure parameters are formed on different reticles, and double exposure is performed on the same wafer under optimum exposure conditions.

【0025】(2)位相シフト法等を導入すると、孤立
線よりL/Sの方が同一DOFにて限界解像度が高い。
これを利用することにより、1枚目のレチクルで全ての
パターンをL/Sで形成し、2枚目のレチクルにてL/
Sを間引きすることで孤立線を形成する。
(2) When the phase shift method or the like is introduced, the limit resolution of the L / S is higher than that of the isolated line in the same DOF.
By utilizing this, all patterns are formed with L / S on the first reticle, and L / S is formed on the second reticle.
An isolated line is formed by thinning S.

【0026】(3)一般に、L/Sより孤立線は、小さ
なN.A.にて高い解像度を得ることができる(但し、
DOFは小さくなる)。そこで、全てのパターンを孤立
線で形成し、1枚目と2枚目のレチクルによってそれぞ
れ形成した孤立線の組み合わせにより、L/Sを形成す
る。
(3) In general, an isolated line is smaller than N / S A. High resolution can be obtained with (However,
DOF is smaller). Therefore, all the patterns are formed by isolated lines, and the L / S is formed by combining the isolated lines formed by the first and second reticles, respectively.

【0027】上記の二重露光法は解像度向上、DOF向
上の2つの効果がある。
The above double exposure method has two effects, that is, an improvement in resolution and an improvement in DOF.

【0028】しかし、二重露光法は、複数のレチクルを
使って露光処理を複数回行う必要があるため、従来の装
置に比べて露光時間(T4)が倍以上になり、スループ
ットが大幅に劣化するという不都合があったことから、
現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてなく、
従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチ
クル等により、解像度、焦点深度(DOF)の向上が行
われてきた。
However, in the double exposure method, since the exposure processing needs to be performed a plurality of times using a plurality of reticles, the exposure time (T4) becomes twice or more as compared with the conventional apparatus, and the throughput is largely deteriorated. Because of the inconvenience of doing
In reality, the double exposure method is not considered seriously,
Conventionally, resolution and depth of focus (DOF) have been improved by ultraviolet exposure wavelength, modified illumination, phase shift reticle, and the like.

【0029】しかしながら、先に述べた二重露光法をK
rF、ArF露光装置に用いると0.1μmL/Sまで
の露光が実現することにより、256M、1GのDRA
Mの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢で
あることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光
法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発
が待望されていた。
However, the double exposure method described above
When used in an rF or ArF exposure apparatus, exposure up to 0.1 μmL / S is realized, so that a 256 M, 1 G DRA
There is no doubt that this is a powerful option for the development of the next-generation machine for mass production of M, and the development of new technology has been anticipated to improve the throughput, which is the problem of the double exposure method, which is the bottleneck for this. Was.

【0030】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1ないし10に記載の発明の目的は、スルー
プットを一層向上させることができる投影露光装置を提
供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of further improving the throughput.

【0031】また、請求項11及び請求項12に記載の
発明の目的は、スループットを一層向上させることがで
きる投影露光方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a projection exposure method capable of further improving the throughput.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】前述した4つの動作、す
なわちウエハ交換、サーチアライメント、ファインアラ
イメント、及び露光を少なくとも2つの動作に分けて同
時並行処理を行うことができれば、これら4つの動作を
シーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを向
上させることができる。本発明は、この点に注目してな
されたもので、以下のような構成を採用する。すなわ
ち、請求項1に記載の発明は、マスク(R)に形成され
たパターンの像を投影光学系(PL)を介して感応基板
(W1,W2)上に投影露光する投影露光装置であっ
て、感応基板(W1)を保持して2次元平面内を移動可
能な第1基板ステージ(WS1)と;感応基板(W2)
を保持して前記第1基板ステージ(WS1)と同一平面
内を前記第1基板ステージ(WS1)とは独立に移動可
能な第2基板ステージ(WS2)と;前記投影光学系
(PL)とは別に設けられ、前記基板ステージ(WS
1,WS2)上又は前記基板ステージ(WS1,WS
2)に保持された感応基板(W1,W2)上のマークを
検出する少なくとも1つのアライメント系(例えば24
a)と;前記投影光学系(PL)の投影中心と前記アラ
イメント系(24a)の検出中心とを通る第1軸の一方
側から前記第1基板ステージ(WS1)の前記第1軸方
向の位置を計測するための第1測長軸(BI1X)と、
前記第1軸方向の他方側から前記第2基板ステージ(W
S2)の前記第1軸方向の位置を測長するための第2測
長軸(BI2X)と、前記投影光学系(PL)の投影中
心で前記第1軸と垂直に交差する第3測長軸(BI3
Y)と、前記アライメント系(24a)の検出中心で前
記第1軸と垂直に交差する第4測長軸(BI4Y)とを
備え、これらの測長軸(BI1X〜BI4Y)により前
記第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1及び
WS2)の2次元位置をそれぞれ計測する干渉計システ
ムと;を有する。
If the four operations described above, that is, wafer exchange, search alignment, fine alignment, and exposure can be performed in at least two operations and performed simultaneously in parallel, these four operations are sequentially performed. The throughput can be improved as compared with the case where the above is performed. The present invention has been made in view of this point, and employs the following configuration. That is, the invention according to claim 1 is a projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask (R) onto a sensitive substrate (W1, W2) via a projection optical system (PL). A first substrate stage (WS1) holding a sensitive substrate (W1) and movable in a two-dimensional plane; and a sensitive substrate (W2).
A second substrate stage (WS2) that can move independently of the first substrate stage (WS1) in the same plane as the first substrate stage (WS1), and the projection optical system (PL) Separately provided, the substrate stage (WS
1, WS2) or on the substrate stage (WS1, WS2)
2) At least one alignment system (for example, 24) for detecting a mark on the sensitive substrate (W1, W2) held in
a) the position of the first substrate stage (WS1) in the first axial direction from one side of a first axis passing through the projection center of the projection optical system (PL) and the detection center of the alignment system (24a). A first measurement axis (BI1X) for measuring the
From the other side in the first axial direction, the second substrate stage (W
S2) a second length measurement axis (BI2X) for measuring the position in the first axis direction, and a third length measurement perpendicular to the first axis at the projection center of the projection optical system (PL). Shaft (BI3
Y), and a fourth measurement axis (BI4Y) perpendicular to the first axis at the detection center of the alignment system (24a), and the first substrate is defined by these measurement axes (BI1X to BI4Y). An interferometer system for measuring the two-dimensional positions of the stage and the second substrate stage (WS1 and WS2).

【0033】これによれば、第1基板ステージ及び第2
基板ステージ上にそれぞれ感応基板が保持されて2次元
平面内を独立して移動可能とされ、投影光学系とは別に
設けられた少なくとも1つのアライメント系により基板
ステージ上又はその基板ステージに保持された感応基板
上のマークが検出され、干渉計システムの第1ないし第
4測長軸により第1基板ステージ及び第2基板ステージ
の2次元位置がそれぞれ計測される。この干渉計システ
ムの測長軸として、第1測長軸及び第2測長軸が投影光
学系の投影中心とアライメント系の検出中心とを通る第
1軸方向に沿って第1基板ステージ及び第2基板ステー
ジの一方側と他方側に設けられ、第1測長軸により第1
基板ステージの第1軸方向位置が計測され、第2測長軸
により第2基板ステージの第1軸方向位置が計測され
る。また、第3測長軸は、投影光学系の投影中心で第1
軸と垂直に交差するように設けられ、第4測長軸は、ア
ライメント系の検出中心で第1軸と垂直に交差するよう
に設けられている。
According to this, the first substrate stage and the second substrate stage
Sensitive substrates are respectively held on the substrate stage and can be independently moved in a two-dimensional plane, and are held on or on the substrate stage by at least one alignment system provided separately from the projection optical system. A mark on the sensitive substrate is detected, and the two-dimensional positions of the first substrate stage and the second substrate stage are respectively measured by the first to fourth measurement axes of the interferometer system. As the length measurement axes of the interferometer system, the first substrate stage and the second length measurement axis extend along a first axis direction in which the first length measurement axis and the second length measurement axis pass through the projection center of the projection optical system and the detection center of the alignment system. Two stages are provided on one side and the other side of the substrate stage, and the first
The first axial position of the substrate stage is measured, and the first axial position of the second substrate stage is measured by the second measurement axis. The third measurement axis is the first projection center of the projection optical system.
The fourth measurement axis is provided to intersect perpendicularly with the axis at the detection center of the alignment system.

【0034】このため、2つの基板ステージ上に形成さ
れたマークをアライメント系を用いて検出することがで
きるが、そのマーク検出時における第1基板ステージの
2次元位置がアライメント系の検出中心で相互に垂直に
交差する第1測長軸と第4測長軸の干渉計で計測され、
第2基板ステージの2次元位置がアライメント系の検出
中心で相互に垂直に交差する第2測長軸と第4測長軸の
干渉計で計測され、いずれのステージの位置もアッベ誤
差がない状態で正確に計測される。
For this reason, the marks formed on the two substrate stages can be detected by using the alignment system. When the marks are detected, the two-dimensional position of the first substrate stage is mutually detected at the detection center of the alignment system. Is measured by an interferometer of a first measuring axis and a fourth measuring axis perpendicular to
The two-dimensional position of the second substrate stage is measured by the interferometers of the second and fourth measurement axes that intersect perpendicularly at the detection center of the alignment system, and the positions of both stages have no Abbe error Is measured accurately.

【0035】他方、投影光学系によるマスクパターンの
露光時には、第1基板ステージの2次元位置が投影光学
系の投影中心で相互に垂直に交差する第1測長軸と第3
測長軸の干渉計で計測され、第2基板ステージの2次元
位置が投影中心で相互に垂直に交差する第2測長軸と第
3測長軸の干渉計でそれぞれ計測され、いずれのステー
ジの位置もアッベ誤差がない状態で正確に計測される。
特に、第1測長軸と第2測長軸は、上記のような位置関
係で配置されているため、第1基板ステージ及び第2基
板ステージを第1軸方向に移動させている間は測長軸が
切れることがないので、これらの測長軸の干渉計の計測
値に基づいて2つの基板ステージをアライメント系と投
影光学系との間を往復移動させることができ、例えば第
1の基板ステージがアライメント系の下にある間に、第
2の基板ステージを投影光学系の下に位置させることが
でき、それぞれの基板ステージ上又は感応基板上のマー
クのアライメント系による位置検出動作と、投影光学系
による露光動作とを並行処理することが可能となり、結
果的にスループットを向上させることが可能になる。
On the other hand, when the mask pattern is exposed by the projection optical system, the two-dimensional position of the first substrate stage and the third length measurement axis perpendicular to each other at the projection center of the projection optical system and the third measurement axis.
The two-dimensional position of the second substrate stage is measured by an interferometer of a length measuring axis, and the two-dimensional position of the second substrate stage is measured by an interferometer of a second measuring axis and a third measuring axis that intersect perpendicularly at the projection center. Is accurately measured without Abbe error.
In particular, since the first measurement axis and the second measurement axis are arranged in the above-described positional relationship, the measurement is performed while the first substrate stage and the second substrate stage are moved in the first axis direction. Since the long axis is not cut off, the two substrate stages can be reciprocated between the alignment system and the projection optical system based on the measurement values of these measurement axes by the interferometer. While the stage is under the alignment system, the second substrate stage can be positioned under the projection optical system, and the position detection operation of the mark on the respective substrate stage or the sensitive substrate by the alignment system can be performed. The exposure operation by the optical system can be performed in parallel, and as a result, the throughput can be improved.

【0036】この場合、アライメント系は、投影光学系
とは別に少なくとも1つのアライメント系が設けられれ
ば良いが、請求項2に記載の発明の如く、2つのアライ
メント系(24a,24b)を、投影光学系(PL)を
挟んで、第1軸方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置
するようにしても良い。アライメント系をこのような位
置関係で配置した場合は、中央に位置する投影光学系で
一方の基板ステージ上の感応基板を露光している間に
(露光動作)、他方の基板ステージ上の感応基板をいず
れかのアライメント系を使ってマーク検出を行うことが
できる(アライメント動作)。そして、露光動作とアラ
イメント動作とを切り換える場合は、2つの基板ステー
ジを第1軸方向にずらすだけで、アライメント動作が終
了した基板ステージを投影光学系の下に移動させること
ができるとともに、他方の基板ステージをアライメント
系の位置まで移動させることができる。
In this case, the alignment system may be provided with at least one alignment system separately from the projection optical system. However, as in the second aspect of the present invention, the two alignment systems (24a, 24b) are projected. The optical system (PL) may be arranged on one side and the other side in the first axis direction with the optical system (PL) interposed therebetween. When the alignment system is arranged in such a positional relationship, while the sensitive substrate on one substrate stage is exposed by the projection optical system located at the center (exposure operation), the sensitive substrate on the other substrate stage is exposed. Can be detected using any of the alignment systems (alignment operation). When switching between the exposure operation and the alignment operation, the substrate stage on which the alignment operation has been completed can be moved below the projection optical system by simply shifting the two substrate stages in the first axis direction. The substrate stage can be moved to the position of the alignment system.

【0037】この場合、請求項3に記載の発明の如く、
第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1及びW
S2)のそれぞれが投影光学系(PL)による露光動作
とアライメント系(例えば24a)によるマーク検出動
作とを行えるように、干渉計システム(例えば測長軸B
I1X〜BI4Y)の計測結果に基づいて第1基板ステ
ージ及び第2基板ステージの移動制御を独立に行う制御
手段(90)をさらに有していても良い。これによれ
ば、制御手段は、第1基板ステージ及び第2基板ステー
ジのそれぞれが投影光学系(PL)による露光動作とア
ライメント系(例えば24a)によるマーク検出動作と
を行えるように、干渉計システム(例えば測長軸BI1
X〜BI4Y)の計測結果に基づいて第1基板ステージ
及び第2基板ステージの移動制御を独立に行うことか
ら、いずれの基板ステージ上の感応基板に対しても投影
光学系による露光動作とアライメント系によるマーク検
出動作とを確実に行うことができる。
In this case, as in the third aspect of the present invention,
First substrate stage and second substrate stage (WS1 and W
In step S2), an interferometer system (for example, a length measuring axis B) is used so that an exposure operation by the projection optical system (PL) and a mark detection operation by the alignment system (for example, 24a) can be performed.
Control means (90) for independently controlling the movement of the first substrate stage and the second substrate stage based on the measurement results of I1X to BI4Y) may be further provided. According to this, the control means controls the interferometer system so that each of the first substrate stage and the second substrate stage can perform the exposure operation by the projection optical system (PL) and the mark detection operation by the alignment system (for example, 24a). (For example, measuring axis BI1
X to BI4Y), the movement of the first substrate stage and the movement of the second substrate stage are independently controlled based on the measurement results. And the mark detection operation can be performed reliably.

【0038】この場合、測長軸BI3YとBI4Yの間
隔をあまり大きくとると、第1基板ステージ及び第2基
板ステージの移動の際に、測長軸BI3Y、BI4Yが
基板ステージから外れる一方、このようにならないよう
にすると、両ステージの干渉が生ずるので、これらを避
けるため、請求項4に記載の発明の如く、制御手段(9
0)は、第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS
1及びWS2)のそれぞれに対して、アライメント系
(例えば24a)によるマーク検出時と投影光学系(P
L)による露光時とで干渉計システム(例えば測長軸B
I1X〜BI4Y)の第3測長軸(BI3Y)と第4測
長軸(BI4Y)とを測長軸から基板ステージが外れて
も良い様に、切換えるようにすることが望ましい。
In this case, if the distance between the length measurement axes BI3Y and BI4Y is too large, the length measurement axes BI3Y and BI4Y are displaced from the substrate stage when the first and second substrate stages move. If the control means (9) does not cause the interference between the two stages, the control means (9
0) are a first substrate stage and a second substrate stage (WS
1 and WS2) when the mark is detected by the alignment system (for example, 24a) and when the projection optical system (P
L) and at the time of exposure by the interferometer system (for example, the measurement axis B
It is desirable that the third measurement axis (BI3Y) and the fourth measurement axis (BI4Y) of I1X to BI4Y be switched so that the substrate stage may be displaced from the measurement axis.

【0039】このようにした場合には、第3測長軸(B
I3Y)と第4測長軸(BI4Y)との間隔を広くし
て、両ステージの干渉を防止することができるととも
に、第1基板ステージ及び第2基板ステージの移動の際
に、測長軸BI3Y、BI4Yが基板ステージから外れ
た場合に、制御手段によって測長軸の切換えを行うこと
により、干渉計システムを使って各処理位置における各
基板ステージの2次元位置を正確に計測することができ
る。
In this case, the third measurement axis (B
I3Y) and the fourth measurement axis (BI4Y) can be widened to prevent interference between the two stages, and when the first substrate stage and the second substrate stage are moved, the measurement axis BI3Y is used. , BI4Y deviate from the substrate stage, the control means switches the length measurement axes, so that the two-dimensional position of each substrate stage at each processing position can be accurately measured using the interferometer system.

