WO1999050893A1 - Exposure method and exposure system - Google Patents

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WO1999050893A1
WO1999050893A1 PCT/JP1999/001564 JP9901564W WO9950893A1 WO 1999050893 A1 WO1999050893 A1 WO 1999050893A1 JP 9901564 W JP9901564 W JP 9901564W WO 9950893 A1 WO9950893 A1 WO 9950893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alignment mark
substrate
exposure
pattern
sensitive material
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/001564
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ota
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
Priority to AU29587/99A priority Critical patent/AU2958799A/en
Publication of WO1999050893A1 publication Critical patent/WO1999050893A1/en

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric
    • G03F9/7053Non-optical, e.g. mechanical, capacitive, using an electron beam, acoustic or thermal waves
    • G03F9/7061Scanning probe microscopy, e.g. AFM, scanning tunneling microscopy

Definitions

  • the present invention relates to a method for exposing a mask pattern on a sensitive substrate in a photolithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, an imaging device (such as a CCD), a liquid crystal display device, or a thin-film magnetic head.
  • a device such as a semiconductor device, an imaging device (such as a CCD), a liquid crystal display device, or a thin-film magnetic head.
  • the present invention relates to an exposure method and an exposure system (exposure apparatus) used for the apparatus.
  • projection that transfers the reticle pattern as a mask to each shot area on a wafer (or glass plate, etc.) coated with a resist as a sensitive material via a projection optical system.
  • An exposure apparatus such as an exposure apparatus (eg, a stepper) is used.
  • an exposure apparatus eg, a stepper
  • semiconductor elements are formed by stacking several tens of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship, these exposure devices require alignment marks on the reticle.
  • Reticle mark an alignment sensor for detecting the position of an alignment mark (wafer mark) attached to each shot area on the wafer, and a reticle and wafer based on the detection results of the alignment sensor.
  • stage system that performs positioning and an alignment device that consists of.
  • an alignment sensor for detecting a reticle mark for example, an image processing type reticle alignment microscope that illuminates a test mark with illumination light having the same wavelength as exposure light is used.
  • an alignment sensor for detecting a wafer mark a laser step * An optical alignment sensor such as an alignment method, a two-beam interference method, or an image processing method is used.
  • this alignment sensor for wafer marks it is necessary to measure the baseline amount, which is the distance between the center of the reticle pattern image (exposure center) and the detection center of this alignment sensor, in advance with high accuracy. There is.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45814 discloses a scanning probe microscope (Scanning) that relatively scans the surface to be inspected with a probe (a stylus or a probe) like an atomic force microscope.
  • SPM Probe Microscopy
  • the scanning probe microscope (SPM) has excellent resolution, but the time required to detect the position of the wafer mark is longer than that of the optical alignment sensor, which reduces the throughput of the exposure process. There was an inconvenience.
  • the probe moves almost in contact with the surface of the resist, durability deteriorates, and there is a disadvantage that frequent maintenance is required.
  • the illumination conditions may be switched according to the line width or pattern shape to be exposed. However, due to the characteristics of the projection optical system, the position of the image projected on the wafer for each illumination condition may vary. There was a slight shift.
  • the conventional reticle alignment microscope for detecting the position of the reticle mark illuminates the target mark with an illumination system different from the illumination optical system for exposure, so that the illumination condition of the exposure light is switched every time.
  • the illumination condition of the exposure light is switched every time.
  • a test print is performed each time the illumination conditions are switched, and the overlay error is measured after development, and when the actual exposure is performed, the overlay error is calculated.
  • There is also a method of correcting the alignment result only but this has a disadvantage that it is complicated.
  • a second object is to provide an exposure method that can be used.
  • Another object of the present invention is to provide a device manufactured with high accuracy by using such an exposure method. Disclosure of the invention
  • the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is moved to the second alignment marks (RM1 to RM6).
  • the first step of applying a sensitive material on the substrate and the step of irradiating substantially only the first alignment mark.
  • a sixth step of aligning the pattern with the substrate based on the positional relationship information
  • the first and second alignment marks include, for example, a box-in-box mark composed of vernier marks (RS1, RS2) and a base of the substrate.
  • the main scale marks (RM1 to RM6) with irregularities formed on the surface can be used.
  • the baseline amount of the alignment sensor for the substrate exposure of the mask pattern.
  • the distance from the center to the detection center is determined.
  • the position of a predetermined alignment mark (base mark) on the substrate is detected using an alignment sensor for the substrate, and the detection result is used as a basis. By correcting with the amount of line, the alignment between the substrate and the mask pattern is performed.
  • the exposure is substantially performed under the illumination conditions used for the exposure.
  • An illumination area on the mask is set so as to illuminate only the first alignment mark, and the first alignment mark is exposed on the sensitive material on the first substrate.
  • the unevenness distribution on the surface changes due to the latent image due to exposure.
  • the positional relationship information (position shift amount) between the second alignment mark (base mark) and the latent image of the first alignment mark can be measured with high accuracy. From this displacement amount, for example, an offset based on the illumination conditions of the mask alignment sensor and, consequently, an offset of the baseline amount of the alignment sensor for the substrate are obtained.
  • a magnification error scaling in a shot
  • a rotation error between a predetermined pattern and its substrate rotation in a shot
  • the like are also obtained.
  • At least the latent image portion of the first alignment mark on the substrate is heated between the third step and the fourth step.
  • the non-shot area is formed in the third step. That in the shot area It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.
  • the positional relationship information includes, for example, the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. Is the amount of displacement.
  • the pattern (45) on the mask, on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is respectively transferred to the second alignment mark.
  • a first step of applying a sensitive material to each of the plurality of substrates and a step of applying the first alignment mark to the plurality of substrates.
  • the second exposure method after obtaining the positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark on the first substrate, the second Until the lighting conditions are switched next, the measurement results (or baseline amount) of the substrates after the substrate 2 are calculated using the offset obtained by the probe, for example, using an alignment sensor for an optical substrate.
  • the frequency of the measurement using the needle collection can be reduced to suppress a decrease in throughput, and high alignment accuracy can be maintained.
  • the wear of the probe is small.
  • the first step is substantially performed. It is desirable to set the illumination area on the mask so that only the alignment mark 1 is illuminated.
  • the second alignment mark is formed in a non-shot area on the first substrate other than a shot area to which the pattern is transferred, the second alignment mark is formed. In two steps, it is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material in the non-shot area.
  • the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is replaced with the second alignment marks.
  • an exposure method for exposing a predetermined substrate which has been formed a first step of applying a sensitive material on the predetermined substrate, and a step of applying the pattern and the first alignment mark on the predetermined substrate.
  • a second step of exposing the sensitive material a third step of detecting a concavo-convex distribution of the sensitive material by scanning a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material, and a result of the detection.
  • the baseline amount of an optical alignment sensor for a substrate is previously determined, and the alignment sensor is used to determine the relationship between the pattern and the predetermined substrate to be exposed. Perform positioning. Then, for the predetermined substrate, after the exposure, for example, in a predetermined shot area, a predetermined pattern of the base (for example, a second alignment mark) and the first pattern for the first alignment in the pattern, for example, By detecting the unevenness distribution of the sensitive material based on the latent image of the mark part by relative scanning of the probe, the amount of displacement between the underlying pattern and the latent image can be detected with high accuracy it can. And, by this amount of displacement, An offset based on the illumination condition of the baseline amount of the optical alignment sensor is obtained. Further, depending on the configuration of the pattern to be detected, a magnification error or a rotation error is also obtained. That is, the actual overlay error (residual error) of the image of the pattern can be evaluated.
  • the fifth step of replacing the predetermined substrate with another substrate different from the predetermined substrate and having the second alignment mark formed thereon, and the fourth step A sixth step of aligning the another substrate with the pattern based on the obtained positional relationship information, and a seventh step of exposing the pattern on the other substrate after the alignment is completed. It is desirable to further have In this case, for the substrate after the other substrate, the baseline amount of the optical alignment sensor is corrected by the measurement result using the probe, and if possible, magnification error and the like are corrected. In addition, a high positioning accuracy can be obtained by suppressing a decrease in throughput.
  • the second step is performed in the shot area in the second step. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.
  • the pattern is exposed to a plurality of shot areas on the predetermined substrate, and in the third step, an arbitrary shot area is selected from the plurality of shot areas. Then, it is desirable to detect the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark in the selected shot area by relatively scanning the probe.
  • the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is In an exposure method for exposing a substrate on which a second alignment mark is formed, a first step of applying a sensitive material onto the substrate, and a step of applying the first alignment mark to the substrate. A second step of exposing the sensitive material, a third step of heating at least the latent image portion of the first alignment mark on the substrate, and a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material. And a fourth step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by performing relative scanning.
  • the detection area (the first alignment mark) of the sensitive material is detected before detecting the unevenness of the sensitive material using the predetermined probe. Is partially heated.
  • a chemically amplified resist is used as the sensitive material, unevenness does not occur on the surface depending on the latent image due to exposure.
  • the test region of the sensitive material is spot-heated using laser light or the like.
  • PEB post-development baking
  • an illumination area on the mask between the first step and the second step so as to substantially illuminate only the first alignment mark.
  • the non-shot area is formed in the second step.
  • the first alignment mark is exposed on the sensitive material in the shot area, and at least the second alignment mark is exposed on the substrate. If the pattern is formed in the shot area to be transferred, in the second step, the pattern and the first alignment pattern are formed on the sensitive material in the shot area. It is desirable to expose the mark.
  • the pattern is exposed to a plurality of shot areas on the substrate, and in the fourth step, an arbitrary shot area in the plurality of shot areas is selected. It is desirable to detect the latent image of the first alignment mask and the second alignment mark in the selected shot area by relatively scanning the probe. .
  • an example of the predetermined probe is a probe of an atomic force microscope.
  • Other types of scanning probe microscope (SPM) probes can also be used.
  • the first exposure system includes a first alignment mark.
  • the mask is illuminated with illumination light.
  • the illumination area on the mask is arranged on the optical path of the illumination light between the light source and the mask, and substantially illuminates only the first alignment mark.
  • An exposure device having an illumination area setting unit that performs scanning relative to the surface of the sensitive material with a predetermined probe to thereby align the latent image of the first alignment mark with the second alignment mark
  • a detection device that obtains positional relationship information with the use mark, and an alignment device that is electrically connected to the detection device and performs alignment between the pattern and the substrate based on the positional relationship information.
  • the first exposure system for example, a mask alignment sensor is used in advance to measure the baseline amount of the substrate alignment sensor. Then, the first exposure method of the present invention can be used by correcting this baseline amount using the detection result of the detection device.
  • a substrate transfer line is disposed between the exposure device and the detection device and serves as a passage for transferring the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure device to the detection device. It is desirable to prepare.
  • a heating device is provided on the substrate transport line between the exposure device and the detection device and heats at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate.
  • the exposure apparatus includes a projection system for projecting the pattern onto the substrate, and the detection apparatus is disposed in the exposure apparatus near the projection system. And heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate, which is disposed in the exposure apparatus.
  • a heating device is provided.
  • the exposure apparatus performs the non-shot operation. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material in the memory area.
  • the first device according to the present invention is a predetermined device, and is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the substrate by the first exposure system of the present invention. According to the present invention, since a high overlaying accuracy is obtained, a highly accurate device can be obtained.
  • the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material.
  • a detecting device that detects the unevenness distribution, and obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; Connect and their location And an alignment device for performing alignment between the second substrate different from the first substrate and the pattern based on the information, and exposing the pattern onto the second substrate after the alignment is completed. Things.
  • the second exposure method of the present invention can be used. Further, the throughput of the exposure apparatus is not reduced at all.
  • the second device according to the present invention is a predetermined device,
  • the pattern is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the plurality of substrates by the second exposure system of the invention. Also according to the present invention, high overlay accuracy can be obtained, and as a result, a highly accurate device can be obtained.
  • a pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material.
  • An exposure system that exposes the first alignment mark on a sensitive material on the predetermined substrate, and a predetermined search for the surface of the sensitive material.
  • the relative scanning of the needle detects the unevenness distribution of the sensitive material due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. Based on the detection result, the first And a detecting device for obtaining positional relationship information between the latent image of the positioning mark and the second positioning mark.
  • the third exposure method of the present invention can be used. Further, there is no reduction in the throughput in the exposure apparatus.
  • another substrate that is electrically connected to the detection device is different from the predetermined substrate, and has the second alignment mark formed thereon, based on the positional relationship information. It is desirable to provide an alignment device for performing alignment with the pattern, and that the exposure device exposes the pattern on the other substrate after the alignment is completed.
