JPH10223528A - Projection aligner and aligning method - Google Patents

Projection aligner and aligning method

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JPH10223528A
JPH10223528A JP9343739A JP34373997A JPH10223528A JP H10223528 A JPH10223528 A JP H10223528A JP 9343739 A JP9343739 A JP 9343739A JP 34373997 A JP34373997 A JP 34373997A JP H10223528 A JPH10223528 A JP H10223528A
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JP
Japan
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optical system
measurement
plurality
position
alignment
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Application number
JP9343739A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Suwa
Kensho Tokuda
憲昭 徳田
恭一 諏訪
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
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    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
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    • GPHYSICS
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce measuring time of alignment for improving the throughput. SOLUTION: One of two measuring optical systems 26, 28 is made movable in two-dimensional directions X, Y in a plane perpendicular to the optical axis of a projection optical system PL. The position of the movable measuring optical system 28 is adjusted, to adjust the spacing (or positional relation) between both measuring systems 26, 28 according to the positional relation of aligning marks, disposed with specified spacings on a photosensitive substrate W, thus enabling the simultaneous measurement of two aligning marks. This reduces the time required for measuring the marks as compared with prior art in which the measuring of the marks is made one by one.

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、投影露光装置及び位置合せ方法に係り、更に詳しくは半導体素子(集積回路)や液晶表示素子などの製造に使用される投影露光装置及びその投影露光時の層間位置合わせ方法に関する。 The present invention relates to relates to a projection exposure apparatus and alignment method, more particularly a semiconductor device (integrated circuit) or a liquid crystal display device the projection exposure apparatus and at the time of the projection exposure thereof used in the manufacture of on the inter-layer alignment method.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来より、集積回路や液晶表示基板などの製造におけるフォトリソグラフィ工程では、種々の露光装置が使用されており、中でも一括露光方式の逐次移動型縮小投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置(いわゆるステッパー) BACKGROUND ART Conventionally, in a photolithography process in the manufacture of integrated circuits or liquid crystal display substrate, are used various exposure devices, among them sequentially moving type reduction projection exposure apparatus bundle exposure, for example, a step-and and reduction projection type exposure apparatus of repeat method (the so-called stepper)
等が主流となっている。 And the like have become the mainstream.

【0003】このステッパーでは、露光光により投影されるべきパターンが描かれているマスク、すなわちレチクルが照明されると、レチクル上のパターンは、縮小投影光学系を介して感光性材料が塗布されたシリコンウエハ、ガラスプレート等の基板(以下「ウエハ」と総称する)上に投影され、これによりウエハ上の感光性材料が露光されパターンの縮小像が形成される。 [0003] In this stepper, the mask pattern to be projected by the exposure light is depicted, i.e. the reticle is illuminated, the pattern on the reticle, the photosensitive material is applied through the reduction projection optical system silicon wafer, is projected on the substrate of the glass plate (hereinafter collectively referred to as "wafer"), thereby reducing image of the photosensitive material on the wafer is exposed pattern is formed. そして、ウエハを保持し、その位置がレーザ干渉計等の位置計測手段を介して制御される可動式のステージ(ウエハステージ)の逐次移動を行いつつ、上記の露光を繰り返すことにより、ウエハ上の所定領域にパターンが順次転写(投影露光)されるようになっている。 Then, holding the wafer, while performing sequential movement of moveable stage (wafer stage) whose position is controlled via the position measuring means such as a laser interferometer, by repeating the exposure of the above, on the wafer pattern is adapted to be sequentially transferred (projection exposure) in a predetermined area.

【0004】ところで、半導体素子などの集積回路の製造にあっては、現在、その素子パターンを幾層にも分けておき、電極等のための金属層の形成とそのパターニング、また絶縁のための誘電体層の形成を繰り返して積層形成する所謂プレーナ技術が用いられることが一般的である。 [0004] In the manufacture of integrated circuits such as semiconductor devices, now leave divided in several layers the element pattern, formation of the metal layer and its patterning for such electrodes, also for insulation it is common to so-called planar technique of stacking formed by repeating the formation of the dielectric layer is used. すなわち、半導体素子を製造するには複数の層、 That is, a plurality of layers in the production of semiconductor elements,
例えば十数層に及ぶ回路パターンを正確に重ね合わせて形成する必要があるため、製造工程においてはすでにウエハ上に形成されているパターンに対し、これから形成しようとするレチクル上のパターンの相対位置を確保したのちに露光する必要がある。 For example ten for the circuit pattern over several layers was accurately superposed has to be formed, with respect to the pattern already formed on the wafer in the manufacturing process, the relative position of the pattern on the reticle to be formed therefrom there is a need to be exposed to after secured. このためレチクルパターン投影露光に際しては、先に形成されている層のパターンとの位置合わせ(以下、適宜「アライメント」と呼ぶ)を正確に行う必要があり、また、パターン線幅は高集積化に伴い次第に微細化していることから高い位置合わせ精度が要求されるようになってきた。 During this reason reticle pattern projection exposure, alignment between the pattern of a layer formed previously (hereinafter, appropriately referred to as "alignment") must accurately perform, also, the pattern linewidth in high integration progressively higher alignment precision because it is miniaturized with have come to be required.

【0005】ウエハの位置を検出する代表的な方式として、露光に先立って縮小投影露光装置に装着されたウエハの位置をウエハ上の代表的なマーク位置を検出することによって決定するオフ・アクシス方式がある。 [0005] As a typical method for detecting the position of the wafer, the off-axis method the position of the wafer mounted on a reduction projection exposure apparatus prior to the exposure determined by detecting a typical mark position on the wafer there is. このマーク位置検出に使用されるオフ・アクシス方式の計測用顕微鏡(アライメント顕微鏡)としては、例えば特開平2−54103号に開示されるような、画像取り込みと画像処理機能を有するものが知られている。 The measuring microscope off-axis type used in the mark position detection (alignment microscope), for example as disclosed in JP-A-2-54103, it is known to have an image capture and image processing functions there. 図16には、投影露光装置を構成する投影光学系PLと上記のようなオフ・アクシス方式の計測用顕微鏡200との位置関係が模式的に示されている。 Figure 16 is a positional relationship between the measuring microscope 200 of the projection optical system PL and the off-axis system as described above to the projection exposure apparatus is shown schematically. この図16において、距離Ba(正確には、レチクルの中心を代表する投影光学系PLの中心(光軸)と、計測顕微鏡200の計測軸中心との距離)は投影光学系PLと計測用顕微鏡200との相対距離を示しており、ベースライン長さと呼ばれる。 In this FIG. 16, (to be exact, the center of the projection optical system PL which represents the center of the reticle (the optical axis), the distance between the measurement axis center of the measuring microscope 200) distance Ba microscope for measurement and the projection optical system PL It indicates the relative distance between the 200, called the baseline length.

【0006】このような計測用顕微鏡200を使用したアライメント工程では、例えば特開昭61−44429 [0006] In the alignment step using such a measuring microscope 200, for example, 4,780,617
号に開示されるように、予めウエハ上に形成されている参照マーク内の幾つか(通例数個から10個程度)の位置を、上記計測用顕微鏡の画像処理信号とウエハステージの位置をモニタする干渉計の計測値とに基づいて検出し、この検出結果とウエハ上のショット配列の設計データとを用いて最小二乗法等の統計演算を行って、露光時の位置決めのためのウエハ上の各ショットの座標位置を決定するいわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント(以下、適宜「EGA」という)が用いられる。 As disclosed in JP, the position of some in the reference mark formed in advance on the wafer (approximately 10 of several customary), monitoring the position of the image processing signal and the wafer stage of the measurement microscope detected based on the measurement values ​​of interferometers, performs statistical calculation such as the least squares method by using the design data of the shot arrangement on the detection result and the wafer on the wafer for positioning at the time of exposure so-called enhanced global alignment for determining the coordinate position of each shot (hereinafter, appropriately referred to as "EGA") is used. この場合、位置計測中と投影露光中では、計測露光対象であるウエハの位置を変える必要があるので、先に述べたベースライン長さBaを正確に測り、また安定に維持することが重要である。 In this case, during the projection exposure with the in position measurement, it is necessary to change the position of the wafer is measured exposure target, measure the exact baseline length Ba previously described, also is important to maintain a stable is there.

【0007】図17は、ウエハW上でのショット領域(単位露光パターン)S(横Px、縦Pyのサイズを有する)の配列を示した模式図であり、例えば、斜線が施された(ハッチングが付された)露光パターンSがEG [0007] Figure 17 is a schematic view showing the arrangement of shot areas on the wafer W (unit exposure pattern) S (having a lateral Px, the size of the vertical Py), for example, hatched (hatching EG is is attached) exposure pattern S
A計測の対象となるショット領域、すなわちEGAショットであるとする。 Shot area to be A measurement, that is, a EGA shot. 図中のMx、Myはショット領域内に予め形成されている位置計測用のマーク(アライメント参照マーク)であり、x、yのペアで一組の位置座標情報となる。 Mx in FIG, My is a mark for position measurement that is previously formed on the shot area (alignment reference marks), x, a set of position coordinates information as a pair of y. 従って、この図17の例では、EGAショットが8個、その各々に2個のマークがあるから、合計で16箇所、すなわち16回の計測が行われることになる。 Thus, in the example of FIG. 17, eight are EGA shot, because there are two marks in each, 16 points in total, that is, the 16 times of measurement is performed.

【0008】ところで、近年集積回路の集積度が上がるにつれて、投影露光装置に要求されるアライメントの精度も厳しくなってきているが、特にウエハの熱処理などによる変形が原因となったアライメント参照マーク(M By the way, as the recent integration of integrated circuits increases, it is becoming stricter accuracy of alignment required for the projection exposure apparatus, in particular an alignment reference marks deformation due a heat treatment of the wafer caused (M
x、My)の位置ズレや、投影光学系の歪曲収差(所謂ディストーション)に起因するアライメント参照マークの位置ズレも、アライメント計測の精度向上の阻害要因となってきており、このような事態に対応するため、単位逐次露光パターン(所謂ショット領域)内に複数個の位置計測用参照マークを用意しておき、アライメント計測時に露光ショット内でも複数のマークを計測し、位置合わせの際に補正値として利用する方法が、例えば特開平6−275496号で提案されている。 x, My misalignment or), positional deviation of the alignment reference marks due to distortion aberration of the projection optical system (so-called distortion) even have become an impediment to accuracy of the alignment measurement, corresponding to such a situation to order prepares the unit sequential exposure pattern (so-called shot region) reference marks plurality of position measurement within measures the plurality of marks in the exposure shot during alignment measurement, as a correction value at the time of alignment a method utilizing, for example, has been proposed in JP-a-6-275496.

【0009】図18は、各露光ショットS内に、X−Y [0009] Figure 18 is each exposure shot S, X-Y
の2組の参照マーク(Mx1/My1、Mx2/My 2 set of reference marks (Mx1 / My1, Mx2 / My
2)が配置されたウエハ上のショット領域の配列の模式図が示されている。 2) are schematic views of an array of shot areas on the placed wafer shown. この場合EGA計測点数は、測定対象となる露光ショット数Nと、ショット内の計測点数n In this case EGA measurement points is an exposure shot number N to be measured, the measurement points n within a shot
の積である、N×n個となる。 Is a product, the N × n pieces. 図18の例では、8×4 In the example of FIG. 18, 8 × 4
=32点となり、32回の計測が行われることになる。 = Become 32 points, so that 32 times of measurement is performed.

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】一般に、投影露光装置に対しては、十分に細かい線幅を露光できる高い結像性能、高い層間アライメント精度、及び高いウエハの処理能力(所謂スループット)という少なくとも3つの重要な要請がなされている。 Generally [0005], for the projection exposure apparatus, high imaging performance can be exposed sufficiently fine linewidth, high interlayer alignment accuracy, and high wafer throughput (the so-called throughput) of at least 3 One of the key demands have been made. しかしながら、アライメント精度を向上させようとすると、例えばEGA計測の計測ショット数を増やすことになって計測時間が延び、 However, if an attempt to improve the alignment accuracy, for example, EGA measurement time they require more measurement number of shots measured is extended,
スループットが低下するという不都合があった。 Throughput was disadvantageously lowered. 特に、 In particular,
図18の例のような各ショット領域内により多くの数の計測点を配置する場合には、その傾向が更に助長されるという不都合があった。 When placing the measurement points larger number of each shot area, such as in the example of FIG. 18, this tendency was a disadvantage that is further promoted.

【0011】本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、アライメントのための計測時間を短縮して、スループットの向上を図ることができる投影露光装置を提供することにある。 [0011] The present invention has been made under the above circumstances, and its object is to shorten the measurement time for the alignment is to provide a projection exposure apparatus which can improve the throughput. また、本発明の他の目的は、投影露光装置のスループットを犠牲にすることなくアラインメント精度を向上させる、投影露光装置で使用可能な位置合せ方法を提供することにある。 Another object of the present invention improves the alignment accuracy without sacrificing the throughput of the projection exposure apparatus, there is provided an alignment method that can be used in the projection exposure apparatus.

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は、マスク上に形成されたパターンを、複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写する投影露光装置であって、投影光学系と;前記投影光学系を介さないで前記感光基板上に形成された位置合わせ用マークを計測する2個以上の計測光学系とを備え、この内の少なくとも1つが前記投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The first aspect of the present invention, a pattern formed on a mask, a projection exposure apparatus for transferring a plurality of photosensitive substrate mark for alignment is formed position, projection optical system and; a two or more measuring optical system for measuring the photosensitive alignment mark formed on a substrate without passing through the projection optical system, at least one of the of the projection optical system characterized in that in a plane orthogonal to the optical axis is movable in at least one direction.

【0013】これによれば、2個以上の計測光学系の内、少なくとも一つが投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることから、この移動可能な計測光学系の位置調整を行って、感光基板上に所定の一軸方向に沿って配置された位置合わせ用マークの位置関係に対応して計測顕微鏡間の間隔(又は位置関係)を調整することができる。 According to this, among the two or more measurement optical system, from at least one of which is movable in at least one direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, the movable measuring optical performing positional adjustment of the system, it is possible to adjust the distance between the measuring microscope (or positional relationship) corresponding to a positional relationship between the marks arranged aligned along a predetermined axial direction on the photosensitive substrate. これにより、少なくとも2つの位置合わせ用マークを同時に計測することが可能になる。 Thus, it is possible to simultaneously measure the mark at least two positioning. この結果、位置合わせマークを一つずつ計測していた従来の場合に比べてマーク計測に要する時間を短縮することが可能になる。 As a result, it is possible to shorten the time required for the mark measurement as compared with the conventional case which has been one by one measures the alignment mark.