【0040】請求項5に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して
感応基板(W1,W2)上に投影露光する投影露光装置
であって、感応基板(W1)を保持して2次元平面内を
移動可能な第1基板ステージ(WS1)と;感応基板
(W2)を保持して前記第1基板ステージ(WS1)と
同一平面内を前記第1基板ステージ(WS1)とは独立
に移動可能な第2基板ステージ(WS2)と;前記投影
光学系(PL)とは別に設けられ、前記基板ステージ
(WS1,WS2)上又は前記基板ステージ(WS1,
WS2)に保持された感応基板(W1,W2)上のマー
クを検出する少なくとも1つのアライメント系(例えば
24a)と;前記第1基板ステージ(WS1)及び第2
基板ステージ(WS2)の内の一方のステージ(WS1
又はWS2)が前記アライメント系(24a)によるマ
ーク検出動作を行う間に、他方のステージ(WS2又は
WS1)が露光動作を行うように両ステージ(WS1、
WS2)の動作を制御する制御手段(90)とを有する
ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask (R) onto a sensitive substrate (W1, W2) via a projection optical system (PL). A first substrate stage (WS1) that can move in a two-dimensional plane while holding the sensitive substrate (W1); and a first substrate stage (WS1) that holds the sensitive substrate (W2) and moves in the same plane as the first substrate stage (WS1). A second substrate stage (WS2) movable independently of the first substrate stage (WS1); provided separately from the projection optical system (PL), on the substrate stage (WS1, WS2) or on the substrate stage (WS1,
At least one alignment system (for example, 24a) for detecting a mark on the sensitive substrate (W1, W2) held by the second substrate stage (WS2); the first substrate stage (WS1) and the second
One of the substrate stages (WS2) (WS1)
Or WS2) performs the mark detection operation by the alignment system (24a) while the other stage (WS2 or WS1) performs the exposure operation so that both stages (WS1, WS2) perform the exposure operation.
And a control means (90) for controlling the operation of WS2).

【0041】これによれば、制御手段により第1基板ス
テージ及び第2基板ステージの内の一方のステージがア
ライメント系によるマーク検出動作を行う間に、他方の
ステージが露光動作を行うように両ステージ(WS1、
WS2)の動作が制御されることから、一方の基板ステ
ージに保持された感応基板上のマーク検出動作と他方の
基板ステージに保持された感応基板の露光動作とを並行
処理することが可能となる。従って、先に説明した時間
T2及び時間T3の動作と、時間T4の動作とが並行処
理できるので、時間(T1+T2+T3+T4)を要し
ていた従来のシーケンシャルな処理に比べてスループッ
トを向上させることが可能になる。
According to this, both the first and second substrate stages are controlled by the control means such that while one of the first and second substrate stages performs the mark detection operation by the alignment system, the other stage performs the exposure operation. (WS1,
Since the operation of WS2) is controlled, the mark detection operation on the sensitive substrate held on one substrate stage and the exposure operation of the sensitive substrate held on the other substrate stage can be performed in parallel. . Therefore, since the operations at the time T2 and the time T3 described above and the operation at the time T4 can be performed in parallel, it is possible to improve the throughput as compared with the conventional sequential processing that required the time (T1 + T2 + T3 + T4). become.

【0042】この場合において、請求項6に記載の発明
の如く、第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS
1及びWS2)と感応基板(W1,W2)の受け渡しを
行う搬送システム(180〜200)をさらに有する場
合には、前記制御手段(90)は、前記一方の基板ステ
ージ(WS1又はWS2)が前記搬送システム(180
〜200)と感応基板の受け渡し及び前記アライメント
系(24a)によるマーク検出動作を行う間に、前記他
方の基板ステージ(WS2又はWS1)が前記投影光学
系(PL)による露光動作を行うように両ステージ(W
S1,WS2)の動作を制御するようにすることが、一
層望ましい。このようにする場合には、先に説明した時
間T1、時間T2及び時間T3の動作を一方の基板ステ
ージ側で行い、時間T4の動作を他方の基板ステージ側
で行うことが出来るので、請求項5に記載の発明の場合
に比べても一層スループットの向上が可能となる。
In this case, the first substrate stage and the second substrate stage (WS)
1 and WS2) and the transfer system (180 to 200) for transferring the sensitive substrate (W1, W2), the control means (90) determines that the one substrate stage (WS1 or WS2) is Transport system (180
To 200) and the transfer of the sensitive substrate and the mark detection operation by the alignment system (24a), so that the other substrate stage (WS2 or WS1) performs the exposure operation by the projection optical system (PL). Stage (W
It is more desirable to control the operation of S1, WS2). In this case, the operations at time T1, time T2, and time T3 described above can be performed on one substrate stage, and the operation at time T4 can be performed on the other substrate stage. The throughput can be further improved as compared with the case of the invention described in (5).

【0043】請求項5に記載の発明では、アライメント
系が投影光学系とは別に少なくとも1つ設けられていれ
ば良いが、例えばアライメント系が投影光学系とは別に
2つある場合には、請求項7に記載の発明の如く、2つ
のアライメント系(24a,24b)を、所定方向に沿
って前記投影光学系(PL)の両側にそれぞれ配置し、
前記制御手段(90)が、第1基板ステージ(WS1)
上又は第1基板ステージ(WS1)に保持された感応基
板(W1)上のマークを一方のアライメント系(24
a)で検出し、第2基板ステージ(WS2)上又は第2
基板ステージ(WS2)に保持された感応基板(W2)
上のマークを他方のアライメント系(24b)で検出す
るようにしても良い。
According to the fifth aspect of the present invention, at least one alignment system may be provided separately from the projection optical system. As in the invention described in Item 7, two alignment systems (24a, 24b) are disposed on both sides of the projection optical system (PL) along a predetermined direction, respectively.
The control means (90) includes a first substrate stage (WS1)
The mark on the sensitive substrate (W1) held on the first substrate stage (WS1) or on the first substrate stage (WS1) is aligned with one of the alignment systems (24).
a) on the second substrate stage (WS2) or on the second
Sensitive substrate (W2) held on substrate stage (WS2)
The upper mark may be detected by the other alignment system (24b).

【0044】このようにした場合には、中央に位置する
投影光学系で一方の基板ステージ上の感応基板を露光し
ている間に(露光動作)、他方の基板ステージ上の感応
基板を一方のアライメント系を使ってマーク検出を行い
(アライメント動作)、露光動作とアライメント動作と
を切り換える場合は、2つの基板ステージを前記所定方
向に沿って他方のアライメント系の方に移動させるだけ
で、投影光学系の下にあった一方の基板ステージを他方
のアライメント系位置に移動させ、一方のアライメント
系位置にあった他方の基板ステージを投影光学系の下ま
で移動させることを容易に行うことができ、このように
して2つのアライメント系を交互に使用することが可能
になる。
In this case, while the sensitive substrate on one substrate stage is being exposed by the projection optical system located at the center (exposure operation), the sensitive substrate on the other substrate stage is exposed to the other substrate stage. In the case where mark detection is performed using an alignment system (alignment operation) and switching between the exposure operation and the alignment operation is performed, the projection optical system is simply moved by moving the two substrate stages along the predetermined direction toward the other alignment system. It is possible to easily move one substrate stage under the system to the other alignment system position and move the other substrate stage at one alignment system position to under the projection optical system, In this way, two alignment systems can be used alternately.

【0045】請求項8に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して
感応基板(W1、W2)上に投影露光する投影露光装置
であって、感応基板(W1)を保持して2次元平面内を
移動可能な第1基板ステージ(WS1)と;感応基板
(WS2)を保持して前記第1基板ステージ(WS1)
と同一平面内を前記第1基板ステージ(WS1)とは独
立に移動可能な第2基板ステージ(WS2)と;前記第
1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1,WS
2)と感応基板の受け渡しを行う搬送システム(180
〜200)と;前記第1基板ステージ(WS1)及び第
2基板ステージ(WS2)の内の一方のステージが前記
搬送システム(180〜200)と感応基板の受け渡し
を行う間に、他方のステージが露光動作を行うように両
ステージの動作を制御する制御手段(90)とを有する
ことを特徴とする。
An eighth aspect of the present invention is a projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask (R) onto a sensitive substrate (W1, W2) via a projection optical system (PL). And a first substrate stage (WS1) holding a sensitive substrate (W1) and movable in a two-dimensional plane; and a first substrate stage (WS1) holding a sensitive substrate (WS2).
A second substrate stage (WS2) movable independently of the first substrate stage (WS1) in the same plane as the first substrate stage and the second substrate stage (WS1, WS1).
2) and a transfer system for transferring the sensitive substrate (180)
To 200); and while one of the first substrate stage (WS1) and the second substrate stage (WS2) transfers the sensitive substrate to and from the transport system (180 to 200), the other stage is Control means (90) for controlling the operation of both stages so as to perform an exposure operation.

【0046】これによれば、制御手段により第1基板ス
テージ及び第2基板ステージの内の一方のステージが搬
送システムとの間で感応基板の受け渡しを行う間に、他
方のステージが露光動作を行うように両ステージの動作
が制御される。従って、先に説明した時間T1の動作
と、時間T4の動作とが並行処理できるので、時間(T
1+T2+T3+T4)を要していた従来のシーケンシ
ャルな処理に比べてスループットを向上させることが可
能になる。
According to this, while one of the first substrate stage and the second substrate stage transfers the sensitive substrate to and from the transfer system by the control means, the other stage performs the exposure operation. Thus, the operations of both stages are controlled. Therefore, the operation at the time T1 and the operation at the time T4 described above can be processed in parallel.
(1 + T2 + T3 + T4), it is possible to improve the throughput as compared with the conventional sequential processing that required (1 + T2 + T3 + T4).

【0047】上記各発明の投影露光装置では、1枚のマ
スクを使って露光を行えれば足りるが、請求項9に記載
の発明の如く、マスク(R)を複数枚同時に搭載可能な
マスクステージ(RST)と;複数枚のマスク(R)の
いずれかが露光位置に選択的に設定されるようにマスク
ステージ(RST)を駆動する駆動系(30)とを設け
ても良い。これによれば、例えば解像力向上のため、い
わゆる二重露光法により2枚のマスクを切り換えて露光
領域毎に適した露光条件で重ね焼きを行うような場合で
あっても、マスクステージに予め2枚のマスクを搭載し
ておき、これを駆動系により露光位置に切り換え設定す
るだけで、一方の基板ステージ側で2枚のマスクによる
連続的な二重露光を行う間に、これと並行して他方の基
板ステージ側でアライメント等の他の動作を行うことが
可能となり、これにより二重露光法による低スループッ
トを大幅に改善することが可能となる。
In the projection exposure apparatus according to each of the above aspects, it is sufficient if the exposure can be performed using one mask, but as in the ninth aspect of the present invention, a mask stage capable of mounting a plurality of masks (R) simultaneously. (RST); and a drive system (30) for driving the mask stage (RST) such that one of the plurality of masks (R) is selectively set at the exposure position. According to this, for example, in order to improve resolution, even if the two masks are switched by the so-called double exposure method and the overprinting is performed under the appropriate exposure conditions for each exposure area, the mask stage is set in advance. A single mask is mounted, and this is switched to the exposure position by the drive system. During continuous double exposure using two masks on one of the substrate stages, this is performed in parallel. Other operations, such as alignment, can be performed on the other substrate stage side, thereby significantly improving low throughput by the double exposure method.

【0048】上記各発明の投影露光装置は、マスクと感
応基板とを静止させた状態でマスクのパターンを投影光
学系を介して感応基板に投影露光するステッパーのよう
な静止型投影露光装置よりも、請求項10に記載の発明
の如く、マスク(R)が所定方向に移動可能なマスクス
テージ(RST)に搭載され、前記マスクステージ(R
ST)と前記第1基板ステージ及び第2基板ステージ
(WS1及びWS2)の内のいずれか一方とを同期移動
させつつ、前記マスクパターンを前記感応基板(WS
1、WS2)上に投影露光するステージ制御手段(3
8)をさらに有する走査型投影露光装置の方が効果が高
い。即ち、投影光学系によるマスクパターンの投影領域
内での像の平均化効果により高精度な露光を実現するこ
とが可能であるとともに、静止型投影露光装置に比べて
より小さな投影光学系を使ってより大きな面積を露光す
ることができる為である。
The projection exposure apparatus of each of the above-mentioned inventions is better than a stationary projection exposure apparatus such as a stepper that projects and exposes a pattern of a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system while the mask and the sensitive substrate are stationary. The mask (R) is mounted on a mask stage (RST) movable in a predetermined direction, and the mask stage (R)
ST) and one of the first substrate stage and the second substrate stage (WS1 and WS2) are synchronously moved, and the mask pattern is moved to the sensitive substrate (WS).
Stage control means (3, 1) for projecting and exposing on WS2)
The scanning projection exposure apparatus further having 8) is more effective. That is, high-precision exposure can be realized by the averaging effect of the image in the projection area of the mask pattern by the projection optical system, and a smaller projection optical system is used as compared with a stationary projection exposure apparatus. This is because a larger area can be exposed.

【0049】請求項11に記載の発明は、マスク(R)
に形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介し
て感応基板(W1,W2)上に投影露光する投影露光方
法であって、感応基板(W1,W2)を保持して2次元
平面内をそれぞれ独立に移動可能な2つの基板ステージ
(WS1,WS2)を用意し、前記2つの基板ステージ
(WS1,WS2)のうちの一方のステージ(WS1又
はWS2)で、感応基板の交換動作と前記基板ステージ
上又は前記基板ステージに保持された感応基板上のマー
クの検出動作との少なくとも一方を行う間に、前記2つ
の基板ステージのうちの他方のステージ(WS2又はW
S1)で、感応基板に対する露光動作を実行することを
特徴とする。
The eleventh aspect of the present invention provides a mask (R)
Is a projection exposure method for projecting and exposing an image of a pattern formed on a sensitive substrate (W1, W2) via a projection optical system (PL), the two-dimensional plane holding the sensitive substrate (W1, W2). Two substrate stages (WS1, WS2) that can move independently of each other are prepared, and one of the two substrate stages (WS1, WS2) (WS1 or WS2) exchanges a sensitive substrate. During at least one of the operation of detecting a mark on the substrate stage or the mark on the sensitive substrate held by the substrate stage, the other stage (WS2 or W2) of the two substrate stages is performed.
In S1), the exposure operation for the sensitive substrate is performed.

【0050】これによれば、先に説明した時間T1の動
作及び時間(T2+T3)の動作の少なくとも一方を一
方の基板ステージ上で行っている間に、これと並行して
時間T4の動作が他方の基板ステージ上で行われること
から、時間(T1+T2+T3+T4)を要していた従
来のシーケンシャルな処理に比べてスループットを向上
させることが可能になる。特に、一方のステージ側で時
間(T1+T2+T3)の動作を行う間に、これと並行
して他方のステージ側で時間T4の動作を行う場合に
は、より一層スループットの向上を図ることが可能にな
る。
According to this, while at least one of the operation at the time T1 and the operation at the time (T2 + T3) described above is performed on one substrate stage, the operation at the time T4 is concurrently performed with the other operation. Is performed on the substrate stage, it is possible to improve the throughput as compared with the conventional sequential processing that requires time (T1 + T2 + T3 + T4). In particular, when the operation of the time (T1 + T2 + T3) is performed on one stage while the operation of the time T4 is performed on the other stage in parallel with the operation, the throughput can be further improved. .

【0051】この場合、2つの基板ステージ上で行われ
るそれぞれの動作は、常に同時に終了するとは限らない
が、請求項11に記載の発明の如く、2つの基板ステー
ジのそれぞれの動作が終了した時点で、2つの基板ステ
ージの動作を切換えるようにしても良い。これにより、
早く動作が終了した方は、待機状態となり、両ステージ
における動作が終了した時点で動作の切り換えが行われ
る。この待機時間は、スループットを低下させる要因と
なるため、できるだけ待機時間が少なくなるように2つ
の基板ステージで並行処理を行う動作内容を分けるよう
にすることが望ましい。
In this case, the respective operations performed on the two substrate stages are not always completed at the same time, but at the time when the respective operations of the two substrate stages are completed as in the invention according to the eleventh aspect. The operation of the two substrate stages may be switched. This allows
If the operation is completed earlier, the operation enters a standby state, and the operation is switched when the operation in both stages is completed. Since the standby time causes a reduction in throughput, it is desirable to divide the operation contents for performing the parallel processing on the two substrate stages so as to minimize the standby time.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図12に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0053】図1には、一実施形態に係る投影露光装置
10の概略構成が示されている。この投影露光装置10
は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露
光型の投影露光装置である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 10 according to one embodiment. This projection exposure apparatus 10
Is a step-and-scan type scanning exposure type projection exposure apparatus.

