JPH11243053A - Projection exposure device and projection exposure method - Google Patents

Projection exposure device and projection exposure method

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Publication number
JPH11243053A
JPH11243053A JP10362439A JP36243998A JPH11243053A JP H11243053 A JPH11243053 A JP H11243053A JP 10362439 A JP10362439 A JP 10362439A JP 36243998 A JP36243998 A JP 36243998A JP H11243053 A JPH11243053 A JP H11243053A
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JP
Japan
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alignment
reticle
mark
mic
projection
Prior art date
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Application number
JP10362439A
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Japanese (ja)
Inventor
Muneyasu Yokota
宗▲やす▼ 横田
Hirotaka Tateno
博貴 立野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH11243053A publication Critical patent/JPH11243053A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the alignment accuracy on a photosensitive substrate of a projection image or the alignment accuracy in overlapped exposure excellent by setting the illumination region for position alignment on a mask with an opening, which is smaller than the opening for setting the illumination region on the mask. SOLUTION: When the image of a circuit pattern is transferred on the specified image forming surface, the illumination region of a mask is set with the first opening. When the positioning pattern provided on the mask is detected, the illumination region including the positioning pattern is set with the second opening, which is smaller than the first opening. At this time, the mark for die-by-alignment provided on a reticle 12 and the inverse projection image by a projection lens 21 of the mark for die-by die alignment are overlapped and observed. A step alignment microscope 11 for this purpose is arranged in the exposed optical path directly over the reticle 12 so that advance and retreat can be performed.

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】本発明はマスクの形成された
パターンの像を投影光学系系より感光基板上に投影露光
する装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の露
光装置、方法、回路製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for projecting and exposing an image of a pattern formed with a mask on a photosensitive substrate from a projection optical system, for example, an exposure apparatus, a method and a circuit manufacturing method of a step-and-repeat system. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超LSI等の半導体素子の製造
に、縮小投影型露光装置、所謂ステッパーが多数使われ
るようになってきた。ステッパーは、回路パターン等の
描れたレチクルを装置の所定位置に正確にセットし、感
光基板としての半導体ウェハを載置するステージをxy
方向に一定量だけステッピングさせては回路パターンの
投影露光を行なうことを繰り返すものである。この場
合、投影光学系としての投影レンズによる露光像が、ウ
ェハ上の所定の位置に精密に位置合わせ(アライメン
ト)される必要がある。このアライメントの方式として
オフ・アクシス・アライメント法が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a large number of reduction projection type exposure apparatuses, so-called steppers, have been used in the manufacture of semiconductor devices such as VLSI. The stepper accurately sets a reticle on which a circuit pattern or the like has been drawn at a predetermined position of the apparatus, and moves the stage on which a semiconductor wafer as a photosensitive substrate is mounted in xy
The projection of the circuit pattern is repeatedly performed by stepping the circuit pattern in the direction by a fixed amount. In this case, the exposure image by the projection lens as the projection optical system needs to be precisely aligned with a predetermined position on the wafer. An off-axis alignment method is known as this alignment method.

【0003】オフ・アクシス・アライメント法とは、投
影レンズとは異なる位置に別設したウェハアライメント
用の顕微鏡を用いて、ウェハ上のアライメントマークを
検出し、ウェハをその顕微鏡に位置合わせした後、その
位置を基準として一定量だけウェハ(ステージ)を移動
させて投影レンズの下に送り込み、そこでステップ・ア
ンド・リピート方式の露光を行なうものである。この場
合、ウェハ上の任意の点とレチクル上の基準点の投影位
置との間の距離を正確に求めておかないと、精度の高い
重ね合わせ露光が行なえない。その距離を正確に求める
ためには、オフ・アクシス方式の顕微鏡の光軸位置と、
レチクル上の基準点(アライメントマーク等)の位置を
検出するための観察系、所謂レチクルアライメント用の
顕微鏡の光軸位置との間の距離(以下ベースライン測定
値と呼ぶ)が正しく測定されていることが前提となる。
ベースライン測定は、ステージ上に設けられた基準マー
クを用い、オフ・アクシス方式のウェハアライメント顕
微鏡がその基準マークを検出したときのステージの位置
と、レチクルアライメント顕微鏡が投影レンズを介して
基準マークを検出したときのステージの位置とを、ステ
ージ位置計測用のレーザ光波干渉長器(以下、レーザ干
渉計と呼ぶ)を使って計測することによって行なわれ
る。
[0003] The off-axis alignment method is a method in which an alignment mark on a wafer is detected by using a wafer alignment microscope separately provided at a position different from a projection lens, and the wafer is aligned with the microscope. The wafer (stage) is moved by a fixed amount based on the position and is sent below the projection lens, where exposure is performed by a step-and-repeat method. In this case, unless the distance between an arbitrary point on the wafer and the projection position of the reference point on the reticle is determined accurately, overlay exposure with high accuracy cannot be performed. In order to accurately determine the distance, the optical axis position of the off-axis microscope and
An observation system for detecting the position of a reference point (such as an alignment mark) on the reticle, that is, the distance between the optical axis position of a so-called reticle alignment microscope (hereinafter referred to as a baseline measurement value) is correctly measured. It is assumed that
Baseline measurement uses fiducial marks provided on the stage, and the position of the stage when the off-axis wafer alignment microscope detects the fiducial mark, and the reticle alignment microscope uses the fiducial mark through the projection lens. The position of the stage at the time of detection is measured by using a laser light wave interferometer (hereinafter, referred to as a laser interferometer) for measuring the stage position.

【0004】一般にレチクルアライメント顕微鏡は、ウ
ェハへの露光動作に先立ってレチクルをアライメントす
る際に使われるものであり、露光用の照明光をレチクル
全面に照射し、レチクルの周辺付近に設けられた基準点
としてのレチクルアライメントマークの像を観察するも
のである。このレチクルアライメント時には、ステージ
上にウェハを載置することが禁止されている。このよう
に、レチクルアライメント時に、レチクル全面に露光用
の照明光を照射する形式のものにおいては、上述のベー
スライン測定時にも同様に照明光が投影レンズを介して
ステージ上の基準マークを照射し、基準マークの像を再
び投影レンズを介してレチクルアライメント顕微鏡で観
察することになる。
In general, a reticle alignment microscope is used when aligning a reticle prior to an exposure operation on a wafer. The reticle alignment microscope irradiates the entire surface of the reticle with illumination light for exposure, and a reference provided near the reticle. This is for observing the image of the reticle alignment mark as a point. At the time of this reticle alignment, placing a wafer on the stage is prohibited. As described above, in the type in which the illumination light for exposure is applied to the entire surface of the reticle at the time of reticle alignment, the illumination light similarly irradiates the reference mark on the stage via the projection lens also at the time of the above-described baseline measurement. Then, the image of the reference mark is observed again by the reticle alignment microscope via the projection lens.