  • the exposing apparatus sets the second alignment mark in the shot area. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.
  • a third device according to the present invention is a predetermined device,
  • the pattern is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the substrate by the third exposure system according to the invention. According to the present invention as well, a high overlay accuracy can be obtained, and as a result, a highly accurate device can be obtained.
  • the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material.
  • a heating device that heats the portion, and a predetermined probe relatively scans the surface of the sensitive material, thereby detecting the latent image of the first alignment mark and the sensitivity of the latent image of the second alignment mark.
  • the fourth exposure method of the present invention can be used.
  • a substrate transfer line is provided between the exposure apparatus and the detection apparatus, and is provided as a passage for transferring the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure apparatus to the detection apparatus.
  • the heating device is preferably arranged on the substrate transport line between the exposure device and the detection device.
  • the heating device includes a baking device for baking the sensitive material.
  • the heating apparatus includes: It is preferable to be arranged in the exposure apparatus.
  • the heating device irradiates a laser beam on the substrate. It is preferable to include a laser device.
  • the exposure apparatus can expose the pattern to each of a plurality of shot areas on the substrate, and the detecting apparatus selects an arbitrary shot area among the plurality of shot areas, and selects the selected shot area. It is desirable to detect the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark in the shot area by relatively scanning the probe.
  • a fourth device is a predetermined device, which is manufactured by transferring and exposing the pattern on the substrate. According to the present invention as well, a high overlay accuracy can be obtained, and thus a highly accurate device can be obtained.
  • the method of manufacturing the first exposure system includes the steps of: forming a pattern on the mask on which the first alignment mark is formed, forming the second alignment mark on the mask;
  • a light source for generating illumination light for illuminating the mask is provided between the light source and the mask on an optical path of the illumination light.
  • An illumination area setting section for setting an illumination area on the mask so as to substantially illuminate only the first alignment mark; and relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material.
  • the unevenness distribution of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and based on the detection result, the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark are detected.
  • the method for manufacturing a second exposure system includes the steps of: In a method of manufacturing an exposure system for exposing each of a plurality of substrates on which a sensitive mark is formed and a sensitive material is applied, the first alignment mark is replaced with a first alignment mark of the plurality of substrates.
  • the first alignment mark is obtained by relatively scanning an exposed portion on the substrate on the sensitive material and exposing the surface of the sensitive material on the first substrate with a predetermined probe.
  • the unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and the positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected based on the detection result.
  • the position of the desired detection unit and its position before the exposure unit electrically connects to the detection unit and exposes the pattern on a second substrate different from the first substrate in the plurality of substrates.
  • the second And the Arai instrument unit which performs Araimento for the pattern is of also producing an exposure system assembled with a predetermined positional relationship.
  • the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by changing the pattern on the mask on which the second alignment mark is formed, and
  • An exposure system for exposing a first alignment mark and its pattern onto the sensitive material on the predetermined substrate comprising: And a predetermined probe relatively scans the surface of the sensitive material on the predetermined substrate, thereby obtaining the unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. And a detection unit that obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result, and assembles them in a predetermined positional relationship. Manufacturing exposure system Is shall.
  • the method for manufacturing a fourth exposure system includes the steps of: aligning a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed with a second alignment mark;
  • a method of manufacturing an exposure system for exposing a substrate on which a sensitive mark is formed and coated with a sensitive material the first alignment mark is exposed on the sensitive material on the substrate.
  • the unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and based on the detection result, the latent image of the first alignment mark and the second position are detected.
  • An exposure system is manufactured by assembling a detection unit for obtaining positional relationship information with an alignment mark and a predetermined positional relationship.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of a stage-based alignment sensor and the like when performing baseline measurement in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a laser irradiation system of the first embodiment.
  • C is a plan view showing a pattern configuration of the reticle R of FIG.
  • Fig. 5 is a plan view showing the shot arrangement of the wafers to be exposed in Fig. 1.
  • Fig. 6 (a) is an enlarged plan view showing images of the main scale and the vernier scale for registration measurement
  • Fig. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig. 6 (a)
  • FIG. 6 ( c) is a diagram showing an example of a detection signal obtained by relatively scanning the surface of the resist of FIG. 6 (b) with a probe.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a part of the exposure system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus used in this example.
  • the projection exposure apparatus comprises an ultraviolet pulse laser beam narrowed at a wavelength of 193 nm from an ArF excimer laser light source 1.
  • the exposure light IL passes through a beam matching unit (BMU) 3 including a movable mirror and the like, and is incident on a variable attenuator 6 via a light-shielding pipe 5.
  • BMU beam matching unit
  • An exposure controller 29 for controlling the amount of exposure to the resist on the wafer, the start and stop of the emission of the ArF excimer laser light source 1 and the like, and the extinction ratio of the variable dimmer 6 adjust.
  • the exposure controller 29 receives information such as the target exposure amount from the main control system 28 which controls the overall operation of the apparatus, and outputs information such as the actually measured exposure amount to the main control system 28 as described later. I do.
  • K r F wavelength 2 4 8 nm
  • F 2 wavelength 1 5 7 nm
  • other excimer laser light such as a mercury lamp i-line (wavelength 3 6 5 nm)
  • K r F wavelength 2 4 8 nm
  • F 2 wavelength 1 5 7 nm
  • other excimer laser light such as a mercury lamp i-line (wavelength 3 6 5 nm)
  • a mercury lamp i-line wavelength 3 6 5 nm
  • the exposure light IL that has passed through the variable dimmer 6 enters a fly-eye lens 8 via a beam shaping optical system including lens systems 7A and 7B.
  • the exit surface of the fly eye lens 8 is rotatably arranged by an aperture stop plate 9 of a lighting system and a driving motor 10.
  • On the aperture stop plate 9 a circular aperture stop 9a for normal illumination, an aperture stop 9b for annular illumination, and an aperture stop 9c for deformed illumination composed of a plurality of eccentric small apertures are arranged.
  • a predetermined aperture stop that defines the illumination conditions is changed to the exit surface of the fly-eye lens 8. Is set to
  • Exposure light IL emitted from the fly-eye lens 8 and having passed through a predetermined aperture stop in the aperture stop plate 9 is incident on a beam splitter 11 having a high transmittance and a low reflectance. Exposure light reflected at the beam splitter 1 1
  • the light enters the integrator sensor 12 composed of an output device, and the detection signal of the integrator sensor 12 is supplied to the exposure controller 29.
  • the exposure controller 29 monitors the illuminance (pulse energy) of the exposure light IL and the integrated value (exposure amount) of the exposure light IL indirectly from the detection signal of the integrator sensor 12 based on the detection signal.
  • the exposure light IL transmitted through the beam splitter 11 enters the fixed field stop 15 in the reticle blind mechanism 16 via the reflection mirror 13 and the capacitor lens system 14.
  • the projection exposure apparatus of this example is of a scanning exposure type such as a step-and-scan method
  • a field stop 15 for defining an illumination area unnecessary areas before and after scanning exposure can be obtained.
  • a movable field stop is provided to prevent light exposure.
  • the exposure light IL shaped by the field stop 15 of the reticle blind mechanism 16 passes through the imaging lens system 17, the reflection mirror 18, and the main condenser lens system 19, and the circuit pattern area of the reticle R
  • an illumination area conjugate with a rectangular opening of the field stop 15 is irradiated with a uniform illuminance distribution.
  • the image of the circuit pattern in the illuminated area of the reticle R is projected through the telecentric projection optical system PL on both sides (or one side on the wafer side) at a predetermined projection magnification
  • 3 (3 is, for example, 1Z4 , 1/5) is transferred to the exposure area of the resist layer on the wafer W arranged on the image plane of the projection optical system PL.
  • the exposure region is located on one of the plurality of shot regions on the wafer W.
  • a chemically amplified resist is used as the resist applied to the wafer W in this example.
  • the projection optical system PL of this example is a dioptric system (refractive system), but even if a power dioptric system (catadioptric system) is used to reduce absorption of short-wavelength exposure light. Good.
  • the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL
  • the X axis is taken parallel to the plane of Fig. 1 in a plane perpendicular to the Z axis
  • the Y axis is taken perpendicular to the plane of Fig. 1.
  • a movable mirror 22 a having two reflecting surfaces substantially perpendicular to the X axis and the Y axis is fixed on the reticle stage 20.
  • the laser beam LRX parallel to the X axis and the two laser beams LRY1 and LRY2 parallel to the Y axis are emitted from the laser sensor in the drive control unit 22, and the reticle stage 2 is irradiated by the laser interferometer.
  • the X coordinate, Y coordinate, and rotation angle of 0 (reticle R) are measured in real time.
  • the drive control unit 22 controls the reticle stage 20 via a drive motor (not shown) (linear motor, voice coil motor, etc.). Controls the positioning operation.
  • a wafer W is suction-held on a sample table 24 via a wafer holder 23, and the sample table 24 moves two-dimensionally along an XY plane parallel to the image plane of the projection optical system PL.
  • the wafer stage 26 is fixed on the XY stage 25, and the sample stage 24 and the XY stage 25 constitute a wafer stage 26.
  • the sample stage 24 adjusts the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W. Controls the surface of the wafer W to the image plane of the projection optical system PL using the autofocus method and auto-leveling method, and the XY stage 25 steps the wafer W in the X and Y directions. I do.
  • an alignment sensor 35 for an off-axis image processing type wafer mark is arranged on a side of the projection optical system PL in the X direction.
  • the laser interferometer in the drive control unit 27 irradiates the laser beam LWX parallel to the X axis on the --X side of the sample stage 24, and the + Y direction side of the sample stage 24.
  • the laser interferometer in the drive control unit 27 irradiates the laser beam LWX parallel to the X axis on the --X side of the sample stage 24, and the + Y direction side of the sample stage 24.
  • the extension of the optical axis of the laser beam LWX on the X axis passes through the detection center of the alignment sensor 35 and the optical axis AX of the projection optical system PL, and one of the laser beams LWY 1
  • the extension of the optical axis of the laser beam LWY 2 passes through the optical axis AX
  • the extension of the optical axis of the other laser beam LWY 2 on the Y axis passes through the detection center of the alignment sensor 35. Therefore, the X coordinate of the sample stage 24 is measured by the laser beam LWX
  • the Y coordinate of the sample stage 24 is measured by the laser beam LWY 1 at the time of exposure, and is measured by the laser beam LWY 2 at the time of alignment.
  • the rotation angle of the sample stage 24 is measured from the difference between the measured values by the laser beams LWY1 and LWY2.
  • the configuration is such that the Abbe error does not occur by using the laser beams LWY 1 and LWY 2 properly.
  • the pitch of the sample stage 24 is shifted due to the Z-direction displacement between the optical path of the laser beam and the surface of the wafer W. , Or rolling may cause an error.
  • the laser beams LWX: LWY1 and LWY2 are separated from each other by a predetermined distance in the Z direction.
  • a beam may be applied to the side surface of the sample table 24, and Abbe error caused by pitching of the sample table 24 may be corrected based on a measurement value obtained by a pair of laser beams separated in the Z direction.
  • a movable mirror having an orthogonal reflecting surface is installed on the sample table 24, and the movable mirror is irradiated with a laser beam to measure the position of the sample table 24. Is also good.
  • the two-dimensional position and rotation angle of the sample stage 24 (wafer W) measured by the laser interferometer in the drive control unit 27 are measured by the main control system 28 and the It is also supplied to Lightment Controller 36.
  • the drive control unit 27 controls the positioning operation of the XY stage 25 via a drive mode (not shown) (not shown) based on the measured values and control information from the main control system 28. I do.
  • the rotation error of the wafer W is corrected, for example, by rotating the reticle stage 20 via the main control system 28 and the drive control unit 22.
  • the main control system 28 rotates the aperture stop plate 9 as necessary to set illumination conditions.
  • the next shot area on the wafer W is transferred to the projection optical system PL via the XY stage 25.
  • the operation of moving to the exposure area and exposing the pattern image of the reticle R is repeated in a step-and-repeat manner, thereby exposing each shot area on the wafer W.
  • the exposure controller 29 controls the exposure amount for each shot area on the wafer W.
  • the reticle R is exposed to the illumination area of the exposure light IL via the reticle stage 20 during exposure. +
  • the wafer W is moved in the -X direction (or +) with respect to the exposure area by the projection optical system PL via the XY stage 25.
  • X The scanning is performed at a speed of 3) Vr (3 is the projection magnification from the reticle R to the wafer W).