【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と関連して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を計測する相対位置計測系を更に備える。 [0014] According to a second aspect of the invention, a projection exposure apparatus according to claim 1, wherein arranged in the projection exposure apparatus in conjunction with said plurality of measuring optical system, said at least one movable measuring optical system further comprises a relative position measurement system for measuring a relative position with respect to the relative position, or fixed measuring optical system with respect to the projection optical system. これによれば、感光基板上の位置合わせマークの配置が例えば層間で異なるような場合にも、これらのマークの配列に対応させて、移動可能な計測光学系を正確な位置へ移動することができる。 According to this, when the arrangement of the alignment mark on the photosensitive substrate, for example layers with different as well, that in correspondence with the sequence of these marks to move the movable measuring optical system to the precise location it can.

【0015】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と接続されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複数の計測光学系から得られた計測データに従って、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出する演算処理装置を更に備える。 [0015] According to a third aspect of the invention, a projection exposure apparatus according to claim 2, disposed in the projection exposure apparatus is connected to the plurality of measurement optical system, prior to the start of exposure, the plurality of measurement accordance measurement data obtained from the optical system further comprises a processing unit that sequentially determining the position of the mark for alignment formed in a predetermined plurality of shot areas, calculates the array coordinates of each shot area. これによれば、算出された配列座標に基づいて各ショット領域を正確に露光位置へ位置決めすることができる。 According to this, each shot area can be positioned to accurately exposure position based on the calculated array coordinates. ここで、所定の複数ショット領域に形成された位置合わせ用マークの位置計測に際して、演算処理装置は、アライメントマークを少なくとも2つずつ同時に計測することができる。 Here, when the position measurement of the mark alignment formed in a predetermined plurality shot areas, the processing unit is able to measure the alignment mark at least two by two at the same time.

【0016】請求項4に記載の発明は、複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上の複数のショット領域を転写位置に順次位置決めする移動型の投影露光装置であって、マスクに形成されたパターンを前記ショット領域に投影する投影光学系と;複数の計測光学系であって、その数に応じた個数の位置合わせ用マークを計測する複数の計測光学系を備え、この内の少なくとも1つが前記投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることを特徴とする。 [0016] The invention described in claim 4 is a mobile type projection exposure apparatus for sequentially positioning a plurality of shot areas on a photosensitive substrate marks more alignment is formed in the transfer position, formed on the mask projection optical system for projecting the shot area patterns and; a plurality of measuring optical system comprises a plurality of measurement optical system which measures the alignment mark of the number corresponding to the number, at least of the one is characterized in that is movable at least in the uniaxial direction within a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system.

【0017】これによれば、2個以上の計測光学系の内、少なくとも一つが投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることから、この移動可能な計測光学系の位置調整を行って、感光基板上の各ショット領域にそれぞれ又は同一ショット領域内に複数、所定の一軸方向に沿って配置された位置合わせ用マークの位置関係に対応して計測顕微鏡間の間隔(又は位置関係)を調整することができる。 According to this, among the two or more measurement optical system, from at least one of which is movable in at least one direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, the movable measuring optical performing positional adjustment of the system, between the measuring microscope corresponding to the plurality, the predetermined positional relationship of mark arranged aligned along a uniaxial direction to each shot each region or the same shot area on the photosensitive substrate it is possible to adjust the spacing (or positional relationship). これにより、異なるショット領域間又は同一ショット領域内に存在する少なくとも2つの位置合わせ用マークを同時に計測することが可能になる。 Thus, it becomes possible to measure at least two alignment mark in different shot areas between or in the same shot area at the same time. この結果、位置合わせマークを一つずつ計測していた従来の場合に比べてマーク計測に要する時間を短縮することが可能になる。 As a result, it is possible to shorten the time required for the mark measurement as compared with the conventional case which has been one by one measures the alignment mark.

【0018】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と関連して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を計測し、前記相対な位置を示す相対位置計測データを生成する相対位置計測系を更に備える。 The invention described in claim 5 is the projection exposure apparatus according to claim 4, wherein disposed in the projection exposure apparatus in conjunction with said plurality of measuring optical system, said at least one movable measuring optical system measures the relative position with respect to the relative position, or fixed measuring optical system with respect to the projection optical system further comprises a relative position measuring system for generating a relative position measurement data indicating the relative positions. これによれば、感光基板上の位置合わせマークの配置が例えば層間で異なるような場合にも、これらのマークの配列に対応させて、移動可能な計測光学系を正確な位置へ移動することができる。 According to this, when the arrangement of the alignment mark on the photosensitive substrate, for example layers with different as well, that in correspondence with the sequence of these marks to move the movable measuring optical system to the precise location it can.

【0019】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と機能的に接続されて前記投影露光装置に配置され、前記相対位置計測データに応じて、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の位置を制御し、前記投影光学系に対する相対的な位置関係を一定に保つように制御する制御装置を更に備える。 [0019] The invention described in claim 6 is the projection exposure apparatus according to claim 5, wherein arranged in a plurality of measuring optical system functionally connected to by the projection exposure apparatus, the relative position measurement data in response, the control of the position of at least one movable measuring optical system further comprises a controller for controlling to keep the relative positional relationship with respect to the projection optical system constant. これによれば、移動可能な計測光学系の、投影光学系に対する相対的な位置関係を一定に保つように制御する制御手段を更に有することから、位置合わせマークの計測中に何らかの外力、例えば振動等が作用した場合であっても、制御手段により、位置合わせマークの計測中ずっと移動可能な計測光学系の投影光学系に対する相対的な位置関係が一定に保たれる。 According to this, the movable measuring optical system, since it further comprises a control means for controlling so as to maintain a constant relative positional relationship with respect to the projection optical system, some external force during the measurement of the alignment mark, for example, vibration even when equal acts, by the control means, the relative positional relationship is kept constant relative to the projection optical system of much movable measuring optical system during the measurement of the alignment mark. これにより、外乱による位置合わせマークの計測精度の低下が防止される。 Thus, reduction in the measurement accuracy of the alignment mark by the disturbance can be prevented.

【0020】請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の投影露光装置において、前記複数の計測光学系と接続されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複数の計測光学系から得られた計測データによって、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出する演算処理装置を更に備える。 [0020] The invention according to claim 7, in a projection exposure apparatus according to claim 5, arranged in the projection exposure apparatus is connected to the plurality of measurement optical system, prior to the start of exposure, the plurality of measurement the measurement data obtained from the optical system further comprises a processing unit that sequentially determining the position of the mark for alignment formed in a predetermined plurality of shot areas, calculates the array coordinates of each shot area. これによれば、算出された配列座標に基づいて各ショット領域を正確に露光位置へ位置決めすることができる。 According to this, each shot area can be positioned to accurately exposure position based on the calculated array coordinates. ここで、所定の複数ショット領域に形成された位置合わせ用マークの位置計測に際して、演算処理装置は、アライメントマークを少なくとも2つずつ同時に計測することができる。 Here, when the position measurement of the mark alignment formed in a predetermined plurality shot areas, the processing unit is able to measure the alignment mark at least two by two at the same time.

【0021】この場合において、前記演算処理手段は、 [0021] In this case, the processing means,
請求項8に記載の発明のように、前記位置合わせ用マークの位置計測に際し、少なくとも1ショットについては同一ショット領域内の複数マークを同時計測するようにしてもよい。 As in the invention according to claim 8, when position measurement of the mark for the alignment, may be measured simultaneously multiple marks of the same shot area for at least one shot. 請求項9に記載の発明は、請求項3又は7 The invention described in claim 9, claim 3 or 7
に記載の投影露光装置において、前記演算処理装置が、 The projection exposure system according to, said processing unit,
前記計測結果と参照ショット配列データとに基づいて統計処理により各ショット領域の配列を算出することを特徴とする。 And calculates the sequence of the shot areas by statistical processing based on the reference shot arrangement data and the measurement result. これによれば、演算処理装置が統計処理して各ショット領域の少なくとも配列座標を算出するので、 According to this, the processor calculates at least sequence coordinates of each shot region by statistical processing,
全ての位置合わせ用マークを計測する必要はなく、スループットが向上する。 It is not necessary to measure the mark for all positioning, the throughput is improved.

【0022】請求項9に記載の発明は、請求項1又は4 [0022] The invention according to claim 9, claim 1 or 4
に記載の投影露光装置において、前記移動可能な計測光学系が、直交2軸方向に移動可能とされていることを特徴とする。 The projection exposure system according to the moveable measuring optical system, characterized in that it is movable in two orthogonal axes directions. これによれば、感光基板上の位置合わせマークがどのような配置になっていても、移動可能な計測光学系の位置を調整することにより、少なくとも2つの位置合わせマークを同時に計測することが可能になる。 According to this, even if the alignment mark on the photosensitive substrate becomes any arrangement, by adjusting the position of the movable measuring optical system, it can be measured simultaneously at least two alignment marks become.

【0023】請求項10に記載の発明は、マスク上に形成されたパターンを、複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写する投影露光装置であって、前記感光基板に対する共役面上で相対的な位置関係が調整可能な少なくとも2つの指標マークを有し、前記感光基板上に形成された前記位置合わせ用マークを計測する画像処理方式の計測光学系と;前記計測光学系による計測結果に従って、前記マスク上に形成された前記パターンを前記感光基板上に投影する投影光学系とを備える。 [0023] The invention described in claim 10, a pattern formed on a mask, a projection exposure apparatus for transferring a plurality of photosensitive substrate mark for alignment is formed position, the conjugate plane with respect to the photosensitive substrate by the measuring optical system; relative positional relationship on has at least two index marks adjustable, the photosensitive measuring optical system of an image processing method which measures the alignment mark formed on a substrate and according the measurement result, and a projection optical system for projecting the pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate.

【0024】これによれば、感光基板上に形成された少なくとも2つの位置合わせマークの位置に各指標マークの相対的な位置関係を調整することにより、指標マークと位置合わせマークとを一対一で対応させることができ、例えば各指標マーク内に位置合わせマークが位置する画像を計測光学系の出力画像として得ることができる。 According to this, by adjusting the relative positional relationship between the index mark on the position of the at least two alignment marks formed on a photosensitive substrate, one-to-one and a positioning mark and index mark it can be associated, for example, the alignment marks in the respective index mark can be obtained an image which is located as an output image of the measuring optical system. 従って、各指標マークと対応する位置合わせマークとの相対位置間関係から少なくとも2つの位置合わせマークの位置を同時に計測することが可能になる。 Therefore, it is possible to simultaneously measure the position of the at least two alignment marks from the relative positional relations between the alignment marks corresponding to each index mark.

【0025】請求項11に記載の発明は、基板上に配列され、マスクに形成されたパターンが転写される複数のショット領域それぞれを位置合せする位置合せ方法であって、予め選択された少なくとも1つのショット領域における複数の位置合せ用マークの位置を同時に計測する第1工程と;前記第1工程における計測結果に従って、 [0025] The invention of claim 11 is arranged on a substrate, a positioning method by which a pattern formed on the mask is to align each of a plurality of shot areas to be transferred, at least one preselected according the measurement result in the first step; first step and simultaneously measure the position of the mark for multiple alignment in One shot area
前記基板上に配列された前記複数のショット領域それぞれの静止座標系上における座標位置を算出する第2工程と;前記第2工程での算出結果に従って、前記基板の移動位置を制御し、前記複数のショット領域の各々を所定の前記パターンの転写位置に位置合わせする第3工程とを含む。 The second step and of calculating a coordinate position on the plurality of shot areas respectively stationary coordinate system arranged on the substrate; in accordance with the calculated results for the second step to control the movement position of the substrate, said plurality each of shot areas and a third step of aligning the transfer position of a predetermined said pattern. これによれば、予め選択された複数のショット領域の静止座標系上における座標位置を計測するに際して、複数ショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマークの位置を同時に計測するので、計測時間の短縮が可能である。 According to this, when measuring the coordinate position on the stationary coordinate system of the preselected plurality of shot areas, because at the same time to measure the position of a plurality of alignment marks in substantially the same position relationship between a plurality shot areas, measurement it is possible to shorten the time.

【0026】請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の位置合せ方法において、前記第1工程では、前記複数のショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマークの位置を同時に計測することを少なくとも2回行うことを特徴とする。 [0026] The invention according to claim 13, in alignment method according to claim 12, wherein in the first step, the positions of a plurality of alignment marks in substantially the same positional relationship of the plurality of shot areas simultaneously and carrying out at least twice that measured. これによれば、予め選択された複数のショット領域の静止座標系上における座標位置を計測するに際して、複数ショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマークの位置を同時に計測することを少なくとも2回行う。 According to this, when measuring the coordinate position in the preselected plurality of shot areas on the stationary coordinate system, that simultaneously measures the position of the plurality of alignment marks in substantially the same position relationship between a plurality shot areas at least performed twice. また、位置合わせマークは通常露光により形成されるので、本発明で同時計測される複数ショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマークは同形状であることから、同形状の位置合わせ用マークを使った位置計測が複数回繰り返されるので、検出系の機械的又は電気的なランダムな誤差が低減される。 Further, since the alignment marks are formed by a normal exposure, since the plurality of alignment marks in substantially the same position relationship between a plurality shot areas are measured simultaneously in the present invention are of the same shape, for positioning of the same shape the position measurement using the mark is repeated a plurality of times, mechanical or electrical random error of the detection system is reduced.

【0027】請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の位置合せ方法において、前記第2工程では、前記第1工程で計測された前記複数の位置合せ用マークの位置を統計演算することによって、前記複数のショット領域それぞれの座標位置を決定することを特徴とする。 [0027] The invention according to claim 14, in alignment method according to claim 13, wherein in the second step, statistical calculation of positions of the plurality of alignment marks measured in the first step it allows and determines the coordinate position of each of the plurality of shot areas. 統計処理して各ショット領域の少なくとも配列座標を算出するので、全ての位置合わせ用マークを計測する必要はなく、スループットが向上する。 Since calculating at least sequence coordinates of each shot region by statistical processing, it is not necessary to measure the mark for all positioning, the throughput is improved.

【0028】 [0028]

【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

《第1の実施形態》以下、本発明の第1の実施形態について、図1ないし図10に基づいて説明する。 "First Embodiment" Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1-10. 図1には、第1の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。 1 is a schematic arrangement of a projection exposure apparatus 10 according to the first embodiment. この投影露光装置10は、ステップ・ The projection exposure apparatus 10, step
アンド・リピート方式で感光基板としてのウエハW上の各ショット領域にマスクとしてのレチクルRのパターンを縮小投影する縮小投影型露光装置(ステッパ)である。 Is a reduction projection type exposure apparatus that projects a reduced size of the pattern of reticle R as a mask to each shot area on the wafer W as a photosensitive substrate and-repeat method (stepper).