【0005】ところでこの種の投影レンズは、露光用の
照明光が入射することによって、その光の一部を熱とし
て吸収し、焦点位置や結像倍率などの結像特性が変化す
る。このためベースライン測定時又はレチクルアライメ
ント時に、投影レンズに露光用の照明光を多量に入射さ
せた状態では、計測したベースライン測定値の精度又は
レチクルアライメント精度が悪化してしまうといった欠
点があった。
In this type of projection lens, when illumination light for exposure is incident, a part of the light is absorbed as heat, and imaging characteristics such as a focal position and an imaging magnification change. Therefore, when a large amount of illumination light for exposure is incident on the projection lens at the time of baseline measurement or reticle alignment, there is a disadvantage that the accuracy of the measured baseline measurement value or the reticle alignment accuracy deteriorates. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら欠点を
解決し、ベースライン測定値の精度、レチクルアライメ
ント精度を高めることにより、露光すべき投影像の感光
基板上でのアライメント精度、あるいは重ね合わせ露光
におけるアライメント精度等を良好にした投影露光装
置、方法、回路製造方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves these drawbacks and enhances the accuracy of baseline measurement values and the accuracy of reticle alignment, thereby improving the alignment accuracy of a projection image to be exposed on a photosensitive substrate or superposition. An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus, a method, and a circuit manufacturing method with improved alignment accuracy and the like in exposure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明ではマスクに形成されたパターンの像を基
板上に形成するための投影光学系と;光源からの照明光
で前記マスクを照明するための照明光学系と;マスク上
に設けられた位置合わせ用のパターン、又は基板上に形
成された位置合わせ用のパターンを光学的に検出する検
出光学系とを備えた投影露光装置において、投影光学系
に入射するエネルギーを調整するエネルギー調整手段を
備え、検出光学系によって、位置合わせ用のパターンを
検出している間に、エネルギー調整手段を動作させるこ
ととした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a projection optical system for forming an image of a pattern formed on a mask on a substrate; A projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system for illuminating light; and a detection optical system for optically detecting an alignment pattern provided on a mask or an alignment pattern formed on a substrate. , An energy adjusting means for adjusting the energy incident on the projection optical system is provided, and the energy adjusting means is operated while the detection optical system is detecting the alignment pattern.

【0008】また、前記位置合わせ用のパターンを含む
前記マスク上の領域を変化させる照明領域調整手段を有
することとした。
[0008] Further, an illumination area adjusting means for changing an area on the mask including the positioning pattern is provided.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例による縮小
投影型露光装置の概略的な構成を示す図である。光源と
しての水銀ランプ1からの光は楕円鏡2で集光され、ダ
イクロイックミラー3で反射された後、4枚の羽根を有
するロータリーシャッターに至る。シャッター4 を通
過した光束はフライアイ・レンズ等を含むオプチカル・
インテグレータ5に入射し、多数の2次光源像を形成す
る。オプチカル・インテグレータ5から射出した光は、
ダイクロイックミラー6で反射され、メイン・コンデン
サレンズ7に入射する。コンデンサレンズ7の下方には
4枚の独立可動のブレードを有する照明視野絞りとして
のレチクルブラインド8が設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Light from a mercury lamp 1 as a light source is collected by an elliptical mirror 2 and reflected by a dichroic mirror 3 before reaching a rotary shutter having four blades. The luminous flux passing through the shutter 4 is an optical beam including a fly-eye lens and the like.
The light enters the integrator 5 and forms a number of secondary light source images. The light emitted from the optical integrator 5 is
The light is reflected by the dichroic mirror 6 and enters the main condenser lens 7. Below the condenser lens 7, a reticle blind 8 as an illumination field stop having four independently movable blades is provided.

【0010】コンデンサレンズ7からの光は、マスクと
してのレチクル12を均一を光強度で一様に照明する。
コンデンサレンズ7とレチクルブラインド8との間に
は、レチクル12を装置本体に対して位置合わせするた
めの検出光学系としてのレチクルアライメント顕微鏡
(以下R−Micと呼ぶ )9が設けられている。図1
ではR−Mic9 しか示していないが、実際にはレチ
クル12のx方向とそれに直交するy方向との2次元的
な位置ずれを、レチクル12の十字状マークを検出して
求めるための顕微鏡Rxy−Mic9aと、十字状マー
クとは異なる位置に設けられた線状のマークを検出し
て、レチクル12の回転方向の位置ずれを求めるための
顕微鏡Rθ−Mic9bとの2本が用意されている。
The light from the condenser lens 7 uniformly illuminates the reticle 12 as a mask with uniform light intensity.
A reticle alignment microscope (hereinafter, referred to as R-Mic) 9 as a detection optical system for aligning the reticle 12 with respect to the apparatus main body is provided between the condenser lens 7 and the reticle blind 8. FIG.
Although only the R-Mic 9 is shown in the figure, a two-dimensional displacement between the x direction of the reticle 12 and the y direction orthogonal to the reticle 12 is actually detected by the microscope Rxy- for detecting the cross mark of the reticle 12. Two microscopes are provided: a Mic 9a and a microscope Rθ-Mic 9b for detecting a linear mark provided at a position different from the cross-shaped mark and calculating a displacement in the rotation direction of the reticle 12.

【0011】さて、レチクル12に描かれた回路パター
ン等の像は、縮小投影レンズ21によって所定の結像面
内に形成される。結像面内の位置するウェハ16はx、
y方向に2次元移動するステージ17上に保持され、ス
テージ17はモータ19によって駆動される。そしてス
テージ17の座標位置は、レーザ干渉計18によって常
に計測されている。このステージ17上には各種アライ
メント顕微鏡間のベースラインを計測するときに使われ
る基準マークFMを備えたマーク板15が固定されてい
る。マーク板15はガラス基板の表面にクロム等の光反
射性の層を形成し、その層の一部分をエッチングして基
準マークFMを設けたものである。このマーク板15の
表面はベースライン測定時には、投影レンズ21の結像
面と一致するように高さ方向の調整が行なわれる。
An image of a circuit pattern or the like drawn on the reticle 12 is formed by a reduction projection lens 21 on a predetermined image plane. The wafer 16 located in the image plane is x,
The stage 17 is held on a stage 17 that moves two-dimensionally in the y direction, and the stage 17 is driven by a motor 19. The coordinate position of the stage 17 is always measured by the laser interferometer 18. A mark plate 15 having a reference mark FM used for measuring a baseline between various alignment microscopes is fixed on the stage 17. The mark plate 15 is formed by forming a light-reflective layer of chrome or the like on the surface of a glass substrate and etching a part of the layer to provide a reference mark FM. At the time of baseline measurement, the surface of the mark plate 15 is adjusted in the height direction so as to coincide with the image plane of the projection lens 21.

【0012】さらに本実施例の装置には、レチクル12
上に設けられたダイ・バイ・ダイ・アライメント用のマ
ークと、ウェハ16上に設けられたダイ・バイ・ダイ・
アライメント用のマークの投影レンズ21による逆投影
像(拡大像)とを重ね合わせて観察するためのステップ
・アライメント顕微鏡(以下S−Micと呼ぶ )11
が、レチクル12の直上の露光光路内に進退可能に配置
されている。S−MiCIIは図1では1つしか示して
いないが、レチクル12上の異なる2ケ所に設けられた
x方向用のスプップ・マークとy方向用のステップ・マ
ークの夫々を別々に検出するように、顕微鏡Sx−Mi
c11aと顕微鏡Sy−Mic11bとの2本が設けら
れている。
Further, the apparatus according to the present embodiment has a reticle 12
The die-by-die alignment mark provided on the wafer 16 and the die-by-die alignment mark provided on the wafer 16 are provided.
A step alignment microscope (hereinafter, referred to as S-Mic) 11 for superimposing and observing a back projection image (enlarged image) of the alignment mark by the projection lens 21.
Are disposed in the exposure optical path immediately above the reticle 12 so as to be able to advance and retreat. Although only one S-MiCII is shown in FIG. 1, each of the x-direction spup mark and the y-direction step mark provided at two different positions on the reticle 12 is separately detected. , Microscope Sx-Mi
Two are provided, c11a and microscope Sy-Mic11b.