【0054】この投影露光装置10は、ベース盤12上
を感応基板としてのウエハW1、W2をそれぞれ保持し
て独立して2次元方向に移動する第1、第2の基板ステ
ージとしてのウエハステージWS1、WS2を備えたス
テージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影
光学系PL、投影光学系PLの上方でマスクとしてのレ
チクルRを主として所定の走査方向、ここではY軸方向
(図1における紙面直交方向)に駆動するレチクル駆動
機構、レチクルRを上方から照明する照明系及びこれら
各部を制御する制御系等を備えている。
The projection exposure apparatus 10 holds wafers W1 and W2 as sensitive substrates on the base board 12 and independently moves in two-dimensional directions on a wafer stage WS1 as first and second substrate stages. , WS2, a projection optical system PL disposed above the stage device, and a reticle R as a mask above the projection optical system PL mainly in a predetermined scanning direction, here a Y-axis direction (in FIG. 1). A reticle driving mechanism for driving the reticle R from above is provided, and a control system for controlling these components is provided.

【0055】前記ステージ装置は、ベース盤12上に不
図示の空気軸受けを介して浮上支持され、X軸方向(図
1における紙面左右方向)及びY軸方向(図1における
紙面直交方向)に独立して2次元移動可能な2つのウエ
ハステージWS1、WS2と、これらのウエハステージ
WS1、WS2を駆動するステージ駆動系と、ウエハス
テージWS1、WS2の位置を計測する干渉計システム
とを備えている。
The stage device is levitated and supported on a base plate 12 via an air bearing (not shown), and is independent in the X-axis direction (the horizontal direction in FIG. 1) and the Y-axis direction (the direction perpendicular to the paper plane in FIG. 1). It is provided with two wafer stages WS1 and WS2 that can be moved two-dimensionally, a stage drive system that drives these wafer stages WS1 and WS2, and an interferometer system that measures the positions of wafer stages WS1 and WS2.

【0056】これをさらに詳述すると、ウエハステージ
WS1、WS2の底面には不図示のエアパッド(例え
ば、真空予圧型空気軸受け)が複数ヶ所に設けられてお
り、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力との
バランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態
で、ベース盤12上に浮上支持されている。
More specifically, air pads (not shown) (for example, a vacuum preload type air bearing) are provided at a plurality of locations on the bottom surface of the wafer stages WS1 and WS2, and the air ejection force of the air pads and the vacuum preload are provided. It is floated and supported on the base plate 12 while maintaining a spacing of, for example, several microns by balance with pressure.

【0057】ベース盤12上には、図3の平面図に示さ
れるように、X軸方向に延びる2本のX軸リニアガイド
(例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータ
の固定側マグネットのようなもの)122、124が平
行に設けられており、これらのX軸リニアガイド12
2、124には、当該各X軸リニアガイドに沿って移動
可能な各2つの移動部材114、118及び116、1
20がそれぞれ取り付けられている。これら4つの移動
部材114、118、116、120の底面部には、X
軸リニアガイド122又は124を上方及び側方から囲
むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられて
おり、これらの駆動コイルとX軸リニアガイド122又
は124とによって、各移動部材114、116、11
8、120をX軸方向に駆動するムービングコイル型の
リニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下
の説明では、便宜上、上記移動部材114、116、1
18、120をX軸リニアモータと呼ぶものとする。
As shown in the plan view of FIG. 3, two X-axis linear guides extending in the X-axis direction (such as a stationary magnet of a so-called moving coil type linear motor) are provided on the base board 12. ) 122 and 124 are provided in parallel, and these X-axis linear guides 12
2 and 124 respectively include two moving members 114, 118 and 116, 1 that can move along the respective X-axis linear guides.
20 are attached respectively. On the bottom surface of these four moving members 114, 118, 116, 120, X
Driving coils (not shown) are attached so as to surround the axis linear guide 122 or 124 from above and from the side, respectively, and these moving coils and the X-axis linear guide 122 or 124 respectively move the moving members 114, 116, 11.
Moving coil type linear motors for driving the motors 8 and 120 in the X-axis direction are configured respectively. However, in the following description, for convenience, the moving members 114, 116, 1
18 and 120 are called X-axis linear motors.

【0058】この内2つのX軸リニアモータ114、1
16は、Y軸方向に延びるY軸リニアガイド(例えば、
ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイル
のようなもの)110の両端にそれぞれ設けられ、ま
た、残り2つのX軸リニアモータ118、120は、Y
軸方向に延びる同様のY軸リニアガイド112の両端に
固定されている。従って、Y軸リニアガイド110は、
X軸リニアモータ114、116によってX軸リニアガ
イド122、124に沿って駆動され、またY軸リニア
ガイド112は、X軸リニアモータ118、120によ
ってX軸リニアガイド122、124に沿って駆動され
るようになっている。
Of these, two X-axis linear motors 114, 1
16 is a Y-axis linear guide extending in the Y-axis direction (for example,
Each of the two X-axis linear motors 118 and 120 is provided at both ends of a moving magnet type linear motor (such as a fixed side coil of a linear motor) 110, and Y
It is fixed to both ends of a similar Y-axis linear guide 112 extending in the axial direction. Therefore, the Y-axis linear guide 110
X-axis linear motors 114 and 116 are driven along X-axis linear guides 122 and 124, and Y-axis linear guides 112 are driven by X-axis linear motors 118 and 120 along X-axis linear guides 122 and 124. It has become.

【0059】一方、ウエハステージWS1の底部には、
一方のY軸リニアガイド110を上方及び側方から囲む
不図示のマグネットが設けられており、このマグネット
とY軸リニアガイド110とによってウエハステージW
S1をY軸方向に駆動するムービングマグネット型のリ
ニアモータが構成されている。また、ウエハステージW
S2の底部には、他方のY軸リニアガイド112を上方
及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられてお
り、このマグネットとY軸リニアガイド112とによっ
てウエハステージWS2をY軸方向に駆動するムービン
グマグネット型のリニアモータが構成されている。
On the other hand, on the bottom of wafer stage WS1,
A magnet (not shown) surrounding one of the Y-axis linear guides 110 from above and from the side is provided.
A moving magnet type linear motor that drives S1 in the Y-axis direction is configured. Also, the wafer stage W
A magnet (not shown) surrounding the other Y-axis linear guide 112 from above and from the side is provided at the bottom of S2, and the magnet and the Y-axis linear guide 112 drive the wafer stage WS2 in the Y-axis direction. A moving magnet type linear motor is configured.

【0060】すなわち、本実施形態では、上述したX軸
リニアガイド122、124、X軸リニアモータ11
4、116、118、120、Y軸リニアガイド11
0、112及びウエハステージWS1、WS2底部の不
図示のマグネット等によってウエハステージWS1、W
S2を独立してXY2次元駆動するステージ駆動系が構
成されている。このステージ駆動系は、図1のステージ
制御装置38によって制御される。
That is, in the present embodiment, the X-axis linear guides 122 and 124 and the X-axis linear motor 11
4, 116, 118, 120, Y-axis linear guide 11
0, 112 and the wafer stages WS1, WS2 by magnets (not shown) at the bottom of the wafer stages WS1, WS2.
A stage drive system for independently driving XY two-dimensionally for S2 is configured. This stage drive system is controlled by the stage control device 38 of FIG.

【0061】なお、Y軸リニアガイド110の両端に設
けられた一対のX軸リニアモータ114、116のトル
クを若干可変する事で、ウエハステージWS1に微少ヨ
ーイングを発生させたり、除去する事も可能である。同
様に、Y軸リニアガイド112の両端に設けられた一対
のX軸リニアモータ118、120のトルクを若干可変
する事で、ウエハステージWS2に微少ヨーイングを発
生させたり、除去する事も可能である。
By slightly changing the torque of the pair of X-axis linear motors 114 and 116 provided at both ends of the Y-axis linear guide 110, it is possible to generate or remove minute yawing on the wafer stage WS1. It is. Similarly, by slightly changing the torque of the pair of X-axis linear motors 118 and 120 provided at both ends of the Y-axis linear guide 112, it is possible to generate or remove minute yawing on the wafer stage WS2. .

【0062】前記ウエハステージWS1、WS2上に
は、不図示のウエハホルダを介してウエハW1、W2が
真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不
図示のZ・θ駆動機構によって、XY平面に直交するZ
軸方向及びθ方向(Z軸回りの回転方向)に微小駆動さ
れるようになっている。また、ウエハステージWS1、
WS2の上面には、種々の基準マークが形成された基準
マーク板FM1、FM2がウエハW1、W2とそれぞれ
ほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基
準マーク板FM1、FM2は、例えば各ウエハステージ
の基準位置を検出する際に用いられる。
The wafers W1 and W2 are fixed on the wafer stages WS1 and WS2 via a wafer holder (not shown) by vacuum suction or the like. The wafer holder is driven by a Z · θ drive mechanism (not shown) to
The actuator is minutely driven in the axial direction and the θ direction (rotational direction around the Z axis). Further, the wafer stage WS1,
On the upper surface of WS2, fiducial mark plates FM1 and FM2 on which various fiducial marks are formed are installed so as to be approximately the same height as wafers W1 and W2. These reference mark plates FM1 and FM2 are used, for example, when detecting the reference position of each wafer stage.

【0063】また、ウエハステージWS1のX軸方向一
側の面(図1における左側面)20とY軸方向一側の面
(図1における紙面奥側の面)21とは、鏡面仕上げが
なされた反射面となっており、同様に、ウエハステージ
WS2のX軸方向他側の面(図1における右側面)22
とY軸方向の一側の面23とは、鏡面仕上げがなされた
反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉
計システムを構成する各測長軸(BI1X、BI2X
等)の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計
で受光することにより、各反射面の基準位置(一般には
投影光学系側面や、アライメント光学系の側面に固定ミ
ラーを配置し、そこを基準面とする)からの変位を計測
し、これにより、ウエハステージWS1、WS2の2次
元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、
干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述す
る。
Further, a surface 20 on one side in the X-axis direction (left side surface in FIG. 1) 20 of wafer stage WS1 and a surface 21 on one side in the Y-axis direction (surface on the back side in FIG. 1) are mirror-finished. Similarly, a surface on the other side in the X-axis direction of wafer stage WS2 (right side surface in FIG. 1) 22
And the surface 23 on one side in the Y-axis direction are mirror-finished reflection surfaces. Each of these length measuring axes (BI1X, BI2X) constituting an interferometer system described later
), And the reflected light is received by each interferometer, so that a fixed mirror is arranged at the reference position of each reflecting surface (generally, the side of the projection optical system or the side of the alignment optical system, (This is used as a reference plane) to measure the two-dimensional positions of the wafer stages WS1 and WS2. In addition,
The configuration of the measurement axis of the interferometer system will be described later in detail.

【0064】前記投影光学系PLとしては、ここでは、
Z軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメン
トから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、
例えば1/5を有する屈折光学系が使用されている。こ
のため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時
におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチ
クルステージの移動速度の1/5となる。
As the projection optical system PL, here,
Consisting of a plurality of lens elements having a common optical axis in the Z-axis direction, a predetermined reduction magnification by telecentric on both sides,
For example, a refractive optical system having 1/5 is used. Therefore, the moving speed of the wafer stage in the scanning direction during the step-and-scan scanning exposure is 1/5 of the moving speed of the reticle stage.

【0065】この投影光学系PLのX軸方向の両側に
は、図1に示されるように、同じ機能を持ったオフアク
シス(off-axis)方式のアライメント系24a、24b
が、投影光学系PLの光軸中心(レチクルパターン像の
投影中心と一致)よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置
に設置されている。これらのアライメント系24a、2
4bは、LSA(Laser Step Alignment)系、FIA
( Filed Image Alignment)系、LIA(Laser Interf
erometric Alignment )系の3種類のアライメントセン
サを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエ
ハ上のアライメントマークのX、Y2次元方向の位置計
測を行うことが可能である。
As shown in FIG. 1, an off-axis type alignment system 24a, 24b having the same function is provided on both sides of the projection optical system PL in the X-axis direction.
Are located at the same distance from the optical axis center of the projection optical system PL (coincident with the projection center of the reticle pattern image). These alignment systems 24a,
4b is an LSA (Laser Step Alignment) system, FIA
(Filed Image Alignment) system, LIA (Laser Interf
It has three types of alignment sensors of the type (Erometric Alignment) system, and can measure the position of the reference mark on the reference mark plate and the alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions.

【0066】ここで、LSA系は、レーザ光をマークに
照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を
計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広
いプロセスウエハに使用される。FIA系は、ハロゲン
ランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明
し、このマーク画像を画像処理することによってマーク
位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の
非対称マークに有効に使用される。また、LIA系は、
回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光
を2方向から照射し、発生した2つの回折光を干渉させ
て、その位相からマークの位置情報を検出するセンサで
あり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
Here, the LSA system is the most versatile sensor that irradiates a laser beam to a mark and measures the position of the mark by using diffracted and scattered light. Is done. The FIA system is a sensor that illuminates a mark with broadband (broadband) light such as a halogen lamp and measures the mark position by processing the mark image, and is used effectively for an asymmetric mark on an aluminum layer or a wafer surface. You. In addition, LIA system
A sensor that irradiates a diffraction grating mark with laser light whose frequency is slightly changed from two directions, interferes the two generated diffraction lights, and detects mark position information from its phase. Used effectively for rough wafers.

【0067】本実施形態では、これら3種類のアライメ
ントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の
3点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置
計測を行ういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の
各ショット領域の正確な位置計測を行うファインアライ
メント等を行うようになっている。
In the present embodiment, these three types of alignment sensors are properly used depending on the purpose, so-called search alignment for detecting the positions of three one-dimensional marks on the wafer and measuring the approximate position of the wafer, Fine alignment and the like for performing accurate position measurement of each shot area on the wafer are performed.

【0068】この場合、アライメント系24aは、ウエ
ハステージWS1上に保持されたウエハW1上のアライ
メントマーク及び基準マーク板FM1上に形成された基
準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメン
ト系24bは、ウエハステージWS2上に保持されたウ
エハW2上のアライメントマーク及び基準マーク板FM
2上に形成された基準マークの位置計測等に用いられ
る。
In this case, the alignment system 24a is used for position measurement of the alignment marks on the wafer W1 held on the wafer stage WS1 and the reference marks formed on the reference mark plate FM1. Further, the alignment system 24b includes an alignment mark and a reference mark plate FM on the wafer W2 held on the wafer stage WS2.
2 is used for measuring the position of a reference mark formed on the surface 2.

【0069】これらのアライメント系24a、24bを
構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメ
ント制御装置80によりA/D変換され、デジタル化さ
れた波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。
この結果が主制御装置90に送られ、主制御装置90か
らその結果に応じてステージ制御装置38に対し露光時
の同期位置補正等が指示されるようになっている。
Information from each alignment sensor constituting these alignment systems 24a and 24b is A / D-converted by an alignment control device 80, and a digitized waveform signal is processed to detect a mark position.
The result is sent to the main controller 90, and the main controller 90 instructs the stage controller 38 to correct the synchronous position at the time of exposure according to the result.

【0070】さらに、本実施形態の露光装置10では、
図1では図示を省略したが、レチクルRの上方に、図5
に示されるような、投影光学系PLを介してレチクルR
上のレチクルマーク(図示省略)と基準マーク板FM
1、FM2上のマークとを同時に観察するための露光波
長を用いたTTR(Through The Reticle )アライメン
ト光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡1
42、144が設けられている。これらのレチクルアラ
イメント顕微鏡142、144の検出信号は、主制御装
置90に供給されるようになっている。この場合、レチ
クルRからの検出光をそれぞれレチクルアライメント顕
微鏡142及び144に導くための偏向ミラー146及
び148が移動自在に配置され、露光シーケンスが開始
されると、主制御装置90からの指令のもとで、不図示
のミラー駆動装置により偏向ミラー146及び148が
待避される。なお、レチクルアライメント顕微鏡14
2、144と同等の構成は、例えば特開平7−1764
68号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明
については省略する。
Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment,
Although not shown in FIG. 1, FIG.
A reticle R via a projection optical system PL as shown in FIG.
Upper reticle mark (not shown) and reference mark plate FM
1. A pair of reticle alignment microscopes 1 comprising a TTR (Through The Reticle) alignment optical system using an exposure wavelength for simultaneously observing marks on the FM 2
42 and 144 are provided. The detection signals of the reticle alignment microscopes 142 and 144 are supplied to the main controller 90. In this case, deflecting mirrors 146 and 148 for guiding the detection light from reticle R to reticle alignment microscopes 142 and 144 are movably arranged, and when the exposure sequence is started, a command from main controller 90 is also issued. Then, the deflection mirrors 146 and 148 are retracted by the mirror driving device (not shown). The reticle alignment microscope 14
2 and 144 are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1764.
Since it is disclosed in Japanese Patent Publication No. 68, the detailed description is omitted here.