【0029】この投影露光装置10は、光源を含み露光光を照射する照明系12、マスクとしてのレチクルRが載置されるレチクルステージ14、レチクルステージ1 [0029] The projection exposure apparatus 10 is equipped with an illumination system 12 which irradiates the exposure light includes a light source, a reticle stage 14 which reticle R as a mask is placed, the reticle stage 1
4の駆動装置16、レチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上に投影する投影光学系PL、投影倍率やディストーション等の結像特性を補正する結像特性制御装置20、ウエハWを保持して2次元平面内を移動するウエハステージ22、ウエハステージ22の駆動装置2 4 of the drive unit 16, the imaging characteristic control device 20 for correcting the projection optical system PL for projecting an image of a pattern formed on reticle R onto the wafer W, the imaging characteristics of such projection magnification or distortion, holding the wafer W a wafer stage 22 which to move in a two-dimensional plane, the driving device 2 of the wafer stage 22
4、2つのオフ・アクシス方式の計測顕微鏡(アライメント顕微鏡)26,28、座標計測回路30及び装置全体を統括的に制御する主制御系32等を備えている。 4, two off-axis type of measurement microscope (alignment microscope) 26, 28 and a main control system 32 or the like that integrally controls the entire coordinate measuring circuit 30 and device.

【0030】照明系12は、レチクルRを照射する照射光ILを発生する。 The illumination system 12 generates a radiation light IL illuminating the reticle R. 詳細な図示を省略しているが、この照明系12は、超高圧水銀ランプ(i線、g線)あるいはエキシマレーザ(KrF、ArF、F 2 )等から成る光源、光の光路の開閉を行うシャッタやオプチカルインテグレータ(フライアイレンズ)等を含む照明光学系、 Although not detailed illustration, the illumination system 12 performs ultra-high pressure mercury lamp (i-line, g-line) or an excimer laser (KrF, ArF, F 2) a light source consisting of such, the opening and closing of the optical path of the light shutter and an optical integrator illuminating optical system including a (fly eye lens) or the like,
照明系開口絞り、照明光の照明フィールドを決める可変ブラインド等を含んでいる。 Stop the illumination system aperture comprises a variable blind or the like for determining the illumination field of the illumination light. こうした照明系は、リソグラフィ技術の分野では周知のものである。 Such illumination systems are well known in the art of lithography. 前記照明光学系では、照明光の一様化やスペックルの低減等が行われる。 In the illumination optical system, reduction of uniformed and speckles of the illumination light is performed. この照明系12における水銀ランプやエキシマレーザなどの照明光源からの光により、次に述べるレチクルステージ14上に載置されたレチクルRが、均一かつ所定の照明条件にて照明される。 The light from the illumination system 12 illuminating light source such as a mercury lamp or excimer laser of, the reticle R placed on the reticle stage 14 to be described below is illuminated by uniform and predetermined illumination conditions.

【0031】レチクルステージ14上には、所定のパターンが形成されたレチクルRが載置され、このレチクルRは不図示のレチクルホルダにより保持されている。 [0031] On the reticle stage 14, reticle R on which a predetermined pattern is formed is placed, the reticle R is held by a reticle holder (not shown). レチクルステージ14は、ベース34上の2次元平面内で移動及び微小回転が可能なように構成されている。 The reticle stage 14 is moved and microspheroidal is configured to be in a two-dimensional plane on the base 34. レチクルRがレチクルステージ14上に載置された後、主制御系32によって駆動装置16が制御され、レチクルR After the reticle R is mounted on reticle stage 14, the driving device 16 is controlled by the main control system 32, reticle R
のパターン領域の中心点(レチクルセンタ)が投影光学系PLの光軸AXと一致するようにレチクルRが位置決めされる(この工程は、レチクルアライメント工程と称される)ようになっている。 Reticle R is positioned so that the center point of the pattern area (the reticle center) coincides with optical axis AX of the projection optical system PL (in this step, the reticle alignment step referred) so that the.

【0032】投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックな光学配置になるように、共通のZ軸方向の光軸AXを有する複数枚のレンズエレメントから構成されている。 The projection optical system PL is, for example, so that the double telecentric optical arrangement, and a plurality of lens elements having an optical axis AX common Z axis direction. この投影光学系PLは所定の縮小倍率(例えば1 The projection optical system PL is a predetermined reduction ratio (e.g. 1
/5)を有している。 / 5) it has. このため、照明系12から射出された露光光ILによりレチクルRがほぼ均一な照度で照明されると、レチクルRのパターンの縮小像が投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に投影される。 Therefore, when the reticle R is illuminated with substantially uniform illuminance by the injected exposure light IL from illumination system 12, in each shot area on wafer W reduced image of the pattern of the reticle R through the projection optical system PL It is projected.

【0033】本実施形態では、上述のように、この投影光学系PLに前記結像特性制御装置20が併設されている。 [0033] In this embodiment, as described above, the image formation characteristic control device 20 are parallel in the projection optical system PL. この結像特性制御装置20は、例えば投影光学系P The imaging characteristic control device 20, for example, the projection optical system P
Lを構成するレンズエレメントの内の所定のレンズエレメント間の間隔を調整するか、又は所定のレンズエレメントの間のレンズ室内の気体の圧力を調整することにより、投影光学系PLの投影倍率、歪曲収差の調整を行う。 Either adjust the spacing between the predetermined lens elements of the lens elements constituting the L, or by adjusting the pressure of the lens chamber gas between the predetermined lens element, the projection magnification of the projection optical system PL, and distortion the adjustment of the aberration. この結像特性制御装置20は、主制御系32による制御の下で上記の調整を行う。 The imaging characteristic control device 20 performs the adjustment of the under the control of the main control system 32.

【0034】前記ウエハステージ22上には、表面にフォトレジストが塗布されたウエハWがウエハホルダ36 [0034] On the wafer stage 22, the wafer W coated with a photoresist on the surface of the wafer holder 36
を介して載置されている。 It is placed through the. 詳細な図示を省略しているが、ウエハステージ22は、投影光学系PLの光軸に直交するXY面内でウエハWを2次元的に位置決めするX Although not detailed illustration, the wafer stage 22 positions the wafer W in two dimensions within the XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL X
Yステージ、投影光学系PLの光軸方向(Z方向)にウエハWを位置決めするZステージ、及びウエハWをZ軸回りに微小回転させるθステージ等より構成されている。 Y stage are formed of a Z stage, and θ stage to the wafer W is microspheroidal about the Z axis such that positions the wafer W in the optical axis direction (Z-direction) of the projection optical system PL. こうしたウエハステージは、リソグラフィ技術の分野では周知のものである。 Such a wafer stage are well known in the field of lithography technology.

【0035】ウエハステージ22の上面には移動鏡38 [0035] on the upper surface of the wafer stage 22 movable mirror 38
が固定され、この移動鏡38に対向するようにレーザー干渉計40が配置されている。 There are fixed, the laser interferometer 40 is disposed so as to face the movable mirror 38. なお、実際には、図2に示されるように、投影光学系PLの光軸に直交する面内の直交座標系をX軸及びY軸として、移動鏡としては、 In reality, as shown in FIG. 2, an orthogonal coordinate system in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL as X-axis and Y-axis, as the movable mirror,
X軸に垂直な反射面を有する平面鏡38X及びY軸に垂直な反射面を有する平面鏡38Yとが存在するが、図1 There is a planar mirror 38Y having a reflecting surface perpendicular to the plane mirror 38X and a Y-axis has a reflecting surface perpendicular to the X axis, but FIG. 1
ではこれらが代表的に移動鏡38として示されている。 In these are shown as a representative moving mirror 38.
ここで、X軸及びY軸は、投影光学系PLの光軸に直交する面内における直交座標系を表現する軸として定義される。 Here, X-axis and Y-axis is defined as an axis representing the orthogonal coordinate system in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL. これらの2つの移動鏡38X,38Yに対応してレーザ干渉計は、X軸に沿って移動鏡38Xにレーザービームを照射する2個のX軸用のレーザー干渉計40X These two moving mirrors 38X, laser interferometer in response to 38Y is a laser interferometer 40X for two X-axis for irradiating a laser beam to the moving mirror 38X along the X-axis
1 ,40X 2と、Y軸に沿って移動鏡38Yにレーザービームを照射するY軸用のレーザー干渉計40Yとが存在するが、図1ではこれらが代表的にレーザ干渉計40 1, and 40X 2, although there is a laser interferometer 40Y for Y-axis for irradiating a laser beam to the moving mirror 38Y along the Y axis, FIG. 1 these typically laser interferometer 40
として示されている。 It is shown as. そして、X軸用の1個のレーザー干渉計40X 1及びY軸用のレーザー干渉計40Yにより、ウエハステージ22のX座標及びY座標が計測される。 Then, by a laser interferometer 40Y for one laser interferometers 40X 1 and Y axes of the X-axis, X-coordinate and Y-coordinate of the wafer stage 22 is measured. このように計測されるX座標及びY座標よりなる静止座標系(X,Y)を、以下ではステージ座標系と呼ぶ。 Such measured by X and Y coordinates consisting stationary coordinate system (X, Y), and is hereinafter referred to as the stage coordinate system.

【0036】また、X軸用の2個のレーザー干渉計40 [0036] In addition, two of the laser interferometer 40 for the X-axis
1 ,40X 2の計測値の差から、ウエハステージ22 From the difference of X 1, 40X 2 measurements, the wafer stage 22
の回転角が計測される。 Rotation angle of is measured. レーザー干渉計40により計測されたX座標、Y座標及び回転角の情報が座標計測回路30及び主制御系32に供給され、主制御系32は、供給された座標をモニターしつつ駆動装置24を介して、 X-coordinate measured by the laser interferometer 40, the information of the Y-coordinate and the rotation angle is supplied to the coordinate measuring circuit 30 and the main control system 32, the main control system 32, the drive unit 24 while monitoring the supplied coordinate Through,
ウエハステージ22の位置決め動作を制御する。 It controls the positioning operation of the wafer stage 22.

【0037】更に、ウエハステージ22上面の一端部近傍には、後述する計測顕微鏡26、28のベースライン計測に用いられる基準マークを含む各種基準マークが形成された基準板FPが設けられている。 Furthermore, the near one end of the wafer stage 22 top, fiducial plate FP for various reference marks are formed including the reference marks used for baseline measurement which will be described later measuring microscope 26 and 28 are provided. この基準板FP The reference plate FP
の厚さは、その表面がウエハW表面とほぼ同一高さ位置となるように選択されている。 The thickness of is chosen so that the surface thereof becomes almost the same height as the wafer W surface.

【0038】なお、図示は省略したが、レチクル側にもウエハ側と全く同じ干渉計システムが設けられている。 [0038] Although not shown, the wafer side in exactly the same interferometer system is also provided on the reticle side.

【0039】本実施形態の投影露光装置10では、投影光学系PLの側面に、図1、図2に示されるように、2 [0039] In the projection exposure apparatus 10 of the present embodiment, the side surface of the projection optical system PL, and FIG. 1, as shown in FIG. 2, 2
つのオフ・アクシスアライメント方式の計測顕微鏡2 Measurement microscope 2 of One of the off-axis alignment method
6、28が配置されている。 6, 28 is located. この内、一方の計測顕微鏡26は、所定の位置(図2、図7の位置)に固定されており、他方の計測顕微鏡28は、XY2次元方向に所定のストローク範囲で移動可能に構成されている。 Of these, one of the measuring microscope 26, a predetermined position is fixed (FIG. 2, the position of FIG. 7), the other measuring microscope 28, is configured to be movable in a predetermined stroke range in the XY2 dimensional direction there.

【0040】図3には、計測顕微鏡28の移動機構の一例が示されている。 [0040] Figure 3 is an example of a moving mechanism of the measuring microscope 28 is shown. この図3に示されるように、計測顕微鏡28は、X軸ガイド70に沿って移動可能なX移動機構72に保持され、その光軸がZ軸方向と平行となっている。 As shown in this FIG. 3, the measuring microscope 28 is held in the X movement mechanism 72 movable along the X-axis guide 70, its optical axis is parallel to the Z-axis direction. また、X軸ガイド70の両端には、X軸方向に所定間隔を隔てて同一XY平面上に配置された一対のY Further, both ends of the X-axis guide 70, a pair disposed on the same XY plane at a predetermined distance in the X-axis direction Y
ガイド74A、74Bに沿って移動可能な一対のY移動機構76A、76Bが設けられている。 Guide 74A, a pair of Y moving mechanism movable along the 74B 76A, 76B are provided. すなわち、これらX移動機構72と一対のY移動機構76A、76Bとによって計測顕微鏡28をXY2次元方向に駆動する移動機構が構成されている。 That is, these X movement mechanism 72 and the pair of Y moving mechanism 76A, the moving mechanism for driving the measuring microscope 28 XY2-dimensional direction by the 76B is constructed. これらのX移動機構72と一対のY移動機構76A、76Bの駆動源としては、例えばリニアモータが用いられる。 These X movement mechanism 72 and the pair of Y moving mechanism 76A, as the driving source of 76B, for example, a linear motor is used. なお、これらのX移動機構72と一対のY移動機構76A、76Bも主制御系3 Note that these X movement mechanism 72 and the pair of Y moving mechanism 76A, 76B is also the main control system 3
2によって制御されるようになっている。 It is controlled by two.

【0041】また、X移動機構72の上面には、X軸に直交する反射面を有する移動鏡78が固定され、一方のY移動機構76Aの上面には、Y軸に直交する反射面を有する移動鏡80が固定されている。 Further, on the upper surface of the X movement mechanism 72, the movable mirror 78 is fixed that has a reflection surface orthogonal to the X axis, on the upper surface of one of the Y moving mechanism 76A, having a reflection surface orthogonal to the Y axis moving mirror 80 is fixed. 他方のY移動機構76Bの上面にはその反射面がZY平面に対して45度の角度を成すように反射ミラー82が固定され、このミラー82からY軸に沿って所定間隔離れた位置に当該ミラー82に平行にかつその反射面がミラー82の反射面に対向する状態で反射ミラー84が配置されている。 The upper surface of the other Y moving mechanism 76B that the reflecting surface is a reflecting mirror 82 is fixed at an angle of 45 degrees to the ZY plane, the from the mirror 82 at a position separated a predetermined distance along the Y axis reflecting mirror 84 in a state facing the reflective surface of the parallel and the reflecting surface mirror 82 is a mirror 82 is arranged. 移動鏡80のY軸方向の基準点からの移動距離は、これに対向して設けられたレーザ干渉計86Yによって計測され、また、移動鏡78の基準点からの移動距離は、反射ミラー84、82を介して移動鏡78に垂直にレーザ光を照射するレーザ干渉計86Xによって計測される。 Moving distance from the reference point in the Y-axis direction of the moving mirror 80 is measured by a laser interferometer 86Y arranged opposite thereto, also the moving distance from the reference point of the movable mirror 78, the reflecting mirror 84, 82 is measured by a laser interferometer 86X is irradiated perpendicularly to the laser beam to the moving mirror 78 through. これらのレーザ干渉計86X,86Yの計測値も座標計測回路30に供給されるようになっている。 These laser interferometers 86X, measured values ​​of 86Y also is supplied to the coordinate measurement circuit 30. 座標計測回路30では、レーザ干渉計86Yの出力に基づいて移動鏡80の変位、すなわち計測顕微鏡28の基準点からのY The coordinate measuring circuit 30, the displacement of the moving mirror 80 based on the output of the laser interferometer 86Y, that is, the Y from the reference point of the measuring microscope 28
変位を演算する。 To calculate the displacement. また、座標計測回路30では、レーザ干渉計86Xの出力に基づいて移動鏡78の基準点からの移動距離を演算し、この移動距離から上記Y変位を減じて移動鏡78の変位、すなわち計測顕微鏡28の基準点からのX変位を演算する。 Further, the coordinate measurement circuit 30, based on the output of the laser interferometer 86X calculates the moving distance from the reference point of the moving mirror 78, the displacement of the moving mirror 78 from the moving distance by subtracting the Y displacement, i.e. measuring microscope 28 calculates the X displacement from reference point. ここで、前記の如く、座標計測回路30では、レーザ干渉計86X、86Yの出力に基づいては基準点からの計測顕微鏡28のX変位、Y Here, the as, the coordinate measurement circuit 30, a laser interferometer 86X, based on the output of 86Y X displacement of the measurement microscope 28 from a reference point, Y
変位を検出できるのみで、計測顕微鏡28の投影光学系PL(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な位置を直接的に検出できるものではない。 Displacement can only detect, not capable of directly detecting the position relative to the projection optical system PL (or measurement microscope 26 of the fixed side) of the measuring microscope 28. しかしながら、基準点における計測顕微鏡28の投影光学系PL However, the projection optical system PL of the measuring microscope 28 at reference point
(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な位置は、基準板FPを用いたベースライン計測時に予め測定することができるので、結果的に、レーザ干渉計86 (Or measurement microscope 26 of the fixed side) relative position with respect to, since it can advance measured at baseline measurement using the reference plate FP, consequently, the laser interferometer 86
X、86Yの出力に基づいて計測顕微鏡28の投影光学系PL(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な位置を検出できることになる。 X, becomes possible to detect a relative position with respect to the projection optical system PL (or measurement microscope 26 of the fixed side) of the measuring microscope 28 based on the output of the 86Y.