【0013】またレチクル12の下方から投影レンズ2
1内にレーザ光束29を入射することによって、投影レ
ンズ21の結像面内のシート状のスポット光を形成する
とともに、そのスポット光がウェハ16上のマークを照
射したときに発生する光情報(回折光、散乱光等)を投
影レンズ21を介して受光し、ウェハ16の位置を検出
するレーザ・ステップ・アライメント系(以下LSと呼
ぶ)35が設けられている。このLS系35も、実際に
はx方向に伸びたスポット光を発生し、ウェハ16のy
方向の位置を検出するY−LS系35aと、y方向に伸
びたスポット光を発生し、ウェハ16のx方向の位置を
検出するx−LS系35bとの2組で構成される。この
LS系35のレーザ光束29はウェハ16に塗布された
フォトレジストを感光させないような波長に定められて
いる。
The projection lens 2 is located below the reticle 12.
1 forms a sheet-like spot light in the image forming plane of the projection lens 21 by irradiating the laser light flux 29 into the laser light flux 1, and optical information generated when the spot light irradiates a mark on the wafer 16 ( A laser step alignment system (hereinafter, referred to as LS) 35 that receives diffracted light, scattered light, and the like via the projection lens 21 and detects the position of the wafer 16 is provided. The LS system 35 also actually generates a spot light extending in the x direction, and
It comprises two sets of a Y-LS system 35a for detecting the position in the direction and an x-LS system 35b for generating a spot light extending in the y direction and detecting the position of the wafer 16 in the x direction. The wavelength of the laser beam 29 of the LS system 35 is set so as not to expose the photoresist applied to the wafer 16.

【0014】さて、投影レンズ21の周辺にはオフ・ア
クシス方式のウェハアライメントのために、3本のウェ
ハ・アライメント顕微鏡(以下W−Micと呼ぶ)13
a、13b、13cが所定の間隔で設けられている。た
だし図1ではW−Mic13cは図示していない。この
3本のW−Mic13a、13b、13cの配置につい
ては、詳しくは特開昭56−102823号公報に開示
されているので、ここでは説明を省略する。
Now, three wafer alignment microscopes (hereinafter referred to as W-Mic) 13 are provided around the projection lens 21 for off-axis wafer alignment.
a, 13b and 13c are provided at predetermined intervals. However, the W-Mic 13c is not shown in FIG. The arrangement of the three W-Mics 13a, 13b, 13c is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-102823, and will not be described here.

【0015】上記R−Mic9a、9b、S−Mic1
1a 、11b、LS系35、及びW−Mic13a、
13b、13cのアライメントセンサーはともに、夫々
が検出したマークに応じた光電信号を出力するための光
電素子を備えており、それら光電信号は制御ユニット2
0に入力する。ユニット20は、各アライメントセンサ
ーが検出したマークの位置ずれを検出し、その位置ずれ
が補正されるように、あるいは所定位置にステージ7を
位置決めするようにモータ19等を制御する。またユニ
ット20はシャッター4の開閉を制御するとともに、レ
ーザ干渉計18からの座標位置情報も入力する。
The above R-Mic 9a, 9b, S-Mic1
1a, 11b, LS system 35, and W-Mic13a,
Each of the alignment sensors 13b and 13c includes a photoelectric element for outputting a photoelectric signal corresponding to the mark detected by each of the alignment sensors.
Enter 0. The unit 20 detects a position shift of the mark detected by each alignment sensor, and controls the motor 19 and the like so that the position shift is corrected or the stage 7 is positioned at a predetermined position. The unit 20 controls opening and closing of the shutter 4 and also inputs coordinate position information from the laser interferometer 18.

【0016】さて図2は上記各アライメントセンサーの
結像面上での配置とレチクル12の投影像との関係を模
式的に示す平面図である。図2において、破線で示した
円形の領域は投影レンズ21のイメージフィールドIf
であり、それとほぼ同じ大きさの正方形の領域はレチク
ル12の外形である。レチクル12のパターン領域PA
はイメージフィールドlf内に納まるような寸法に決め
られている。イメージフィールドlfの中心、すなわち
投影レンズ21の光軸を原点CCとするように座標系x
yを定めると、Rxy−Mic9aの検出中心90aは
x軸上に位置し、Rθ−Mic9bの検出中心90bは
y軸上に位置する。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the relationship between the arrangement of the alignment sensors on the image plane and the projected image of the reticle 12. As shown in FIG. In FIG. 2, a circular area indicated by a broken line is an image field If of the projection lens 21.
, And a square area having substantially the same size is the outer shape of the reticle 12. Pattern area PA of reticle 12
Is determined so as to fit within the image field If. The coordinate system x is set so that the center of the image field If, that is, the optical axis of the projection lens 21 is the origin CC.
When y is determined, the detection center 90a of the Rxy-Mic 9a is located on the x axis, and the detection center 90b of the Rθ-Mic 9b is located on the y axis.

【0017】検出中心90aは、レチクル12上の十字
状マークを挟み込むような、Rxy−Mic9a内の指
標マークの2次元的な中心であり、検出中心90bはレ
チクル12上のx方向に伸びた線状マークを挟み込むよ
うな、Rθ−Mic9b内の指標マークの中心である。
ただしRθ−Mic9b内には検出中心90bをy方向
に微小量だけ変位させて、検出中心90aとのy方向の
間隔Y1を調整するための光軸補正機構が組み込まれて
いる。また、Rθ−Mic9bの原点CCを挟んだ反対
側にはSx−Mic11aがy軸上に位置し、Rxy−
Mic9aの原点CCを挟んだ反対側にはSy−Mic
11bがx軸上に位置している。さらに、イメージフィ
ールドlf内で、かつパターン領域PAの外側のx軸上
には、Y−LS系35aによるシート状のスポット光S
Pyがx方向に細長く伸びて位置し、同様に、パターン
領域PAの外側のy軸上にはX−LS系35bによるス
ポット光SPxがy方向に細長く伸びて位置している。
そしてW−Mic13aはウェハ16上、又はマーク板
15上のx方向に伸びたマークのy方向の位置を検出す
るための検出中心130yを有し、この中心130yは
検出中心90aからy方向にWyだけ離れたy軸上に位
置している。同様に、W−Mic13bはy方向に伸び
たマークの方向の位置を検出するための検出中心130
xを有し、この中心130xは検出中心90aからx方
向にWxだけ離れたx軸上に位置している。
The detection center 90a is a two-dimensional center of the index mark in the Rxy-Mic 9a sandwiching the cross mark on the reticle 12, and the detection center 90b is a line extending in the x direction on the reticle 12. It is the center of the index mark in Rθ-Mic 9b that sandwiches the shape mark.
However, an optical axis correction mechanism for displacing the detection center 90b by a small amount in the y direction and adjusting the distance Y1 in the y direction from the detection center 90a is incorporated in the Rθ-Mic 9b. Further, Sx-Mic 11a is located on the y-axis on the opposite side of the origin CC of Rθ-Mic 9b, and Rxy-Mic 9b
On the opposite side of the origin CC of Mic9a, Sy-Mic
11b is located on the x-axis. Further, in the image field If and on the x-axis outside the pattern area PA, a sheet-like spot light S by the Y-LS system 35a is provided.
Py is positioned to be elongated in the x direction, and similarly, on the y axis outside the pattern area PA, the spot light SPx by the X-LS system 35b is positioned to be elongated in the y direction.
The W-Mic 13a has a detection center 130y for detecting the position of the mark extending in the x direction on the wafer 16 or the mark plate 15 in the y direction. Are located only on the y-axis at a distance. Similarly, the W-Mic 13b has a detection center 130 for detecting the position of the mark extending in the y direction.
The center 130x is located on the x-axis separated from the detection center 90a by Wx in the x-direction.