  • a pair of, for example, cross-shaped reticle marks 37A and 37B are formed so as to sandwich the reticle pattern area in the Y direction, and the reticle marks 37A and 37B are formed.
  • An image processing type reticle alignment microscope (hereinafter, referred to as an “RA microscope”) 38 A and 38 B are arranged at the upper part.
  • Shakuhachi microscopes 388 and 38B are epi-illumination systems that irradiate illumination light in the same wavelength range as the exposure light IL, and a CCD type with an image plane arranged at a position conjugate to the reticle R pattern plane. These two-dimensional imaging devices are provided, and imaging signals of these imaging devices are supplied to the alignment controller 36.
  • the alignment controller 36 processes the image pickup signal to detect, for example, the amount of displacement between the images of the two marks in the X direction and the Y direction, and supplies the detection result to the main control system 28.
  • a reference member 32 is fixed near the wafer holder 23 on the sample stage 24, and two frame-shaped two-dimensional reference marks 34A, 3A are provided on the reference member 32.
  • 4 A two-dimensional reference mark 33 is formed by combining a line 'and' space pattern in the B and X directions and a line 'and' space pattern in the Y direction.
  • the distance between the fiducial marks 34 A and 34 B is set equal to the designed distance between the reticle marks 37 A and 37 B and the projected image on the wafer stage side, and the distance between the fiducial marks 34 A and 34 B is set.
  • the distance between the center and the center of the reference mark 33 in the X direction is set to the designed distance (base line amount) BL1 between the center of the pattern image of the reticle R and the detection center of the alignment sensor 35.
  • the alignment sensor 35 An epi-illumination system that illuminates the test mark with non-photosensitive illumination light on the resist on the wafer W in a relatively wide band, and an index mark arranged on the surface on which the image of the test mark is formed And a two-dimensional image sensor that captures images of the test mark and the index mark. An image signal of this image sensor is also supplied to the alignment controller 36.
  • the alignment controller 36 processes the image signal and detects the amount of displacement of the test mark in the X and Y directions with respect to the center (detection center) of the index mark, and uses the detection result as the main control system 2.
  • an atomic force microscope 39 having a probe 40 is arranged on a side surface in the + X direction of the projection optical system PL.
  • the atomic force microscope 39 can displace the probe 40 in the Z direction within a predetermined short movement stroke.
  • the atomic force microscope 39 moves the probe 40 with respect to the test object (the resist on the wafer W in this example) with respect to the atom at the tip of the probe 40 and the atom of the test object (or Molecule), and the position of the probe 40 in the Z direction is controlled so that the repulsion is constant, and the repulsion is constant.
  • a detection signal corresponding to the position of the probe 40 in the Z direction is generated, and the detection signal is supplied to the alignment controller 36.
  • the position of the needle 40 in the Z direction is controlled so that the repulsive force between the tip of the probe 40 and the surface of the resist on the wafer W is constant.
  • the wafer W is moved in the X and Y directions via the XY stage 25.
  • the probe 40 is displaced in the Z direction following very slight irregularities on the resist surface on the wafer W, so that the alignment controller 36 moves the probe 40 in the Z direction.
  • the alignment controller 36 determines the unevenness distribution by, for example, the slice level method or the The position of the underlying image of the resist and the position of the latent image of the specified mark in the resist are detected by processing using the pattern matching method, and the position between these marks in the X and Y directions is detected. The amount of deviation is obtained and supplied to the main control system 28.
  • a more detailed detection principle of the atomic force microscope and the like are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45814.
  • the projection exposure apparatus of the present example is provided with a laser irradiation system as a heating system for partially heating the resist on the wafer W after exposure and before development.
  • the heating can be regarded as a kind of PEB (Post Exposure bake).
  • Fig. 3 shows the laser irradiation system.
  • the wavelength range in which the resist on the wafer W that emits the laser light source 41 is less sensitive to the resist (this example).
  • the laser beam LB 1 passes through a modulation element 42 having an electro-optical element and the like, a mirror 43, and a condensing lens 44 arranged on the side of the projection optical system PL, and a resist on the wafer W is transferred to the resist.
  • a spot beam is formed on the spot.
  • the spot beam is set to be large enough to cover an exposed mark image to be detected, for example, an image of a registration measurement mark.
  • the modulation element 42 is, for example, an intensity modulation element in which a Pockels cell, a polarizer, and an analyzer are combined, and the oscillation timing of the laser light source 41 and the operation of the modulation element 42 are controlled by the main control system 2. Controlled by eight.
  • the intervals in the X and Y directions between the detection center of the alignment sensor 35 and the converging position of the laser beam LB 1 by the converging lens 44 are obtained in advance, and are set in the main control system 28. Is stored in the storage unit. Then, the main control system 28 moves the area to be heated on the wafer W through the XY stage 25 to the light condensing position of the condensing lens 44, and then oscillates or modulates the laser light source 41. After modulating the element 42, the laser beam Five
  • the resist on the wafer W is partially heated to several tens, for example, to about 80 to 90 ° C.
  • the laser light source 41 is installed outside the chamber in which the projection exposure apparatus of the present example is installed, and the laser beam from the laser light source 41 is emitted.
  • the light may be guided to the side of the projection optical system PL via an optical fiber or the like.
  • marks for measuring the registration are formed on the reticle R of the present example.
  • marks for measuring the registration are formed on the wafer W by the conventional processes.
  • Information on the arrangement coordinates of the marks is supplied to the main control system 28 as exposure data.
  • FIG. 4 is a plan view showing the reticle R of FIG. 1.
  • a predetermined original pattern is formed in a pattern region 45 of the reticle R.
  • a frame-shaped light shielding band 46 is formed so as to surround the pattern region 45, and a pair of reticle marks 37A and 37B are formed so as to sandwich the light shielding band 46 in the Y direction.
  • a pair of sub-scales RS 1 and RS 2 for measuring registration are formed at predetermined intervals in the Y-direction at predetermined intervals in the Y-direction.
  • a pair of marks similar to the vernier scales R S1 and R S2 are also formed on a part of the original pattern in the pattern area 45.
  • FIG. 5 is a plan view showing the wafer W to be exposed in FIG. 1.
  • the surface of the wafer W has shot areas SA 1, SA 2,... At predetermined pitches in the X and Y directions.
  • SAN (N is an integer of 3 or more)
  • a two-dimensional wafer mark WM1 to WM4 composed of four, for example, cross-shaped convex parts (or concave parts) is formed together with a circuit pattern.
  • a pair of two-dimensional main scales RMA and RMB each consisting of a rectangular concave portion (or convex portion) for measuring the registration rate is also formed.
  • a three-dimensional first pair of rectangular recesses (or protrusions) for measuring the registration ratio is provided at predetermined intervals at three locations on the wafer W near the shot regions.
  • a resist is applied so as to cover these shot areas SA1 to SAN and the mark for measuring the registration.
  • the reticle alignment and the baseline amount of the alignment sensor 35 for the wafer mark are measured.
  • the XY stage 25 is driven so that the reference marks 34A and 34B of the reference member 32 on the sample stage 24 are almost conjugate with the reticle marks 37A and 37B.
  • illumination light is irradiated from the epi-illumination system of the RA microscope 38 A, and the images of the reference mark 34 A and the reticle mark 37 A are superimposed and imaged.
  • the amount of displacement ( ⁇ RX 1, ⁇ RY 1) of the reticle mark 37 A in the X and Y directions with respect to the image of the reference mark 34 A is detected.
  • Move reticle stage 20 This is the reticle The alignment is complete.
  • the reason why the displacement amount in the Y direction is not set to 0 is that it is not easy to correct a magnification error.
  • the amount of displacement in the X and Y directions from the detection center of the reference mark 33 is detected by the alignment sensor 35 in FIG.
  • This amount of displacement is also supplied to the main control system 28, and the main control system 28 displaces the known distance BL1 between the center of the reference marks 34A and 34B and the center of the reference mark 33.
  • the baseline amount BL (vector amount) of the alignment sensor 35 is obtained and stored.
  • the alignment sensor 35 is used to align each shot area of the wafer W.
  • n (n is, for example, an integer of 4 or more) wafer marks are selected from the four wafer marks WM1 to WM4 of the shot areas SA1 to SAN on the wafer W in FIG.
  • the amount of displacement of these wafer marks from the detection center is detected via the alignment sensor 35. It is desirable that at least two wafer marks of the n wafer marks are wafer marks at different positions in one shot area.
  • the main control system 28 adds the X coordinate and the Y coordinate of the sample stage 24 when detecting the position of the corresponding wafer mark to the positional deviation amount, thereby obtaining the array coordinates of the n wafer marks. Ask for. Then, based on these actually measured array coordinates and the corresponding array coordinates in the design, the main control system 28 establishes a so-called multi-point Enhanced global alignment within the shot.
  • the main control system 28 uses these parameters to calculate the arrangement coordinates of each of the shot areas SA 1 to SAN on the wafer W on the coordinate system that defines the movement position of the sample table 24, and the registration.
  • the array coordinates of the main scales RM 1 to RM 6 for measurement are calculated. This completes the wafer alignment. Thereafter, if possible, the projection magnification of the projection optical system PL or the position of the reticle R in the Z direction is corrected in accordance with the intra-shot scaling, and the rotation angle of the reticle R is corrected in accordance with the in-shot rotation.
  • a pair of coordinates on the wafer W is calculated.
  • the main scales RM 1 and RM2 are moved to positions conjugate with the vernier scales RS 1 and RS 2 on the reticle R in Fig. 4, and only the vernier scales 1 and 2 are surrounded by the field stop 15 in Fig. 1.
  • the illumination area is set as described above, and the resist layers on the main scales RM1 and RM2 are exposed with the images of the subscales RS1 and RS2.
  • the resist layers on the pair of main scales RM3 and RM4 and the pair of main scales RM5 and RM6 on the wafer W are sequentially exposed to the images of the sub-scales R S1 and R S2.
  • the resist of the present example is a chemically amplified resist
  • the surface irregularities of the resist are not changed only by the exposed latent image. Therefore, in order to make the exposed latent images of the resist scales RS 1 and RS 2 for measuring the resist registration into an uneven distribution on the resist surface, the laser irradiation system shown in FIG. Part of the area where the images of the scales RS 1 and RS 2 were exposed Heat.
  • the centers of the main scales RM1 to RM6 on the wafer W (center of the design) are sequentially moved to the laser beam focusing position by the focusing lens 44 of the laser irradiation system in FIG.
  • the laser beam may be spot-irradiated to the resist layer at the focusing position.
  • the resist of this example is not of the chemically amplified type, it is not always necessary to perform partial heating before detecting a latent image.
  • the atomic force microscope 39 of FIG. 1 images of the main scales RM 1, RM 2 to RM 5 and RM 6 on the wafer W and the vernier scales RS 1 and RS 2 exposed on the resist layer thereon (The amount of misregistration with the latent image is measured.
  • the area (design area) where the main scale RM 1 is formed on the wafer W is determined by using the atom shown in FIG.
  • Move to the bottom of the probe 40 of the microscope 39 operate the atomic force microscope 39, and extend the sample stage 24 through the XY stage 25 to some extent wider than the width of its main scale RM1.
  • the sample is moved in the X and Y directions by a stroke, and the detection signal DS corresponding to the position of the sample pickup 40 in the Z direction is taken into the alignment controller 36 together with the coordinates of the sample table 24.
  • FIG. 6 (a) is an enlarged plan view showing an image RS 1W of the main scale RM 1 and the vernier RS 1
  • FIG. 6 (b) is a cross-sectional view along the line AA in FIG. 6 (a).
  • a resist 47 is applied on the wafer W, and before the partial heating, the main surface of the resist 47 is formed of a concave portion as shown by a solid line RM1 before the partial heating. then t that only the corresponding step portion 47 a to are formed, by partial heating of the resist 47, the image RS 1 W of the exposure area 48 of the vernier RS 1 becomes concave as shown by dotted lines, the recess A step 48a is formed so as to surround it.
  • the surface of the resist 47 after the partial heating is relatively moved, for example, in the Y direction by the probe 40 of the atomic force microscope 39 shown in FIG.
  • a detection signal DS corresponding to the Y coordinate of the platform 24 is obtained.
  • the slopes DS 1 and DS 2 corresponding to the contour of the main scale RM 1 on the surface of the register 47 and the slopes DS 3 and DS 4 corresponding to the contour of the image of the vernier RS 1 appear. ing.
  • the alignment controller 36 uses the slice level method or the pattern matching method to determine the center of the slopes DS 1 and DS 2 of the detection signal DS, that is, the Y coordinate Y 1 A of the center of the main scale RM 1 and the slope DS 3.