【0071】また、図1では図示を省略したが、投影光
学系PL、アライメント系24a、24bのそれぞれに
は、図4に示されるように、合焦位置を調べるためのオ
ートフォーカス/オートレベリング計測機構(以下、
「AF/AL系」という)130、132、134が設
けられている。この内、AF/AL系132は、スキャ
ン露光によりレチクルR上のパターンをウエハ(W1又
はW2)上に正確に転写するには、レチクルR上のパタ
ーン形成面とウエハWの露光面とが投影光学系PLに関
して共役になっている必要があることから、ウエハWの
露光面が投影光学系PLの像面に焦点深度の範囲内で合
致しているかどうか(合焦しているかどうか)を検出す
るために、設けられているものである。本実施形態で
は、AF/AL系132として、いわゆる多点AF系が
使用されている。
Although not shown in FIG. 1, each of the projection optical system PL and the alignment systems 24a and 24b has an autofocus / autoleveling measurement for checking the in-focus position as shown in FIG. Mechanism (hereinafter,
130, 132, and 134 are provided. Among them, the AF / AL system 132 projects the pattern formation surface on the reticle R and the exposure surface of the wafer W to accurately transfer the pattern on the reticle R onto the wafer (W1 or W2) by scan exposure. Since it is necessary to be conjugate with respect to the optical system PL, it is detected whether or not the exposure surface of the wafer W matches the image plane of the projection optical system PL within the range of the depth of focus (whether or not in focus). It is provided in order to In the present embodiment, a so-called multipoint AF system is used as the AF / AL system 132.

【0072】ここで、このAF/AL系132を構成す
る多点AF系の詳細構成について、図5及び図6に基づ
いて説明する。
Here, a detailed configuration of the multipoint AF system constituting the AF / AL system 132 will be described with reference to FIGS.

【0073】このAF/AL系(多点AF系)132
は、図5に示されるように、光ファイバ束150、集光
レンズ152、パターン形成板154、レンズ156、
ミラー158及び照射対物レンズ160から成る照射光
学系151と、集光対物レンズ162、回転方向振動板
164、結像レンズ166、受光器168から成る集光
光学系161とから構成されている。
This AF / AL system (multipoint AF system) 132
As shown in FIG. 5, the optical fiber bundle 150, the condenser lens 152, the pattern forming plate 154, the lens 156,
It comprises an irradiation optical system 151 including a mirror 158 and an irradiation objective lens 160, and a condensing optical system 161 including a converging objective lens 162, a rotational direction diaphragm 164, an imaging lens 166, and a light receiver 168.

【0074】ここで、このAF/AL系(多点AF系)
132の上記構成各部についてその作用と共に説明す
る。
Here, the AF / AL system (multipoint AF system)
The components of the above-described configuration 132 will be described together with their operations.

【0075】露光光ELとは異なるウエハW1(又はW
2)上のフォトレジストを感光させない波長の照明光
が、図示しない照明光源から光ファイバ束150を介し
て導かれ、この光ファイバ束150から射出された照明
光が、集光レンズ152を経てパターン形成板154を
照明する。このパターン形成板154を透過した照明光
は、レンズ156、ミラー158及び照射対物レンズ1
60を経てウエハWの露光面に投影され、ウエハW1
(又はW2)の露光面に対してパターン形成板154上
のパターンの像が光軸AXに対して斜めに投影結像され
る。ウエハW1で反射された照明光は、集光対物レンズ
162、回転方向振動板164及び結像レンズ166を
経て受光器168の受光面に投影され、受光器168の
受光面にパターン形成板154上のパターンの像が再結
像される。ここで、主制御装置90は、加振装置172
を介して回転方向振動板164に所定の振動を与えると
ともに、受光器168の多数(具体的には、パターン形
成板154のスリットパターンと同数)の受光素子から
の検出信号を信号処理装置170に供給する。また、信
号処理装置170は、各検出信号を加振装置172の駆
動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステ
ージ制御装置38を介して主制御装置90へ供給する。
The wafer W1 (or W) different from the exposure light EL
2) Illumination light having a wavelength that does not expose the upper photoresist is guided from an unillustrated illumination light source via an optical fiber bundle 150, and the illumination light emitted from the optical fiber bundle 150 passes through a condenser lens 152 to form a pattern. The forming plate 154 is illuminated. The illumination light transmitted through the pattern forming plate 154 is transmitted to the lens 156, the mirror 158, and the illumination objective lens 1
The wafer W1 is projected onto the exposure surface of the wafer W through
An image of the pattern on the pattern forming plate 154 is projected and formed obliquely to the optical axis AX on the exposure surface (or W2). The illumination light reflected by the wafer W1 is projected on the light receiving surface of the light receiver 168 via the condensing objective lens 162, the rotation direction vibration plate 164, and the imaging lens 166, and is projected onto the pattern forming plate 154 on the light receiving surface of the light receiver 168. Is re-imaged. Here, the main control device 90 includes a vibration device 172.
A predetermined vibration is applied to the rotation direction vibration plate 164 via the optical disk, and detection signals from a large number (specifically, the same number as the number of slit patterns of the pattern forming plate 154) of the light receiver 168 are sent to the signal processing device 170. Supply. In addition, the signal processing device 170 supplies a large number of focus signals obtained by synchronously detecting each detection signal with the drive signal of the vibration device 172 to the main control device 90 via the stage control device 38.

【0076】この場合、パターン形成板154には、図
6に示されるように、例えば5×9=45個の上下方向
のスリット状の開口パターン93−11〜93−59が
形成されており、これらのスリット状の開口パターンの
像がウエハWの露光面上にX軸及びY軸に対して斜め
(45°)に投影される。この結果、図4に示されるよ
うなX軸及びY軸に対して45°に傾斜したマトリクス
配置のスリット像が形成される。なお、図4における符
号IFは、照明系により照明されるレチクル上の照明領
域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図4
からも明らかなように、投影光学系PL下の照明フィー
ルドIFより2次元的に十分大きいエリアに検出用ビー
ムが照射されている。
In this case, as shown in FIG. 6, for example, 5 × 9 = 45 vertical slit-shaped opening patterns 93-11 to 93-59 are formed on the pattern forming plate 154. Images of these slit-shaped opening patterns are projected on the exposure surface of the wafer W obliquely (45 °) with respect to the X axis and the Y axis. As a result, a slit image having a matrix arrangement inclined at 45 ° with respect to the X axis and the Y axis as shown in FIG. 4 is formed. The symbol IF in FIG. 4 indicates an illumination field on the wafer conjugate with an illumination area on the reticle illuminated by the illumination system. This figure 4
As is clear from FIG. 7, the detection beam is applied to an area two-dimensionally larger than the illumination field IF below the projection optical system PL.

【0077】その他のAF/AL系130、134も、
このAF/AL系132と同様に構成されている。すな
わち、本実施形態では、露光時の焦点検出に用いられる
AF/AL系132とほぼ同一の領域をアライメントマ
ークの計測時に用いられるAF/AL機構130、13
4によっても検出ビームが照射可能な構成となってい
る。このため、アライメント系24a、24bによるア
ライメントセンサの計測時に、露光時と同様のAF/A
L系の計測、制御によるオートフォーカス/オートレベ
リングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行
うことにより、高精度なアライメント計測が可能にな
る。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ス
テージの姿勢によるオフセット(誤差)が発生しなくな
る。
Other AF / AL systems 130 and 134 also
It is configured similarly to the AF / AL system 132. That is, in the present embodiment, AF / AL mechanisms 130 and 13 used when measuring alignment marks cover substantially the same area as the AF / AL system 132 used for focus detection during exposure.
4 also allows the detection beam to be irradiated. Therefore, when measuring the alignment sensor by the alignment systems 24a and 24b, the same AF / A
By performing the position measurement of the alignment mark while performing the auto-focus / auto-leveling by the measurement and control of the L system, highly accurate alignment measurement can be performed. In other words, an offset (error) due to the posture of the stage does not occur between the time of exposure and the time of alignment.

【0078】次に、レチクル駆動機構について、図1及
び図2に基づいて説明する。
Next, the reticle driving mechanism will be described with reference to FIGS.

【0079】このレチクル駆動機構は、レチクルベース
盤32上をレチクルRを保持してXYの2次元方向に移
動可能なレチクルステージRSTと、このレチクルステ
ージRSTを駆動する不図示のリニアモータと、このレ
チクルステージRSTの位置を管理するレチクル干渉計
システムとを備えている。
The reticle driving mechanism includes a reticle stage RST that holds a reticle R on a reticle base board 32 and is movable in a two-dimensional XY direction, a linear motor (not shown) that drives the reticle stage RST, A reticle interferometer system for managing the position of the reticle stage RST.

【0080】これを更に詳述すると、レチクルステージ
RSTには、図2に示されるように、2枚のレチクルR
1、R2がスキャン方向(Y軸方向)に直列に設置でき
る様になっており、このレチクルステージRSTは、不
図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤3
2上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る
駆動機構30(図1参照)によりX軸方向の微小駆動、
θ方向の微小回転及びY軸方向の走査駆動がなされるよ
うになっている。なお、駆動機構30は、前述したステ
ージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であ
るが、図1では図示の便宜上及び説明の便宜上から単な
るブロックとして示しているものである。このため、レ
チクルステージRST上のレチクルR1、R2が例えば
二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルに
ついてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっ
ている。
More specifically, as shown in FIG. 2, reticle stage RST includes two reticle Rs.
1, reticle stage RST can be installed in series in the scanning direction (Y-axis direction).
2, a fine drive in the X-axis direction by a drive mechanism 30 (see FIG. 1),
Micro rotation in the θ direction and scanning driving in the Y axis direction are performed. The drive mechanism 30 is a mechanism using a linear motor as a drive source similar to the stage device described above, but is shown as a simple block in FIG. 1 for convenience of illustration and description. For this reason, the reticles R1 and R2 on the reticle stage RST are selectively used, for example, in the case of double exposure, and any of the reticles can be synchronously scanned with the wafer side.

【0081】このレチクルステージRST上には、X軸
方向の他側の端部に、レチクルステージRSTと同じ素
材(例えばセラミック等)から成る平行平板移動鏡34
がY軸方向に延設されており、この移動鏡34のX軸方
向の他側の面には鏡面加工により反射面が形成されてい
る。この移動鏡34の反射面に向けて測長軸BI6Xで
示される干渉計36からの干渉計ビームが照射され、そ
の干渉計ではその反射光を受光してウエハステージ側と
同様にして基準面に対する相対変位を計測することによ
り、レチクルステージRSTの位置を計測している。こ
こで、この測長軸BI6Xを有する干渉計は、実際には
独立に計測可能な2本の干渉計光軸を有しており、レチ
クルステージのX軸方向の位置計測と、ヨーイング量の
計測が可能となっている。この測長軸BI6Xを有する
干渉計の計測値は、ウエハステージ側の測長軸BI1
X、BI2Xを有する干渉計16、18からのウエハス
テージWS1、WS2のヨーイング情報やX位置情報に
基づいてレチクルとウエハの相対回転(回転誤差)をキ
ャンセルする方向にレチクルステージRSTを回転制御
したり、X方向同期制御を行うために用いられる。
On the reticle stage RST, a parallel plate moving mirror 34 made of the same material (for example, ceramic) as the reticle stage RST is provided at the other end in the X-axis direction.
Are extended in the Y-axis direction, and a reflection surface is formed on the other surface of the movable mirror 34 in the X-axis direction by mirror finishing. The interferometer beam from the interferometer 36 indicated by the measurement axis BI6X is irradiated toward the reflecting surface of the movable mirror 34, and the interferometer receives the reflected light and receives the reflected light with respect to the reference surface in the same manner as the wafer stage. By measuring the relative displacement, the position of reticle stage RST is measured. Here, the interferometer having the measurement axis BI6X actually has two interferometer optical axes that can be measured independently, and measures the position of the reticle stage in the X-axis direction and the measurement of the yawing amount. Is possible. The measurement value of the interferometer having the length measurement axis BI6X is measured by the length measurement axis BI1 on the wafer stage side.
The reticle stage RST is controlled to rotate in a direction to cancel the relative rotation (rotation error) between the reticle and the wafer based on the yawing information and the X position information of the wafer stages WS1 and WS2 from the interferometers 16 and 18 having X and BI2X. , X-direction synchronization control.

【0082】一方、レチクルステージRSTの走査方向
(スキャン方向)であるY軸方向の他側(図1における
紙面手前側)には、一対のコーナーキューブミラー3
5、37が設置されている。そして、不図示の一対のダ
ブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー
35、37に対して図2に測長軸BI7Y、BI8Yで
示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤3
2上の反射面にコーナーキューブミラー35、37より
戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を
戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞ
れのコーナーキューブミラー35、37の基準位置(レ
ファレンス位置で前記レチクルベース盤32上の反射
面)からの相対変位が計測される。そして、これらのダ
ブルパス干渉計の計測値が図1のステージ制御装置38
に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージR
STのY軸方向の位置が計測される。このY軸方向位置
の情報は、ウエハ側の測長軸BI3Yを有する干渉計の
計測値に基づくレチクルステージRSTとウエハステー
ジWS1又はWS2との相対位置の算出、及びこれに基
づく走査露光時の走査方向(Y軸方向)のレチクルとウ
エハの同期制御に用いられる。
On the other hand, on the other side in the Y-axis direction (scanning direction) of reticle stage RST (on the front side in FIG. 1), a pair of corner cube mirrors 3 are provided.
5, 37 are installed. Then, a pair of double-pass interferometers (not shown) irradiate these corner cube mirrors 35 and 37 with interferometer beams indicated by measurement length axes BI7Y and BI8Y in FIG.
The reflected light is returned from the corner cube mirrors 35 and 37 to the reflection surface on the second 2, and each reflected light reflected there returns along the same optical path and is received by each double-pass interferometer, and the reference position of each corner cube mirror 35 and 37 ( At the reference position, the relative displacement from the reflection surface on the reticle base plate 32) is measured. Then, the measured values of these double-pass interferometers are converted to the stage controller 38 of FIG.
And a reticle stage R based on the average value.
The position of ST in the Y-axis direction is measured. This information on the Y-axis direction position is calculated by calculating the relative position between the reticle stage RST and the wafer stage WS1 or WS2 based on the measurement value of the interferometer having the wafer-side measurement axis BI3Y, and performing scanning at the time of scanning exposure based on this. It is used for synchronous control of the reticle in the direction (Y-axis direction) and the wafer.

【0083】すなわち、本実施形態では、干渉計36及
び測長軸BI7Y、BI8Yで示される一対のダブルパ
ス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されて
いる。
That is, in the present embodiment, a reticle interferometer system is constituted by the interferometer 36 and a pair of double-pass interferometers indicated by the measurement axes BI7Y and BI8Y.

【0084】次に、ウエハステージWST1、WST2
の位置を管理する干渉計システムについて、図1ないし
図3を参照しつつ説明する。
Next, wafer stages WST1, WST2
An interferometer system that manages the position of the image will be described with reference to FIGS.

【0085】これらの図に示されるように、投影光学系
PLの投影中心とアライメント系24a、24bのそれ
ぞれの検出中心とを通る第1軸(X軸)に沿ってウエハ
ステージWS1のX軸方向一側の面には、図1の干渉計
16からの第1測長軸BI1Xで示される干渉計ビーム
が照射され、同様に、第1軸に沿ってウエハステージW
S2のX軸方向の他側の面には、図1の干渉計18から
の第2測長軸BI2Xで示される干渉計ビームが照射さ
れている。そして、干渉計16、18ではこれらの反射
光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相
対変位を計測し、ウエハステージWS1、WS2のX軸
方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計
16、18は、図2に示されるように、各3本の光軸を
有する3軸干渉計であり、ウエハステージWS1、WS
2のX軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可
能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様
になっている。ここで、ウエハステージWS1、WS2
のθ回転を行う不図示のθステージ及びZ軸方向の微小
駆動及び傾斜駆動を行う不図示のZ・レベリングステー
ジは、実際には、反射面の下にあるので、ウエハステー
ジのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干渉計1
6、18によりモニターする事ができる。
As shown in these figures, the X-axis direction of wafer stage WS1 along the first axis (X-axis) passing through the projection center of projection optical system PL and the detection centers of alignment systems 24a and 24b. One surface is irradiated with an interferometer beam indicated by a first measurement axis BI1X from the interferometer 16 in FIG. 1, and the wafer stage W is similarly moved along the first axis.
The other surface in the X-axis direction of S2 is irradiated with an interferometer beam indicated by a second measurement axis BI2X from the interferometer 18 in FIG. Then, the interferometers 16 and 18 measure the relative displacement of each reflecting surface from the reference position by receiving these reflected lights, and measure the positions of the wafer stages WS1 and WS2 in the X-axis direction. . Here, as shown in FIG. 2, the interferometers 16 and 18 are three-axis interferometers each having three optical axes, and the wafer stages WS1 and WS
In addition to the measurement in the X-axis direction of 2, the tilt measurement and the θ measurement can be performed. The output value of each optical axis can be measured independently. Here, wafer stages WS1, WS2
Stage (not shown) for performing the θ rotation and Z-leveling stage (not shown) for performing the minute drive and the tilt drive in the Z-axis direction are actually located below the reflecting surface. The amount of drive is all
6 and 18 can be monitored.