【0018】またW−Mic13cはW−Mic13a
と同様に機能する検出中心130θを有し、W−Mic
13aと共同して、ウェハ16上の離れた2ケ所のマー
クを同時に観察して、ウェハ16の回転誤差を検出する
ものである。ところでステージ17上のマーク板15の
表面には、図2に示すような十字状の基準マークFMが
設けられるが、y方向に伸びた線状マークをFMx、x
方向に伸びた線状マークをFMyとする。この基準マー
クFMは、各アライメントセンサーの検出中心90a、
90b、130y、130x、130θとスポット光S
Px、SPy、及びSx−Mic11a、Sy−Mic
11bによってともに検出され得るものであり、ベース
ライン測定時には各アライメントセンサーで検出される
ように動き回わる。
The W-Mic 13c is a W-Mic 13a.
W-Mic
In cooperation with 13a, two distant marks on the wafer 16 are simultaneously observed to detect a rotation error of the wafer 16. A cross-shaped reference mark FM as shown in FIG. 2 is provided on the surface of the mark plate 15 on the stage 17, and linear marks extending in the y direction are denoted by FMx and x.
A linear mark extending in the direction is defined as FMy. The fiducial mark FM has a detection center 90a of each alignment sensor,
90b, 130y, 130x, 130θ and spot light S
Px, SPy, Sx-Mic11a, Sy-Mic
11b, it moves around as detected by each alignment sensor during baseline measurement.

【0019】図3は上記の装置におけるレチクルアライ
メント顕微鏡R−Mic9の具体的を構成を示す光学配
置図である。R−Mic9の先端にはプリズムブロック
G0が設けられ、コンデンサレンズ7からの照明光LB
は、このプリズムブロックG0を透過して、レチクル1
2を照明する。レチクル12のパターン面PT上のマー
クからの光は、プリズムブロックG0の斜面gで反射し
た後、第1対物レンズG1に入射して平行光となり、第
2対物レンズG2によって所定の結像面FPに収束し、
マークの拡大像が形成される。結像面FPには、図2中
に示したような検出中心90a又は90bを表わす指標
マークを待ったガラス板が配置され、さらにその後方に
は、不図示ではあるが指標マークとレチクル12上のマ
ーク等を重ね合わせて観察するための接眼部(テレビカ
メラ)や、指標マークとレチクルマーク等とのずれを光
電的に検出する光電素子等が設けられている。
FIG. 3 is an optical arrangement diagram showing a specific configuration of the reticle alignment microscope R-Mic9 in the above-described apparatus. A prism block G0 is provided at the tip of the R-Mic 9, and illumination light LB from the condenser lens 7 is provided.
Is transmitted through the prism block G0 and the reticle 1
Illuminate 2. The light from the mark on the pattern surface PT of the reticle 12 is reflected by the inclined surface g of the prism block G0, then enters the first objective lens G1 to become parallel light, and is formed into a predetermined image plane FP by the second objective lens G2. Converges to
An enlarged image of the mark is formed. A glass plate waiting for an index mark representing the detection center 90a or 90b as shown in FIG. 2 is disposed on the image forming plane FP, and further behind the index plate and the index mark (not shown) on the reticle 12 are arranged. An eyepiece (TV camera) for superimposing and observing marks and the like, a photoelectric element for photoelectrically detecting a shift between the index mark and the reticle mark, and the like are provided.

【0020】尚図3において、一点鎖線l1は R−M
ic9の光軸を表わし、実線l2は主光線を表わす。主
光線l2は投影レンズ21の入射瞳の中心を通るように
定められている。このR−Mic9はレチクル12のパ
ターン面PTに合焦するように構成されている。このた
め、投影レンズ21の結像面内に基準マークFMが位置
すると、その像は投影レンズ21を介してパターン面P
T上に結像されることになり、結局R−Mic9の結像
面FP上に基準マークFMの像が合焦して形成される。
また図3に示した系は、Rxy−Mic9aに関しては
装置に対して光軸が固定されているが、Rθ−Mic9
bに関しては前述のような光軸補正機構が組み込まれて
いる。
In FIG. 3, the dashed line 11 is RM
represents the optical axis of ic9, and the solid line 12 represents the principal ray. The principal ray 12 is determined so as to pass through the center of the entrance pupil of the projection lens 21. The R-Mic 9 is configured to focus on the pattern surface PT of the reticle 12. Therefore, when the reference mark FM is located in the image plane of the projection lens 21, the image is transmitted through the projection lens 21 to the pattern plane P
As a result, the image of the reference mark FM is formed in focus on the imaging plane FP of the R-Mic 9.
In the system shown in FIG. 3, the optical axis of the Rxy-Mic 9a is fixed to the device, but the Rθ-Mic 9a
For b, the optical axis correction mechanism as described above is incorporated.

【0021】次に本実施例のベースライン測定の一連の
流れを説明する。本実施例では、レチクルアライメント
顕微鏡の使用時における減光手段としてシャッター4を
用いるものとする。図1〜図3に示した装置では、ベー
スライン測定値の管理は、図2に示したRxy−Mic
9aの検出中心90aが基準となる。まずレチクル12
を装置にセットする。このとき、レチクル12上のレチ
クルアライメント用の十字状マークRMが図4に示すよ
うにRxy−Mic9aの検出中心90aを表わす指標
マークから所定方向いはずれるように位置決めする。次
にレチクルブラインド8の4枚のブレードを、図3に示
すようにほぼ全開にしてRxy−Mic9a、Rθ−M
ic9bがともにレチクルアライメントマークを観察で
きるようにする。そして、図5に示すように、シャッタ
ー4を半開にする。
Next, a series of flows of the baseline measurement of this embodiment will be described. In the present embodiment, it is assumed that the shutter 4 is used as a dimming unit when the reticle alignment microscope is used. In the apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the management of the baseline measurement value is performed by the Rxy-Mic shown in FIG.
The detection center 90a of 9a serves as a reference. First, reticle 12
Is set on the device. At this time, the reticle 12 is positioned so that the cross mark RM for reticle alignment on the reticle 12 deviates from the index mark indicating the detection center 90a of the Rxy-Mic 9a in a predetermined direction as shown in FIG. Next, the four blades of the reticle blind 8 are almost fully opened as shown in FIG. 3, and the Rxy-Mic 9a and the Rθ-M
Both the ic 9b allow the reticle alignment mark to be observed. Then, as shown in FIG. 5, the shutter 4 is opened halfway.

【0022】従来では、このシャッター4 を全開し
て、照明光束LB’を全て通過させ、レチクル21のほ
ぼ全面に露光時と同等の光量を与えていた。しかしなが
ら本実施例ではシャッター4を半開して、照明光束L
B’の一部を通過させ、残りを遮光するようにしたの
で、レチクル21を照明する光量、すなわち投影レンズ
21に入射する光量は、露光時の光量と〈らべて格段に
低くなる。ここでシャッター4の半開とは、必ずしも照
明光束LB’の半分が通過するという意味に限定される
ものではない。レチクル12を照明する光量(強度)を
どこまで低下させることができるかは、R−Mic9内
の光電素子の感度による。すなわちマーク検出時に光電
信号の信号対雑音(S/N)比が、必要なだけ得られる
範囲内で照明光強度を低下させるように、シャッター4
の回転角度位置を決定する。
Conventionally, the shutter 4 is fully opened to allow all of the illumination light beam LB 'to pass therethrough, so that almost the entire surface of the reticle 21 is given the same amount of light as during exposure. However, in this embodiment, the shutter 4 is opened halfway, and the illumination light flux L
Since a part of B 'is made to pass and the rest is shielded from light, the amount of light for illuminating the reticle 21, that is, the amount of light incident on the projection lens 21, is significantly lower than the amount of light at the time of exposure. Here, the half opening of the shutter 4 is not necessarily limited to the meaning that half of the illumination light beam LB ′ passes. The extent to which the light amount (intensity) for illuminating the reticle 12 can be reduced depends on the sensitivity of the photoelectric element in the R-Mic 9. That is, when the mark is detected, the shutter 4 is controlled so that the signal-to-noise (S / N) ratio of the photoelectric signal decreases the illumination light intensity within a necessary range.
Is determined.