  • the center of DS4 that is, the Y coordinate Y1B of the center of the image of the vernier RS1 is detected, and the displacement AWY1 of these Y coordinates is obtained.
  • the displacement AWX1 of the center of the image of the sub-scale R S1 in the X direction with respect to the center of the main scale RM1 is obtained.
  • the displacement of the image of the vernier scale RS 1 (or RS 2) in the X and Y directions with respect to the main scales RM 2 to RM 6 (AWX2, AWY 2), (AW X 3, AWY 3), (AWX 4, AWY 4), (AWX 5, AWY 5), (AWX 6, AWY 6) are measured, and these six displacements (AW XI, AWY 1) to (AWX 6, AWY 6) are Supplied to main control system 28.
  • the main control system 28 calculates the residual offset (0X1, 0Y1), residual wafer scaling (WSX1, WSY1), and residual wafer rotation (WRX 1, WR Y 1), scaling SMAG 1 in residual shot, rotation SR ⁇ T 1 in residual shot.
  • the difference between the two axis residual wafer rotations WRX1 and WRY1 corresponds to the wafer orthogonality. These are errors including the error of the wafer mark alignment sensor 35 and the error of the baseline amount measured as shown in FIG. Regardless of the factors of these errors, if the reticle pattern image is exposed to each shot area on the wafer W as it is, overlay errors will occur for each. You.
  • the pattern image of the reticle R is sequentially exposed to each of the shot areas SA1 to SAN on the wafer W in Fig. 5 while correcting the position of the wafer W to eliminate the above-mentioned residual errors.
  • the correction of the residual offset (OX1, 0Y1), residual wafer scaling (WSX1, WSY1), and residual wafer rotation (WRX1, WRY1) are calculated by the above wafer alignment.
  • the wafer W is sequentially positioned based on the coordinates obtained by correcting the array coordinates of each shot area on the wafer W by the base line amount of the alignment sensor 35, the array coordinates are corrected.
  • the correction of the scaling SMAG 1 in the residual shot is performed by controlling the projection magnification of the projection optical system PL or by slightly moving the reticle R in the Z direction.
  • the rotation SROT 1 in the residual shot is corrected by rotating at least one of the reticle stage 20 and the sample stage 24 on the wafer stage side.
  • the sub-scales RS 1, RS of the reticle R in FIG. 4 are respectively placed on the main scales RMA and RMB for registration measurement in each of the shot areas SA 1 to SAN.
  • the image of the vernier scale (not shown) in the same pattern area 45 as that of 2 is almost superposed and exposed. Therefore, in order to evaluate the overlay error of the pattern image of the actually exposed reticle R, before replacing the exposed wafer W with the next wafer to be exposed, all the shot areas SA on the wafer W are required.
  • Select 111 shot areas (m is an integer of 1 or more, preferably 3 or more) from 1-3 ⁇ , and measure the two main scales RMA and RMB in these shot areas .
  • the laser irradiation system shown in Fig. 3 was used to sequentially expose the m shot areas to the areas where the main scales RMA and RMB were formed.
  • the spot is irradiated with a laser beam with a weak wavelength range.
  • the temperature of the part irradiated with the laser beam rises to several tens of degrees or more, and the image of the vernier scale (latent image) exposed on the main scales RMA and RMB emerges as irregularities on the resist surface. Go up.
  • the distribution of the concavo-convex distribution of the resist due to the main scales RM A and RMB and the latent image of the vernier scale on the main scales were measured sequentially through the atomic force microscope 39. From these measurement results, the amount of displacement between the m sets of the main scales RMA and RMB to be measured and the corresponding image of the vernier scale, in other words, the reticle R at two measurement points in the m shot areas ( ⁇ 1, ⁇ Y1), ( ⁇ 2, ⁇ Y2), ⁇ , ( ⁇ (2m ⁇ 1), ⁇ (2m ⁇ 1) ) And ( ⁇ 2 m, ⁇ Y 2m) are obtained.
  • the main control system 28 uses these displacement amounts to calculate the residual offset ( ⁇ X2, OY2), residual wafer scaling (WSX2, WSY2), and residual wafer rotation ( WRX2, WRY 2), scaling within residual shot SMAG 2, rotation within residual shot SROT2 are required.
  • the residual offset ⁇ X2, OY2
  • WSX2, WSY2 residual wafer scaling
  • WRX2, WRY 2 residual wafer rotation
  • the wafer is exchanged, and the wafer to be exposed next is placed on the wafer holder 23.
  • wafer alignment is performed using the alignment sensor 35 in the same manner as the first wafer, and the wafer stage side Parameters such as wafer scaling, wafer rotation, wafer orthogonality, offset, in-shot scaling, and in-shot rotation of the wafer to be exposed in the stage coordinate system determined by the laser interferometer are calculated.
  • wafer stage side Parameters such as wafer scaling, wafer rotation, wafer orthogonality, offset, in-shot scaling, and in-shot rotation of the wafer to be exposed in the stage coordinate system determined by the laser interferometer are calculated. You. These parameters are used to calculate the displacement between the main scales RM1 to RM6 for registration measurement of the first wafer and the corresponding images of the subscales RS1 and RS2, and m shots.
  • a new parameter is calculated by correcting the residual error (overlay error) measured for the area, and based on the new parameter, the array coordinates of each shot area on the wafer are calculated. Correct the rotation angle between the reticle and the wafer as necessary. After that, the wafer is positioned based on the calculated array coordinates, and each shot area on the wafer is sequentially exposed with the pattern image of the reticle R.
  • the second wafer is irradiated with a laser beam to the resist registration measurement mark in the selected shot area in the same manner as in the first wafer, and the unevenness of the resist is obtained.
  • the displacement between the vernier scale of the resulting latent image and the main scale of the base is measured with an atomic force microscope 39 to determine the residual error.
  • the results of wafer alignment are corrected based on the amount of misalignment of the registration measurement mark of the first wafer and the residual error measured for the immediately preceding wafer. Positioning and exposure are performed based on the result. As a result, high overlay accuracy can be obtained for each wafer of one lot.
  • the atomic force microscope 39 is used for the second and subsequent wafers, only the marks in the m shot areas selected from the respective shot areas on the wafer are used, so that the throughput is almost zero. Does not drop. Also, since the atomic force microscope 39 is used less frequently, the probe 40 is less likely to deteriorate and Frequency can be reduced.
  • the number of shot areas and the positions of the shot areas in which the marks for registration measurement are measured for each wafer using the atomic force microscope 39 are not necessarily the same.
  • the measurement shot position is alternately selected such that the first shot is the two left and right shot areas in the wafer, the second shot is the upper and lower two shot areas, and the third shot is the left and right two shot areas again in to Rukoto
  • the residual wafer scaling can the measurement alternately in the X and Y directions
  • c can be measured alternately further residual wafer rotation in the X-axis and Y-axis, the exposure by the projection exposure apparatus of FIG.
  • the processed wafer undergoes a development process, and then a processing step of performing etching and ion implantation using the resist pattern left after development as a mask, a resist removal step of removing unnecessary resist after the processing step, and the like. Pass. Then, the wafer process is completed by repeating each process such as exposure, development, processing, and resist removal.
  • a dicing process in which the wafer is cut into chips for each baked circuit, a bonding process in which wiring is performed on each chip, and a packaging process in which each chip is packaged
  • semiconductor devices such as LSIs are manufactured.
  • FIG. 7 shows a part of the exposure system of this example.
  • the projection exposure apparatus 51 and the measurement apparatus 54 are connected by a wafer transfer line 52. Have been.
  • the projection exposure apparatus 51 has a configuration in which the atomic force microscope 39 and the laser irradiation system in FIG. 3 have been removed from the projection exposure apparatus in FIG. 1, and the measurement apparatus 54 has a probe 40 in FIG. It is composed of an atomic force microscope 39 provided, an XY stage, and these control devices.
  • FIG. 7 on a transfer line 52 between the projection exposure apparatus 51 and the measuring apparatus 54, the resist on the wafer exposed by the projection exposure apparatus 51 is baked before development.
  • a baking device 53 for performing a PEB (Post-Exposure Bake) is disposed.
  • the operations of the projection exposure apparatus 51, the baking apparatus 53, and the measuring apparatus 54 are controlled by a host computer 55.
  • a cable or an infrared transmission line for directly transmitting data or the like may be arranged between the control device of the measuring device 54 and the main control system of the projection exposure device 51.
  • the baking apparatus 53 and the measurement are performed from the projection exposure apparatus 51 via the host computer 55 or directly.
  • Information indicating that the exposed wafer is to be carried out is output to the apparatus 54.
  • the baking device 53 performs a pre-development bake (PEB) of the resist on the wafer.
  • PEB pre-development bake
  • the wafer having passed through the baking device 53 reaches the measuring device 54, where the images of the main scale and the vernier scale for registration measurement in the m shot areas selected from the wafer are displayed.
  • the positional deviation (residual error) is measured, and this positional deviation is output to the main control system of the projection exposure apparatus 51 via the host computer 55 or directly.
  • the main control system calculates a correction amount for the wafer alignment result from the supplied positional deviation amount, and reflects this correction amount on the next wafer to be exposed. You. That is, the positioning and exposure of the next wafer are performed based on the array coordinates obtained by correcting the alignment result of the next wafer with the correction amount.
  • the correction amount for the result of the calibration is calculated based on the positional deviation amount between the main scale and the sub-scale image for registration measurement.
  • the correction amount may be supplied to the main control system of the projection exposure apparatus 51.
  • the projection exposure apparatus 51 receives information on the amount of displacement (or the amount of correction) measured by the measuring apparatus 54, it is highly likely that the exposure of the second wafer has already started. In this case, the measurement result of the first wafer is fed back to the third wafer. According to this method, there is no decrease in throughput in the projection exposure apparatus 51.
  • the reprocessing line is regarded as a defective wafer. After the resist is stripped and the resist is re-applied, it is supplied to the projection exposure apparatus 51 again. This eliminates the need for unnecessary processing and improves the yield of the final product.
  • the heating for converting the latent image of the registration measurement mark into the concave and convex of the resist is performed by the projection exposure apparatus 51 or the measuring apparatus 54 instead of the baking apparatus 53, as shown in FIG.
  • a similar laser irradiation system may be provided, and only the measurement region may be partially heated by the laser irradiation system.
  • the wafers for which the resist measurement is performed need not be all of the wafers, but can be performed at an arbitrary interval, for example, every two or three wafers.
  • the distance between the wafers to be measured may be increased as the distance becomes smaller, and the distance between the wafers to be measured may be reduced as the amount of change increases.
  • the atomic force microscope 39 is used as the shape inspection system provided with the probe.
  • the atomic force microscope 39 is not necessarily required, and the scanning probe microscope (S PM) can be used.
  • S PM scanning probe microscope
  • a scanning tunneling microscope (Scanning Tunneling Microscope: STM) or the like may be used as the shape inspection system.
  • the global alignment is used for the wafer alignment.
  • the present invention can be applied to a case where a die-by-die alignment is performed.
  • the exposure method and the exposure system (exposure apparatus) according to the present invention are not limited to the exposure apparatus using X-ray-containing light as the exposure beam as in the above-described embodiment, but also include the charging apparatus such as an electron beam lithography apparatus.
  • the present invention is also applicable to a charged particle beam transfer device that transfers or draws a predetermined pattern using a particle beam.
  • the magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification and an enlargement system.
  • a single-wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as exposure illumination light for example, Erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)) Is
  • Erbium (Er) or both erbium and ytterbium (Yb)
  • Yb ytterbium
  • the application of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to an exposure apparatus for manufacturing semiconductors.
  • an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head.
  • An illumination optical system composed of multiple lenses and a projection optical system are incorporated into the exposure apparatus body to perform optical adjustment, and a reticle stage and wafer stage composed of many mechanical parts, and an atomic force microscope and heating system
  • the exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by attaching a laser irradiation system or the like to the exposure apparatus main body, connecting wiring and piping, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). . It is desirable to manufacture the exposure equipment in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • the amount of misalignment between a base alignment mark and an exposed latent image of the alignment mark is measured, and a predetermined pattern and a substrate are determined based on the measurement result. Since the positional relationship between them is corrected, there is an advantage that the substrate to be exposed can be positioned with high accuracy even when the illumination condition is switched to deformed illumination or the like.
  • a probe is provided for the first substrate. Since the second substrate is aligned based on the amount of positional deviation obtained by the relative scanning, the frequency of needle collection can be reduced to avoid a drop in throughput, and the alignment can be performed. It has the advantage of maintaining high accuracy.