【0042】このように、本実施形態では、移動鏡8 [0042] Thus, in this embodiment, the movable mirror 8
0、レーザ干渉計86Y、移動鏡78、反射ミラー8 0, the laser interferometer 86Y, the movable mirror 78, the reflection mirror 8
2、84、レーザ干渉計86X及び座標計測回路30によって計測顕微鏡28の投影光学系PL(又は固定側の計測顕微鏡26)に対する相対的な位置を計測する計測系が構成されている。 2,84, measurement system for measuring a relative position with respect to the projection optical system PL (or the fixed-side measuring microscope 26) of the measuring microscope 28 by a laser interferometer 86X and the coordinate measurement circuit 30 is constituted. なお、計測顕微鏡28の位置はエンコーダ等の他のセンサにより検出しても良いが、測定精度の面から本実施形態ようにレーザ干渉計を用いることが望ましい。 The position of the measuring microscope 28 may be detected by other sensors such as an encoder, it is desirable to use a laser interferometer in terms of measurement accuracy in this embodiment so.

【0043】次に、計測顕微鏡26、28の具体的な構成等について説明する。 [0043] Next, a specific configuration of the measuring microscope 26. 図4には、固定式の計測顕微鏡26の構成が示されている。 4 shows a configuration of a fixed type measuring microscope 26 is shown.

【0044】この計測顕微鏡26は、光源41、コリメータレンズ42、ビームスプリッタ44、ミラー46、 [0044] The measuring microscope 26, light source 41, a collimator lens 42, beam splitter 44, mirror 46,
集光レンズ50、指標板52、第1リレーレンズ54、 A condenser lens 50, the index plate 52, the first relay lens 54,
ビームスプリッタ56、X軸用第2リレーレンズ58 Beam splitter 56, a second relay lens X-axis 58
X、2次元CCDより成るX軸用撮像素子60X、Y軸用第2リレーレンズ58Y、2次元CCDより成るY軸用撮像素子60Y等を含んで構成されている。 X, 2-dimensional CCD consists of X-axis imaging device 60X, it is configured to include a second relay lens 58Y, the Y-axis consists of two-dimensional CCD image sensor 60Y or the like for the Y axis. ここで、 here,
この計測顕微鏡26の構成各部についてその作用とともに説明する。 For each component of the measuring microscope 26 will be described together with their effects.

【0045】光源41は、ウエハ上のフォトレジストを感光させない非感光性の光であって、ある帯域幅(例えば200nm程度)をもつブロードな波長分布の光を発する。 The light source 41 is a non-photosensitive light which does not expose the photoresist on the wafer, emits light of broad wavelength distribution having a certain bandwidth (e.g., about 200 nm). 特に、光源41として、ハロゲンランプが好適に採用可能である。 In particular, as the light source 41, a halogen lamp can be suitably employed. レジスト層での薄膜干渉によるマーク検出精度の低下を防止するため、十分にブロードな波長幅の照明光を用いることが望ましい。 To prevent degradation of the mark detection accuracy due to thin film interference by the resist layer, it is desirable to use the illumination light sufficiently broad wavelength width. 特に、計測顕微鏡26のように画像処理方式の計測顕微鏡を用いる場合には、このことは重要である。 In particular, when a measurement microscope image processing method as the measuring microscope 26, which is important.

【0046】光源41からの照明光がコリメータレンズ42、ビームスプリッタ44、ミラー46及び対物レンズ48を介してウエハW上のアライメントマークMA又はMB(図6参照:以下、適宜「アライメントマークM The illumination light collimator lens 42 from the light source 41, a beam splitter 44, on the wafer W via the mirror 46 and the objective lens 48 alignment marks MA and MB (see FIG. 6: hereinafter as "alignment mark M
A」と総称する)の近傍に照射される。 It is irradiated in the vicinity of the collectively referred to as A "). そして、アライメントマークMAからの反射光が、対物レンズ48、ミラー46、ビームスプリッタ44及び集光レンズ50を介して指標板52上に到達し、指標板52上にアライメントマークMAの像が結像される。 Then, the reflected light from the alignment mark MA is, the objective lens 48, a mirror 46, and reach the indicator plate 52 through the beam splitter 44 and the condenser lens 50, the image of the alignment mark MA on the index plate 52 imaging It is.

【0047】指標板52を透過した光が、第1リレーレンズ54を経てビームスプリッタ56に向かい、ビームスプリッタ56を透過した光が、X軸用第2リレーレンズ58XによりX軸用撮像素子60Xの撮像面上に集束され、ビームスプリッタ56で反射された光が、Y軸用第2リレーレンズ58YによりY軸用撮像素子60Yの撮像面上に集束される。 The light transmitted through the index plate 52, toward the beam splitter 56 through the first relay lens 54, the light transmitted through the beam splitter 56, the second relay lens 58X for the X axis of the imaging device 60X for the X-axis is focused on the imaging surface, the light reflected by the beam splitter 56 is focused on the imaging surface of the image sensor 60Y for Y-axis by the second relay lens 58Y for Y-axis. 撮像素子60X及び60Yの撮像面上にはそれぞれアライメントマークMAの像及び指標板52上の指標マークの像が重ねて結像される。 The image of the index mark image and on the index plate 52 of the image pickup element 60X and 60Y, respectively alignment mark MA is on an imaging surface of the imaging superimposed. 撮像素子60X及び60Yによって得られた撮像信号は共に座標位置計測回路30に供給される。 Imaging signal obtained by the imaging device 60X and 60Y are fed to the coordinate position measurement circuit 30 together.

【0048】可動式の計測顕微鏡28も、上記計測顕微鏡26と同様にして構成され、X軸用撮像素子及びY軸用撮像素子を有している。 The movable measuring microscope 28 is also constructed in the same manner as in measurement microscope 26 has an image sensor and a Y-axis imaging device for X-axis. これらの撮像素子によって得られた撮像信号も共に座標位置計測回路30に供給されるようになっている。 Imaging signals obtained by these image pickup elements are also both to be supplied to the coordinate position measurement circuit 30.

【0049】図5には図4の指標板52上のパターンの一例が示されている。 [0049] One example of a pattern on the index plate 52 of Figure 4 is shown in FIG. この図5において、中央部に十字状のアライメントマークMAの像MAPが結像されている。 In FIG. 5, the image MAP of the cross-shaped alignment mark MA is imaged in the central portion. この像MAPの直交する直線パターン像MAXP及びMAYPにそれぞれ垂直なXP方向及びYP方向が、 Each vertical XP and YP directions in a linear pattern image MAXP and MAYP perpendicular of the image MAP is,
それぞれウエハステージ22のステージ座標系のX方向及びY方向と共役になっている。 Has the X and Y directions and the conjugate of the stage coordinate system of the wafer stage 22, respectively. そして、アライメントマーク像MAPをXP方向に挟むように2個の指標マーク90A及び90Bが形成され、これと同様に、アライメントマーク像MAPをYP方向に挟むように2個の指標マーク92A及び92Bが形成されている。 Then, the two index marks 90A and 90B so as to sandwich the alignment mark image MAP in XP direction form, Similarly, so as to sandwich the alignment mark image MAP in YP direction two index marks 92A and 92B It is formed.

【0050】この場合、XP方向で指標マーク90A, [0050] In this case, the index marks 90A in the XP direction,
90B及び直線パターン像MAXPを囲む検出領域94 90B and the detection region 94 surrounding the linear pattern image MAXP
X内の像が図4のX軸用撮像素子60Xで撮像され、Y Image in X is imaged by the imaging device 60X for the X axis in FIG. 4, Y
P方向で指標マーク92A,92B及び直線パターン像MAYPを囲む検出領域94Y内の像が図4のY軸用撮像素子60Yで撮像される。 Index mark 92A in the direction P, the image of the detection region 94Y surrounding 92B and the linear pattern image MAYP is captured by the image sensor 60Y for Y-axis of FIG. 撮像素子60X及び60Y Imaging element 60X and 60Y
では、画素がXP方向及びYP方向に走査され、光像に応じた電気的な撮像信号が得られる。 So the pixels is scanned in the XP and YP directions, electrical image signal corresponding to the light image is obtained. 撮像素子60X及び60Yから出力されたこれらの撮像信号を処理することにより、アライメントマーク像MAPと指標マーク9 By processing these imaging signals output from the imaging device 60X and 60Y, the alignment mark image MAP and the index mark 9
0A,90BとのXP方向についての位置ずれ量、及び、アライメントマーク像MAPと指標マーク92A, 0A, positional deviation amount for XP direction and 90B, and the alignment mark image MAP and the index marks 92A,
92BとのYP方向についての位置ずれ量を求める。 Obtaining a positional deviation amount for YP direction between 92B. 従って、座標計測回路30は、ウエハW上のアライメントマークMAの像と指標板52上の指標マークとの位置関係及びそのときのレーザー干渉計40の計測結果より、 Accordingly, the coordinate measuring circuit 30, from the measurement result of the laser interferometer 40 in the positional relationship between the index marks on the image and the index plate 52 of the alignment mark MA on the wafer W and time,
ウエハW上に形成されたアライメントマークMAのステージ座標系における座標(X,Y)を求める。 Coordinates in the stage coordinate system of the alignment mark MA formed on the wafer W (X, Y) obtained.

【0051】次に、上述のようにして構成された本第1 Next, the first constructed as described above
の実施形態に係る投影露光装置10におけるアライメント動作及び露光動作について、図6のようなショット配列のウエハWの第2層露光時を例に挙げて説明する。 For alignment operation and the exposure operation of the projection exposure apparatus 10 according to the embodiment will be described as an example when the second layer exposed on the wafer W of the shot sequence as shown in Figure 6.

【0052】まず、不図示のウエハローダから図1及び図2に示されるウエハホルダー36上にウエハWが転送される。 Firstly, the wafer W is transferred onto the wafer holder 36 shown from the loader not shown in FIGS. ウエハWの各ショット領域にはそれぞれ、前層の露光により既に回路パターンが形成されている。 Each of the respective shot areas on the wafer W, and is already a circuit pattern is formed by exposure of the front layer. 更に、図6に示されるように、ウエハW上の各ショット領域S n (n=1,2,3,……,26)にはそれぞれ2 Furthermore, as shown in FIG. 6, each shot area on the wafer W S n (n = 1,2,3, ......, 26) are each 2
個の十字型のアライメントマークMA n 、MB n (n= The alignment mark of the number of cross-shaped MA n, MB n (n =
1,2,3,……,26)が形成されている。 1, 2, 3, ..., 26) are formed. ここでは、レチクルRのアライメントが終了しており、不図示の干渉計によって規定される直交座標に対するレチクルRのX,Y,回転方向のずれ量はほぼ零となっているものとする。 Here, the alignment of the reticle R and is completed, X of the reticle R relative to an orthogonal coordinate defined by the interferometer (not shown), Y, the deviation in the rotation direction is assumed to be almost zero.

【0053】アライメントマークMA n 、MB nは、各ショット領域の中心(基準点)に関して点対称となる位置に形成され、設計上、各ショット領域S nのX方向長さはPx、Y方向の長さはPyであるものとする。 [0053] Alignment marks MA n, MB n is formed at a position which becomes point symmetry with respect to the center (reference point) of each shot area, in design, X-direction length of each shot area S n is Px, the Y-direction the length is assumed to be Py. また、同一ショット内のマーク中心間のX方向の間隔はp Further, the X-direction spacing between the mark center in the same shot p
xであり、Y方向の間隔はpyであるものとする。 Is x, distance in the Y direction is assumed to be py.

【0054】次に、主制御系32がウエハWの原点調整(プリアライメント)を行う。 Next, the main control system 32 performs the origin adjustment of the wafer W (pre-alignment). その後、特開平6ー27 Then, JP-A-6-1 27
5496号公報に詳細に開示されるような、EGA(エンハンスト・グローバルアライメント)計測を行うが、 5496 No. as disclosed in detail in Japanese, EGA (Enhanced Global Alignment) is performed measurement,
本実施形態では、それに先立って主制御系32では可動式の計測顕微鏡28の位置を調整する。 In the present embodiment, to adjust the position of the main control system 32 in movable measuring microscope 28 prior to it.