【0023】次に、ステージ17を移動させて、図4の
ように基準マークFMがRxy−Mic9aの検出中心
90aと一致するように位置決めを行なう。制御ユニッ
ト20は、このときのステージ17の座標値(X0,Y
0)をレーザ干渉計18から読み込み記憶する。この座
標値(X0,Y0)がステージ17の移動平面(xy座
標系)内におけるRxy−Mic9a(中心90a)の
投影位置である。尚、このときRxy−Mic9aはレ
チクル12の透明部を介して基準マークFMの投影レン
ズ12による逆投影像を検出している。これはR−Mi
c9がレチクル12の裏面のパターン面PTに合焦する
ように構成されているからである。
Next, the stage 17 is moved and positioned so that the reference mark FM coincides with the detection center 90a of the Rxy-Mic 9a as shown in FIG. The control unit 20 determines the coordinate value (X0, Y
0) is read from the laser interferometer 18 and stored. The coordinate value (X0, Y0) is the projection position of the Rxy-Mic 9a (center 90a) on the moving plane (xy coordinate system) of the stage 17. At this time, the Rxy-Mic 9a detects a back-projected image of the reference mark FM by the projection lens 12 through the transparent portion of the reticle 12. This is R-Mi
This is because c9 is configured to focus on the pattern surface PT on the back surface of the reticle 12.

【0024】次に制御ユニット20はステージ17を移
動させて、基準マークFMをRθ−Mic9bの検出中
心90bが、設計上位置するべき位置に配置する。これ
はレーザ干渉計18が読み取る座標値のみに基づいて、
モータ19を制御することによって行なわれる。このと
きの基準マークFMの位置は、先の座標値(X0,Y
0)に対して、図2に示したように、検出中心90bと
検出中心90aとの設計上の間隔(X1,Y1)を加え
たものであり、座標値(X0+X1,Y0+Y1)であ
る。基準マークFMが位置決めされると、Rθ−Mic
9bの検出中心90bと基準マークFMのx方向に伸び
た線状マークFMyとがy方向で一致するように、前述
の光軸補正機構を調整する。これによって2本のレチク
ルアライメント顕微鏡はステージ17の座標系に関して
正確にアライメントされたことになる。
Next, the control unit 20 moves the stage 17 and places the reference mark FM at a position where the detection center 90b of the Rθ-Mic 9b should be located in design. This is based only on the coordinate values read by the laser interferometer 18,
This is performed by controlling the motor 19. The position of the reference mark FM at this time is determined by the previous coordinate value (X0, Y
0), as shown in FIG. 2, a design interval (X1, Y1) between the detection center 90b and the detection center 90a is added, and is a coordinate value (X0 + X1, Y0 + Y1). When the reference mark FM is positioned, Rθ-Mic
The above-described optical axis correction mechanism is adjusted so that the detection center 90b of the reference mark 9b and the linear mark FMy extending in the x direction of the reference mark FM match in the y direction. As a result, the two reticle alignment microscopes are accurately aligned with respect to the coordinate system of the stage 17.

【0025】次に、上記Rxy−Mic9aの検出中心
90aとレチクル12のマークRMとが一致し、Rθ−
Mic9bの検出中心90bと、もう1つのレチクルマ
ークとが一致するように、レチクル12を微動して位置
決め(レチクルアライメント)を行なう。このとき具体
的にはマーク板15の基準マークFMのない反射面が、
Rxy−Mic9aの視野内にくるようのステージ17
を位置決めした状態で、十字状マークRMが検出中心9
0aに一致るように、レチクル12のx方向とy方向と
の位置を調整する。その後、マーク板15の反射面がR
θ−Mic9bの視野内にくるようにステージ17を位
置決めした状態で、線状マークが検出中心90bに一致
するように、マークRMをほぼ中心としてレチクル12
を微小回転させる。以上の動作によって、レチクル12
もステージ17の座標系に関して正確にアライメントさ
れたことになる。
Next, the detection center 90a of the Rxy-Mic 9a coincides with the mark RM of the reticle 12, and Rθ−
The reticle 12 is finely moved to perform positioning (reticle alignment) so that the detection center 90b of the Mic 9b and another reticle mark coincide with each other. At this time, specifically, the reflection surface of the mark plate 15 without the reference mark FM is
Stage 17 to be within the field of view of Rxy-Mic9a
Is positioned, the cross mark RM is positioned at the detection center 9
The positions of the reticle 12 in the x direction and the y direction are adjusted so as to match 0a. After that, the reflection surface of the mark plate 15 becomes R
With the stage 17 positioned so as to be within the field of view of the [theta] -Mic 9b, the reticle 12 is centered on the mark RM so that the linear mark coincides with the detection center 90b.
Is slightly rotated. By the above operation, reticle 12
Are accurately aligned with respect to the coordinate system of the stage 17.

【0026】このレチクルアライメントが終了した時点
で、シャッター4は照明光束LB’を遮断する。シャッ
ター4が閉じるまでの間、照明光はレチクル12を介し
て投影レンズ21に入射し続けることになるが、シャツ
ター4を半開きにしたため、その入射エネルギー自体は
格段に低く、投影レンズ21の結像特性(焦点位置、投
影倍率等)の変動は十分に小さく押えられる。結像特性
に変動が生じると、以後に述べる各種ベースライン測定
時に誤差が生じることになる。次にステップ・アライメ
ント顕微鏡Sx−Mic11a、Sy−Mic11bの
投影位置を基準マークFMを用いて検出する。このと
き、レチクル12はすでに正確にアライメントされてい
るので、Sx−Mic11aの視野内には、図6に示す
ように、レチクル12のパターン領域PAの周辺に設け
られたステップ・マークSxMが観察可能に位置する。
ステップ・マークSxMは透明な矩形の窓状に形成され
ている。設計上ステップマークSxMの投影位置は予め
わかっているので、制御ユニット20はステージ17を
移動させて、第6図のように窓の中心的基準マークFM
のy方向に伸びた線状マークFMxが挟み込まれるよう
に位置決めを行なう。
When the reticle alignment is completed, the shutter 4 blocks the illumination light beam LB '. Until the shutter 4 closes, the illuminating light continues to enter the projection lens 21 via the reticle 12, but since the shirt star 4 is opened halfway, the incident energy itself is remarkably low. Variations in characteristics (focal position, projection magnification, etc.) are kept sufficiently small. If the imaging characteristics fluctuate, errors will occur during various baseline measurements described below. Next, the projection positions of the step alignment microscopes Sx-Mic11a and Sy-Mic11b are detected using the reference marks FM. At this time, since the reticle 12 is already accurately aligned, the step mark SxM provided around the pattern area PA of the reticle 12 can be observed in the field of view of the Sx-Mic 11a as shown in FIG. Located in.
The step mark SxM is formed in a transparent rectangular window shape. Since the projection position of the step mark SxM is known in advance by design, the control unit 20 moves the stage 17 and, as shown in FIG.
Is positioned so that the linear mark FMx extending in the y direction is sandwiched.