【0086】なお、第1測長軸BI1X、第2測長軸B
I2Xの各干渉計ビームは、ウエハステージWS1、W
S2の移動範囲の全域で常にウエハステージWS1、W
S2に当たるようになっており、従って、X軸方向につ
いては、投影光学系PLを用いた露光時、アライメント
系24a、24bの使用時等いずれのときにもウエハス
テージWS1、WS2の位置は、第1測長軸BI1X、
第2測長軸BI2Xの計測値に基づいて管理される。
The first measuring axis BI1X and the second measuring axis B
Each of the I2X interferometer beams is connected to a wafer stage WS1, W2
Wafer stages WS1 and W are always in the entire movement range of S2.
Therefore, in the X-axis direction, the positions of the wafer stages WS1 and WS2 are set to the first position at any time such as at the time of exposure using the projection optical system PL and at the time of using the alignment systems 24a and 24b. 1 measurement axis BI1X,
It is managed based on the measurement value of the second length measurement axis BI2X.

【0087】また、図2及び図3に示されるように、投
影光学系PLの投影中心で第1軸(X軸)と垂直に交差
する第3測長軸BI3Yを有する干渉計と、アライメン
ト系24a、24bのそれぞれの検出中心で第1軸(X
軸)とそれぞれ垂直に交差する第4測長軸としての測長
軸BI4Y、BI5Yをそれぞれ有する干渉計とが設け
られている(但し、図中では測長軸のみが図示されてい
る)。
As shown in FIGS. 2 and 3, an interferometer having a third measurement axis BI3Y perpendicular to the first axis (X axis) at the projection center of the projection optical system PL, and an alignment system At the detection center of each of 24a and 24b, the first axis (X
), And interferometers each having a length measurement axis BI4Y, BI5Y as a fourth length measurement axis, which intersects each other vertically (however, only the length measurement axis is shown in the drawing).

【0088】本実施形態の場合、投影光学系PLを用い
た露光時のウエハステージWS1、WS2のY方向位置
計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸AXを
通過する測長軸BI3Yの干渉計の計測値が用いられ、
アライメント系24aの使用時のウエハステージWS1
のY方向位置計測には、アライメント系24aの検出中
心、すなわち光軸SXを通過する測長軸BI4Yの干渉
計の計測値が用いられ、アライメント系24b使用時の
ウエハステージWS2のY方向位置計測には、アライメ
ント系24bの検出中心、すなわち光軸SXを通過する
測長軸BI5Yの干渉計の計測値が用いられる。
In the case of the present embodiment, the position measurement in the Y direction of the wafer stages WS1 and WS2 at the time of exposure using the projection optical system PL requires the projection center of the projection optical system, that is, the length measurement axis BI3Y passing through the optical axis AX. Of the interferometer of
Wafer stage WS1 when using alignment system 24a
In the Y direction position measurement, the measurement value of the detection center of the alignment system 24a, that is, the interferometer measurement of the length measurement axis BI4Y passing through the optical axis SX is used, and the Y direction position measurement of the wafer stage WS2 when the alignment system 24b is used. The measurement value of the detection center of the alignment system 24b, that is, the measurement value of the interferometer of the length measurement axis BI5Y passing through the optical axis SX is used.

【0089】従って、各使用条件により、Y軸方向の干
渉計測長軸がウエハステージWS1、WS2の反射面よ
り外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわ
ち測長軸BI1X、BI2Xはそれぞれのウエハステー
ジWS1、WS2の反射面から外れることがないので、
使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でY
側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計
のリセット方法については、後に詳述する。
Therefore, depending on each use condition, the long axis of the interference measurement in the Y-axis direction deviates from the reflection surface of the wafer stage WS1, WS2, but at least one of the long measurement axes, ie, the long measurement axes BI1X, BI2X, Of the wafer stages WS1 and WS2,
At an appropriate position where the optical axis of the interferometer to be used is on the reflecting surface,
The reset of the interferometer on the side can be performed. The method of resetting the interferometer will be described later in detail.

【0090】なお、上記Y計測用の測長軸BI3Y、B
I4Y、BI5Yの各干渉計は、各2本の光軸を有する
2軸干渉計であり、ウエハステージWS1、WS2のY
軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。
各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている
Note that the length measurement axes BI3Y and B
Each of the interferometers I4Y and BI5Y is a two-axis interferometer having two optical axes, and the Y-interferometers of the wafer stages WS1 and WS2.
In addition to the axial measurement, tilt measurement is possible.
The output value of each optical axis can be measured independently

【0091】本実施形態では、干渉計16、18及び測
長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yを有する3つの干渉
計の合計5つの干渉計によって、ウエハステージWS
1、WS2の2次元座標位置を管理する干渉計システム
が構成されている。
In this embodiment, the wafer stage WS is controlled by a total of five interferometers including interferometers 16 and 18 and three interferometers having length measuring axes BI3Y, BI4Y and BI5Y.
1. An interferometer system that manages the two-dimensional coordinate position of WS2 is configured.

【0092】また、本実施形態では、後述するように、
ウエハステージWS1、WS2の内の一方が露光シーケ
ンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアラ
イメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージ
の干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制
御装置90の指令に応じてステージ制御装置38によ
り、ウエハステージWS1、WS2の移動が管理されて
いる。
In this embodiment, as described later,
While one of the wafer stages WS1 and WS2 is performing the exposure sequence, the other is performing the wafer exchange and the wafer alignment sequence. At this time, the output value of each interferometer is set so that there is no interference between the two stages. The movement of the wafer stages WS1 and WS2 is managed by the stage controller 38 in response to a command from the main controller 90 based on the above.

【0093】次に、照明系について、図1に基づいて説
明する。この照明系は、図1に示されるように、光源部
40、シャッタ42、ミラー44、ビームエキスパンダ
46、48、第1フライアイレンズ50、レンズ52、
振動ミラー54、レンズ56、第2フライアイレンズ5
8、レンズ60、固定ブラインド62、可動ブラインド
64、リレーレンズ66、68等から構成されている。
Next, the illumination system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the illumination system includes a light source unit 40, a shutter 42, a mirror 44, beam expanders 46 and 48, a first fly-eye lens 50, a lens 52,
Vibrating mirror 54, lens 56, second fly-eye lens 5
8, a lens 60, a fixed blind 62, a movable blind 64, relay lenses 66 and 68, and the like.

【0094】ここで、この照明系の上記構成各部につい
てその作用とともに説明する。
Here, the components of the illumination system will be described together with their operations.

【0095】光源であるKrFエキシマレーザと減光シ
ステム(減光板、開口絞り等)よりなる光源部40から
射出されたレーザ光は、シャッタ42を透過した後、ミ
ラー44により偏向されて、ビームエキスパンダ46、
48により適当なビーム径に整形され、第1フライアイ
レンズ50に入射される。この第1フライアイレンズ5
0に入射された光束は、2次元的に配列されたフライア
イレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レ
ンズ52、振動ミラー54、レンズ56により再び各光
束が異なった角度より第2フライアイレンズ58に入射
される。この第2フライアイレンズ58より射出された
光束は、レンズ60により、レチクルRと共役な位置に
設置された固定ブラインド62に達し、ここで所定形状
にその断面形状が規定された後、レチクルRの共役面か
ら僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラ
インド64を通過し、リレーレンズ66、68を経て均
一な照明光として、レチクルR上の上記固定ブラインド
62によって規定された所定形状、ここでは矩形スリッ
ト状の照明領域IA(図2参照)を照明する。
A laser beam emitted from a light source section 40 comprising a KrF excimer laser as a light source and a dimming system (a dimming plate, an aperture stop, etc.) passes through a shutter 42, is deflected by a mirror 44, and is beam extracted Panda 46,
The beam is shaped into an appropriate beam diameter by 48 and is incident on the first fly-eye lens 50. This first fly-eye lens 5
The luminous flux incident on the first fly-eye lens is divided into a plurality of luminous fluxes by two-dimensionally arranged fly-eye lens elements. The light enters the lens 58. The light beam emitted from the second fly-eye lens 58 reaches the fixed blind 62 installed at a position conjugate with the reticle R by the lens 60, where the cross-sectional shape is defined to a predetermined shape. A predetermined shape defined by the fixed blind 62 on the reticle R as uniform illumination light passing through the movable blind 64 disposed at a position slightly defocused from the conjugate plane of the reticle R, through the relay lenses 66 and 68, Here, a rectangular slit-shaped illumination area IA (see FIG. 2) is illuminated.

【0096】次に、制御系について図1に基づいて説明
する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制
御装置90を中心に、この主制御装置90の配下にある
露光量制御装置70及びステージ制御装置38等から構
成されている。
Next, the control system will be described with reference to FIG. This control system mainly includes a main controller 90 that controls the entire apparatus as a whole, and includes an exposure controller 70, a stage controller 38, and the like under the main controller 90.

【0097】ここで、制御系の上記構成各部の動作を中
心に本実施形態に係る投影露光装置10の露光時の動作
について説明する。
Here, the operation of the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment at the time of exposure will be described focusing on the operation of each component of the control system.

【0098】露光量制御装置70は、レチクルRとウエ
ハ(W1又はW2)との同期走査が開始されるのに先立
って、シャッタ駆動装置72に指示してシャッタ駆動部
74を駆動させてシャッタ42をオープンする。
Prior to the start of the synchronous scanning of the reticle R and the wafer (W1 or W2), the exposure controller 70 instructs the shutter driver 72 to drive the shutter driver 74 to drive the shutter 42. To open.

【0099】この後、ステージ制御装置38により、主
制御装置90の指示に応じてレチクルRとウエハ(W1
又はW2)、すなわちレチクルステージRSTとウエハ
ステージ(WS1又はWS2)の同期走査(スキャン制
御)が開始される。この同期走査は、前述した干渉計シ
ステムの測長軸BI3Yと測長軸BI1X又はBI2X
及びレチクル干渉計システムの測長軸BI7Y、BI8
Yと測長軸BI6Xの計測値をモニタしつつ、ステージ
制御装置38によってレチクル駆動部30及びウエハス
テージの駆動系を構成する各リニアモータを制御するこ
とにより行われる。
Thereafter, the reticle R and the wafer (W1) are controlled by the stage controller 38 according to the instruction of the main controller 90.
Or W2), that is, synchronous scanning (scan control) of the reticle stage RST and the wafer stage (WS1 or WS2) is started. This synchronous scanning is performed by measuring the measurement axis BI3Y and the measurement axis BI1X or BI2X of the interferometer system described above.
Measuring axis BI7Y, BI8 of reticle interferometer system
The monitoring is performed by controlling the reticle driving unit 30 and each linear motor constituting the drive system of the wafer stage by the stage controller 38 while monitoring the measured values of Y and the measurement axis BI6X.

【0100】そして、両ステージが所定の許容誤差以内
に等速度制御された時点で、露光量制御装置70では、
レーザ制御装置76に指示してパルス発光を開始させ
る。これにより、照明系からの照明光により、その下面
にパターンがクロム蒸着されたレチクルRの前記矩形の
照明領域IAが照明され、その照明領域内のパターンの
像が投影光学系PLにより1/5倍に縮小され、その表
面にフォトレジストが塗布されたウエハ(W1又はW
2)上に投影露光される。ここで、図2からも明らかな
ように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域IA
の走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクル
Rとウエハ(W1又はW2)とを同期走査することで、
パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形
成される。
Then, when both stages are controlled at a constant speed within a predetermined allowable error, the exposure control device 70
Instruct the laser control unit 76 to start pulse emission. As a result, the illumination light from the illumination system illuminates the rectangular illumination area IA of the reticle R on which the pattern is chromium-deposited on the lower surface, and the image of the pattern in the illumination area is reduced by the projection optical system PL to 1/5 Wafer (W1 or W1)
2) Projection exposure on top. Here, as is clear from FIG. 2, the illumination area IA is compared with the pattern area on the reticle.
The width of the slit in the scanning direction is narrow, and by synchronously scanning the reticle R and the wafer (W1 or W2) as described above,
An image of the entire surface of the pattern is sequentially formed in a shot area on the wafer.

【0101】ここで、前述したパルス発光の開始と同時
に、露光量制御装置70は、ミラー駆動装置78に指示
して振動ミラー54を駆動させ、レチクルR上のパター
ン領域が完全に照明領域IA(図2参照)を通過するま
で、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット
領域に形成されるまで、連続してこの制御を行うことで
2つのフライアイレンズ50、58で発生する干渉縞の
ムラ低減を行う。
At the same time as the start of the above-described pulse emission, the exposure control unit 70 instructs the mirror driving unit 78 to drive the vibration mirror 54 so that the pattern area on the reticle R is completely illuminated by the illumination area IA ( 2), that is, until an image of the entire surface of the pattern is formed in the shot area on the wafer, the interference fringes generated by the two fly-eye lenses 50 and 58 are continuously performed. Reduce unevenness.

【0102】また、上記の走査露光中にショットエッジ
部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れな
いように、レチクルRとウエハWのスキャンと同期して
可動ブラインド64がブラインド制御装置39によって
駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステー
ジ制御装置38により管理されている。
The movable blind 64 is controlled in synchronization with the scanning of the reticle R and the wafer W so that the illumination light does not leak outside the light-shielding area on the reticle at the shot edge during the scanning exposure. The drive is controlled by a device 39, and a series of these synchronous operations are managed by a stage control device 38.

【0103】ところで、上述したレーザ制御装置76に
よるパルス発光は、ウエハW1、W2上の任意の点が照
明フィールド幅(w)を通過する間にn回(nは正の整
数)発光する必要があるため、発振周波数をfとし、ウ
エハスキャン速度をVとすると、次式(2)を満たす必
要がある。
In the pulse emission by the laser controller 76, it is necessary to emit light n times (n is a positive integer) while an arbitrary point on the wafers W1 and W2 passes through the illumination field width (w). Therefore, if the oscillation frequency is f and the wafer scan speed is V, the following equation (2) must be satisfied.

【0104】f/n=V/w ………………(2) また、ウエハ上に照射される1パルスの照射エネルギー
をPとし、レジスト感度をEとすると、次式(3)を満
たす必要がある。
F / n = V / w (2) When the irradiation energy of one pulse irradiated on the wafer is P and the resist sensitivity is E, the following equation (3) is satisfied. There is a need.

【0105】nP=E ………………(3) このように、露光量制御装置70は、照射エネルギーP
や発振周波数fの可変量について全て演算を行い、レー
ザ制御装置76に対して指令を出して光源部40内に設
けられた減光システムを制御することによって照射エネ
ルギーPや発振周波数fを可変させたり、シャッタ駆動
装置72やミラー駆動装置78を制御するように構成さ
れている。
NP = E (3) As described above, the exposure control device 70 sets the irradiation energy P
And the variable amount of the oscillation frequency f, and issues a command to the laser control device 76 to control the dimming system provided in the light source unit 40 to change the irradiation energy P and the oscillation frequency f. And the shutter driving device 72 and the mirror driving device 78 are controlled.

【0106】さらに、主制御装置90では、例えば、ス
キャン露光時に同期走査を行うレチクルステージとウエ
ハステージの移動開始位置(同期位置)を補正する場
合、各ステージを移動制御するステージ制御装置38に
対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
Further, when correcting the movement start position (synchronous position) of the reticle stage and the wafer stage for performing synchronous scanning during scan exposure, for example, the main controller 90 controls the stage controller 38 for controlling the movement of each stage. To instruct the correction of the stage position according to the correction amount.

【0107】更に、本実施形態の投影露光装置では、ウ
エハステージWS1との間でウエハの交換を行う第1の
搬送システムと、ウエハステージWS2との間でウエハ
交換を行う第2の搬送システムとが設けられている。
Further, in the projection exposure apparatus of this embodiment, a first transfer system for exchanging wafers with wafer stage WS1 and a second transfer system for exchanging wafers with wafer stage WS2 are provided. Is provided.

【0108】第1の搬送システムは、図7に示されるよ
うに、左側のウエハローディング位置にあるウエハステ
ージWS1との間で後述するようにしてウエハ交換を行
う。この第1の搬送システムは、Y軸方向に延びる第1
のローディングガイド182、このローディングガイド
182に沿って移動する第1のスライダ186及び第2
のスライダ190、第1のスライダ186に取り付けら
れた第1のアンロードアーム184、第2のスライダ1
90に取り付けられた第1のロードアーム188等を含
んで構成される第1のウエハローダと、ウエハステージ
WS1上に設けられた3本の上下動部材から成る第1の
センターアップ180とから構成される。
As shown in FIG. 7, the first transfer system exchanges wafers with the wafer stage WS1 at the wafer loading position on the left side, as will be described later. The first transport system includes a first transport system extending in the Y-axis direction.
Loading guide 182, a first slider 186 moving along the loading guide 182, and a second slider 182.
Slider 190, the first unload arm 184 attached to the first slider 186, the second slider 1
90, a first wafer loader including a first load arm 188 and the like, and a first center-up 180 including three vertically moving members provided on the wafer stage WS1. You.

【0109】ここで、この第1の搬送システムによるウ
エハ交換の動作について、簡単に説明する。
Here, the operation of wafer exchange by the first transfer system will be briefly described.

【0110】ここでは、図7に示されるように、左側の
ウエハローディング位置にあるウエハステージWS1上
にあるウエハW1’と第1のウエハローダにより搬送さ
れてきたウエハW1とが交換される場合について説明す
る。
Here, as shown in FIG. 7, a case where wafer W1 'on wafer stage WS1 at the wafer loading position on the left and wafer W1 carried by the first wafer loader are exchanged will be described. I do.