【0055】これを更に詳述すると、図6のウエハWの場合、サンプルショットとして斜線が施された8つのショット領域(S 1 、S 4 、S 5 、S 8 、S 19 、S 22 、S [0055] When this further detail, when the wafer W in FIG. 6, eight shot areas hatched as sample shots (S 1, S 4, S 5, S 8, S 19, S 22, S
23 、S 26 )を選択するものとし、アライメントマークM 23, it is assumed to select the S 26), the alignment mark M
1とMA 4を同時に計測し、次にMB 1とMB 4とを同時に計測し、以後MA 5とMA 8を同時に計測するというようにマークを2つずつ順次計測していくものとする。 At the same time measures the A 1 and MA 4, then measures the MB 1 and MB 4 simultaneously, it is assumed that sequentially measured two by two marks so that measuring the subsequent MA 5 and MA 8 simultaneously. この場合、これら同時に計測される各組のアライメントマークはほぼ同一のX軸上に位置しているので、両顕微鏡26、28が図7の平面図に示されるような位置関係にあるとき、主制御系32では図3のY移動機構7 In this case, since each pair of the alignment marks which they are measured simultaneously is positioned on substantially the same X-axis, when both microscopes 26 and 28 are in a positional relationship as shown in the plan view of FIG. 7, the main Y moving mechanism 7 of the control system 32 in FIG. 3
6A、76Bをその位置で固定し、この状態から計測顕微鏡28を+X方向に駆動し、図8の平面図に示される距離d=3Pxとなるように、X移動機構72を介して計測顕微鏡28の位置を調整する。 6A, and fixed at its position 76B, and driven from the state measurement microscope 28 in the + X direction, so that the distance d = 3px shown in the plan view of FIG. 8, measured via the X moving mechanism 72 microscope 28 to adjust the position. ここで、図7に示される基準位置に計測顕微鏡28があるときに、基準板F Here, when there is measuring microscope 28 to the reference position shown in FIG. 7, the reference plate F
Pを用いて計測顕微鏡28の検出中心と投影光学系PL Detection center and the projection optical system PL by using the P measurement microscope 28
の光軸との距離であるベースライン長さBa2 0の計測を、予め固定側の計測顕微鏡26のベースライン長さB The measurement of the baseline length Ba2 0 is the distance between the optical axis, in advance baseline length of the fixed side of the measuring microscope 26 B
a1 0の計測とともに行っておけば、図7の両顕微鏡2 if performed with measurement of a1 0, both the microscope 2 in FIG. 7
6、28の間隔Dは既知であるので、改めてベースライン長さBa2を計測することなく、移動後のベースライン長さBa2を計測顕微鏡28の位置を管理する干渉計86X、86Yの計測値に基づいて求めることができる。 The spacing D of 6, 28 is known, without newly measured baselines length Ba2, interferometer 86X for managing the position of the baseline length Ba2 after movement measuring microscope 28, the measurement values ​​of 86Y based can be determined.

【0056】上記の計測顕微鏡28の位置調整が終了すると、主制御系32では、ベースライン長さBa2が変動しないように、計測顕微鏡28の位置をサーボ制御しながら、ウエハステージ22をXY2次元駆動して、8 [0056] When the position adjustment of the measuring microscope 28 is completed, the main control system 32, so that the base line length Ba2 does not vary, while the servo control the position of the measuring microscope 28, the wafer stage 22 XY two-dimensional drive and, 8
つのEGAショット領域(サンプルショット領域)内のアライメントマークMA m 、MB m (m=1,4,5, One of the alignment marks MA m in EGA shot area (sample shot areas), MB m (m = 1,4,5 ,
8,19,22,23,26)のステージ座標系(X、 8,19,22,23,26) stage coordinate system (X,
Y)上での座標値(FM NXn 、FM NYn )を実測する。 Y) on the coordinate values at (FM NXN, actually measuring the FM nyn).
ここで、本実施形態では、前述したように、計測顕微鏡26、28を用いて3Px離れた2つのアライメントマークMA(又はMB)を同時に計測することができるので、アライメントマークを順次一つずつ計測しなければならなかった従来の場合に比べて、計測時間をおよそ1 In the present embodiment, as described above, it is possible to measure the using the measurement microscope 26, 28 3px apart two alignment marks MA (or MB) at the same time, sequentially one by one measures the alignment mark as compared with the conventional case had to be approximately 1 measurement time
/2に短縮することが可能になる。 / 2 it is possible to reduce to.

【0057】そして、上記のサンプルショットのアライメントマーク位置の実測が終了すると、主制御系32では、この計測結果と、既知の上記選択された8個のショット領域の基準点(ショットセンタ)のウエハW上の座標系(α,β)上での設計上の配列座標値(C Xn [0057] Then, the wafer of the actual measurement of the alignment mark position of the sample shot is completed, the main control system 32, the reference point of the measurement results and the known of the selected eight shot regions (shot center) W on a coordinate system (alpha, beta) on the array coordinate values of the design in (C Xn,
Yn )と、測定されたアライメントマークの各ショット領域Sn上の座標系(x,y)での設計上の座標値(相対座標値)(S NXn ,NYn )とを用いて、次式の座標変換式に基づいてウエハWの各ショット領域S nのステージ座標系(X,Y)上での計算上の座標、及びショット領域の各誤差(ショット領域そのものの倍率誤差、回転誤差等)を求める。 Using a C Yn), the coordinate system (x on each shot area Sn of the measured alignment mark, design coordinate values in y) (relative coordinates) (S NXN, the S nyn) and the following formula coordinate transformation stage coordinate system of the shot area S n of the wafer W based on the equation (X, Y) coordinates of the calculation of the above, and each error of shot areas (magnification error of shot areas themselves, rotation error, etc.) the seek.

【0058】F Nn =AC n +BS Nn +O ……(1) 但し、式(1)の各変換行列は次のように定義される。 [0058] F Nn = AC n + BS Nn + O ...... (1) where each transformation matrix of Equation (1) is defined as follows.

【0059】 [0059]

【数1】 [Number 1]

【0060】ここで、Γx=Rx−1は、α方向のウエハスケーリングRxを最小自乗法の適用を容易にするため置き換えたパラメータであり、Γy=Ry−1は、β [0060] Here, Γx = Rx-1 is a parameter replaced to facilitate the application of the method of least squares α direction of the wafer scaling Rx, Γy = Ry-1, the beta
方向のウエハスケーリングRyを最小自乗法の適用を容易にするため置き換えたパラメータであり、Θはステージ座標系(X,Y)に対するウエハの座標系(α,β) Is a parameter obtained by replacing to the direction of the wafer scaling Ry facilitate the application of the least square method, theta is the stage coordinate system (X, Y) a wafer coordinate system with respect to (α, β)
の残留回転誤差を示すパラメータであり、Wはステージ座標系(X,Y)の直交度誤差を示すパラメータであり、γxはショット領域の座標系(x,y)上でのx方向のショット領域の線形伸縮を示すパラメータであり、 Is a parameter indicating the remaining rotation error of, W is a parameter indicating the orthogonality error of the stage coordinate system (X, Y), γx the coordinate system of the shot area (x, y) x-direction of shot areas on is a parameter showing the linear expansion,
γyはショット領域の座標系(x,y)上でのy方向のショット領域の線形伸縮を示すパラメータであり、θはウエハの各ショット領域上の回路パターンの回転すなわちショット領域の座標系(x,y)に対する回転誤差を示すパラメータであり、wはウエハの各ショット領域上の回路パターンの回転誤差を示すパラメータであり、O γy the coordinate system of the shot area (x, y) is a parameter indicating the linear expansion and contraction in the y direction of shot areas on, theta coordinate system of the rotating That shot areas of a circuit pattern on each shot area of ​​the wafer (x is a parameter indicating the rotation error for y), w is a parameter indicating the rotational error of a circuit pattern on each shot area of ​​the wafer, O
x 、O yはウエハ上の座標系のステージ座標系に対するオフセット量を示すパラメータである。 x, O y is a parameter indicating the amount of offset with respect to the stage coordinate system of the coordinate system on the wafer.

【0061】式(1)では、2行×1列の行列F Nnが、 [0061] In the formula (1), the matrix F Nn two rows × 1 column is,
行列AC nと、行列BS Nnと、行列Oとの和で表されている。 A matrix AC n, and the matrix BS Nn, are represented by the sum of the matrix O. 式(1)の座標変換式における変換行列A,B, Transformation matrix A in the coordinate conversion formula of the formula (1), B,
Oに含まれる10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx 10 pieces of error parameters that are included in the O (Θ, W, Γx
(=Rx−1),Γy,O x ,O y ,θ,w,γx(= (= Rx-1), Γy , O x, O y, θ, w, γx (=
rx−1),γy)は例えば最小自乗法により求めることができる。 rx-1), γy) can be obtained by, for example, a least squares method. この誤差パラメータの求め方については、 How to determine the error parameter,
特開平6ー275496号に詳細に開示されているので、ここではこれ以上の説明を省略する。 Because it is disclosed in detail in JP-A 6-1 No. 275,496, wherein the further explanation is omitted here.

【0062】その後、主制御系32では式(1)の変換行列B中の各ショット領域上の回路パターンの残存回転誤差θを補正するように、レチクルステージ14を介してレチクルRに適当な回転を施して、ステージ座標系(X,Y)に対するショット領域S n上の回路パターンの回転を小さく抑える。 [0062] After that, so as to correct the residual rotation error θ of the circuit pattern on each shot area of ​​the transformation matrix B in the the main control system 32 formula (1), suitable rotating the reticle R via the reticle stage 14 subjected to, suppress stage coordinate system (X, Y) of rotation of the circuit pattern on the shot area S n for small.

【0063】次に、ウエハW上の座標系の直交度誤差w Next, rectangular degree error w of the coordinate system on the wafer W
は、厳密な意味では補正できないが適度にレチクルRを回転させることで、その誤差を小さく抑えることができる。 Can not be corrected in the strict sense but that to appropriately rotate the reticle R, it is possible to suppress the error. そこで、主制御系32では回転誤差Θ、回転誤差θ Therefore, the main control system 32 in rotation error theta, rotation error θ
及び直交度誤差wのそれぞれの絶対値の和が最小になるように、レチクルR又はウエハWの回転量を最適化することも可能である。 And so that each of the sum of the absolute values ​​of the orthogonality error w is minimized, it is possible to optimize the amount of rotation of the reticle R or the wafer W.

【0064】次に、主制御系32では、式(1)の変換行列B中の各ショット領域Sn上の回路パターンの直交する2方向への線形伸縮(スケーリング誤差)を補正するように、図1の結像特性制御装置20を介して投影光学系PLの投影倍率を調整する。 Next, the main control system 32, so as to correct the linear expansion and contraction of the two orthogonal directions of the circuit pattern on each shot area Sn of the transformation matrix B in the formula (1) to (scaling error), FIG. via one of the imaging characteristic control device 20 for adjusting the projection magnification of the projection optical system PL. すなわち、この補正処理で、変換行列Bの要素を構成するショットスケーリングrx及びryに合わせて、投影光学系PLの投影倍率を調整する。 That is, in this correction process, in accordance with the shot scaling rx and ry constituting elements of the transformation matrix B, and adjust the projection magnification of the projection optical system PL.

【0065】次に、主制御系32では、上で求めた誤差パラメータより成る要素を含む変換行列A及びOを用いて、次式にウエハW上の各ショット領域Snの基準点の設計上の配列座標値(C Xn ,C Yn )を代入することにより、その基準点のステージ座標系(X,Y)上での計算上の配列座標値(G Xn ,G Yn )を求める。 Next, the main control system 32, using the transformation matrix A and O contain elements consisting error parameters determined above, design of the reference point of each shot area Sn on the wafer W in the formula array coordinate values (C Xn, C Yn) by substituting, we obtain the reference point of the stage coordinate system (X, Y) on the computational array coordinate values in (G Xn, G Yn).

【0066】 [0066]

【数2】 [Number 2]

【0067】そして、主制御系32では、計算により得られた配列座標(G Xn ,G Yn )及び予め求めてあるベースライン長さBa1、Ba2に基づいて、ウエハW上の各ショット領域Snの基準点を投影光学系PLの露光フィールド内の所定の位置に位置合わせして、当該ショット領域に対してレチクルRのパターン像を投影露光する。 [0067] Then, the main control system 32, array coordinates obtained by the calculation (G Xn, G Yn) and based on the baseline length Ba1, Ba2, which are previously obtained, of each shot area Sn on the wafer W the reference point is aligned to a predetermined position within the exposure field of the projection optical system PL, and projects and exposes the pattern image of the reticle R with respect to the shot area. こうした位置合わせ及び投影露光が、各ショット領域について順次実行される。 Such alignment and projection exposure, are sequentially performed for each shot region. そして、ウエハW上の全てのショット領域への露光が終了した後に、ウエハWの現像が行われる。 After the exposure to all the shot areas on wafer W is completed, developing of the wafer W is performed.

【0068】この場合、式(1)に示すように、変換行列A及びOのみならず、ショット領域のローテーション、ショット領域の直交度誤差及びショットスケーリングのパラメータよりなる変換行列Bをも考慮しているので、各ショット領域に転写される回路パターン自体の伸縮や回転などの影響を小さく抑え、ウエハW上の各ショット領域の回路パターンとレチクルRのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせることができる。 [0068] In this case, as shown in equation (1), not the transformation matrix A and O only, the shot region rotation, in consideration of the transformation matrix B consisting of the parameters of the orthogonality error and shot scaling of the shot area because there, and with minimal influence of expansion and rotation of the circuit pattern itself to be transferred to each shot area, overlapping the projected image of the pattern of the circuit pattern of the reticle R on each shot area on wafer W with high precision be able to.

【0069】これまでの説明から明らかなように、本第1の実施形態の装置10では、移動可能な計測顕微鏡2 [0069] Previous As apparent from the description, the apparatus 10 of the first embodiment, movable measuring microscope 2
8の、投影光学系PLに対する相対的な位置関係を一定に保つように制御する制御手段、及び露光開始に先だって、ウエハWを移動しつつ計測光学系26、28を用いて所定の複数ショット領域に形成されたアライメントマークの位置を順次計測し、この計測結果と設計上のショット配列データとに基づいて統計処理により各ショット領域の少なくとも配列座標を算出する演算処理手段が、 8, control means for controlling so as to maintain a constant relative positional relationship with respect to the projection optical system PL, and the prior to the start of exposure while moving the wafer W using the measurement optical system 26 and 28 a predetermined plurality shot areas It is the arithmetic processing unit sequentially measures the formation position of the alignment mark, for calculating at least sequence coordinates of each shot area by statistical processing based on the shot array data on the measurement results and design,
主制御系32の機能によって提供される。 It is provided by the function of the main control system 32.

【0070】次に、実際に使用できるアライメントマークの例につき図9を参照して説明する。 Next, will be explained with reference to Figure 9 as an example of the alignment mark that can actually be used. まず、2次元座標を示すアライメントマーク(2次元マーク)としては、上記実施形態で使用している十字状のアライメントマークMA(これを図9(A)にも示す)の他に、L字状、T字状、又はハの字状のマークがある。 First, as the alignment marks indicating the two-dimensional coordinates (two-dimensional mark), in addition to the cross-shaped alignment marks MA (This is shown in FIG. 9 (A)) which are used in the above embodiments, L-shaped , T-shaped, or there is a shape of the mark of teeth. 更に、図9 Furthermore, Figure 9
(B)に示されるような2次元の格子マークや、図9 (B) 2-D and grating mark such as shown in FIG. 9
(C)に示されるような、X方向へのライン・アンド・ As shown (C), the line and the X-direction
スペースパターンMDX及びY方向へのライン・アンド・スペースパターンMDYを並列に並べたアライメントマークMDも2次元マークとなる。 Alignment marks MD of the line-and-space pattern MDY to space pattern MDX and Y direction are arranged in parallel is also a two-dimensional mark.