【0027】具体的には、ステップ・マークSxMの窓
内に線状マークFMxが位置した状態で、Sx−Mic
11a内の光電素子からの光電信号に基づいて、線状マ
ークFMxの窓内でのx方向の位置ずれΔx1,Δx2
を検出し、左右振り分けの中心、すなわちΔx1=Δx
2となるようにステージ17をx方向に微動させること
によって位置決めが完了する。制御ユニット20はこの
ときのステージ17のx方向の位置X3をレーザ干渉計
18から読み込み、記憶する。同様にSy−Mic11
bを用いて、レチクル12上のステップマークSyM
(不図示)と基準マークFMのx方向に伸びた線状マー
クFMyとをアライメントし、そのときのステージ17
のy方向の位置Y3を検出する。これによって、ステッ
プ・アライメント顕微鏡Sx−Mic11a のベース
ライン測定値SXはSX=X3−X0として計測され、
Sy−Mic11bのベースライン測定値SYはSY=
Y3−YO として計測されたことになる。尚、Δx1
=Δx2になるようにマークFMxを追い込まなくて
も、ステップ・マークSxMの中心位置は求めることが
できる。
More specifically, when the linear mark FMx is positioned within the window of the step mark SxM, the Sx-Mic
Based on the photoelectric signal from the photoelectric element in 11a, the positional deviation Δx1, Δx2 in the x direction within the window of the linear mark FMx.
And the center of the left / right distribution, that is, Δx1 = Δx
The positioning is completed by slightly moving the stage 17 in the x direction so as to be 2. The control unit 20 reads the position X3 of the stage 17 in the x direction at this time from the laser interferometer 18 and stores it. Similarly, Sy-Mic11
b, the step mark SyM on the reticle 12
(Not shown) and the linear mark FMy extending in the x direction of the reference mark FM are aligned, and the stage 17 at that time is aligned.
Is detected in the y direction. Thereby, the baseline measurement value SX of the step alignment microscope Sx-Mic11a is measured as SX = X3-X0,
The baseline measurement value SY of Sy-Mic11b is SY =
This means that the measurement was made as Y3-YO. Note that Δx1
= Δx2, the center position of the step mark SxM can be obtained without driving in the mark FMx.

【0028】次にレーザ・ステップ・アライメント系、
Y−LS系35a、X−LS系35bの各スポット光S
Py、SPxの投影位置を基準マークFMを用いて検出
する。まず図7に示すように、スポット光SPxと基準
マークFMの線状マークFMxとが平行に整列するよう
にステージ17を位置決めした後、基準マークFMを矢
印のようにx方向に移動させる。X−LS系35b は
スポット光SPxが線状マークFMxからの光情報を光
電変換し、制御ユニット20はその光電信号に基づい
て、スポット光SPxとマークFMxとが一致したとき
のステージ17のx方向の位置X4を検出して記憶す
る。同様に制御ユニット20は、基準マークFMの線状
マークFMyをy方向に走らせて、スポット光Syとマ
ークFMyとが一致したときのステージ17のy方向の
位置Y4を検出し記憶する。これによってレーザ・ステ
ップ・アライメント系、Y−LS系35aのベースライ
ン測定値LSYはLSY=Y4−Y0として計測され、
X−LS系35bのベースライン測定値LSXはLSX
=X4−X0として計測されたことになる。
Next, a laser step alignment system,
Each spot light S of the Y-LS system 35a and the X-LS system 35b
The projection positions of Py and SPx are detected using the reference mark FM. First, as shown in FIG. 7, after the stage 17 is positioned so that the spot light SPx and the linear mark FMx of the reference mark FM are aligned in parallel, the reference mark FM is moved in the x direction as shown by the arrow. The X-LS system 35b performs photoelectric conversion of the light information from the linear mark FMx with the spot light SPx, and the control unit 20 determines, based on the photoelectric signal, x of the stage 17 when the spot light SPx matches the mark FMx. The position X4 in the direction is detected and stored. Similarly, the control unit 20 runs the linear mark FMy of the reference mark FM in the y direction, and detects and stores the position Y4 of the stage 17 in the y direction when the spot light Sy matches the mark FMy. As a result, the baseline measurement value LSY of the laser step alignment system and the Y-LS system 35a is measured as LSY = Y4-Y0,
The baseline measurement value LSX of the X-LS system 35b is LSX
= X4−X0.

【0029】そして最後に、ウェハアライメント顕微鏡
W−Mic 13a、13bの投影位置を基準マークF
Mを用いて検出する。まず制御ユニット2 0は、基準
マークFMの線状マークFMyをW−Mic13aの検
出中心130yと一致させるようにステージ17を位置
決めし、そのときのステージ17のy方向の位置Y5を
検出して記憶する。次に制御ユニット2 0は線状マー
クFMxをW−Mic13bの検出中心130xと一致
させるようにステージ17を位置決めし、そのときのス
テージ17のx方向の位置X5を検出して記憶する。こ
れによってウェハアライメント顕微鏡W−Mic13a
のベースライン測定値WyはWy=Y5−YO として
計測され、W−Mic13bのベースライン測定値Wx
はWx=X5−XOとして計測されたことになる。
Finally, the projection position of the wafer alignment microscope W-Mic 13a, 13b is set to the reference mark F.
M is used for detection. First, the control unit 20 positions the stage 17 so that the linear mark FMy of the reference mark FM coincides with the detection center 130y of the W-Mic 13a, and detects and stores the position Y5 of the stage 17 in the y direction at that time. I do. Next, the control unit 20 positions the stage 17 so that the linear mark FMx coincides with the detection center 130x of the W-Mic 13b, and detects and stores the position X5 of the stage 17 in the x direction at that time. Thereby, the wafer alignment microscope W-Mic13a
Is measured as Wy = Y5-YO, and the baseline measured value Wx of W-Mic 13b is
Is measured as Wx = X5-XO.

【0030】以上のようにして計測された各種ベースラ
イン測定値(SX,SY)、(LSX,LSY)、(W
x,Wy)に基づいて、ステツプ・アンド・リピート方
式によるウェハ16の位置決め及び露光が行なわれる。
このように本実施例によれば、レチクルアライメント顕
微鏡を用いる際に、シャッター4を半開きにして、投影
レンズ21に入射するエネルギーを低下させたため、レ
チクルアライメント後の各種ベースライン測定時に、投
影レンズ21を介在とするアライメント系(検出光学
系)の検出中心の投影点の位置がxy方向に変動する量
が極めて小さくなり、この結果ステップ・アンド・リピ
ート方式によるウェハ16の位置決め精度、及び重ね合
わせ露光の精度が向上するといった効果が得られる。
The various baseline measurement values (SX, SY), (LSX, LSY), (W
(x, Wy), the positioning and exposure of the wafer 16 are performed by the step-and-repeat method.
As described above, according to the present embodiment, when the reticle alignment microscope is used, the shutter 4 is opened halfway to reduce the energy incident on the projection lens 21, so that the projection lens 21 can be measured during various baseline measurements after reticle alignment. The amount by which the position of the projection point at the detection center of the alignment system (detection optical system) intervening in the XY direction fluctuates extremely in the xy directions is reduced. The effect of improving the accuracy of is obtained.