【0111】まず、主制御装置90では、ウエハステー
ジWS1上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図
示のスイッチを介してオフし、ウエハW1’の吸着を解
除する。
First, main controller 90 turns off the vacuum of the wafer holder (not shown) on wafer stage WS1 via a switch (not shown), and releases the suction of wafer W1 '.

【0112】次に、主制御装置90では、不図示のセン
ターアップ駆動系を介してセンターアップ180を所定
量上昇駆動する。これにより、ウエハW1’が所定位置
まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置90で
は、不図示のウエハローダ制御装置に第1のアンロード
アーム184の移動を指示する。これにより、ウエハロ
ーダ制御装置により第1のスライダ186が駆動制御さ
れ、第1のアンロードアーム184がローディングガイ
ド182に沿ってウエハステージWS1上まで移動して
ウエハW1’の真下に位置する。
Next, main controller 90 drives center-up 180 up by a predetermined amount via a center-up drive system (not shown). Thereby, the wafer W1 'is lifted to a predetermined position. In this state, main controller 90 instructs a wafer loader controller (not shown) to move first unload arm 184. As a result, the first slider 186 is driven and controlled by the wafer loader control device, and the first unload arm 184 moves along the loading guide 182 to a position above the wafer stage WS1 and is located immediately below the wafer W1 ′.

【0113】この状態で、主制御装置90では、センタ
ーアップ180を所定位置まで下降駆動させる。このセ
ンターアップ180の下降の途中で、ウエハW1’が第
1のアンロードアーム184に受け渡されるので、主制
御装置90ではウエハローダ制御装置に第1のアンロー
ドアーム184のバキューム開始を指示する。これによ
り、第1のアンロードアーム184にウエハW1’が吸
着保持される。
In this state, main controller 90 drives center-up 180 downward to a predetermined position. Since the wafer W1 'is transferred to the first unload arm 184 during the lowering of the center-up 180, the main controller 90 instructs the wafer loader controller to start vacuuming the first unload arm 184. As a result, the wafer W1 'is suction-held by the first unload arm 184.

【0114】次に、主制御装置90では、ウエハローダ
制御装置に第1のアンロードアーム184の退避と第1
のロードアーム188の移動開始を指示する。これによ
り、第1のスライダ186と一体的に第1のアンロード
アーム184が図7の−Y方向に移動を開始すると同時
に第2のスライダ190がウエハW1を保持した第1の
ロードアーム188と一体的に+Y方向に移動を開始す
る。そして、第1のロードアーム188がウエハステー
ジWS1の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置によ
り第2のスライダ190が停止されるとともに第1のロ
ードアーム188のバキュームが解除される。
Next, main controller 90 causes wafer unloader controller to retract first unload arm 184, and
Of the load arm 188 is started. Accordingly, the first unload arm 184 starts moving in the -Y direction in FIG. 7 integrally with the first slider 186, and at the same time, the second slider 190 and the first load arm 188 holding the wafer W1 Movement is integrally started in the + Y direction. When the first load arm 188 comes above the wafer stage WS1, the wafer loader control unit stops the second slider 190 and releases the vacuum of the first load arm 188.

【0115】この状態で、主制御装置90ではセンター
アップ180を上昇駆動し、センターアップ180によ
りウエハW1を下方から持ち上げさせる。次いで、主制
御装置90ではウエハローダ制御装置にロードアームの
退避を指示する。これにより、第2のスライダ190が
第1のロードアーム188と一体的に−Y方向に移動を
開始して第1のロードアーム188の退避が行われる。
この第1のロードアーム188の退避開始と同時に主制
御装置90では、センターアップ180の下降駆動を開
始してウエハW1をウエハステージWS1上の不図示の
ウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキュー
ムをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連のシー
ケンスが終了する。
In this state, main controller 90 drives center-up 180 upward to cause wafer W1 to be lifted from below by center-up 180. Next, the main controller 90 instructs the wafer loader controller to retract the load arm. Thus, the second slider 190 starts moving in the −Y direction integrally with the first load arm 188, and the first load arm 188 is retracted.
At the same time that the first load arm 188 starts retreating, main controller 90 starts lowering drive of center-up 180 to place wafer W1 on a wafer holder (not shown) on wafer stage WS1, and reduces the vacuum of the wafer holder. turn on. Thus, a series of wafer exchange sequences is completed.

【0116】第2の搬送システムは、同様に、図8に示
されるように、右側のウエハローディング位置にあるウ
エハステージWS2との間で上述と同様にしてウエハ交
換を行う。この第2の搬送システムは、Y軸方向に延び
る第2のローディングガイド192、この第2のローデ
ィングガイド192に沿って移動する第3のスライダ1
96及び第4のスライダ200、第3のスライダ196
に取り付けられた第2のアンロードアーム194、第4
のスライダ200に取り付けられた第2のロードアーム
198等を含んで構成される第2のウエハローダと、ウ
エハステージWS2上に設けられた不図示の第2のセン
ターアップとから構成される。
Similarly, as shown in FIG. 8, the second transfer system exchanges wafers with wafer stage WS2 at the right wafer loading position in the same manner as described above. The second transport system includes a second loading guide 192 extending in the Y-axis direction, and a third slider 1 moving along the second loading guide 192.
96, the fourth slider 200, and the third slider 196
Second unload arm 194 attached to the fourth, fourth
A second wafer loader including a second load arm 198 and the like attached to the slider 200, and a second center-up (not shown) provided on the wafer stage WS2.

【0117】次に、図7及び図8に基づいて、本実施形
態の特徴である2つのウエハステージによる並行処理に
ついて説明する。
Next, the parallel processing by two wafer stages, which is a feature of this embodiment, will be described with reference to FIGS.

【0118】図7には、ウエハステージWS2上のウエ
ハW2を投影光学系PLを介して露光動作を行っている
間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエハ
ステージWS1と第1の搬送システムとの間でウエハの
交換が行われている状態の平面図が示されている。この
場合、ウエハステージWS1上では、ウエハ交換に引き
続いて後述するようにしてアライメント動作が行われ
る。なお、図7において、露光動作中のウエハステージ
WS2の位置制御は、干渉計システムの測長軸BI2
X、BI3Yの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換と
アライメント動作が行われるウエハステージWS1の位
置制御は、干渉計システムの測長軸BI1X、BI4Y
の計測値に基づいて行われる。
In FIG. 7, while the wafer W2 on the wafer stage WS2 is being exposed via the projection optical system PL, the wafer stage WS1 and the first transfer are carried out as described above at the left loading position. FIG. 3 is a plan view showing a state where a wafer is exchanged with the system. In this case, on wafer stage WS1, an alignment operation is performed following the wafer exchange as described later. In FIG. 7, the position of the wafer stage WS2 during the exposure operation is controlled by the length measurement axis BI2 of the interferometer system.
The position control of the wafer stage WS1, which is performed based on the measured values of X and BI3Y and in which the wafer exchange and the alignment operation are performed, is performed by measuring the length measurement axes BI1X and BI4Y of the interferometer system.
This is performed based on the measured value of.

【0119】この図7に示される左側のローディング位
置ではアライメント系24aの真下にウエハステージW
S1の基準マーク板FM1上の基準マークが来るような
配置となっている。このため、主制御装置90では、ア
ライメント系24aにより基準マーク板FM1上の基準
マークを計測する以前に、干渉計システムの測長軸BI
4Yの干渉計のリセットを実施している。
At the left loading position shown in FIG. 7, the wafer stage W is positioned immediately below the alignment system 24a.
The arrangement is such that the reference mark on the reference mark plate FM1 of S1 comes. Therefore, in main controller 90, before measuring the reference mark on reference mark plate FM1 by alignment system 24a, length measurement axis BI of the interferometer system is measured.
The 4Y interferometer is reset.

【0120】上述したウエハ交換、干渉計のリセットに
引き続いて、サーチアライメントが行われる。そのウエ
ハ交換後に行われるサーチアライメントとは、ウエハW
1の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤
差が大きいため、ウエハステージWS1上で再度行われ
るプリアライメントのことである。具体的には、ステー
ジWS1上に載置されたウエハW1上に形成された3つ
のサーチアライメントマーク(図示せず)の位置をアラ
イメント系24aのLSA系のセンサ等を用いて計測
し、その計測結果に基づいてウエハW1のX、Y、θ方
向の位置合わせを行う。このサーチアライメントの際の
各部の動作は、主制御装置90により制御される。
Subsequent to the above-described wafer exchange and resetting of the interferometer, search alignment is performed. The search alignment performed after the wafer exchange is the wafer alignment
Since the positional error is large only by the pre-alignment performed during the transfer of No. 1, the pre-alignment is performed again on the wafer stage WS1. Specifically, the positions of three search alignment marks (not shown) formed on wafer W1 mounted on stage WS1 are measured using an LSA-based sensor or the like of alignment system 24a, and the measurement is performed. Based on the result, the wafer W1 is aligned in the X, Y, and θ directions. The operation of each unit during the search alignment is controlled by main controller 90.

【0121】このサーチアライメントの終了後、ウエハ
W1上の各ショット領域の配列をここではEGAを使っ
て求めるファインアライメントが行われる。具体的に
は、干渉計システム(測長軸BI1X、BI4Y)によ
り、ウエハステージWS1の位置を管理しつつ、設計上
のショット配列データ(アライメントマーク位置デー
タ)をもとに、ウエハステージWS1を順次移動させつ
つ、ウエハW1上の所定のサンプルショットのアライメ
ントマーク位置をアライメント系24aのFIA系のセ
ンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座
標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、
全てのショット配列データを演算する。なお、このEG
Aの際の各部の動作は主制御装置90により制御され、
上記の演算は主制御装置90により行われる。なお、こ
の演算結果は、基準マーク板FM1の基準マーク位置を
基準とする座標系に変換しておくことが望ましい。
After the completion of the search alignment, fine alignment for obtaining the arrangement of each shot area on the wafer W1 using EGA is performed here. Specifically, while controlling the position of the wafer stage WS1 by the interferometer system (length measuring axes BI1X, BI4Y), the wafer stage WS1 is sequentially moved based on the designed shot array data (alignment mark position data). While moving, the alignment mark position of a predetermined sample shot on the wafer W1 is measured by an FIA sensor or the like of the alignment system 24a, and a statistical calculation by the least square method is performed based on the measurement result and the design coordinate data of the shot array. ,
Compute all shot array data. This EG
The operation of each part at the time of A is controlled by the main controller 90,
The above calculation is performed by main controller 90. It is desirable that the result of this operation be converted into a coordinate system based on the reference mark position of the reference mark plate FM1.

【0122】本実施形態の場合、前述したように、アラ
イメント系24aによる計測時に、露光時と同じAF/
AL系132(図4参照)の計測、制御によるオートフ
ォーカス/オートレベリングを実行しつつアライメント
マークの位置計測が行われ、アライメント時と露光時と
の間にステージの姿勢によるオフセット(誤差)を生じ
させないようにすることができる。
In the case of the present embodiment, as described above, the same AF / AF as during exposure is performed during measurement by the alignment system 24a.
The position of the alignment mark is measured while performing autofocus / autoleveling by the measurement and control of the AL system 132 (see FIG. 4), and an offset (error) due to the posture of the stage occurs between the alignment and the exposure. Can be prevented.

【0123】ウエハステージWS1側で、上記のウエハ
交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハス
テージWS2側では、図9に示されるような2枚のレチ
クルR1、R2を使い、露光条件を変えながら連続して
ステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が行わ
れる。
While the above-mentioned wafer exchange and alignment operations are being performed on the wafer stage WS1 side, the exposure conditions are adjusted on the wafer stage WS2 side using two reticles R1 and R2 as shown in FIG. Double exposure is performed continuously by the step-and-scan method while changing.

【0124】具体的には、前述したウエハW1側と同様
にして、事前にEGAによるファインアライメントが行
われており、この結果得られたウエハW2上のショット
配列データ(基準マーク板FM2上の基準マークを基準
とする)に基づいて、順次ウエハW2上のショット領域
を投影光学系PLの光軸下方に移動させた後、各ショッ
ト領域の露光の都度、レチクルステージRSTとウエハ
ステージWS2とを走査方向に同期走査させることによ
り、スキャン露光が行われる。このようなウエハW2上
の全ショット領域に対する露光がレチクル交換後にも連
続して行われる。具体的な二重露光の露光順序として
は、図10(A)に示されるように、ウエハW1の各シ
ョット領域をレチクルR2(Aパターン)を使ってA1
〜A12まで順次スキャン露光を行った後、駆動系30
を用いてレチクルステージRSTを走査方向に所定量移
動してレチクルR1(Bパターン)を露光位置に設定し
た後、図10(B)に示されるB1〜B12の順序でス
キャン露光を行う。この時、レチクルR2とレチクルR
1では露光条件(AF/AL、露光量)や透過率が異な
るので、レチクルアライメント時にそれぞれの条件を計
測し、その結果に応じて条件の変更を行う必要がある。
More specifically, fine alignment by EGA is performed in advance in the same manner as the wafer W1 described above, and the shot arrangement data on the wafer W2 obtained as a result (the reference alignment on the reference mark plate FM2) is obtained. After the shot areas on the wafer W2 are sequentially moved below the optical axis of the projection optical system PL on the basis of the mark, the reticle stage RST and the wafer stage WS2 are scanned each time each shot area is exposed. Scanning exposure is performed by synchronously scanning in the directions. Exposure to all shot areas on the wafer W2 is performed continuously even after reticle replacement. As a specific exposure sequence of the double exposure, as shown in FIG. 10A, each shot area of the wafer W1 is set to A1 using a reticle R2 (A pattern).
To A12, the drive system 30
After the reticle stage RST is moved by a predetermined amount in the scanning direction by using to set the reticle R1 (pattern B) to the exposure position, scan exposure is performed in the order of B1 to B12 shown in FIG. At this time, reticle R2 and reticle R
In Example 1, since the exposure conditions (AF / AL, exposure amount) and transmittance are different, it is necessary to measure each condition at the time of reticle alignment and change the condition according to the result.

【0125】このウエハW2の二重露光中の各部の動作
も主制御装置90によって制御される。
The operation of each part of the wafer W2 during the double exposure is also controlled by the main controller 90.

【0126】上述した図7に示す2つのウエハステージ
WS1、WS2上で並行して行われる露光シーケンスと
ウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了し
たウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作が
終了した時点で図8に示す位置までウエハステージWS
1、WS2が移動制御される。そして、露光シーケンス
が終了したウエハステージWS2上のウエハW2は、右
側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、アラ
イメントシーケンスが終了したウエハステージWS1上
のウエハW1は、投影光学系PLの下で露光シーケンス
が行われる。
In the exposure sequence and the wafer exchange / alignment sequence performed in parallel on the two wafer stages WS1 and WS2 shown in FIG. 7, the previously completed wafer stage is in a waiting state, and both operations are performed. Is completed, the wafer stage WS is moved to the position shown in FIG.
1. The movement of WS2 is controlled. The wafer W2 on the wafer stage WS2 for which the exposure sequence has been completed is replaced at the right loading position, and the wafer W1 on the wafer stage WS1 for which the alignment sequence has been completed is subjected to the exposure sequence under the projection optical system PL. Will be

【0127】図8に示される右側ローディングポジショ
ンでは、左側ローディングポジションと同様にアライメ
ント系24bの下に基準マーク板FM2上の基準マーク
が来るように配置されており、前述のウエハ交換動作と
アライメントシーケンスとが実行される事となる。勿
論、干渉計システムの測長軸BI5Yの干渉計のリセッ
ト動作は、アライメント系24bによる基準マーク板F
M2上のマーク検出に先立って実行されている。
In the right loading position shown in FIG. 8, the reference mark on the reference mark plate FM2 is arranged below the alignment system 24b, similarly to the left loading position. Will be executed. Of course, the reset operation of the interferometer of the length measuring axis BI5Y of the interferometer system is performed by the reference mark plate F by the alignment system 24b.
This is executed prior to the detection of the mark on M2.

【0128】次に、図7の状態から図8の状態へ移行す
る際の、主制御装置90による干渉計のリセット動作に
ついて説明する。
Next, the reset operation of the interferometer by main controller 90 when shifting from the state of FIG. 7 to the state of FIG. 8 will be described.

【0129】ウエハステージWS1は、左側ローディン
グポジションでアライメントを行った後に、図8に示さ
れる投影光学系PLの光軸AX中心(投影中心)の真下
に基準板FM1上の基準マークが来る位置まで移動され
るが、この移動の途中で測長軸BI4Yの干渉計ビーム
が、ウエハステージWS1の反射面21に入射されなく
なるので、アライメント終了後直ちに図8の位置までウ
エハステージを移動させることは困難である。このた
め、本実施形態では、次のような工夫をしている。
After performing alignment at the left loading position, wafer stage WS1 is moved to a position where a reference mark on reference plate FM1 comes just below the center of optical axis AX (projection center) of projection optical system PL shown in FIG. Although the wafer stage is moved, the interferometer beam of the length measurement axis BI4Y is not incident on the reflection surface 21 of the wafer stage WS1 during the movement. Therefore, it is difficult to move the wafer stage to the position shown in FIG. It is. Therefore, in the present embodiment, the following measures are taken.