  • an actual overlay error (residual error) of the image of the pattern can be evaluated.
  • the position of the latent image of the test mark can be detected even if the sensitive material is a chemically amplified resist.
  • the exposure method of the present invention can be performed. Further, according to the fourth exposure system, since the sensitive material can be heated at least partially, the position of the latent image of the test mark can be detected even if the sensitive material is a chemically amplified resist. In addition, in the exposure system of the present invention, when the exposure apparatus and the detection apparatus are provided separately, there is an advantage that the throughput of the exposure apparatus is not reduced at all.
  • the device of the present invention since it is manufactured by the exposure system of the present invention that can use the exposure method of the present invention, high overlay accuracy is obtained, and as a result, a high-performance device is obtained.

Abstract

An exposure method in which when a probe of e.g. an atomic force microscope is relatively scanned to conduct alignment, the frequency of the use of the probe is decreased and hence deterioration of throughput is prevented. Before registration exposure for forming an image of a pattern on a reticle (R) onto shot regions on a wafer (W) by means of a projection optical system (PL), the wafer (W) is aligned while measuring the position of a wafer mark on the wafer (W) by means of an alignment sensor (35). Next, an image of a predetermined vernier on the reticle (R) is formed on a predetermined main scale for registration measurement near the shot regions on the wafer (W). The projections and recesses formed by the main scale in the resist on the wafer (W) and the projections and recesses formed by the latent image of the vernier are detected by relative scanning of the probe (40) of an atomic force microscope (39), thus determining the amount of misalignment. Based on the amount of misalignment, the wafer alignment is corrected before exposure.

Description

明 細 書 露光方法及び露光システム 技術分野  Description Exposure method and exposure system
本発明は、 例えば半導体素子、 撮像素子 (C C D等) 、 液晶表示素子、 又は薄膜磁気へッ ド等のデバイスを製造するためのフォ トリソグラフィ 工程でマスクパターンを感応性の基板上に露光するために使用される露 光方法、 及び露光システム (露光装置) に関する。 背景技術  The present invention relates to a method for exposing a mask pattern on a sensitive substrate in a photolithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, an imaging device (such as a CCD), a liquid crystal display device, or a thin-film magnetic head. The present invention relates to an exposure method and an exposure system (exposure apparatus) used for the apparatus. Background art
半導体素子等を製造する際に、 マスクとしてのレチクルのパターンを 投影光学系を介して、 感応材料としてのレジス卜が塗布されたウェハ (又はガラスプレート等) 上の各ショッ ト領域に転写する投影露光装置 (ステッパー等) 等の露光装置が使用されている。 例えば半導体素子は ウェハ上に数十層の回路パターンを所定の位置関係で積み重ねて形成さ れるため、 それらの露光装置には、 レチクル上のァライメントマーク When manufacturing semiconductor devices, etc., projection that transfers the reticle pattern as a mask to each shot area on a wafer (or glass plate, etc.) coated with a resist as a sensitive material via a projection optical system. An exposure apparatus such as an exposure apparatus (eg, a stepper) is used. For example, since semiconductor elements are formed by stacking several tens of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship, these exposure devices require alignment marks on the reticle.
(レチクルマーク) 、 及びウェハ上の各ショッ ト領域に付設されている ァライメン卜マーク (ウェハマーク) の位置を検出するためのァライメ ントセンサと、 このァライメントセンサの検出結果に基づいてレチクル とウェハとの位置合わせを行うステージ系と、 からなるァライメン卜装 置が備えられている。 (Reticle mark), an alignment sensor for detecting the position of an alignment mark (wafer mark) attached to each shot area on the wafer, and a reticle and wafer based on the detection results of the alignment sensor. There is a stage system that performs positioning and an alignment device that consists of.
そして、 レチクルマークを検出するためのァライメントセンサとして は、 例えば露光光と同じ波長の照明光で被検マークを照明する画像処理 方式のレチクルァライメント顕微鏡が使用されている。 一方、 ウェハマ ークを検出するためのァライメントセンサとしては、 レーザ ·ステップ * ァライメント方式、 2光束干渉方式、 又は画像処理方式等の光学式の ァライメントセンサが使用されている。 このウェハマーク用のァライメ ントセンサを使用する場合、 予めレチクルのパターン像の中心 (露光中 心) と、 このァライメントセンサの検出中心との間隔であるベースライ ン量を高精度に計測しておく必要がある。 As an alignment sensor for detecting a reticle mark, for example, an image processing type reticle alignment microscope that illuminates a test mark with illumination light having the same wavelength as exposure light is used. On the other hand, as an alignment sensor for detecting a wafer mark, a laser step * An optical alignment sensor such as an alignment method, a two-beam interference method, or an image processing method is used. When using this alignment sensor for wafer marks, it is necessary to measure the baseline amount, which is the distance between the center of the reticle pattern image (exposure center) and the detection center of this alignment sensor, in advance with high accuracy. There is.
また、 ウェハマークを検出するために光学式のァライメントセンサを 使用する場合、 検出対象とするウェハマークの非対称性等によって検出 結果に所定のオフセッ 卜が残留する場合がある。 このようなオフセッ ト は現在必要とされている重ね合わせ精度に対してはあまり問題とはなら ず、 特に画像処理方式のセンサにおけるオフセッ トは僅かなものである 力 今後半導体素子等の微細度が益々向上するにつれて、 そのオフセッ 卜が問題になる可能性もある。 そこで、 日本国特開平 8— 4 5 8 1 4号 公報において、 原子間力顕微鏡のように探針 (スタイラス、 又はプロ一 ブ) で被検面を相対走査する走査型プローブ顕微鏡 (Scann i ng P robe M i c ros cope : S P M ) を用いて、 ウェハマークによって生じるレジスト表 面の凹凸を直接検出することによって、 ウェハマークの形状の非対称性 等に影響されることなく、 高精度にウェハマークの位置を検出する位置 決め方法が提案されている。  When an optical alignment sensor is used to detect a wafer mark, a predetermined offset may remain in the detection result due to the asymmetry of the wafer mark to be detected. Such an offset does not cause much problem with the currently required overlay accuracy, and in particular, the offset in an image processing type sensor is negligible. As they get better and better, the offsets can become a problem. In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45814 discloses a scanning probe microscope (Scanning) that relatively scans the surface to be inspected with a probe (a stylus or a probe) like an atomic force microscope. Probe Microscopy (SPM) directly detects the unevenness of the resist surface caused by the wafer mark, and enables accurate detection of the wafer mark without being affected by the asymmetry of the shape of the wafer mark. A positioning method for detecting the position has been proposed.
上記の如く従来は、 ウェハマークの位置を高精度に検出するために走 查型プローブ顕微鏡 (S P M ) を用いる方法が提案されていた。 しかし ながら、 走査型プローブ顕微鏡 (S P M ) は、 優れた分解能を持つが、 ウェハマークの位置を検出するのに要する時間が光学式のァライメント センサに比べて長いため、 露光工程のスループッ 卜が低下するといぅ不 都合があった。 また、 探針はレジストの表面にほぼ接触して移動するた め、 耐久性が低下して、 頻繁にメインテナンスを行う必要があるという 不都合があった。 一方、 投影露光装置においては、 露光する線幅やパターン形状に応じ て照明条件を切り換えることがあるが、 投影光学系の特性上で、 各照明 条件毎にウェハ上に投影される像の位置が微妙にずれることがあった。 ところが、 レチクルマークの位置を検出するための従来のレチクルァラ ィメント顕微鏡は、 露光用の照明光学系とは別の照明系で被検マークを 照明する方式であるため、 露光光の照明条件を切り換える度に、 レチク ルのパターンの投影像の中心とレチクルァライメント顕微鏡によって検 出される中心との間に微妙な位置ずれが生じて、 これが重ね合わせ誤差 になる恐れがあった。 この重ね合わせ誤差を小さくするためには、 例え ば照明条件を切り換える毎にテス卜プリントを行って、 現像後に重ね合 わせ誤差を計測しておき、 実際に露光する場合にはその重ね合わせ誤差 分だけァライメント結果を補正する方法もあるが、 これでは煩雑である という不都合があった。 Conventionally, as described above, a method using a scanning probe microscope (SPM) to detect the position of a wafer mark with high accuracy has been proposed. However, the scanning probe microscope (SPM) has excellent resolution, but the time required to detect the position of the wafer mark is longer than that of the optical alignment sensor, which reduces the throughput of the exposure process. There was an inconvenience. In addition, since the probe moves almost in contact with the surface of the resist, durability deteriorates, and there is a disadvantage that frequent maintenance is required. On the other hand, in a projection exposure apparatus, the illumination conditions may be switched according to the line width or pattern shape to be exposed. However, due to the characteristics of the projection optical system, the position of the image projected on the wafer for each illumination condition may vary. There was a slight shift. However, the conventional reticle alignment microscope for detecting the position of the reticle mark illuminates the target mark with an illumination system different from the illumination optical system for exposure, so that the illumination condition of the exposure light is switched every time. In addition, there was a possibility that a slight displacement occurred between the center of the projected image of the reticle pattern and the center detected by the reticle alignment microscope, which could cause an overlay error. In order to reduce the overlay error, for example, a test print is performed each time the illumination conditions are switched, and the overlay error is measured after development, and when the actual exposure is performed, the overlay error is calculated. There is also a method of correcting the alignment result only, but this has a disadvantage that it is complicated.
本発明は斯かる点に鑑み、 照明条件を切り換えたような場合でも、 露 光対象の基板を高精度に位置合わせすることができる露光方法を提供す ることを第 1の目的とする。  In view of the above, it is a first object of the present invention to provide an exposure method capable of aligning a substrate to be exposed with high accuracy even when switching illumination conditions.
また、 本発明は、 所定の探針を相対走査して位置合わせを行う場合に, その探針の使用頻度を少なくしてスループッ卜の低下を避けることがで きると共に、 位置合わせ精度も高く維持できる露光方法を提供すること を第 2の目的とする。  Further, according to the present invention, when positioning is performed by relatively scanning a predetermined probe, the frequency of use of the probe can be reduced to avoid a decrease in throughput, and the positioning accuracy can be maintained high. A second object is to provide an exposure method that can be used.
また、 本発明は、 そのような露光方法を使用できる露光システム、 及 びそのような露光システムの製造方法を提供することを第 3の目的とす る。  It is a third object of the present invention to provide an exposure system that can use such an exposure method, and a method of manufacturing such an exposure system.
更に本発明は、 そのような露光方法を使用して高精度に製造されるデ バイスを提供することをも目的とする。 発明の開示 Another object of the present invention is to provide a device manufactured with high accuracy by using such an exposure method. Disclosure of the invention
本発明による第 1の露光方法は、 第 1の位置合わせ用マーク (RS 1 , RS 2) が形成されているマスク上のパターン (45) を、 第 2の位置 合わせ用マーク (RM 1〜RM6) が形成されている基板 (W) 上に露 光する露光方法において、 その基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、 実質的にその第 1の位置合わせ用マークのみを照明するようにそのマス ク上の照明領域を設定する第 2工程と、 そのマスクを照明し、 その第 1 の位置合わせ用マークをその基板上のその感応材料上に露光する第 3ェ 程と、 その感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することによ り、 その感応材料の凹凸分布を検知する第 4工程と、 この検知結果に基 づいて、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像とその第 2の位置合わせ 用マークとの位置関係情報を求める第 5工程と、 その位置関係情報に基 づいて、 そのパターンとその基板とのァライメン卜を行う第 6工程と、 このァライメン卜終了後に、 そのパターンをその基板上に露光する第 7 工程と、 を有するものである。  In the first exposure method according to the present invention, the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is moved to the second alignment marks (RM1 to RM6). ) Is exposed on the substrate (W) on which is formed, the first step of applying a sensitive material on the substrate, and the step of irradiating substantially only the first alignment mark. A second step of setting an illumination area on the mask; a third step of illuminating the mask and exposing the first alignment mark on the sensitive material on the substrate; and A fourth step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by relatively scanning a predetermined probe with respect to the surface of the object, and, based on the result of the detection, detecting the latent position of the first alignment mark. Fifth step to obtain information on the positional relationship between the image and its second alignment mark And a sixth step of aligning the pattern with the substrate based on the positional relationship information, and a seventh step of exposing the pattern on the substrate after completion of the alignment. It is.