【0031】次に本発明の第2の実施例を図8を用いて
説明する。本実施例ではレチクルアライメント顕微鏡を
使用する際の照明光の減光手段として、レチクルブライ
ンド8を用いる。ブラインド8は図8に示すように4枚
の矩形状のブレード8a、8b、8c、8dから成り、
ブレード8a、8bはy方向に直線移動可能であり、ブ
レード8c、8dはx方向に直線移動可能である。図8
に示すように、レチクルアライメント顕微鏡Rxy−M
ic9a,Rθ−Mic9bを使用する際は、Rθ−M
ic9b側に位置するブレード8aはほぼ全開にされ、
Rθ−Mic9bの反対側に位置するブレード8bはR
xy−Mic9aの視野を遮断しない位置まで繰り出さ
れ、Rxy−Mic9a側に位置するブレード8 dは
ほぼ全開にされ、そしてRxy−MiC9aの反対側に
位置するブレード8cはRθ−Mic9bの視野を遮断
しない位置まで繰り出される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a reticle blind 8 is used as a means for reducing illumination light when a reticle alignment microscope is used. The blind 8 comprises four rectangular blades 8a, 8b, 8c, 8d as shown in FIG.
The blades 8a and 8b can move linearly in the y direction, and the blades 8c and 8d move linearly in the x direction. FIG.
As shown in the figure, a reticle alignment microscope Rxy-M
When using ic9a and Rθ-Mic9b, Rθ-M
The blade 8a located on the ic 9b side is almost fully opened,
The blade 8b located on the opposite side of the Rθ-Mic 9b has an R
The xy-Mic 9a is extended to a position where it does not block the field of view, the blade 8d located on the Rxy-Mic 9a side is almost fully opened, and the blade 8c located on the opposite side of the Rxy-Mic 9a does not block the field of view of the Rθ-Mic 9b. It is extended to the position.

【0032】本実施例の場合、シャッター4を全開にし
てレチクル12を照明したときの投影レンズ21への入
射エネルギーは、ブラインド8を全開にしたときの入射
エネルギーにくらべると、照明面積がほぼ1/4に絞ら
れたことにより、その分だけ低下し、投影レンズ21の
結像特性の変動も極めて小さくなる。
In the case of this embodiment, the incident energy to the projection lens 21 when the reticle 12 is illuminated with the shutter 4 fully opened is approximately one unit smaller than the incident energy when the blind 8 is fully opened. By reducing the aperture to / 4, the image quality is reduced by that amount, and the fluctuation of the image forming characteristic of the projection lens 21 becomes extremely small.

【0033】また本実施例の場合、シャッター4は全開
にしてよいので、Rxy−Mic9a、Rθ−Mic9
b内の光電素子からの光電信号は当然S/N比が高く、
マークの検出精度もそれなりに良好になる。しかしなが
らレチクルブラインド8を図8のように絞った状態で、
先の第1実施例のようなシャッター4の半開動作を併用
すると、投影レンズ21の入射するエネルギーは格段に
低下し、さらに効果的である。
In this embodiment, since the shutter 4 may be fully opened, the Rxy-Mic 9a and the Rθ-Mic 9
Of course, the photoelectric signal from the photoelectric element in b has a high S / N ratio,
The detection accuracy of the mark is accordingly improved. However, with the reticle blind 8 squeezed as shown in FIG.
When the shutter 4 is half-opened as in the first embodiment, the energy incident on the projection lens 21 is significantly reduced, which is more effective.

【0034】尚、本発明の各実施例の他に、レチクルア
ライメント顕微鏡を使用するときのみ、水銀ランプ1か
らレチクル12までに至る照明光路内に減光用のフィル
ターを挿入するような構成を設けても、同様の効果が得
られる。
In addition to the embodiments of the present invention, there is provided a configuration in which a dimming filter is inserted in the illumination optical path from the mercury lamp 1 to the reticle 12 only when the reticle alignment microscope is used. The same effect can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上、本発明によれば、アライメントを
行っている間に、投影光学系に入射するエネルギー量を
低下させることができるので、アライメントにおける投
影光学系の結像特性の変動を極めて小さなものにでき
る。また、各種アライメント系(顕微鏡等)のべースラ
イン測定値に含まれる投影光学系の結像特性変動に起因
した誤差が低減されるので、そのベースライン測定値を
基準にした感光基板(ウェハ等)の位置合わせがより高
精度になるといった効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the amount of energy incident on the projection optical system can be reduced while alignment is being performed. Can be small. In addition, since errors due to fluctuations in the imaging characteristics of the projection optical system included in the baseline measurement values of various alignment systems (microscopes, etc.) are reduced, the photosensitive substrate (wafer, etc.) based on the baseline measurement values is reduced. The effect is that the positioning of the image becomes more accurate.

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

【図1】は本発明の実施例による縮小投影型露光装置の
競略的な構成を示す図、
FIG. 1 is a diagram showing a competitive configuration of a reduction projection type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;

【図2】は図1に示した装置の各種アライメントセンサ
ーの投影像面内での配置関係を示す平面図、
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement relationship of various alignment sensors of the apparatus shown in FIG. 1 in a projection image plane;

【図3】はレチクル・アライメント顕微鏡の構成を示す
光学配置図、
FIG. 3 is an optical arrangement diagram showing a configuration of a reticle alignment microscope,

【図4】はレチクル・アライメント顕微鏡によるアライ
メントの一例を示す平面図、
FIG. 4 is a plan view showing an example of alignment by a reticle alignment microscope,

【図5】は減光手段としてのシャッタの構成を示す平面
図、
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a shutter as a dimming unit;

【図6】はスップアライメント顕微鏡によるべ−スライ
ン測定時のアライメントの様子を示す平面図、
FIG. 6 is a plan view showing an alignment state at the time of base line measurement by a top alignment microscope,

【図7】はレーザ・ステップ・アライメント系によるベ
ースライン測定時のアライメントの様子を示す平面図、
FIG. 7 is a plan view showing an alignment state at the time of baseline measurement by a laser step alignment system;

【図8】は本発明の第2の実施例による減光手段として
のレチクルブラインドの構成を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a reticle blind as a dimming unit according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・水銀ランプ、4・・・・・・シャッタ
ー、8・・・・・・レチクル・ブラインド、9・・・・
・・検出光学系としてのレチクル・アライメント顕微
鏡、11・・・・・ステップ・アライメント顕微鏡、1
2・・・・・・レチクル13・・・・・・ウェハ・アラ
イメント顕微鏡、15.・・・..基準マーク板、16
・・・・・・ウェハ、17・・・・・・ステージン・1
8……レ‐ザ干渉計、2……制御ユニットト、35……
レーザ・ステップ・アライメント系。
1 ... mercury lamp, 4 ... shutter, 8 ... reticle blind, 9 ...
..Reticle alignment microscope as detection optical system, 11 ... Step alignment microscope, 1
2. Reticle 13 Wafer alignment microscope ... . Fiducial mark plate, 16
... wafer, 17 ... stagen 1
8 Laser interferometer, 2 Control unit, 35
Laser step alignment system.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年1月20日[Submission date] January 20, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】投影露光装置および投影露光方法Patent application title: Projection exposure apparatus and projection exposure method