【0130】すなわち、先に説明したように、本実施形
態では、左側ローディングポジションにウエハステージ
WS1がある場合に、アライメント系24aの真下に基
準マーク板FM1が来るように設定されており、この位
置で測長軸BI4Yの干渉計がリセットされているの
で、この位置までウエハステージWS1を一旦戻し、そ
の位置から予めわかっているアライメント系24aの検
出中心と投影光学系PLの光軸中心(投影中心)との距
離(便宜上BLとする)にもとづいて、干渉計ビームの
切れることのない測長軸BI1Xの干渉計16の計測値
をモニタしつつ、ウエハステージWS1を距離BLだけ
X軸方向右側に移動させる。これにより、図8に示され
る位置までウエハステージWS1が移動されることにな
る。そして、主制御装置90では、レチクルアライメン
ト顕微鏡142、144の少なくとも一方を用いて、基
準マーク板FM1上のマークとレチクルマークとの相対
位置関係を計測するのに先立って測長軸BI3Yの干渉
計をリセットする。このリセット動作は、次に使用する
測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった
時点で実行することができる。
That is, as described above, in the present embodiment, when the wafer stage WS1 is located at the left loading position, the fiducial mark plate FM1 is set immediately below the alignment system 24a. Is reset, the wafer stage WS1 is once returned to this position, and the detection center of the alignment system 24a and the optical axis center (projection center) of the projection optical system PL are known from that position. ), The wafer stage WS1 is moved by the distance BL to the right in the X-axis direction while monitoring the measured value of the interferometer 16 on the length measuring axis BI1X where the interferometer beam does not break based on the distance (referred to as BL for convenience). Move. Thus, wafer stage WS1 is moved to the position shown in FIG. Main controller 90 uses at least one of reticle alignment microscopes 142 and 144 to measure the interferometer of measurement axis BI3Y prior to measuring the relative positional relationship between the mark on reference mark plate FM1 and the reticle mark. Reset. This reset operation can be executed when the next measurement axis can be irradiated on the side surface of the wafer stage.

【0131】このように、干渉計のリセット動作を行っ
ても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント
系24aにより基準マーク板FM1上の基準マークを計
測した後、ウエハW1上の各ショット領域のアライメン
トマークを計測することにより、基準マークと、ウエハ
マークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一
のセンサにより算出しているためである。この時点で基
準マークと露光すべき位置の相対距離が求められている
ことから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡14
2、144により露光位置と基準マーク位置との対応が
とれていれば、その値に前記相対距離を加えることによ
り、Y軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージ
の移動中に切れて再度リセットを行ったとしても高精度
な露光動作を行うことができるのである。
As described above, the reason why high-precision alignment is possible even when the interferometer reset operation is performed is that after measuring the reference mark on the reference mark plate FM1 by the alignment system 24a, each shot area on the wafer W1 is measured. This is because the distance between the reference mark and the virtual position calculated by measuring the wafer mark is calculated by the same sensor by measuring the alignment mark. At this point, since the relative distance between the reference mark and the position to be exposed has been determined, the reticle alignment microscope 14 is required before exposure.
If the correspondence between the exposure position and the reference mark position is established by 2, 144, the interferometer beam of the interferometer in the Y-axis direction is cut off during the movement of the wafer stage by adding the relative distance to the value. Even if the reset is performed, a highly accurate exposure operation can be performed.

【0132】なお、アライメント終了位置から図8の位
置にウエハステージWS1が移動する間に、測長軸BI
4Yが切れないような場合には、測長軸BI1X、BI
4Yの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直
ちに、図8の位置までウエハステージを直線的に移動さ
せてもよいことは勿論である。この場合、ウエハステー
ジWS1のY軸と直交する反射面21に投影光学系PL
の光軸AXを通る測長軸BI3Yがかかった時点で干渉
計のリセット動作を行うようにしても良い。
While the wafer stage WS1 moves from the alignment end position to the position shown in FIG.
If 4Y cannot be cut, the measurement axes BI1X, BI1X
It goes without saying that the wafer stage may be linearly moved to the position shown in FIG. 8 immediately after the completion of the alignment while monitoring the measured value of 4Y. In this case, the projection optical system PL is placed on the reflecting surface 21 orthogonal to the Y axis of the wafer stage WS1.
The interferometer may be reset when the length measurement axis BI3Y passing through the optical axis AX is applied.

【0133】上記と同様にして、露光終了位置からウエ
ハステージWS2を図8に示される右側のローディング
ポジションまで移動させ、測長軸BI5Yの干渉計のリ
セット動作を行えば良い。
In the same manner as above, the wafer stage WS2 may be moved from the exposure end position to the right loading position shown in FIG. 8, and the interferometer of the length measurement axis BI5Y may be reset.

【0134】また、図11には、ウエハステージWS1
上に保持されるウエハW1上の各ショット領域を順次露
光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されてお
り、図12には、これと並列的に行われるウエハステー
ジWS2上に保持されるウエハW2上のアライメントシ
ーケンスのタイミングが示されている。本実施形態で
は、2つのウエハステージWS1、WS2を独立して2
次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエ
ハW1、W2に対して露光シーケンスとウエハ交換・ア
ライメントシーケンスとを並行して行うことにより、ス
ループットの向上を図っている。
FIG. 11 shows wafer stage WS1.
An example of the timing of an exposure sequence for sequentially exposing each shot area on the wafer W1 held thereon is shown in FIG. 12. FIG. 12 shows the wafer W2 held on the wafer stage WS2 performed in parallel with this. The timing of the alignment sequence above is shown. In the present embodiment, the two wafer stages WS1 and WS2 are independently
By performing the exposure sequence and the wafer exchange / alignment sequence on the wafers W1 and W2 on each wafer stage in parallel while moving in the dimensional direction, the throughput is improved.

【0135】ところが、2つのウエハステージを使って
2つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハス
テージ上で行われる動作が外乱要因として、他方のウエ
ハステージで行われる動作に影響を与える場合がある。
また、逆に、一方のウエハステージ上で行われる動作が
他方のウエハステージで行われる動作に影響を与えない
動作もある。そこで、本実施形態では、並行処理する動
作の内、外乱要因となる動作とならない動作とに分け
て、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因となら
ない動作同士が同時に行われるように、各動作のタイミ
ング調整が図られる。
However, when two operations are simultaneously performed in parallel using two wafer stages, the operation performed on one wafer stage may affect the operation performed on the other wafer stage as a disturbance factor. There is.
Conversely, there is also an operation in which an operation performed on one wafer stage does not affect an operation performed on the other wafer stage. Accordingly, in the present embodiment, of the operations to be performed in parallel, the operations that are not the causes of the disturbance are divided into the operations that are not the causes of the disturbance. Is adjusted.

【0136】例えば、スキャン露光中は、ウエハW1と
レチクルRとを等速で同期走査させることから外乱要因
とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要が
ある。このため、一方のウエハステージWS1上でのス
キャン露光中は、他方のウエハステージWS2上のウエ
ハW2で行われるアライメントシーケンスにおいて静止
状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわ
ち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウ
エハステージWS2をマーク位置で静止させた状態で行
われるため、スキャン露光にとって外乱要因とならず、
スキャン露光中に並行してマーク計測を行うことができ
る。これを図11及び図12で見ると、図11において
ウエハW1に対し動作番号「1、3、5、7、9、1
1、13、15、17、19、21、23」で示される
スキャン露光と、図12においてウエハW2に対し動作
番号「1、3、5、7、9、11、13、15、17、
19、21、23」で示される各アライメントマーク位
置におけるマーク計測動作が相互に同期して行われてい
ることがわかる。一方、アライメントシーケンスにおい
ても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱とはなら
ず高精度計測が行えることになる。
For example, during scan exposure, since the wafer W1 and the reticle R are synchronously scanned at a constant speed, they do not become a disturbance factor, and it is necessary to eliminate other disturbance factors as much as possible. Therefore, during scan exposure on one wafer stage WS1, the timing is adjusted so that the alignment sequence performed on wafer W2 on the other wafer stage WS2 becomes stationary. That is, since the mark measurement in the alignment sequence is performed in a state where the wafer stage WS2 is stationary at the mark position, the mark measurement does not become a disturbance factor for scan exposure.
Mark measurement can be performed in parallel during scan exposure. 11 and 12, the operation numbers "1, 3, 5, 7, 9, 1, 1" are assigned to the wafer W1 in FIG.
12, 13, 15, 17, 19, 21, 23 "and the operation numbers" 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17,.
19, 21, and 23, the mark measurement operations at the respective alignment mark positions are performed in synchronization with each other. On the other hand, also in the alignment sequence, high-precision measurement can be performed during scan exposure because the movement is constant speed and no disturbance occurs.

【0137】また、ウエハ交換時においても同様のこと
が考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンタ
ーアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因とな
り得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等
速度で行われるようになる前後の加減速時(外乱要因と
なる)に合わせてウエハの受け渡しをするようにしても
良い。
The same can be considered at the time of wafer exchange. In particular, vibration or the like generated when the wafer is transferred from the load arm to the center up position can be a disturbance factor. Therefore, acceleration or deceleration before or after scan exposure or before or after synchronous scanning is performed at a constant speed (disturbance factor) The transfer of the wafer may be performed according to the following.

【0138】上述したタイミング調整は、主制御装置9
0によって行われる。
The above-described timing adjustment is performed by the main controller 9.
Performed by 0.

【0139】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置10によると、2枚のウエハをそれぞれ独立に保
持する2つのウエハステージを具備し、これら2つのウ
エハステージをXYZ方向に独立に移動させて、一方の
ウエハステージでウエハ交換とアライメント動作を実行
する間に、他方のウエハステージで露光動作を実行する
事とし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切
り換えるようにしたことから、スループットを大幅に向
上させることが可能になる。
As described above, according to the projection exposure apparatus 10 of the present embodiment, there are provided two wafer stages for independently holding two wafers, and these two wafer stages are independently moved in the XYZ directions. Then, while performing the wafer exchange and alignment operation on one wafer stage, the exposure operation was performed on the other wafer stage, and the operation was switched between each other when both operations were completed. Thus, the throughput can be greatly improved.

【0140】また、上記実施形態によると、投影光学系
PLを挟んでマーク検出を行う少なくとも2つのアライ
メント系を具備しているため、2つのウエハステージを
交互にずらすことにより、各アライメント系を交互に使
って行われるアライメント動作と露光動作とを並行処理
することが可能になる。
Further, according to the above-described embodiment, since at least two alignment systems for performing mark detection with the projection optical system PL interposed are provided, the two wafer stages are alternately shifted to alternately align each alignment system. It is possible to perform an alignment operation and an exposure operation, which are performed in the same manner, in parallel.

【0141】その上、上記実施形態によると、ウエハ交
換を行うウエハローダがアライメント系の近辺、特に、
各アライメント位置で行えるように配置されているた
め、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移行が
スムースに行われ、より高いスループットを得ることが
できる。
In addition, according to the above embodiment, the wafer loader for exchanging wafers is located near the alignment system,
Since the arrangement is such that the alignment can be performed at each alignment position, the transition from the wafer exchange to the alignment sequence is performed smoothly, and higher throughput can be obtained.

【0142】さらに、上記実施形態によると、上述した
ような高スループットが得られるため、オフアクシスの
アライメント系を投影光学系PLより大きく離して設置
したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くな
る。このため、高N.A.(開口数)であって且つ収差
の小さい直筒型の光学系を設計して設置することが可能
となる。
Further, according to the above-described embodiment, since the above-described high throughput can be obtained, even if the off-axis alignment system is set far away from the projection optical system PL, the influence of the deterioration of the throughput is almost eliminated. For this reason, high N.I. A. It is possible to design and install a straight-tube optical system having a small numerical aperture and a small aberration.

【0143】また、上記実施形態によると、2本のアラ
イメント系及び投影光学系PLの各光軸のほぼ中心を計
測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有して
いるため、アライメント時や投影光学系を介してのパタ
ーン露光時のいずれの場合にも2つのウエハステージ位
置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測するこ
とができ、2つのウェハステージを独立して移動させる
ことが可能になる。
According to the above embodiment, each optical system has an interferometer beam from an interferometer that measures approximately the center of each optical axis of the two alignment systems and the projection optical system PL. In both cases of alignment and pattern exposure via the projection optical system, the two wafer stage positions can be measured accurately without any Abbe error, and the two wafer stages can be moved independently. It becomes possible to do.

【0144】さらに、2つのウェハステージWS1、W
S2が並ぶ方向(ここではX軸方向)に沿って両側から
投影光学系PLの投影中心に向けて設けられた測長軸B
I1X、BI2Xは、常にウエハステージWS1、WS
2に対して照射され、各ウエハステージのX軸方向位置
を計測するため、2つのウエハステージが互いに干渉し
ないように移動制御することが可能になる。
Further, two wafer stages WS1, W
A length measurement axis B provided from both sides toward the projection center of the projection optical system PL along the direction in which S2 is arranged (here, the X-axis direction).
I1X, BI2X are always wafer stages WS1, WS
Irradiation is performed on the wafer stage 2 and the position of each wafer stage in the X-axis direction is measured.

【0145】その上、上記測長軸BI1X、BI2Xに
対してアライメント系の検出中心や投影光学系PLの投
影中心位置に向けて垂直に交差する方向(ここではY軸
方向)に測長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yが照射さ
れるように干渉計が配置され、ウエハステージを移動さ
せて反射面から測長軸が外れたとしても、干渉計をリセ
ットすることによりウエハステージを正確に位置制御す
ることが可能となる。
In addition, the length measuring axis BI3Y perpendicularly intersects the length measuring axes BI1X and BI2X toward the detection center of the alignment system and the projection center position of the projection optical system PL (here, the Y axis direction). , BI4Y, and BI5Y are illuminated, and even when the wafer stage is moved and the length measurement axis is deviated from the reflecting surface, the position of the wafer stage can be accurately controlled by resetting the interferometer. Becomes possible.

【0146】そして、2つのウエハステージWS1、W
S2上には、それぞれ基準マーク板FM1、FM2が設
けられ、その基準マーク板上のマーク位置とウエハ上の
マーク位置とを予めアライメント系で計測することによ
って得られる補正座標系との間隔を、露光前の基準板計
測位置に対してそれぞれ加算する事によって、従来の様
な投影光学系とアライメント系との間隔を計測するベー
スライン計測を行うことなくウエハの位置合わせが可能
となり、特開平7―176468号公報に記載されるよ
うな大きな基準マーク板の搭載も不要となる。
Then, two wafer stages WS1, W
On S2, reference mark plates FM1 and FM2 are provided, respectively. The distance between the mark position on the reference mark plate and the mark position on the wafer by a correction coordinate system obtained by measuring the mark position on the wafer in advance using an alignment system is defined as By adding each to the reference plate measurement position before exposure, the wafer can be aligned without performing the baseline measurement for measuring the distance between the projection optical system and the alignment system as in the related art. It is not necessary to mount a large reference mark plate as described in JP-A-176468.

【0147】また、上記実施形態によると、複数枚のレ
チクルRを使って二重露光を行うことから、高解像度と
DOF(焦点深度)の向上効果が得られる。しかし、こ
の二重露光法は、露光工程を少なくとも2度繰り返さな
ければならないため、露光時間が長くなって大幅にスル
ープットが低下するが、本実施形態の投影露光装置を用
いることにより、スループットが大幅に改善できるた
め、スループットを低下させることなく高解像度とDO
Fの向上効果とが得られる。例えば、T1(ウエハ交換
時間)、T2(サーチアライメント時間)、T3(ファ
インアライメント時間)、T4(1回の露光時間)にお
いて、8インチウエハにおける各処理時間をT1:9
秒、T2:9秒、T3:12秒、T4:28秒とした場
合、1つのウエハステージを使って一連の露光処理が為
される従来技術により二重露光が行われると、スループ
ットTHOR=3600/(T1+T2+T3+T4*
2)=3600/(30+28*2)=41[枚/時]
となり、1つのウエハステージを使って一重露光法を実
施する従来装置のスループット(THOR=3600/
(T1+T2+T3+T4)=3600/58=62
[枚/時])と比べてスループットが66%までダウン
する。ところが、本実施形態の投影露光装置を用いてT
1、T2、T3とT4とを並列処理しながら二重露光を
行う場合は、露光時間の方が大きいため、スループット
THOR=3600/(28+28)=64[枚/時]
となることから、高解像度とDOFの向上効果を維持し
つつスループットを改善することが可能となる。また、
露光時間が長い分、EGA点数を増やすことが可能とな
り、アライメント精度が向上する。
According to the above embodiment, since double exposure is performed using a plurality of reticles R, high resolution and DOF (depth of focus) can be obtained. However, in this double exposure method, since the exposure step has to be repeated at least twice, the exposure time is long and the throughput is greatly reduced. However, the throughput is greatly reduced by using the projection exposure apparatus of the present embodiment. High resolution and DO without lowering the throughput.
The effect of improving F is obtained. For example, in T1 (wafer replacement time), T2 (search alignment time), T3 (fine alignment time), and T4 (one exposure time), each processing time for an 8-inch wafer is set to T1: 9.
In the case of seconds, T2: 9 seconds, T3: 12 seconds, and T4: 28 seconds, the throughput THOR = 3600 if double exposure is performed by a conventional technique in which a series of exposure processing is performed using one wafer stage. / (T1 + T2 + T3 + T4 *
2) = 3600 / (30 + 28 * 2) = 41 [sheets / hour]
And the throughput (THOR = 3600 /) of the conventional apparatus for performing the single exposure method using one wafer stage.
(T1 + T2 + T3 + T4) = 3600/58 = 62
[Sheet / hour]), the throughput is reduced to 66%. However, using the projection exposure apparatus of this embodiment, T
When performing double exposure while processing 1, T2, T3, and T4 in parallel, the exposure time is longer, so that the throughput THOR = 3600 / (28 + 28) = 64 [sheets / hour].
Therefore, it is possible to improve the throughput while maintaining the high resolution and the DOF improvement effect. Also,
As the exposure time is longer, the number of EGA points can be increased, and the alignment accuracy is improved.