斯かる本発明によれば、 その第 1、 及び第 2の位置合わせ用マークと しては、 例えば副尺マーク (RS 1, R S 2) よりなるボックス 'イン • ボックスマーク、 及びその基板の下地に形成された凹凸の主尺マーク (RM 1〜RM6) 等が使用できる。 本発明において、 最初は一例とし てマスク用の光学式のァライメントセンサ、 及び基板用の光学式のァラ ィメン卜センサを用いて、 基板用のァライメントセンサのベースライン 量 (マスクパターンの露光中心から検出中心までの間隔) が求められ、 この後は基板用のァライメン卜センサを用いてその基板上の所定の位置 合わせ用マーク (下地マーク) の位置を検出し、 この検出結果をそのべ ースライン量で補正することによって、 その基板とそのマスクパターン との位置合わせが行われる。 次に、 実際に 1ロッ 卜の基板に対してマスクパターンの露光を開始す る場合、 又は照明条件を切り換えた場合には、 露光に使用される照明条 件のもとで、 実質的にその第 1の位置合わせ用マークのみを照明するよ うにそのマスク上の照明領域を設定して、 その第 1の位置合わせ用マー クを 1枚目の基板上の感応材料上に露光する。 通常の感応材料 (例えば 通常のレジスト) では、 露光による潜像によってその表面の凹凸分布が 変化することから、 その表面の凹凸分布をその探針の相対走査によって 検出することで、 その基板上の第 2の位置合わせ用マーク (下地マーク) とその第 1の位置合わせ用マークの潜像との位置関係情報 (位置ずれ量) を高精度に計測することができる。 この位置ずれ量より、 例えばそのマ スク用のァライメン卜センサの照明条件によるオフセッ 卜、 ひいてはそ の基板用のァライメン卜センサのベースライン量のオフセッ 卜が求めら れる。 更に、 ショット領域内に複数の位置合わせ用マークを設けておく ことで、 倍率誤差 (ショッ ト内スケーリング) 、 及び所定のパターンと その基板との回転誤差 (ショッ ト内ローテーション) 等も求められる。 その後、 実際にその所定のパターンを露光する前に、 その基板用のァラ ィメントセンサのベースライン量のオフセットを補正し、 可能であれば 更に倍率誤差、 回転誤差等を補正することで、 照明条件を切り換えた場 合でも高精度に位置合わせを行うことができ、 結果として高い重ね合わ せ精度が得られる。 According to the present invention, the first and second alignment marks include, for example, a box-in-box mark composed of vernier marks (RS1, RS2) and a base of the substrate. The main scale marks (RM1 to RM6) with irregularities formed on the surface can be used. In the present invention, first, as an example, using an optical alignment sensor for a mask and an optical alignment sensor for a substrate, the baseline amount of the alignment sensor for the substrate (exposure of the mask pattern). The distance from the center to the detection center) is determined. Thereafter, the position of a predetermined alignment mark (base mark) on the substrate is detected using an alignment sensor for the substrate, and the detection result is used as a basis. By correcting with the amount of line, the alignment between the substrate and the mask pattern is performed. Next, when actually exposing the mask pattern to one lot of the substrate or switching the illumination conditions, the exposure is substantially performed under the illumination conditions used for the exposure. An illumination area on the mask is set so as to illuminate only the first alignment mark, and the first alignment mark is exposed on the sensitive material on the first substrate. In the case of ordinary sensitive materials (for example, ordinary resist), the unevenness distribution on the surface changes due to the latent image due to exposure. The positional relationship information (position shift amount) between the second alignment mark (base mark) and the latent image of the first alignment mark can be measured with high accuracy. From this displacement amount, for example, an offset based on the illumination conditions of the mask alignment sensor and, consequently, an offset of the baseline amount of the alignment sensor for the substrate are obtained. Further, by providing a plurality of alignment marks in the shot area, a magnification error (scaling in a shot), a rotation error between a predetermined pattern and its substrate (rotation in a shot), and the like are also obtained. After that, before actually exposing the predetermined pattern, the offset of the baseline amount of the alignment sensor for the substrate is corrected, and if possible, the magnification error, the rotation error, and the like are further corrected, so that the illumination condition is corrected. Even if is switched, alignment can be performed with high accuracy, and as a result, high overlay accuracy can be obtained.
また、 その第 3工程とその第 4工程との間において、 その基板の少な くともその第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加熱することが望ま しい。  Further, it is desirable that at least the latent image portion of the first alignment mark on the substrate is heated between the third step and the fourth step.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その基板上のそのパターン が転写されるショッ ト領域以外の領域である非ショット領域に形成され ている場合には、 その第 3工程において、 その非ショット領域内のその 感応材料上にその第 1の位置合わせ用マークを露光することが望ましレ また、 その位置関係情報は、 例えばその第 1の位置合わせ用マークの 潜像とその第 2の位置合わせ用マークとの位置ずれ量である。 In addition, when the second alignment mark is formed in a non-shot area on the substrate other than a shot area where the pattern is transferred, the non-shot area is formed in the third step. That in the shot area It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.The positional relationship information includes, for example, the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. Is the amount of displacement.
次に、 本発明による第 2の露光方法は、 第 1の位置合わせ用マーク ( R S 1 , R S 2 ) が形成されているマスク上のパターン (4 5 ) を、 それぞれ第 2の位置合わせ用マークが形成されている複数枚の基板上に 露光する露光方法において、 その複数枚の基板上にそれぞれ感応材料を 塗布する第 1工程と、 その第 1の位置合わせ用マークをその複数枚の基 板内の第 1の基板上のその感応材料上に露光する第 2工程と、 その第 1 の基板上のその感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査すること により、 その感応材料の凹凸分布を検知する第 3工程と、 この検知結果 に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像とその第 2の位置合 わせ用マークとの位置関係情報を求める第 4工程と、 その位置関係情報 に基づいて、 その複数の基板内のその第 1の基板とは異なる第 2の基板 とそのパターンとのァライメントを行う第 5工程と、 このァライメント 終了後に、 そのパターンをその第 2の基板上に露光する第 6工程と、 を 有するものである。  Next, in the second exposure method according to the present invention, the pattern (45) on the mask, on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed, is respectively transferred to the second alignment mark. In an exposure method for exposing a plurality of substrates on which a plurality of substrates are formed, a first step of applying a sensitive material to each of the plurality of substrates, and a step of applying the first alignment mark to the plurality of substrates. A second step of exposing the sensitive material on the first substrate in the first substrate, and scanning a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material on the first substrate, thereby forming the sensitive material. A third step of detecting the unevenness distribution, and a fourth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; Based on the positional relationship information, the A fifth step of performing an alignment between a second substrate different from the first substrate and the pattern, and a sixth step of exposing the pattern on the second substrate after completion of the alignment. is there.
斯かる第 2の露光方法によれば、 その第 1の基板においてその第 1の 位置合わせ用マークの潜像とその第 2の位置合わせ用マークとの位置関 係情報を求めた後、 その第 2の基板以降の基板について、 次に照明条件 を切り換えるまでは、 例えば光学式の基板用のァライメントセンサを用 いて、 この計測結果 (又はベースライン量) をその探針によって求めた オフセッ 卜で補正することによって、 その採針を用いた計測の頻度を低 下させてスループッ 卜の低下を抑制できると共に、 高い位置合わせ精度 も維持される。 それと共に、 その探針の摩耗も少ない。  According to the second exposure method, after obtaining the positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark on the first substrate, the second Until the lighting conditions are switched next, the measurement results (or baseline amount) of the substrates after the substrate 2 are calculated using the offset obtained by the probe, for example, using an alignment sensor for an optical substrate. By performing the correction, the frequency of the measurement using the needle collection can be reduced to suppress a decrease in throughput, and high alignment accuracy can be maintained. At the same time, the wear of the probe is small.
また、 その第 1工程とその第 2工程との間において、 実質的にその第 1の位置合わせ用マークのみを照明するようにそのマスク上の照明領域 を設定することが望ましい。 Further, between the first step and the second step, the first step is substantially performed. It is desirable to set the illumination area on the mask so that only the alignment mark 1 is illuminated.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その第 1の基板上のそのパ ターンが転写されるショッ ト領域以外の領域である非ショッ 卜領域に形 成されている場合には、 その第 2工程において、 その非ショット領域内 のその感応材料上にその第 1の位置合わせ用マークを露光することが望 ましい。  Further, when the second alignment mark is formed in a non-shot area on the first substrate other than a shot area to which the pattern is transferred, the second alignment mark is formed. In two steps, it is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material in the non-shot area.
次に、 本発明による第 3の露光方法は、 第 1の位置合わせ用マーク ( R S 1 , R S 2 ) が形成されているマスク上のパターン (4 5 ) を、 第 2の位置合わせ用マークが形成されている所定の基板上に露光する露 光方法において、 その所定の基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、 そのパターン及びその第 1の位置合わせ用マークをその所定の基板上の その感応材料上に露光する第 2工程と、 その感応材料の表面に対して所 定の探針を相対走査することにより、 その感応材料の凹凸分布を検知す る第 3工程と、 この検知結果に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マー クの潜像とその第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 4工程と、 を有するものである。  Next, in the third exposure method according to the present invention, the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is replaced with the second alignment marks. In an exposure method for exposing a predetermined substrate which has been formed, a first step of applying a sensitive material on the predetermined substrate, and a step of applying the pattern and the first alignment mark on the predetermined substrate. A second step of exposing the sensitive material, a third step of detecting a concavo-convex distribution of the sensitive material by scanning a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material, and a result of the detection. A fourth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on
斯かる第 3の露光方法によれば、 例えば基板用の光学式のァライメン トセンサのベースライン量を予め求めておき、 このァライメントセンサ を用いて、 そのパターンと露光対象のその所定の基板との位置合わせを 行う。 そして、 その所定の基板に対しては、 露光後に例えば所定のショ ッ ト領域において、 下地の所定のパターン (例えば第 2の位置合わせ用 マーク) とそのパターン内の例えばその第 1の位置合わせ用マークとな る部分の潜像とに基づくその感応材料の凹凸分布を、 探針を相対走査す ることによって検出することで、 その下地パターンとその潜像との位置 ずれ量が高精度に検出できる。 そして、 この位置ずれ量によって、 その 光学式のァライメントセンサのベースライン量の照明条件によるオフセ ッ トが求められ、 更に検出するパターンの構成によっては倍率誤差、 又 は回転誤差等も求められる。 即ち、 そのパターンの像の実際の重ね合わ せ誤差 (残留誤差) を評価することができる。 According to the third exposure method, for example, the baseline amount of an optical alignment sensor for a substrate is previously determined, and the alignment sensor is used to determine the relationship between the pattern and the predetermined substrate to be exposed. Perform positioning. Then, for the predetermined substrate, after the exposure, for example, in a predetermined shot area, a predetermined pattern of the base (for example, a second alignment mark) and the first pattern for the first alignment in the pattern, for example, By detecting the unevenness distribution of the sensitive material based on the latent image of the mark part by relative scanning of the probe, the amount of displacement between the underlying pattern and the latent image can be detected with high accuracy it can. And, by this amount of displacement, An offset based on the illumination condition of the baseline amount of the optical alignment sensor is obtained. Further, depending on the configuration of the pattern to be detected, a magnification error or a rotation error is also obtained. That is, the actual overlay error (residual error) of the image of the pattern can be evaluated.
また、 その所定の基板を、 この所定の基板とは異なる基板であり、 且 つその第 2の位置合わせ用マークが形成されている別の基板に交換する 第 5工程と、 その第 4工程で求めたその位置関係情報に基づいて、 その 別の基板とそのパターンとのァライメントを行う第 6工程と、 このァラ ィメン卜終了後に、 そのパターンをその別の基板上に露光する第 7工程 と、 を更に有することが望ましい。 この場合、 その別の基板以降の基板 については、 その光学式のァライメン卜センサのベースライン量をその 探針を用いた計測結果で補正し、 可能であれば倍率誤差等の補正も行う ことによって、 スループッ トの低下を抑制して高い位置合わせ精度が得 られる。  Further, the fifth step of replacing the predetermined substrate with another substrate different from the predetermined substrate and having the second alignment mark formed thereon, and the fourth step A sixth step of aligning the another substrate with the pattern based on the obtained positional relationship information, and a seventh step of exposing the pattern on the other substrate after the alignment is completed. It is desirable to further have In this case, for the substrate after the other substrate, the baseline amount of the optical alignment sensor is corrected by the measurement result using the probe, and if possible, magnification error and the like are corrected. In addition, a high positioning accuracy can be obtained by suppressing a decrease in throughput.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その所定の基板上の少なく ともそのパターンが転写されるショッ ト領域内に形成されている場合に は、 その第 2工程において、 このショッ ト領域内のその感応材料上にそ の第 1の位置合わせ用マークを露光することが望ましい。  In the case where the second alignment mark is formed at least in a shot area on the predetermined substrate where the pattern is transferred, the second step is performed in the shot area in the second step. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.