【0071】かかる2次元マークを1つ選択することは、式(1)内の10個(又はそれ以下の個数でも可) [0071] selecting one such two-dimensional marks, formula (1) 10 in (or is acceptable in the following number)
のパラメータを最小自乗法で求める際に採用できる、X The parameters can be employed in determining the least squares method, X
座標分とY座標分との2つのデータが得られる。 Two data between the coordinate component and Y coordinate component is obtained. このことは、上記実施形態で採用された1つの十字状のアライメントマーク(例えばMA 1 )の使用と、2つの1次元座標を示すアライメントマーク(1次元マーク)の使用とが等価であることを意味している。 This is the use of one of the cross-shaped alignment marks employed in the embodiment described above (e.g., MA 1), the use of the alignment marks indicating the two one-dimensional coordinates (1-dimensional mark) and is equivalent it means. 但し、2次元マークを選択する場合でも、X座標又はY座標の何れか1つの座標データのみを利用するようにしても良い。 However, even when selecting a two-dimensional mark may only make use of any one of coordinate data of the X-coordinate or Y-coordinate.

【0072】また、1次元マークの内のX方向の座標を示すマークとしては、図9(C)中のMDXと同様のX [0072] Further, as the mark indicating the X coordinate direction of the one-dimensional marks, similar to X and MDX in FIG 9 (C)
方向へ所定ピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターンがあり、Y方向の座標を示すマークとしては、図9(C)中のMDYと同様のY方向へ所定ピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターンがある。 There is arranged a line-and-space pattern at a predetermined pitch in the direction, Y as a mark indicating the direction of the coordinates, FIG. 9 (C) in the MDY similar Y-direction line are arranged at a predetermined pitch to the AND space there is a pattern.

【0073】以上説明したように、本第1の実施形態に係る投影露光装置10によると、ウエハW(被処理基板)上の複数のショット領域の基準位置全てに対して、 [0073] As described above, according to the projection exposure apparatus 10 according to the first embodiment, for all the reference positions of the plurality of shot areas on the wafer W (substrate to be processed),
平均的な位置合わせの誤差が小さくなると同時に、それらショット領域上の回路パターン全てに対してレチクルのパターン像との平均的な重ね合わせの誤差が小さくなる。 At the same time errors of the average alignment decreases, the error of the average superposition of the pattern image of the reticle is reduced with respect to the circuit pattern all over their shot area. これにより、各ショット領域に転写される回路パターン自体の伸縮や回転などの影響を小さく抑え、ウエハ上の各ショット領域のチップパターンとマスクのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせることができる。 Thus, suppressed the influence of expansion and rotation of the circuit pattern itself to be transferred to each shot area, that overlapping the projected image of the pattern of the chip patterns and mask of each shot area on the wafer more accurately it can. 従って、1枚のウエハから取れる良品チップの数が多くなり、半導体素子等のチップの生産性を向上することができる。 Therefore, it is the number of good chips can take from one wafer is increased, improving the chip productivity of semiconductor devices.

【0074】また、ウエハ上の複数のショット領域に配置された同じ形状のアライメントマーク(位置合わせ用のマーク)の位置が複数回繰り返されて計測されるので、検出系の機械的又は電気的なランダムな誤差が低減される利点もある。 [0074] Further, since the position of the alignment mark of the same shape arranged in a plurality of shot areas on the wafer (mark for alignment) is measured by repeating a plurality of times, the detection system mechanical or electrical in there is also an advantage that the random error is reduced. これに加え、EGA計測において、 Additionally, the EGA measurement,
異なるショット領域(サンプルショット)のアライメントマークを2つづつ同時に計測していることから、アライメントマークの計測時間を著しく短縮することができ(最大約半分にすることができ)、その分スループットの向上を達成できる。 Different alignment marks shot areas (sample shots) because it is measured 2 by one at the same time, can significantly shorten the measurement time of the alignment mark (can be up to about half), improved correspondingly throughput It can be achieved.

【0075】なお、上記の説明では、ほぼX軸方向に沿ってほぼ一定間隔を隔てて配置された2つのアライメントマーク(例えば、MA 1とMA 4 )とを計測顕微鏡2 [0075] In the above description, the measurement and two alignment marks arranged substantially at regular intervals along a substantially X-axis direction (e.g., MA 1 and MA 4) Microscope 2
6、28により同時に計測する場合について説明したが、これに限らず、例えばMA 1とMA 5 、MB 1とM Has been described a case where measured simultaneously by 6, 28, but not limited thereto, for example MA 1 and MA 5, MB 1 and M
5等の2つのショット領域のほぼ同じ位置関係にある2つのアライメントマークを計測顕微鏡26、28によって同時に計測するようにすることも可能である。 It is also possible to simultaneously measure by the measuring microscope 26 the two alignment marks located substantially in the same positional relationship between the two shot areas 5 such as B. この場合であっても、上記と同様EGA計測におけるアライメントマークの計測時間を最大従来の約半分に短縮することができるので、その分スループットの向上を達成できる。 Even in this case, since the measurement time of the alignment marks in the same EGA measurement can be shortened to about half the maximum conventional can achieve improved correspondingly throughput.

【0076】また、上記第1の実施形態では、異なるショット領域内のアライメントマークを2つ同時に計測する場合を例示したが、2つの計測顕微鏡の先端間の間隔を小さくすれば、同時に同一ショット領域内の別のアライメントマーク(例えば、MA 1 、MB 1 )を計測することも可能である。 [0076] In the first embodiment, a case has been exemplified for measuring the alignment marks having different shot area two simultaneously, by reducing the distance between the two measurement microscope tip, the same shot area at the same time another alignment mark of the inner (e.g., MA 1, MB 1) can be measured. なお、サンプルショットの選択方法としては、計測中に計測顕微鏡28の位置が変動することは好ましくないので、同時計測の効率的運用のために、図6に示したように、常に同じ距離だけ離れた2つのアライメントマークを含むショット領域がペアとして選択されるようなサンプルショットの選択の仕方が望ましい。 As a method of selecting the sample shots, because it is not preferable that the position of the measuring microscope 28 is varied during the measurement, for the efficient operation of the simultaneous measurement, as shown in FIG. 6, apart always the same distance shot area including the two alignment marks method of selecting the sample shots as selected as a pair is preferred.

【0077】また、上記説明では、各ショット内に2つの2次元アライメントマークが配置される場合を例示したが、ショット内回路パターンの残存回転誤差等まで補正する必要がない場合には、各ショット内に各1つ2次元アライメントマークを配置してもよい。 [0077] In the above description, the case has been exemplified a case where the two-dimensional alignment marks of the two in each shot is located, it is not necessary to correct to a residual rotation error of the shot in the circuit patterns, each shot it may be arranged each one two-dimensional alignment mark within. また、こうした場合には、X方向計測に使用するための一つの1次元マークと、Y方向計測に使用するための他の一つの1次元マークとをそれぞれ配置してもよい。 Further, in such cases, and one 1-dimensional mark for use in the X-direction measurement, and another one 1-dimensional mark for use in the Y direction measurement may be arranged respectively. さらに、上記実施形態では、可動側の計測顕微鏡28のみがXY2次元方向に可動とされている場合について説明したが、計測顕微鏡26、28が両者ともに可動とされていても良く、また、計測顕微鏡28がX軸方向及びY軸方向のいずれか一方向にのみ、あるいはその他の一方向にのみ可動とされていても良い。 Furthermore, in the above embodiment has described the case where only the movable side of the measuring microscope 28 is movable in the XY2 dimensional direction, measuring microscope 26 and 28 may be movable Both, also, the measurement microscope 28 only in one direction of the X-axis direction and the Y-axis direction, or may only have been movable in the other direction.

【0078】なお、アライメント計測では、一般に計測位置の許容値(所謂キャップチャーレンジ)があるので、両顕微鏡26、28の間隔dを厳密にピッチの整数倍にする必要はない。 [0078] In the alignment measurement, since generally there is a tolerance of the measurement position (so-called cap char range) need not be an integer multiple of exactly pitch distance d of the two microscope 26. しかしながら、顕微鏡28の位置の変動はベースライン長さの変動を招くので、顕微鏡2 However, since the fluctuation of the position of the microscope 28 leads to variation in the baseline length, the microscope 2
8の位置を上記のように調整後、ベースライン長さを正確に計測した上で一定に保つ、または、アライメント動作中顕微鏡28の位置をモニタし続け、位置の誤差を計測結果から差し引いて補正することが望ましい。 After adjusting the position of 8 as described above, keeping the baseline length constant after having accurately measured, or, continues to monitor the position of the alignment operation in the microscope 28, corrected by subtracting the error in position from the measurement result it is desirable to.

【0079】また、計測顕微鏡の数も2本に限定されることはなく、例えば、図10に示されるように、3本設けても良い。 [0079] Further, the number of measurement microscope is also not limited to two, for example, as shown in FIG. 10, may be provided three. この図10の場合は、中央の計測顕微鏡2 For this 10, the center of the measuring microscope 2
6が固定で、両側の計測顕微鏡28A、28BがX軸方向に可動とされている場合である。 6 is fixed, a case where both sides of the measuring microscope 28A, 28B are movable in the X-axis direction. この場合には、間隔d1、d2が調整可能なので、例えばX軸方向に沿って並んだ複数のショット領域の内の3つをサンプルショットとして選択して、3つのアライメントマークを同時に計測することができるので、より一層計測時間の短縮化が可能である。 In this case, since the adjustable spacing d1, d2 is, for example, by selecting three of the plurality of shot regions arranged along the X-axis direction as sample shots, to simultaneously measure the three alignment marks since it is more possible further measurement time shortening. 但し、この場合には、基準板FPを用いたベースライン計測の際に、3つの計測顕微鏡28A、 However, in this case, at the time of baseline measurement using the reference plate FP, 3 single measurement microscope 28A,
26、28Bのそれぞれについてベースライン長さBa Base line length for each of the 26,28B Ba
1、Ba2、Ba3を計測する必要がある。 1, Ba2, it is necessary to measure the Ba3.

【0080】また、計測顕微鏡を3本設ける場合に、顕微鏡を必ずしも一列に配置する必要はなく、例えば各顕微鏡が3角形の頂点位置にくるように配置することもできる。 [0080] Also, in the case of providing three measurement microscope, it is not necessary to place the microscope necessarily a row, it can be arranged for example such that each microscope comes triangle vertex position. このようにする場合には、サンプルショットの選択の仕方、同時計測の対象となるアライメントマークの選択の仕方に自由度がでることは言うまでもない。 Thus in the case of the, method of selecting the sample shots, it is needless to say that leaving freedom in the way of the selection of alignment marks to be measured simultaneously.

【0081】《第2の実施形態》次に、本発明の第2の実施形態を図11ないし図15に基づいて説明する。 [0081] "Second Embodiment" Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 15. ここで、前述した第1の実施形態と同一の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。 Here, the first embodiment and the same components of the aforementioned, with the same reference numerals shall be simplified description thereof or omitted.

【0082】図11には、この第2の実施形態に係る投影露光装置100の投影光学系PL及びウエハステージ22近傍の概略斜視図が示されている。 [0082] Figure 11 is a schematic perspective view of the second projection optical system PL and the wafer stage 22 near the projection exposure apparatus 100 according to the embodiment is shown. この投影露光装置100は、この図11に示されるように、計測顕微鏡128が1つだけ設けられている点が、前述した第1の実施形態の投影露光装置10と大きく異なる点である。 The projection exposure apparatus 100 includes, as shown in FIG. 11, that the measuring microscope 128 is provided only one, is significantly different from the projection exposure apparatus 10 of the first embodiment described above.
この計測顕微鏡128は、それ全体としては固定であって、主として極く近接して配置された2つのアライメントマーク、例えば図13に示されるようなウエハW上の同一ショット領域内のアライメントマークMA、MBを同時に検出する。 The measurement microscope 128 is a fixed as a whole it mainly two alignment marks arranged in close proximity, for example the alignment mark MA in the same shot area on the wafer W as shown in FIG. 13, MB is detected at the same time.

【0083】図12には、この計測顕微鏡128の構成が示されている。 [0083] Figure 12 shows a configuration of the measurement microscope 128 is shown. この計測顕微鏡128は、前述した図4の計測顕微鏡26の構成において、ビームスプッリッタ44と、集光レンズ50との間の光路上にビームスプリッタ102が配設され、このビームスプリッタ102 The measurement microscope 128 has the configuration of a measuring microscope 26 of FIG. 4 mentioned above, a beam push splitter 44, the beam splitter 102 is disposed on an optical path between the condenser lens 50, the beam splitter 102
によりウエハW表面からの反射光が2分割される点、及びこのビームスプリッタ102で反射された反射光の光路上に、集光レンズ104、指標板106、第1リレーレンズ108、ビームスプリッタ110、X軸用第2リレーレンズ112X、2次元CCDよりなるX軸用撮像素子114X、Y軸用第2リレーレンズ112Y、2次元CCDよりなるY軸用撮像素子114Y等が付加されている。 Wafer that W reflected light from the surface is divided into two, and the optical path of the reflected light in this beam splitter 102, a condenser lens 104, the index plate 106, the first relay lens 108, the beam splitter 110 by, the second relay lens 112X, the X-axis consists of two-dimensional CCD image sensor 114X for X-axis, the second relay lens 112Y, consisting two-dimensional CCD Y-axis imaging device 114Y and the like are added for the Y axis.

【0084】ここで、この計測顕微鏡128の構成各部についてその作用とともに説明する。 [0084] Here it will be described together with its operation for each component of the measurement microscope 128.

【0085】光源41からの照明光がコリメータレンズ42、ビームスプリッタ44、ミラー46及び対物レンズ48を介してウエハW上のアライメントマークMA及びMBを含む領域(以下、「マーク領域M」という)に照射される。 [0085] illumination light collimator lens 42 from the light source 41, a beam splitter 44, a mirror 46 and a region including the alignment mark MA and MB on the wafer W via the objective lens 48 (hereinafter, referred to as "mark area M") to It is irradiated. そして、マーク領域Mからの反射光が、対物レンズ48、ミラー46、ビームスプリッタ44を介してビームスプリッタ102に到達する。 Then, the reflected light from the mark region M is, the objective lens 48, a mirror 46, through the beam splitter 44 to reach the beam splitter 102. このビームスプリッタ102で反射されたマーク領域Mからの反射光は、集光レンズ104を介して指標板106上に照射され、指標板106上にマーク領域Mの像が結像される。 The light reflected from the mark region M which is reflected by the beam splitter 102 is irradiated onto the index plate 106 through the condenser lens 104, an image of the mark regions M on the index plate 106 is imaged.