【0148】なお、上記実施形態では、本発明が二重露
光法を用いてウエハの露光を行う装置に適用された場合
について説明したが、同様の技術であるスティッチング
にも適用できる。更に、前述の如く、本発明の装置によ
り、一方のウエハステージ側で2枚のレチクルにて2回
露光を行う(二重露光、スティッチング)間に、独立に
可動できる他方のウエハステージ側でウエハ交換とウエ
ハアライメントを並行して実施する場合に、従来の一重
露光よりも高いスループットが得られるとともに、解像
力の大幅な向上が図れるという特に大きな効果があるた
めである。しかしながら、本発明の適用範囲がこれに限
定されるものではなく、一重露光法により露光する場合
にも本発明は好適に適用できるものである。例えば、8
インチウエハの各処理時間(T1〜T4)が前述と同様
であるとすると、本発明のように2つのウエハステージ
を使って一重露光法で露光処理する場合、T1、T2、
T3を1グループとし(計30秒)、T4(28秒)と
並列処理を行うと、スループットはTHOR=3600
/30=120[枚/時]となり、1つのウエハステー
ジを使って一重露光法を実施する従来のスループットT
HOR=62[枚/時]に比べてほぼ倍の高スループッ
トを得る事が可能となる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an apparatus for exposing a wafer using a double exposure method has been described, but the present invention can also be applied to stitching which is a similar technique. Furthermore, as described above, the apparatus of the present invention performs two exposures with two reticles on one wafer stage side (double exposure, stitching), and on the other wafer stage side that can move independently. This is because, when the wafer exchange and the wafer alignment are performed in parallel, there is a particularly great effect that a higher throughput can be obtained than in the conventional single exposure, and the resolving power can be greatly improved. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the present invention can be suitably applied even when exposure is performed by a single exposure method. For example, 8
Assuming that the respective processing times (T1 to T4) of the inch wafer are the same as described above, when the exposure processing is performed by the single exposure method using two wafer stages as in the present invention, T1, T2,
When T3 is set as one group (total 30 seconds) and parallel processing is performed with T4 (28 seconds), THOR = 3600
/ 30 = 120 [sheets / hour], which is the conventional throughput T for performing the single exposure method using one wafer stage.
It is possible to obtain almost twice as high throughput as HOR = 62 [sheets / hour].

【0149】また、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・スキャン方式により走査露光を行う場合について説
明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ス
テップ・アンド・リピート方式による静止露光を行う場
合及びEB露光装置やX線露光装置、さらにはチップと
チップを合成するスティッチング露光時であっても同様
に適用できることは勿論である。
In the above embodiment, the case where the scanning exposure is performed by the step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the static exposure is performed by the step-and-repeat method. Of course, the present invention can be similarly applied to the EB exposure apparatus, the X-ray exposure apparatus, and even the stitching exposure for synthesizing the chips.

【0150】[0150]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし1
0に記載の発明によれば、スループットを一層向上させ
ることができる投影露光装置が提供される。
As described above, claims 1 to 1
According to the invention described in Item 0, a projection exposure apparatus capable of further improving the throughput is provided.

【0151】また、請求項11及び請求項12に記載の
発明によれば、スループットを一層向上させることがで
きる従来にない優れた投影露光方法を提供することがで
きる。
Further, according to the inventions set forth in claims 11 and 12, it is possible to provide an unprecedented superior projection exposure method capable of further improving the throughput.

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

【図1】本実施形態にかかる投影露光装置の概略構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.

【図2】2つのウェハステージとレチクルステージと投
影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship among two wafer stages, a reticle stage, a projection optical system, and an alignment system.

【図3】ウェハステージの駆動機構の構成を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a drive mechanism of the wafer stage.

【図4】投影光学系とアライメント系にそれぞれ設けら
れているAF/AL系を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an AF / AL system provided in each of a projection optical system and an alignment system.

【図5】AF/AL系とTTRアライメント系の構成を
示す投影露光装置の概略構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus showing a configuration of an AF / AL system and a TTR alignment system.

【図6】図5のパターン形成板の形状を示す図である。FIG. 6 is a view showing the shape of the pattern forming plate of FIG. 5;

【図7】2つのウエハステージを使ってウエハ交換・ア
ライメントシーケンスと露光シーケンスとが行われてい
る状態を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a state where a wafer exchange / alignment sequence and an exposure sequence are performed using two wafer stages.

【図8】図7のウエハ交換・アライメントシーケンスと
露光シーケンスとの切り換えを行った状態を示す図であ
る。
8 is a diagram showing a state in which switching between a wafer exchange / alignment sequence and an exposure sequence in FIG. 7 has been performed.

【図9】2枚のレチクルを保持する二重露光用のレチク
ルステージを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a reticle stage for double exposure that holds two reticles.

【図10】(A)は図9のパターンAのレチクルを使っ
てウエハの露光を行った状態を示す図であり、(B)は
図9のパターンBのレチクルを使ってウエハの露光を行
った状態を示す図である。
10A is a diagram showing a state where the wafer is exposed using the reticle of pattern A in FIG. 9; and FIG. 10B is a diagram showing the state where the wafer is exposed using the reticle of pattern B in FIG. FIG.

【図11】2つのウエハステージの一方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an exposure order for each shot area on a wafer held on one of two wafer stages.

【図12】2つのウエハステージの他方に保持されたウ
エハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing a mark detection order for each shot area on a wafer held on the other of the two wafer stages.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 投影露光装置 24a、24b アライメント系 38 ステージ制御手段 90 主制御装置 180 センターアップ 182 第1のローディングガイド 184 第1のアンロードアーム 186 第1のスライダ 188 第1のロードアーム 190 第2のスライダ 192 第2のローディングガイド 194 第2のアンロードアーム 196 第3のスライダ 198 第2のロードアーム 200 第4のスライダ W1、W2 ウエハ WS1、WS2 ウエハステージ PL 投影光学系 BI1X〜BI4Y 測長軸 RST レチクルステージ R レチクル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projection exposure apparatus 24a, 24b Alignment system 38 Stage control means 90 Main controller 180 Center up 182 First loading guide 184 First unload arm 186 First slider 188 First load arm 190 Second slider 192 Second loading guide 194 Second unload arm 196 Third slider 198 Second load arm 200 Fourth slider W1, W2 Wafer WS1, WS2 Wafer stage PL Projection optical system BI1X to BI4Y Measurement axis RST Reticle stage R reticle

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
であって、 感応基板を保持して2次元平面内を移動可能な第1基板
ステージと;感応基板を保持して前記第1基板ステージ
と同一平面内を前記第1基板ステージとは独立に移動可
能な第2基板ステージと;前記投影光学系とは別に設け
られ、前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持
された感応基板上のマークを検出する少なくとも1つの
アライメント系と;前記投影光学系の投影中心と前記ア
ライメント系の検出中心とを通る第1軸の一方側から前
記第1基板ステージの前記第1軸方向の位置を計測する
ための第1測長軸と、前記第1軸方向の他方側から前記
第2基板ステージの前記第1軸方向の位置を計測するた
めの第2測長軸と、前記投影光学系の投影中心で前記第
1軸と垂直に交差する第3測長軸と、前記アライメント
系の検出中心で前記第1軸と垂直に交差する第4測長軸
とを備え、これらの測長軸により前記第1基板ステージ
及び第2基板ステージの2次元位置をそれぞれ計測する
干渉計システムと;を有することを特徴とする投影露光
装置。
1. A projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein the first exposure device holds the sensitive substrate and is movable in a two-dimensional plane. A substrate stage; a second substrate stage holding a sensitive substrate and movable in the same plane as the first substrate stage independently of the first substrate stage; and a substrate substrate provided separately from the projection optical system, At least one alignment system for detecting a mark on a stage or on a sensitive substrate held on the substrate stage; and a first axis passing through a projection center of the projection optical system and a detection center of the alignment system. A first length measurement axis for measuring the position of the first substrate stage in the first axis direction, and a position measurement of the second substrate stage in the first axis direction from the other side in the first axis direction. No. A length measurement axis, a third length measurement axis perpendicular to the first axis at the projection center of the projection optical system, and a fourth length axis perpendicular to the first axis at the detection center of the alignment system. And an interferometer system for respectively measuring the two-dimensional positions of the first substrate stage and the second substrate stage using these length measurement axes.
【請求項2】 前記アライメント系は、前記投影光学系
を挟んで、前記第1軸方向の一方側と他方側とにそれぞ
れ配置されていることを特徴とする請求項1に記載の投
影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the alignment system is disposed on one side and the other side in the first axial direction with the projection optical system interposed therebetween. .
【請求項3】 前記第1基板ステージ及び第2基板ステ
ージのそれぞれが前記投影光学系による露光動作と前記
アライメント系によるマーク検出動作とを行えるよう
に、前記干渉計システムの計測結果に基づいて前記第1
基板ステージ及び第2基板ステージの移動制御を行う制
御手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載
の投影露光装置。
3. The method according to claim 1, wherein the first substrate stage and the second substrate stage perform an exposure operation by the projection optical system and a mark detection operation by the alignment system based on a measurement result of the interferometer system. First
The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising control means for controlling movement of the substrate stage and the second substrate stage.
【請求項4】 前記制御手段は、前記第1基板ステージ
及び第2基板ステージのそれぞれに対して、前記アライ
メント系によるマーク検出時と前記投影光学系による露
光時とで前記干渉計システムの第3測長軸と第4測長軸
とを切換えることを特徴とする請求項3に記載の投影露
光装置。
4. The interferometer system according to claim 1, wherein the control unit controls the first substrate stage and the second substrate stage respectively when a mark is detected by the alignment system and when the projection optical system is exposed. 4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein a length measurement axis and a fourth length measurement axis are switched.
【請求項5】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
であって、 感応基板を保持して2次元平面内を移動可能な第1基板
ステージと;感応基板を保持して前記第1基板ステージ
と同一平面内を前記第1基板ステージとは独立に移動可
能な第2基板ステージと;前記投影光学系とは別に設け
られ、前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持
された感応基板上のマークを検出する少なくとも1つの
アライメント系と;前記第1基板ステージ及び第2基板
ステージの内の一方のステージが前記アライメント系に
よるマーク検出動作を行う間に、他方のステージが露光
動作を行うように両ステージの動作を制御する制御手段
と;を有することを特徴とする投影露光装置。
5. A projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein the first exposure apparatus holds the sensitive substrate and is movable in a two-dimensional plane. A substrate stage; a second substrate stage holding a sensitive substrate and movable in the same plane as the first substrate stage independently of the first substrate stage; and a substrate substrate provided separately from the projection optical system, At least one alignment system for detecting a mark on a stage or a sensitive substrate held on the substrate stage; and one of the first substrate stage and the second substrate stage performs a mark detection operation by the alignment system. Control means for controlling the operation of both stages so that the other stage performs the exposure operation while performing the operation.
【請求項6】 前記第1基板ステージ及び第2基板ステ
ージとの間で感応基板の受け渡しを行う搬送システムを
さらに有し、 前記制御手段は、前記一方の基板ステージが前記搬送シ
ステムとの間で感応基板の受け渡し及び前記アライメン
ト系によるマーク検出動作を行う間に、前記他方の基板
ステージが前記投影光学系による露光動作を行うように
両ステージの動作を制御することを特徴とする請求項5
に記載の投影露光装置。
6. A transfer system for transferring a sensitive substrate between the first substrate stage and the second substrate stage, wherein the control means controls whether the one substrate stage is connected to the transfer system. 6. The operation of both stages is controlled so that the other substrate stage performs an exposure operation by the projection optical system while delivering a sensitive substrate and performing a mark detection operation by the alignment system.
3. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項7】 前記アライメント系は、所定方向に沿っ
て前記投影光学系の両側にそれぞれ配置され;前記制御
手段は、前記第1基板ステージ上又は前記第1基板ステ
ージに保持された感応基板上のマークを一方のアライメ
ント系で検出し、前記第2基板ステージ上又は前記第2
基板ステージに保持された感応基板上のマークを他方の
アライメント系で検出することを特徴とする請求項5に
記載の投影露光装置。
7. The alignment system is disposed on each side of the projection optical system along a predetermined direction; and the control unit is provided on the first substrate stage or on a sensitive substrate held on the first substrate stage. Mark is detected by one of the alignment systems, and is detected on the second substrate stage or the second
The projection exposure apparatus according to claim 5, wherein a mark on the sensitive substrate held on the substrate stage is detected by another alignment system.
【請求項8】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置
であって、 感応基板を保持して2次元平面内を移動可能な第1基板
ステージと;感応基板を保持して前記第1基板ステージ
と同一平面内を前記第1基板ステージとは独立に移動可
能な第2基板ステージと;前記第1基板ステージ及び第
2基板ステージと感応基板の受け渡しを行う搬送システ
ムと; 前記第1基板ステージ及び第2基板ステージの
内の一方のステージが前記搬送システムと感応基板の受
け渡しを行う間に、他方のステージが露光動作を行うよ
うに両ステージの動作を制御する制御手段と;を有する
ことを特徴とする投影露光装置。
8. A projection exposure apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein the first exposure device holds the sensitive substrate and is movable in a two-dimensional plane. A substrate stage; a second substrate stage that holds a sensitive substrate and is movable independently of the first substrate stage in the same plane as the first substrate stage; and a sensitive substrate that is sensitive to the first substrate stage and the second substrate stage. A transfer system for transferring the substrate; and a transfer system for transferring the sensitive substrate to the transfer system while one of the first substrate stage and the second substrate stage transfers the sensitive substrate. Control means for controlling the operation of the stage;
【請求項9】 前記マスクを複数枚同時に搭載可能なマ
スクステージと;前記複数枚のマスクのいずれかが露光
位置に選択的に設定されるようにマスクステージを駆動
する駆動系と;を有することを特徴とする請求項1、5
又は8に記載の投影露光装置。
9. A mask stage on which a plurality of masks can be simultaneously mounted; and a drive system for driving a mask stage such that any one of the plurality of masks is selectively set to an exposure position. Claims 1 and 5,
Or the projection exposure apparatus according to 8.
【請求項10】 前記マスクが所定方向に移動可能なマ
スクステージに搭載され、 前記マスクステージと前記第1基板ステージ及び第2基
板ステージの内のいずれか一方とを同期移動させつつ、
前記マスクパターンを前記感応基板上に投影露光するス
テージ制御手段をさらに有することを特徴とする請求項
1、5、8又は9のいずれか一項に記載の投影露光装
置。
10. The mask is mounted on a mask stage movable in a predetermined direction, and while the mask stage and one of the first substrate stage and the second substrate stage are synchronously moved,
The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a stage control unit configured to project and expose the mask pattern on the sensitive substrate.
【請求項11】 マスクに形成されたパターンの像を投
影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光方
法であって、 感応基板を保持して2次元平面内をそれぞれ独立に移動
可能な2つの基板ステージを用意し;前記2つ基板ステ
ージのうちの一方のステージで、感応基板の交換動作と
前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持された
感応基板上のマークの検出動作との少なくとも一方を行
う間に、前記2つの基板ステージのうちの他方のステー
ジで、感応基板に対する露光動作を実行することを特徴
とする投影露光方法。
11. A projection exposure method for projecting and exposing an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, wherein said method is capable of independently moving within a two-dimensional plane while holding said sensitive substrate. Two substrate stages are prepared; one of the two substrate stages performs the operation of exchanging the sensitive substrate and the operation of detecting the mark on the substrate stage or the mark on the sensitive substrate held by the substrate stage. A projection exposure method, wherein an exposure operation for a sensitive substrate is performed on the other of the two substrate stages during at least one of the two stages.
【請求項12】 前記2つの基板ステージのそれぞれの
動作が終了した時点で、前記2つの基板ステージの動作
を切換えることを特徴する請求項11に記載の投影露光
方法。
12. The projection exposure method according to claim 11, wherein the operation of the two substrate stages is switched when the operation of each of the two substrate stages is completed.
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