また、 その第 2工程において、 そのパターンをその所定の基板上の複 数のショッ ト領域にそれぞれ露光し、 その第 3工程において、 その複数 のショッ ト領域のうちの任意のショッ 卜領域を選択し、 その探針を相対 走査することにより、 その選択されたショッ卜領域内のその第 1の位置 合わせ用マークの潜像とその第 2の位置合わせ用マークとを検知するこ とが望ましい。  In the second step, the pattern is exposed to a plurality of shot areas on the predetermined substrate, and in the third step, an arbitrary shot area is selected from the plurality of shot areas. Then, it is desirable to detect the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark in the selected shot area by relatively scanning the probe.
次に、 本発明による第 4の露光方法は、 第 1の位置合わせ用マーク ( R S 1 , R S 2 ) が形成されているマスク上のパターン (4 5 ) を、 第 2の位置合わせ用マークが形成されている基板上に露光する露光方法 において、 その基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、 その第 1の位 置合わせ用マークをその基板上のその感応材料上に露光する第 2工程と、 その基板上の少なくともその第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加 熱する第 3工程と、 その感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査 することにより、 その感応材料の凹凸分布を検知する第 4工程と、 を有 するものである。 Next, in a fourth exposure method according to the present invention, the pattern (45) on the mask on which the first alignment marks (RS1, RS2) are formed is In an exposure method for exposing a substrate on which a second alignment mark is formed, a first step of applying a sensitive material onto the substrate, and a step of applying the first alignment mark to the substrate. A second step of exposing the sensitive material, a third step of heating at least the latent image portion of the first alignment mark on the substrate, and a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material. And a fourth step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by performing relative scanning.
斯かる本発明の第 4の露光方法によれば、 その所定の探針を用いてそ の感応材料の凹凸を検出する前に、 その感応材料の被検領域 (その第 1 の位置合わせ用マークの潜像部分) を部分的に加熱する。 その感応材料 として、 化学増幅型レジストを使用する場合、 露光による潜像によって はその表面に凹凸が生じないため、 例えばレーザ光等を用いてその感応 材料の被検領域をスポッ卜的に加熱して、 一種の現像前べーク(Po s t -Ex po s u re Bake : P E B ) を行うことによって、 露光された潜像の部分に凹 凸が生じる。 これによつて、 探針を用いて潜像の位置が検出できるよう になる。 その加熱用の光束として、 その感応材料に対する感応性の弱い 波長域のレーザ光等を使用することによって、 現像後に得られるパター ンに対する影響を小さくできる。  According to the fourth exposure method of the present invention, before detecting the unevenness of the sensitive material using the predetermined probe, the detection area (the first alignment mark) of the sensitive material is detected. Is partially heated. When a chemically amplified resist is used as the sensitive material, unevenness does not occur on the surface depending on the latent image due to exposure.For example, the test region of the sensitive material is spot-heated using laser light or the like. By performing a kind of post-development baking (PEB), the exposed latent image becomes uneven. This makes it possible to detect the position of the latent image using the probe. By using a laser beam or the like in a wavelength range that is insensitive to the sensitive material as the heating light beam, the effect on the pattern obtained after development can be reduced.
また、 その第 1工程とその第 2工程との間において、 実質的にその第 1の位置合わせ用マークのみを照明するようにそのマスク上の照明領域 を設定することが望ましい。  Further, it is desirable to set an illumination area on the mask between the first step and the second step so as to substantially illuminate only the first alignment mark.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その基板上のそのパターン が転写されるショッ ト領域以外の領域である非ショット領域に形成され ている場合には、 その第 2工程において、 その非ショット領域内のその 感応材料上にその第 1の位置合わせ用マークを露光することが望ましい, また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その基板上の少なくともそ のパターンが転写されるショッ 卜領域内に形成されている場合には、 そ の第 2工程において、 このショッ卜領域内のその感応材料上にそのパ夕 ーン及びその第 1の位置合わせ用マークを露光することが望ましい。 In addition, when the second alignment mark is formed in a non-shot area on the substrate other than a shot area where the pattern is transferred, the non-shot area is formed in the second step. Preferably, the first alignment mark is exposed on the sensitive material in the shot area, and at least the second alignment mark is exposed on the substrate. If the pattern is formed in the shot area to be transferred, in the second step, the pattern and the first alignment pattern are formed on the sensitive material in the shot area. It is desirable to expose the mark.
また、 その検知結果に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マークの潜 像とその第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 5工程 と、 その位置関係情報に基づいて、 その基板とそのパターンとのァライ メントを行う第 6工程と、 このァライメント終了後に、 そのパターンを その基板上に露光する第 7工程と、 を更に有することが望ましい。  A fifth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; and It is preferable that the method further includes a sixth step of performing an alignment between the substrate and the pattern, and a seventh step of exposing the pattern onto the substrate after the completion of the alignment.
若しくは、 その検知結果に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マーク の潜像とその第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 5 工程と、 その基板をこの基板とは異なる基板であり、 且つその第 2の位 置合わせ用マークが形成されている別の基板に交換する第 6工程と、 そ の第 5工程において求めたその位置関係情報に基づいて、 その別の基板 とそのパターンとのァライメントを行う第 7工程と、 このァライメント 終了後にそのパターンをその別の基板上に露光する第 8工程と、 を更に 有することが望ましい。  Alternatively, a fifth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result, and setting the substrate to a substrate different from this substrate. A sixth step of exchanging for another substrate on which the second alignment mark is formed, and the other substrate based on the positional relationship information obtained in the fifth step. It is preferable that the method further include a seventh step of performing an alignment with the pattern, and an eighth step of exposing the pattern on the other substrate after the completion of the alignment.
また、 その第 2工程において、 そのパターンをその基板上の複数のシ ヨッ ト領域にそれぞれ露光し、 その第 4工程において、 その複数のショ ッ 卜領域内の任意のショッ 卜領域を選択し、 その探針を相対走査するこ とにより、 その選択されたショット領域内のその第 1の位置合わせ用マ 一夕の潜像とその第 2の位置合わせ用マークとを検知することが望まし い。  In the second step, the pattern is exposed to a plurality of shot areas on the substrate, and in the fourth step, an arbitrary shot area in the plurality of shot areas is selected. It is desirable to detect the latent image of the first alignment mask and the second alignment mark in the selected shot area by relatively scanning the probe. .
また、 上記の露光方法において、 その所定の探針の一例は、 原子間力 顕微鏡の探針である。 これ以外の走査型プローブ顕微鏡 (S P M ) の探 針等も使用できる。  In the above-mentioned exposure method, an example of the predetermined probe is a probe of an atomic force microscope. Other types of scanning probe microscope (SPM) probes can also be used.
次に、 本発明による第 1の露光システムは、 第 1の位置合わせ用マー クが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わせ用マーク が形成され、 且つ感応材料が塗布されている基板上に露光する露光シス テムにおいて、 そのマスクを照明光で照明するための光源と、 その照明 光の光路上においてその光源とそのマスクとの間に配置され、 実質的に その第 1の位置合わせ用マークのみを照明するようにそのマスク上にお ける照明領域を設定する照明領域設定部と、 を備えた露光装置と、 その 感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関 係情報を求める検知装置と、 その検知装置と電気的に接続し、 その位置 関係情報に基づき、 そのパターンとその基板とのァライメントを行うァ ライメント装置と、 を有するものである。 Next, the first exposure system according to the present invention includes a first alignment mark. In an exposure system for exposing a pattern on a mask on which a mask is formed on a substrate on which a second alignment mark is formed and on which a sensitive material is applied, the mask is illuminated with illumination light. And the illumination area on the mask is arranged on the optical path of the illumination light between the light source and the mask, and substantially illuminates only the first alignment mark. An exposure device having an illumination area setting unit that performs scanning relative to the surface of the sensitive material with a predetermined probe to thereby align the latent image of the first alignment mark with the second alignment mark A detection device that obtains positional relationship information with the use mark, and an alignment device that is electrically connected to the detection device and performs alignment between the pattern and the substrate based on the positional relationship information. , And.
斯かる第 1の露光システムによれば、 一例として予めマスク用のァラ ィメントセンサを用いて、 その基板用のァライメン卜センサのベースラ イン量を計測しておく。 そして、 このベースライン量をその検知装置の 検知結果を用いて補正することによって、 本発明の第 1の露光方法が使 用できる。  According to the first exposure system, for example, a mask alignment sensor is used in advance to measure the baseline amount of the substrate alignment sensor. Then, the first exposure method of the present invention can be used by correcting this baseline amount using the detection result of the detection device.
また、 その露光装置とその検知装置との間に配置され、 その露光装置 によりその第 1の位置合わせ用マークが露光されたその基板をその検知 装置に搬送するための通路としての基板搬送ラインを備えることが望ま しい。 そして、 その露光装置とその検知装置との間のその基板搬送ライ ン上に配置され、 その基板の少なくともその第 1の位置合わせ用マーク の潜像部分を加熱する加熱装置を備えることが好ましい。  Further, a substrate transfer line is disposed between the exposure device and the detection device and serves as a passage for transferring the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure device to the detection device. It is desirable to prepare. Preferably, a heating device is provided on the substrate transport line between the exposure device and the detection device and heats at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate.
若しくは、 その露光装置がそのパターンをその基板上に投影する投影 系を備え、 その検知装置が、 その露光装置内のその投影系の近傍に配置 されていることが望ましい。 そして、 その露光装置内に配置され、 その 基板の少なくともその第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加熱する 加熱装置を備えることが好ましい。 Alternatively, it is preferable that the exposure apparatus includes a projection system for projecting the pattern onto the substrate, and the detection apparatus is disposed in the exposure apparatus near the projection system. And heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate, which is disposed in the exposure apparatus. Preferably, a heating device is provided.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その基板上のそのパターン が転写されるショッ ト領域以外の領域である非ショット領域に形成され ている場合には、 その露光装置は、 その非ショッ ト領域内の感応材料上 にその第 1の位置合わせ用マークを露光することが望ましい。  Further, when the second alignment mark is formed in a non-shot area on the substrate other than the shot area where the pattern is transferred, the exposure apparatus performs the non-shot operation. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material in the memory area.
次に、 本発明による第 1のデバイスは、 所定のデバイスであって、 本 発明の第 1の露光システムによって、 そのパターンがその基板上に転写 露光されることにより製造されるものである。 本発明によれば、 高い重 ね合わせ精度が得られているため、 高精度なデバイスが得られる。  Next, the first device according to the present invention is a predetermined device, and is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the substrate by the first exposure system of the present invention. According to the present invention, since a high overlaying accuracy is obtained, a highly accurate device can be obtained.
次に、 本発明による第 2の露光システムは、 第 1の位置合わせ用マー クが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わせ用マーク が形成され、 且つ感応材料が塗布されている複数枚の基板上にそれぞれ 露光する露光システムにおいて、 その第 1の位置合わせ用マークをその 複数枚の基板内の第 1の基板上の感応材料上に露光する露光装置と、 そ の第 1の基板上のその感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査す ることにより、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わ せ用マークとによるその感応材料の凹凸分布を検知し、 この検知結果に 基づいて、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用 マークとの位置関係情報を求める検知装置と、 その検知装置と電気的に 接続し、 その位置関係情報に基づき、 その第 1の基板とは異なる第 2の 基板とそのパターンとのァライメントを行うァライメント装置と、 を有 し、 そのァライメント終了後に、 そのパターンをその第 2の基板上に露 光するものである。 斯かる本発明の第 2の露光システムによれば、 本発 明の第 2の露光方法を使用できる。 更に、 その露光装置におけるスルー プッ卜の低下が全くなくなる。  Next, in the second exposure system according to the present invention, the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material. An exposure system for exposing a first alignment mark on a sensitive material on a first substrate in the plurality of substrates, wherein the first alignment mark is exposed on a plurality of substrates. By scanning a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material on the substrate, the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark are used to scan the sensitive material. A detecting device that detects the unevenness distribution, and obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; Connect and their location And an alignment device for performing alignment between the second substrate different from the first substrate and the pattern based on the information, and exposing the pattern onto the second substrate after the alignment is completed. Things. According to such a second exposure system of the present invention, the second exposure method of the present invention can be used. Further, the throughput of the exposure apparatus is not reduced at all.