【0086】また、指標板106を透過した光が、第1 [0086] Further, the light transmitted through the index plate 106, the first
リレーレンズ108を経てビームスプリッタ110に到達する。 It reaches the beam splitter 110 through the relay lens 108. そして、ビームスプリッタ110を透過した光が、X軸用第2リレーレンズ112XによりX軸用撮像素子112Xの撮像面上に集束され、ビームスプリッタ110で反射された光が、Y軸用第2リレーレンズ11 The light transmitted through the beam splitter 110, is focused on the imaging surface of the imaging element 112X for X-axis by the second relay lens 112X for X-axis, the light reflected by the beam splitter 110, a second relay Y-axis lens 11
2YによりY軸用撮像素子114Yの撮像面上に集束される。 It is focused on an imaging surface of the imaging element 114Y for Y-axis by 2Y. 撮像素子114X及び114Yの撮像面上にはそれぞれマーク領域Mの像及び指標板106上の指標マークの像が重ねて結像される。 The image of the index mark on the image and the index plate 106, respectively on the imaging surface of the image sensor 114X and 114Y mark region M is imaged superimposed. 撮像素子114X及び11 Imaging element 114X and 11
4Yによって得られた撮像信号は共に座標位置計測回路30に供給される。 Imaging signal obtained by the 4Y is supplied to the coordinate position measurement circuit 30 together.

【0087】一方、指標板102を透過したマーク領域Mからの反射光は集光レンズ50を介して指標板52上に照射され、その後前述したようにして撮像素子60X [0087] On the other hand, the reflected light from the mark area M that has passed through the indicator plate 102 is irradiated onto the index plate 52 via the condenser lens 50, then imaging device 60X as described above
及び60Yの撮像面上にはそれぞれマーク領域Mの像及び指標板52上の指標マークの像が重ねて結像される。 And the image of the index mark image and on the index plate 52 of each mark area M is on the imaging plane of 60Y is imaged superimposed.
撮像素子60X及び60Yによって得られた撮像信号は共に座標位置計測回路30に供給される。 Imaging signal obtained by the imaging device 60X and 60Y are fed to the coordinate position measurement circuit 30 together.

【0088】ここで、本実施形態では、対物レンズ48 [0088] Here, in this embodiment, the objective lens 48
として第1の実施形態のものよりイメージフィールドの広いものが好適に用いられる。 Those wide image field than that of the first embodiment as is preferably used. また、指標板106としては、透明板上に図5に示されるような指標マーク(9 As the index plate 106, an index as shown in FIG. 5 on the transparent plate mark (9
0A、90B、92A、92B)が形成された指標板5 0A, 90B, 92A, 92B) is formed index plate 5
2と同一構成のものが用いられており、これらの指標板52、106は、ウエハW面と共役な面に配置されている。 2 and is used of the same configuration and these index plate 52,106 is disposed on the wafer W surface and the conjugate plane. 指標板52上の各指標マークの方向XP、YPがウエハステージ22のステージ座標系のX方向及びY方向と共役になっている。 Direction XP of each index mark on the index plate 52, YP is in the X and Y directions and the conjugate of the stage coordinate system of the wafer stage 22. 同様に、指標板106上の指標マークの方向(便宜上、XQ、YQとする)もウエハステージ22のステージ座標系のX方向及びY方向と共役になっている。 Similarly, the direction of the index mark on the index plate 106 (for convenience, XQ, and YQ) also becomes the X and Y directions and the conjugate of the stage coordinate system of the wafer stage 22. なお、以下の説明では、指標板52上の指標マークをPM1、指標板106上の指標マークをPM In the following description, the index mark on the index plate 52 PM1, the index mark on the index plate 106 PM
2と呼ぶ。 2 and call.

【0089】また、集光レンズ50と104の倍率、第1リレーレンズ54と108の倍率、X軸用第2リレーレンズ58Xと112Xの倍率、Y軸用第2リレーレンズ58Yと112Yの倍率は、それぞれ同一に設定される。 [0089] Further, the magnification of the condenser lens 50 and 104, the magnification of the first relay lens 54 and 108, the magnification of the second relay lens 58X and 112X for X-axis, the magnification of the second relay lens 58Y and 112Y are for Y-axis , it is set to the same. また、新たに設けた方の指標板106は、水平面(XY平面に共役な面)内で2次元方向に移動可能に構成されており(図12矢印B参照)、この指標板106 Also, the index plate 106 towards the newly provided, horizontal surface being movable in two-dimensional directions in (a plane conjugate to the XY plane) (see FIG. 12 arrow B), the index plate 106
は不図示のピエゾ素子等により駆動可能となっている。 Is adapted to be driven by a piezoelectric element or the like (not shown).

【0090】従って、上記各レンズの倍率を、上記条件の下、適宜調整して、図13のショット領域S 1内のアライメントマークMA 1 、MB 1を含むマーク領域(以下、「マーク領域M」という)を計測した結果、例えば、撮像素子60X及び60Y(以下、「撮像素子6 [0090] Therefore, the magnification of each lens, under the above conditions, by appropriately adjusting the alignment marks MA 1 shot area S 1 of FIG. 13, MB mark area containing 1 (hereinafter, "the mark region M ' as a result of measuring a) that, for example, the imaging device 60X and 60Y (hereinafter, "image sensor 6
0」という」)からの撮像信号により図14(A)に示されるような画像が出力され、撮像素子114X及び1 An image as shown in FIG. 14 (A) is output by the image pickup signal from 0 "called"), the imaging element 114X and 1
14Y(以下、「撮像素子114」という)からの撮像信号により図14(B)に示されるような画像が出力された時、撮像素子60と撮像素子114の撮像信号からは図14(C)のような合成画像が出力される。 14Y (hereinafter, referred to as "image pickup element 114") 14 by the imaging signal from when the image shown in (B) is output, 14 from the image signal from the image sensor 60 and the image pickup device 114 (C) composite image is outputted as.

【0091】従って、図14(C)の状態から、指標板106を適当に水平面内で2次元移動することにより、 [0091] Therefore, from the state of FIG. 14 (C), the by moving two-dimensionally index plate 106 in proper horizontal plane,
図15に点線矢印で示されるように、指標マークPM2 As indicated by the dotted line arrow in FIG 15, the index mark PM2
が移動して、この指標マークPM2がアライメントマークMB 1を囲む画像が得られる位置に達する。 There moved, the index mark PM2 reaches the position where the image surrounding the alignment mark MB 1 is obtained. この位置に指標板106があるとき、撮像素子60の撮像信号中の指標マークPM1とアライメントマークMA 1との位置関係と、撮像素子114の撮像信号中の指標マークP When this position is the index plate 106, the positional relationship between the index marks PM1 and the alignment mark MA 1 being captured signal of the imaging device 60, the index mark P in the imaging signal of the imaging element 114
M2とアライメントマークMB 1との位置関係とに基づいて、アライメントマークMA 1とMB 1とを同時に位置計測することが可能となる。 Based on the positional relationship between M2 and the alignment mark MB 1, it is possible to position measurement of the alignment mark MA 1 and MB 1 at the same time.

【0092】そこで、本第2の実施形態では、上記第1 [0092] Accordingly, in the second embodiment, the first
実施形態でウエハWのプリアライメント後、計測顕微鏡28の位置調整を行っていた代わりに、アライメントマーク位置の設計データに基づいて、指標マーク同士の位置関係がほぼ図15に示されるような位置関係になるように、EGAサンプルショットのアライメントマーク計測に先立って、指標板106の位置を調整する。 After pre-alignment of the wafer W in the embodiment, instead had done the position adjustment of the measuring microscope 28, based on the design data of the alignment mark position, positional relationship as the positional relationship between the index mark is shown in approximately 15 so that, prior to the alignment mark measurement of EGA sample shots, to adjust the position of the index plate 106.

【0093】その後のサンプルショットのアライメントマーク計測動作を含むアライメント動作及び露光動作等は、上記第1の実施形態と同様である。 [0093] alignment operation and the exposure operation or the like including the alignment mark measurement operation subsequent sample shot are the same as in the first embodiment. 但し、本実施形態の場合は、同一ショット領域S m内のアライメントマークMA m 、MB m (m=1,4,5,8,19,2 However, in the present embodiment, the alignment mark MA m in the same shot area S m, MB m (m = 1,4,5,8,19,2
2,23,26)を順次同時計測して図13に示されるサンプルショットS m内のアライメントマークの計測を行う点が上記第1の実施形態中の説明と相違する。 2,23,26) successively simultaneous measurement points to measure the alignment marks in the sample shots S m shown in FIG. 13 differs from the description in the first embodiment by. また、本実施形態においても指標マーク同士の位置関係(又は投影光学系PLに対する各指標マークの相対位置関係)が実際のウエハW上のショット領域を露光位置へ位置合わせする際に、重要な意味を持つので、基準板F Further, when aligning to the position relationship (or relative positional relationship between the index marks with respect to the projection optical system PL) is exposed to actual shot area on the wafer W located between the index mark in the present embodiment, significant because it has a reference plate F
Pを用いたベースライン計測により、上記位置関係を把握しておく必要がある。 The baseline measurement using P, it is necessary to grasp the positional relationship.

【0094】以上説明したように、本第2の実施形態によると、前述した第1の実施形態と同等のスループットの向上と、高精度な重ね合わせを実現できる。 [0094] As described above, according to the second embodiment, the improvement of the first embodiment and the same throughput as described above, can realize high precision superposition. なお、指標板は必ずしも2つに限らず、3つ以上設けても良く、 Incidentally, the index plate is not necessarily limited to two, it may be provided three or more,
このようにした場合は、各指標板の各指標マークを用いて同一ショット領域内の3つ以上のアライメントマークを同時に検出することも可能である。 If this is done, it is also possible to use the respective index mark of each reference plate is detected three or more alignment marks in the same shot area at the same time.

【0095】また、第2実施形態では、ウエハW上の2 [0095] In the second embodiment, 2 on the wafer W
つのアライメントマークをMA、MBを含む領域に照射光を照射するものとしたが、例えば光源41とウエハW One of the alignment marks MA, it is assumed that irradiates illumination light to a region including the MB, for example, the light source 41 and the wafer W
との間で、ウエハWと共役な面内に、2つのアライメントマークMA、MBにそれぞれ対応する2つの開口を有する視野絞りを配置し、アライメントマークMAを含む第1領域とアライメントマークMBを含む第2領域とに別々に照明光を照射するようにしてもよい。 Between, the wafer W conjugate plane, two alignment marks MA, a field stop having a corresponding two openings in MB arranged, including a first region and an alignment mark MB comprising an alignment mark MA it may be irradiated separately illumination light and a second region. さらに、2 In addition, 2
つのアライメントマークの配置(位置や間隔など)が変更されるときは、それに対応して視野絞りの開口位置を変化させればよい。 One of when the arrangement of the alignment marks (such as the position and spacing) is changed, it is sufficient to correspondingly vary the open position of the field stop. この開口位置は、例えば開口位置が互いに異なる複数の視野絞りを用意しておき、アライメントマーク配置に対応した視野絞りを選択してその照明光路に配置することにより変更することができる。 This open position may be modified, for example the opening position are prepared a plurality of different field stop each other, by arranging the illumination light path by selecting a field stop that corresponds to the alignment mark arrangement. なお、開口の位置及び形状が異なる少なくとも2つの視野絞りを組み合わせて照明光路に配置し、それにより第1 The position and shape of the opening is a combination of at least two different field stop is arranged in the illumination optical path, whereby the first
及び第2領域に別々に照明光を照射するようにしてもよい。 And it may be irradiated separately illumination light to the second region. また、例えば液晶表示素子で視野絞りを構成すれば、ウエハ上のアライメントマークの数や配置などに対応して、簡単に開口の数、位置、形状、及び大きさなどを調整することができる。 Further, for example, be configured field diaphragm in the liquid crystal display device, in response to such as the number and arrangement of the alignment marks on the wafer, the number of easily opening can be adjusted position, shape, and size, and the like.

【0096】なお、前述の第1実施形態では少なくとも1つの計測光学系を移動させるものとしたが、その計測光学系を移動させる代わりに、同一の計測光学系を通じてウエハ上に照射される複数の照明光の少なくとも1つの位置を変更するように構成してもよい。 [0096] While in the first embodiment described above was assumed to move at least one measuring optical system, instead of moving the measurement optical system, a plurality of irradiated on the wafer through the same measuring optical system it may be configured to change at least one position of the illumination light. 例えば、第2 For example, the second
実施形態による計測顕微鏡128と、複数の開口を有する視野絞りとによってウエハW上の複数のアライメントマークに別々に照明光を照射するようにし、アライメントマークの位置や配置などが変更されるときは、その視野絞りの少なくとも1つの開口の位置を変化させて、ウエハ上での照明光の位置を変更するようにしてもよい。 A measurement microscope 128 according to the embodiment, so as to irradiate separately illumination light into a plurality of alignment marks on the wafer W by the field stop has a plurality of openings, when the position and arrangement of the alignment marks is changed, as with the position of the at least one aperture of the field stop is varied, it may be changed the position of the illumination light on the wafer.

【0097】また、上記第1、第2の実施形態では、いわゆるステップ・アンド・リピートタイプの露光装置(ステッパ)に本発明が適用された場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば特開平4−196 [0097] Further, in the first and second embodiments, the case has been described where the present invention is applied to a so-called step-and-repeat type exposure apparatus (stepper), the present invention is not limited to this, For example, JP-A-4-196
513号、特開平4−277612号、特開平2−22 513 Patent, JP-A-4-277612, JP-A-2-22
9423号等に開示された、いわゆるステップ・アンド・スキャンタイプ(レチクルとウエハとを同期して移動しながら露光するタイプ)の露光装置(スキャニング・ Disclosed in such Patent 9423, an exposure apparatus of a so-called step-and-scan type (Type of exposing while moving synchronously the reticle and the wafer) (scanning
ステッパ)にも好適に適用できるものである。 To stepper) in which can be suitably applied.

【0098】さらに本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD)、又は薄膜磁気ヘッドなどのマイクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される投影露光装置(ミラープロジェクション・アライナ、ステッパ、スキャニング・ステッパなど)に好適なものであるが、それ以外にもそのフォトリソグラフィ工程で使用される各種製造装置、例えば半導体ウエハ上に形成された回路パターンのヒューズにレーザビームを照射してそのヒューズを切断するレーザリペア装置などにも適用することができる。 [0098] The present invention relates to a semiconductor device, liquid crystal display devices, imaging devices (CCD), or a projection exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing microdevices such as a thin film magnetic head (mirror projection aligner, stepper, but is suitable for such a scanning stepper), the fuse by irradiating various manufacturing apparatus is also used in its photolithography process otherwise the laser beam to the fuse of the circuit pattern formed on, for example, a semiconductor wafer it can be applied to such as a laser repair apparatus for cutting a.