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマスクの形成された
パターンの像を投影光学系系より感光基板上に投影露光
する装置及びその方法、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の露光装置及び方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus and method for projecting and exposing an image of a pattern formed with a mask on a photosensitive substrate from a projection optical system, for example, an exposure apparatus and method of a step-and-repeat system.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら欠点を
解決し、ベースライン測定値の精度、レチクルアライメ
ント精度を高めることにより、露光すべき投影像の感光
基板上でのアライメント精度、あるいは重ね合わせ露光
におけるアライメント精度等を良好にした投影露光装置
および方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves these drawbacks and enhances the accuracy of baseline measurement values and the accuracy of reticle alignment, thereby improving the alignment accuracy of a projection image to be exposed on a photosensitive substrate or superposition. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus and a method that have improved alignment accuracy and the like in exposure.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、回路パターンが形成されたマスクを照
明する照明光学系と、前記回路パターンの像を所定の結
像面に転写する投影光学系と、前記マスクに設けられた
位置合わせ用のパターンを検出する検出光学系とを備え
た投影露光装置において、前記回路パターンの像を前記
所定の結像面に転写する際に、第1の開口で前記マスク
上に照明領域を設定し、前記位置合わせ用のパターンを
検出する際に、前記第1の開口より開口の大きさが小さ
い第2の開口で、前記マスク上に前記位置合わせ用のパ
ターンを含む照明領域を設定する照明領域設定手段を有
する構成とした。
According to the present invention, there is provided an illumination optical system for illuminating a mask having a circuit pattern formed thereon, and an image of the circuit pattern is transferred to a predetermined image forming surface. In a projection optical system and a projection exposure apparatus including a detection optical system that detects a pattern for alignment provided on the mask, when transferring an image of the circuit pattern to the predetermined image forming surface, When an illumination area is set on the mask with the first opening and the pattern for alignment is detected, the position of the position on the mask is reduced by the second opening having a size smaller than that of the first opening. An illumination area setting unit for setting an illumination area including a pattern for alignment is provided.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】また、回路パターンが形成されたマスクを
照明し、前記回路パターンの像を投影光学系を介して、
所定の結像面上に転写する投影露光方法において、前記
回路パターンの像を前記所定の結像面に転写する際、第
1の開口で前記マスクの照明領域を設定し、前記マスク
上に設けられた位置合わせ用のパターンを検出する際、
前記第1の開口より開口の大きさが小さい第2の開口
で、前記位置合わせ用のパターンを含む照明領域を設定
することとした。
Further, a mask on which a circuit pattern is formed is illuminated, and an image of the circuit pattern is projected via a projection optical system.
In the projection exposure method for transferring onto a predetermined image forming surface, when transferring the image of the circuit pattern onto the predetermined image forming surface, an illumination area of the mask is set at a first opening and provided on the mask. When detecting a registered pattern for alignment,
An illumination area including the alignment pattern is set in the second opening having a size smaller than that of the first opening.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】さらに本実施例の装置には、レチクル12
上に設けられたダイ・バイ・ダイ・アライメント用のマ
ークと、ウェハ16上に設けられたダイ・バイ・ダイ・
アライメント用のマークの投影レンズ21による逆投影
像(拡大像)とを重ね合わせて観察するためのステップ
・アライメント顕微鏡(以下S−Micと呼ぶ )11
が、レチクル12の直上の露光光路内に進退可能に配置
されている。S−MiC11は図1では1つしか示して
いないが、レチクル12上の異なる2ケ所に設けられた
x方向用のスプップ・マークとy方向用のステップ・マ
ークの夫々を別々に検出するように、顕微鏡Sx−Mi
c11aと顕微鏡Sy−Mic11bとの2本が設けら
れている。
Further, the apparatus according to the present embodiment has a reticle 12
The die-by-die alignment mark provided on the wafer 16 and the die-by-die alignment mark provided on the wafer 16 are provided.
A step alignment microscope (hereinafter, referred to as S-Mic) 11 for superimposing and observing a back projection image (enlarged image) of the alignment mark by the projection lens 21.
Are disposed in the exposure optical path immediately above the reticle 12 so as to be able to advance and retreat. Although only one S-MiC 11 is shown in FIG. 1, the S-MiC 11 separately detects the x-direction spoop mark and the y-direction step mark provided at two different places on the reticle 12. , Microscope Sx-Mi
Two are provided, c11a and microscope Sy-Mic11b.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】またレチクル12の下方から投影レンズ2
1内にレーザ光束29を入射することによって、投影レ
ンズ21の結像面内にシート状のスポット光を形成する
とともに、そのスポット光がウェハ16上のマークを照
射したときに発生する光情報(回折光、散乱光等)を投
影レンズ21を介して受光し、ウェハ16の位置を検出
するレーザ・ステップ・アライメント系(以下LSと呼
ぶ)35が設けられている。このLS系35も、実際に
はx方向に伸びたスポット光を発生し、ウェハ16のy
方向の位置を検出するY−LS系35aと、y方向に伸
びたスポット光を発生し、ウェハ16のx方向の位置を
検出するx−LS系35bとの2組で構成される。この
LS系35のレーザ光束29はウェハ16に塗布された
フォトレジストを感光させないような波長に定められて
いる。
The projection lens 2 is located below the reticle 12.
1, a sheet-like spot light is formed on the image-forming plane of the projection lens 21 by the laser beam 29 incident thereon, and optical information generated when the spot light irradiates the mark on the wafer 16 ( A laser step alignment system (hereinafter, referred to as LS) 35 that receives diffracted light, scattered light, and the like via the projection lens 21 and detects the position of the wafer 16 is provided. The LS system 35 also actually generates a spot light extending in the x direction, and
It comprises two sets of a Y-LS system 35a for detecting the position in the direction and an x-LS system 35b for generating a spot light extending in the y direction and detecting the position of the wafer 16 in the x direction. The wavelength of the laser beam 29 of the LS system 35 is set so as not to expose the photoresist applied to the wafer 16.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0035】[0035]

【発明の効果】以上、本発明によれば、位置合わせ用の
パターンを検出する際、回路パターンの像を所定の結像
面に転写する際に用いられる第1の開口より開口の大き
さが小さい第2の開口を用いるようにしたので、投影光
学系に入射するエネルギーが低下し、投影光学系の結像
特性変動を低減することができる。
As described above, according to the present invention, when detecting an alignment pattern, the size of the opening is smaller than the size of the first opening used when transferring the image of the circuit pattern onto a predetermined imaging surface. Since the small second aperture is used, the energy incident on the projection optical system is reduced, and fluctuations in the imaging characteristics of the projection optical system can be reduced.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスクに形成されたパターンの像を基板上
に形成するための投影光学系と;光源からの照明光で前
記マスクを照明するための照明光学系と;前記マスク上
に設けられた位置合わせ用のパターン、又は前記基板上
に形成された位置合わせ用のパターンを光学的に検出す
る検出光学系とを備えた投影露光装置において、前記投
影光学系に入射するエネルギーを調整するエネルギー調
整手段を備え、前記検出光学系によって、前記位置合わ
せ用のパターンを検出している際、前記エネルギー調整
手段を動作させることを特徴とする投影露光装置。
A projection optical system for forming an image of a pattern formed on a mask on a substrate; an illumination optical system for illuminating the mask with illumination light from a light source; and an illumination optical system provided on the mask. And a detection optical system for optically detecting the alignment pattern formed on the substrate or the alignment pattern formed on the substrate, the energy for adjusting the energy incident on the projection optical system. A projection exposure apparatus comprising an adjusting unit, wherein the energy adjusting unit is operated when the detection optical system detects the alignment pattern.
【請求項2】前記位置合わせ用のパターンを含む前記マ
スク上の領域を変化させる照明領域調整手段を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の投影露光
装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising illumination area adjustment means for changing an area on said mask including said alignment pattern.
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