【0099】また、例えば5〜15nm(軟X線領域) [0099] Also, for example, 5 to 15 nm (soft X-ray region)
に発振スペクトルを有するEUV(Extreme Ultra Viol EUV having an oscillation spectrum (Extreme Ultra Viol
et)光を露光用照明光とし、反射マスク上での照明領域を円弧スリット状に規定するとともに、複数の反射光学素子(ミラー)のみからなる縮小投影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射マスクとウエハとを同期移動して反射マスクのパターンをウエハ上に転写するEUV露光装置などにも本発明を適用することができる。 et) light as exposure illumination light, thereby defining an illumination region on the reflection mask in an arc slit-shaped, has a reduction projection optical system including a plurality of reflecting optical elements (mirrors), the reduction projection optical system in such an EUV exposure apparatus which transfers the pattern of the synchronous mobile to reflective mask and a reflective mask and the wafer at a speed ratio corresponding to the magnification on the wafer can be applied to the present invention.

【0100】 [0100]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
同時に複数の位置合わせマークを計測できるので、アライメントのための計測時間を最大計測光学系(又は指標マーク)の個数分の1に短縮することが可能であり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。 Because can measure a plurality of alignment marks at the same time, it is possible to shorten the measurement time for the alignment to 1 to the number of all the maximum measuring optical system (or the index mark), to improve the throughput of the entire system can.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】第1の実施形態に係る投影露光装置の構成を概略的に示す図である。 1 is a diagram schematically showing the arrangement of a projection exposure apparatus according to the first embodiment.

【図2】図1の装置のウエハステージ及び投影光学系の近傍部分を示す概略斜視図である。 Figure 2 is a schematic perspective view showing a wafer stage and a portion near the projection optical system of the apparatus of FIG.

【図3】可動側の計測光学系の移動機構の構成例を示す斜視図である。 3 is a perspective view showing a configuration example of a movable side of the measuring optical system moving mechanism.

【図4】計測光学系の構成を示す図である。 4 is a diagram showing a configuration of a measurement optical system.

【図5】図4の指標板上のアライメントマーク像及び指標マークの配置を示す拡大図である。 5 is an enlarged view showing an arrangement of an alignment mark image and the index mark on the index plate of FIG.

【図6】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、既に回路パターンが転写されたウエハの一例を示す図である。 6 is a diagram of assistance in explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment, is a diagram already shows an example of a wafer on which a circuit pattern is transferred.

【図7】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、投影光学系及び計測光学系の基準点での配置を示す平面図である。 [Figure 7] A view for explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment and is a plan view showing the arrangement of the reference point of the projection optical system and the measuring optical system.

【図8】第1の実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、投影光学系及び計測光学系の配置を示す平面図である。 8 is a diagram of assistance in explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment and is a plan view showing an arrangement of a projection optical system and the measuring optical system.

【図9】2次元座標を示すアライメントマークの例を示す図である((A)〜(C))。 9 is a diagram showing an example of an alignment mark indicating a two-dimensional coordinate ((A) ~ (C)).

【図10】計測顕微鏡が3個設けられた場合の投影光学系及び計測光学系の基準点での配置を示す平面図である。 10 is a plan view showing the arrangement of the reference point of the projection optical system and the measuring optical system when measuring microscope provided three.

【図11】第2の実施形態に係る投影露光装置のウエハステージ及び投影光学系の近傍部分を示す概略斜視図である。 11 is a schematic perspective view showing a wafer stage and a portion near the projection optical system of a projection exposure apparatus according to the second embodiment.

【図12】図11の計測顕微鏡の構成を示す図である。 12 is a diagram showing the arrangement of a measurement microscope of Figure 11.

【図13】第2の実施形態に係る装置の動作を説明するための図であって、既に回路パターンが転写されたウエハの一例を示す図である。 [Figure 13] A diagram for explaining the operation of the apparatus according to the second embodiment, which is a diagram already shows an example of a wafer on which a circuit pattern is transferred.

【図14】(A)は撮像素子60からの撮像信号により得られる画像を示す図、(B)は撮像素子114からの撮像信号により得られる画像を示す図、(C)は撮像素子60と撮像素子114の撮像信号から得られる合成画像を示す図である。 [14] (A) is a diagram showing an image obtained by the imaging signal from the imaging device 60, (B) is a diagram showing an image obtained by the imaging signal from the imaging device 114, (C) and the imaging element 60 It shows a synthetic image obtained from the imaging signal of the imaging element 114.

【図15】指標板の位置調整を説明するための図であって、指標マークが移動した後の合成画像の一例を示す図である。 [Figure 15] A diagram for explaining the positional adjustment of the index plate, a diagram illustrating an example of a composite image after the index mark is moved.

【図16】従来の投影露光装置における投影光学系とオフ・アクシス方式の計測顕微鏡の配置を示す平面図である。 16 is a plan view showing the arrangement of a measurement microscope the projection optical system and the off-axis type in a conventional projection exposure apparatus.

【図17】ウエハ上のショット領域の配列を示す模式図である。 17 is a schematic view showing an arrangement of the shot areas on the wafer.

【図18】各ショット領域内にXーYの2組の参照マークが配置されたウエハ上のショット領域の配列を示す模式図である。 18 is a schematic view showing an arrangement of the shot areas on the two sets of wafer reference mark is located in the X-Y into each shot area.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 投影露光装置 26 固定の計測顕微鏡(計測光学系) 28 可動の計測顕微鏡(計測光学系) 30 座標計測回路(相対位置計測系の一部) 32 制御系(制御装置、演算処理装置) 52 指標板 78、80 移動鏡(相対位置計測系の一部) 82、84 反射ミラー(相対位置計測系の一部) 86X、86Y レーザ干渉計(相対位置計測系の一部) 100 投影露光装置 106 指標板 128 計測顕微鏡(計測光学系) R レチクル(マスク) PL 投影光学系 W ウエハ(感光基板) MA、MB アライメントマーク(位置合わせ用マーク) PM1、PM2 指標マーク 10 projection exposure apparatus 26 fixed measurement microscope (measurement optical system) 28 movable measuring microscope (measurement optical system) 30 coordinate measurement circuit (a part of the relative position measurement system) 32 control system (control unit, processing unit) 52 indicator plate 78 moving mirror (part of a relative position measurement system) 82, 84 a reflection mirror (a part of the relative position measurement system) 86X, (part of a relative position measurement system) 86Y laser interferometer 100 projection exposure apparatus 106 index plate 128 measurement microscope (measurement optical system) R a reticle (mask) PL projection optical system W wafer (photosensitive substrate) MA, MB alignment mark (alignment mark) PM1, PM2 index mark

Claims (14)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 マスク上に形成されたパターンを、複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写する投影露光装置であって、 投影光学系と;前記投影光学系を介さないで前記複数の位置合わせ用マークを計測する複数の計測光学系とを備え、この内の少なくとも1つが前記投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることを特徴とする投影露光装置。 The method according to claim 1] which is formed on the mask pattern, a projection exposure apparatus for transferring a plurality of photosensitive substrate mark for alignment is formed position, and the projection optical system; not through the projection optical system and wherein a plurality of the plurality of measurement optical system for measuring a mark alignment, at least one of the movable least uniaxially in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system projection exposure apparatus that.
  2. 【請求項2】 前記複数の計測光学系に関連して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を計測する相対位置計測系を更に備える請求項1に記載の投影露光装置。 Wherein disposed in the projection exposure apparatus in relation to the plurality of measurement optical system, said at least one movable measuring optical system, relative position, or fixed measuring optical with respect to the projection optical system the projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a relative position measurement system for measuring a relative position with respect to the system.
  3. 【請求項3】 前記複数の計測光学系と接続されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複数の計測光学系から得られた計測データに従って、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出する演算処理装置を更に備える請求項2に記載の投影露光装置。 3. disposed in the projection exposure apparatus is connected to the plurality of measurement optical system, prior to the start of exposure, in accordance with the measurement data obtained from the plurality of measurement optical systems, forming a predetermined plurality of shot areas position sequentially determining the alignment marks, a projection exposure apparatus according to claim 2, further comprising a processing unit for calculating the arrangement coordinates of each shot area.
  4. 【請求項4】 複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上の複数のショット領域を転写位置に順次位置決めする移動型の投影露光装置であって、 マスクに形成されたパターンを前記ショット領域に投影する投影光学系と;複数の計測光学系であって、その数に応じた個数の位置合わせ用マークを計測する複数の計測光学系とを備え、この内の少なくとも1つが前記投影光学系の光軸に直交する平面内で少なくとも一軸方向に移動可能であることを特徴とする投影露光装置。 4. A plurality of mobile type projection exposure apparatus for sequentially positioning a plurality of shot areas on the transfer position on the photosensitive substrate mark is formed aligned, the shot area pattern formed on a mask a projection optical system for projecting a; a plurality of measurement optical system, and a plurality of measurement optical system which measures the alignment mark of the number corresponding to the number, at least one of the projection optical system of this projection exposure apparatus, characterized in that in the plane perpendicular to the optical axis is movable in at least one direction.
  5. 【請求項5】 前記複数の計測光学系に関連して前記投影露光装置に配置され、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の、前記投影光学系に対する相対的な位置、あるいは固定の計測光学系に対する相対的な位置を計測し、前記相対な位置を示す相対位置計測データを生成する相対位置計測系を更に備える請求項4に記載の投影露光装置。 5. disposed in the projection exposure apparatus in relation to the plurality of measurement optical system, said at least one movable measuring optical system, relative position, or fixed measuring optical with respect to the projection optical system measuring a relative position with respect to the system, a projection exposure apparatus according to claim 4, further comprising a relative position measuring system for generating a relative position measurement data indicating the relative positions.
  6. 【請求項6】 前記複数の計測光学系と機能的に接続されて前記投影露光装置に配置され、前記相対位置計測データに応じて、前記少なくとも1つの移動可能な計測光学系の位置を制御し、前記投影光学系に対する相対的な位置関係を一定に保つように制御する制御装置を更に備える請求項5に記載の投影露光装置。 6. disposed the plurality of measurement is the optical system functionally connected to the projection exposure apparatus, according to the relative position measurement data to control the position of said at least one movable measuring optical system the projection exposure apparatus according to claim 5, further comprising a control device for controlling so as to maintain a constant relative positional relationship with respect to the projection optical system.
  7. 【請求項7】 前記複数の計測光学系と接続されて前記投影露光装置に配置され、露光開始に先だって、前記複数の計測光学系から得られた計測データによって、所定の複数のショット領域に形成された位置合せ用マークの位置を順次決定し、各ショット領域の配列座標を算出する演算処理装置を更に備える請求項5に記載の投影露光装置。 7. disposed in the projection exposure apparatus is connected to the plurality of measurement optical system, prior to the start of exposure, the measurement data obtained from the plurality of measurement optical systems, forming a predetermined plurality of shot areas position sequentially to determine the position of the mark for combined, a projection exposure apparatus according to claim 5, the processing unit further comprises calculating the arrangement coordinates of each shot area.
  8. 【請求項8】 前記演算処理装置は、前記位置合わせ用マークの位置計測に際し、少なくとも1ショットについては同一ショット領域内の複数マークを同時計測することを特徴とする請求項7に記載の投影露光装置。 Wherein said processing unit, upon position measurement of the mark for the alignment, the projection exposure according to claim 7, characterized in that the simultaneous measurement of multiple marks of the same shot area for at least one shot apparatus.
  9. 【請求項9】 前記演算処理装置は、前記計測結果と参照ショット配列データとに基づいて統計処理により各ショット領域の配列を算出することを特徴とする請求項3 Wherein said arithmetic processing unit according to claim 3, characterized in that to calculate the sequence of the shot areas by statistical processing based on said measurement result and the reference shot sequence data
    又は7に記載の投影露光装置。 Or projection exposure apparatus according to 7.
  10. 【請求項10】 前記移動可能な計測光学系が、直交2 Wherein said movable measuring optical system, orthogonal 2
    軸方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項1又は4に記載の投影露光装置。 The projection exposure apparatus according to claim 1 or 4, characterized in that it is movable in the axial direction.
  11. 【請求項11】 マスク上に形成されたパターンを、複数の位置合わせ用マークが形成された感光基板上に転写する投影露光装置であって、 前記感光基板に対する共役面上で相対的な位置関係が調整可能な少なくとも2つの指標マークを有し、前記感光基板上に形成された前記位置合わせ用マークを計測する画像処理方式の計測光学系と;前記計測光学系による計測結果に従って、前記マスク上に形成された前記パターンを前記感光基板上に投影する投影光学系とを備える投影露光装置。 11. A formed on a mask pattern, a projection exposure apparatus for transferring a plurality of alignment marks are formed photosensitive substrate relative positional relationship on the conjugate plane with respect to the photosensitive substrate There has at least two index marks adjustable, wherein a mark for the alignment formed on the photosensitive substrate and measuring optical system of the image processing method of measuring; according to the results measured by said measuring optical system, on the mask projection exposure apparatus comprising a projection optical system for projecting the pattern formed on the photosensitive substrate.
  12. 【請求項12】 基板上に配列され、マスクに形成されたパターンが転写される複数のショット領域それぞれを位置合せする位置合せ方法であって、 予め選択された少なくとも1つのショット領域における複数の位置合せ用マークの位置を同時に計測する第1工程と;前記第1工程における計測結果に従って、前記基板上に配列された前記複数のショット領域それぞれの静止座標系上における座標位置を算出する第2工程と;前記第2工程での算出結果に従って、前記基板の移動位置を制御し、前記複数のショット領域の各々を所定の前記パターンの転写位置に位置合わせする第3工程とを含む位置合せ方法。 12. is arranged on a substrate, a positioning method by which a pattern formed on the mask is to align each of a plurality of shot areas to be transferred, a plurality of positions in which pre-selected at least one shot regions first step and for measuring the position of the mark together simultaneously; according the measurement result in the first step, a second step of calculating the coordinate position on the array of the plurality of shot regions each stationary coordinate system on the substrate When, the following calculation result in the second step to control the movement position of the substrate, the alignment process and a third step of aligning each of the plurality of shot regions on the transfer position of a predetermined said pattern.
  13. 【請求項13】 前記第1工程では、前記複数のショット領域のほぼ同じ位置関係にある複数の位置合わせマークの位置を同時に計測することを少なくとも2回行うことを特徴とする請求項12に記載の位置合せ方法。 The method according to claim 13, wherein the first step, according to claim 12, characterized in that at least twice to measure a plurality of alignment the position of the mark at the same time in substantially the same positional relationship of the plurality of shot areas alignment method.
  14. 【請求項14】 前記第2工程では、前記第1工程で計測された前記複数の位置合せ用マークの位置を統計演算することによって、前記複数のショット領域それぞれの座標位置を決定することを特徴とする請求項13に記載の位置合せ方法。 The method according to claim 14 wherein said second step, said by statistically calculating the position of the mark for multiple alignment measurement in a first step, characterized by determining the coordinate position of each of the plurality of shot areas alignment method according to claim 13,.
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