次に、 本発明による第 2のデバイスは、 所定のデバイスであって、 本 発明の第 2の露光システムによって、 そのパターンがその複数枚の基板 上に転写露光されることにより製造されるものである。 本発明によって も、 高い重ね合わせ精度が得られるため、 ひいては高精度なデバイスが 得られる。 Next, the second device according to the present invention is a predetermined device, The pattern is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the plurality of substrates by the second exposure system of the invention. Also according to the present invention, high overlay accuracy can be obtained, and as a result, a highly accurate device can be obtained.
次に、 本発明による第 3の露光システムは、 第 1の位置合わせ用マー クが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わせ用マーク が形成され、 且つ感応材料が塗布されている所定の基板上に露光する露 光システムにおいて、 その第 1の位置合わせ用マークをその所定の基板 上の感応材料上に露光する露光装置と、 その感応材料の表面に対して所 定の探針を相対走査することにより、 その第 1の位置合わせ用マークの 潜像と第 2の位置合わせ用マークとによるその感応材料の凹凸分布を検 知し、 この検知結果に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像 と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検知装置と、 を 有するものである。 斯かる本発明の第 3の露光システムによれば、 本発 明の第 3の露光方法を使用できる。 更に、 その露光装置におけるスルー プッ 卜の低下が全くなくなる。  Next, in a third exposure system according to the present invention, a pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material. An exposure system that exposes the first alignment mark on a sensitive material on the predetermined substrate, and a predetermined search for the surface of the sensitive material. The relative scanning of the needle detects the unevenness distribution of the sensitive material due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. Based on the detection result, the first And a detecting device for obtaining positional relationship information between the latent image of the positioning mark and the second positioning mark. According to such a third exposure system of the present invention, the third exposure method of the present invention can be used. Further, there is no reduction in the throughput in the exposure apparatus.
また、 その検知装置と電気的に接続し、 その位置関係情報に基づいて、 その所定の基板とは異なる基板であり且つその第 2の位置合わせ用マー クが形成されている別の基板とそのパターンとのァライメントを行うァ ライメント装置を備え、 その露光装置は、 そのァライメント終了後に、 そのパターンをその別の基板上に露光することが望ましい。  In addition, another substrate that is electrically connected to the detection device, is different from the predetermined substrate, and has the second alignment mark formed thereon, based on the positional relationship information. It is desirable to provide an alignment device for performing alignment with the pattern, and that the exposure device exposes the pattern on the other substrate after the alignment is completed.
また、 その第 2の位置合わせ用マークが、 その所定の基板上の少なく ともそのパターンが転写されるショッ ト領域内に形成されている場合に は、 その露光装置は、 そのショット領域内のその感応材料上にその第 1 の位置合わせ用マークを露光することが望ましい。  Further, when the second alignment mark is formed at least in a shot area on the predetermined substrate where the pattern is transferred, the exposing apparatus sets the second alignment mark in the shot area. It is desirable to expose the first alignment mark on the sensitive material.
次に、 本発明による第 3のデバイスは、 所定のデバイスであって、 本 発明による第 3の露光システムによって、 そのパターンがその基板上に 転写露光されることにより製造されるものである。 本発明によっても、 高い重ね合わせ精度が得られるため、 ひいては高精度なデバイスが得ら れる。 Next, a third device according to the present invention is a predetermined device, The pattern is manufactured by transferring and exposing the pattern onto the substrate by the third exposure system according to the invention. According to the present invention as well, a high overlay accuracy can be obtained, and as a result, a highly accurate device can be obtained.
次に、 本発明による第 4の露光システムは、 第 1の位置合わせ用マー クが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わせ用マーク が形成され、 且つ感応材料が塗布されている基板上に露光する露光シス テムにおいて、 その第 1の位置合わせ用マークをその基板上の感応材料 上に露光する露光装置と、 その基板の少なくともその第 1の位置合わせ 用マークが露光された部分を加熱する加熱装置と、 その感応材料の表面 に対して所定の探針を相対走査することにより、 その第 1の位置合わせ 用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとによるその感応材料の凹 凸分布を検知し、 この検知結果に基づいて、 その第 1の位置合わせ用マ —クの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検知 装置と、 を有するものである。 斯かる本発明の第 4の露光システムによ れば、 本発明の第 4の露光方法を使用できる。  Next, in a fourth exposure system according to the present invention, the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by forming a second alignment mark on the mask and applying a sensitive material. An exposure system that exposes the first alignment mark on a sensitive material on the substrate, and an exposure system that exposes at least the first alignment mark on the substrate. A heating device that heats the portion, and a predetermined probe relatively scans the surface of the sensitive material, thereby detecting the latent image of the first alignment mark and the sensitivity of the latent image of the second alignment mark. A detecting device for detecting a concave-convex distribution of the material, and for obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result. thing A. According to the fourth exposure system of the present invention, the fourth exposure method of the present invention can be used.
また、 その露光装置とその検知装置との間に配置され、 その露光装置 でその第 1の位置合わせ用マークが露光されたその基板をその検知装置 に搬送するための通路としての基板搬送ラインを備える場合には、 その 加熱装置は、 その露光装置とその検知装置との間のその基板搬送ライン 上に配置されることが好ましい。 また、 その加熱装置は、 その感応材料 に対してベーキングを行うベ一ク装置を含むことが好ましい。  In addition, a substrate transfer line is provided between the exposure apparatus and the detection apparatus, and is provided as a passage for transferring the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure apparatus to the detection apparatus. If provided, the heating device is preferably arranged on the substrate transport line between the exposure device and the detection device. Preferably, the heating device includes a baking device for baking the sensitive material.
また、 その露光装置が、 そのパターンをその基板上に投影する投影系 を備え、 その検知装置が、 その露光装置内のその投影系の近傍に配置さ れる場合には、 その加熱装置は、 その露光装置内に配置されることが好 ましい。 また、 その加熱装置は、 その基板上にレーザビームを照射する レーザ装置を含むことが好ましい。 Further, when the exposure apparatus includes a projection system that projects the pattern onto the substrate, and when the detection apparatus is disposed near the projection system in the exposure apparatus, the heating apparatus includes: It is preferable to be arranged in the exposure apparatus. The heating device irradiates a laser beam on the substrate. It is preferable to include a laser device.
また、 その露光装置は、 そのパターンをその基板上の複数のショッ ト 領域にそれぞれ露光でき、 その検知装置は、 その複数のショッ ト領域の うちの任意のショッ ト領域を選択し、 この選択されたショッ 卜領域内の その第 1の位置合わせ用マークの潜像とその第 2の位置合わせ用マーク とをその探針を相対走査することにより検知することが望ましい。  Further, the exposure apparatus can expose the pattern to each of a plurality of shot areas on the substrate, and the detecting apparatus selects an arbitrary shot area among the plurality of shot areas, and selects the selected shot area. It is desirable to detect the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark in the shot area by relatively scanning the probe.
次に、 本発明による第 4のデバイスは、 所定のデバイスであって、 そ のパターンがその基板上に転写露光されることにより製造されるもので ある。 本発明によっても、 高い重ね合わせ精度が得られるため、 ひいて は高精度なデバイスが得られる。  Next, a fourth device according to the present invention is a predetermined device, which is manufactured by transferring and exposing the pattern on the substrate. According to the present invention as well, a high overlay accuracy can be obtained, and thus a highly accurate device can be obtained.
次に、 本発明による第 1の露光システムの製造方法は、 第 1の位置合 わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わ せ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されている基板上に露光す る露光システムの製造方法において、 そのマスクを照明する照明光を発 生する光源と、 その照明光の光路上においてその光源とそのマスクとの 間に配置され、 その第 1の位置合わせ用マークのみを実質的に照明する ようにそのマスク上の照明領域を設定する照明領域設定部と、 その感応 材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 その第 1の 位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとによる凹凸分 布を検知し、 この検知結果に基づいてその第 1の位置合わせ用マークの 潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検知部と、 その検知部と電気的に接続し、 その位置関係情報に基づき、 そのパター ンとその基板とのァライメントを行うァライメン卜部と、 を所定の位置 関係で組み上げて露光システムを製造するものである。  Next, the method of manufacturing the first exposure system according to the present invention includes the steps of: forming a pattern on the mask on which the first alignment mark is formed, forming the second alignment mark on the mask; In a method of manufacturing an exposure system for exposing a substrate on which a mask is applied, a light source for generating illumination light for illuminating the mask is provided between the light source and the mask on an optical path of the illumination light. An illumination area setting section for setting an illumination area on the mask so as to substantially illuminate only the first alignment mark; and relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material. , The unevenness distribution of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and based on the detection result, the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark are detected. Alignment A detection unit that obtains positional relationship information with the mark, and an alignment unit that is electrically connected to the detection unit and performs alignment between the pattern and the substrate based on the positional relationship information. And manufactures an exposure system.
次に、 本発明による第 2の露光システムの製造方法は、 第 1の位置合 わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わ せ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されている複数枚の基板上 にそれぞれ露光する露光システムの製造方法において、 その第 1の位置 合わせ用マークを、 その複数枚の基板のうちの第 1基板上のその感応材 料上に露光する露光部と、 その第 1基板上のその感応材料の表面に対し て所定の探針を相対走査することにより、 その第 1の位置合わせ用マー クの潜像と第 2の位置合わせ用マークとによる凹凸分布を検知し、 この 検知結果に基づいてその第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置 合わせ用マークとの位置関係情報を求める検知部と、 その検知部と電気 的に接続し、 その露光部がそのパターンをその複数枚の基板内のその第 1の基板とは異なる第 2の基板上に露光する前に、 その位置関係情報に 基づき、 その第 2の基板とそのパターンとのァライメントを行うァライ メント部と、 を所定の位置関係で組み上げて露光システムを製造するも のである。 Next, the method for manufacturing a second exposure system according to the present invention includes the steps of: In a method of manufacturing an exposure system for exposing each of a plurality of substrates on which a sensitive mark is formed and a sensitive material is applied, the first alignment mark is replaced with a first alignment mark of the plurality of substrates. (1) The first alignment mark is obtained by relatively scanning an exposed portion on the substrate on the sensitive material and exposing the surface of the sensitive material on the first substrate with a predetermined probe. The unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and the positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected based on the detection result. The position of the desired detection unit and its position before the exposure unit electrically connects to the detection unit and exposes the pattern on a second substrate different from the first substrate in the plurality of substrates. Based on the relevant information, the second And the Arai instrument unit which performs Araimento for the pattern is of also producing an exposure system assembled with a predetermined positional relationship.
次に、 本発明による第 3の露光システムの製造方法は、 第 1の位置合 わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わ せ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されている所定の基板上に 露光する露光システムの製造方法において、 その第 1の位置合わせ用マ ーク及びそのパターンを、 その所定の基板上のその感応材料上に露光す る露光部と、 その所定の基板上のその感応材料の表面に対して所定の探 針を相対走査することにより、 その第 1の位置合わせ用マークの潜像と 第 2の位置合わせ用マークとによる凹凸分布を検知し、 この検知結果に 基づいてその第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マ ークとの位置関係情報を求める検知部と、 を所定の位置関係で組み上げ て露光システムを製造するものである。  Next, in a third method of manufacturing an exposure system according to the present invention, the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed is formed by changing the pattern on the mask on which the second alignment mark is formed, and An exposure system for exposing a first alignment mark and its pattern onto the sensitive material on the predetermined substrate, the method comprising: And a predetermined probe relatively scans the surface of the sensitive material on the predetermined substrate, thereby obtaining the unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark. And a detection unit that obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result, and assembles them in a predetermined positional relationship. Manufacturing exposure system Is shall.
次に、 本発明による第 4の露光システムの製造方法は、 第 1の位置合 わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わ せ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されている基板上に露光す る露光システムの製造方法において、 その第 1の位置合わせ用マークを、 その基板上のその感応材料上に露光する露光部と、 その基板の少なくと もその第 1の位置合わせ用マークが露光された部分を加熱する加熱部と、 その感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 そ の第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとによ る凹凸分布を検知し、 この検知結果に基づいてその第 1の位置合わせ用 マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検 知部と、 を所定の位置関係で組み上げて露光システムを製造するもので ある。 図面の簡単な説明 Next, the method for manufacturing a fourth exposure system according to the present invention includes the steps of: aligning a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed with a second alignment mark; In a method of manufacturing an exposure system for exposing a substrate on which a sensitive mark is formed and coated with a sensitive material, the first alignment mark is exposed on the sensitive material on the substrate. And a heating section for heating at least a portion of the substrate on which the first alignment mark has been exposed, and a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material, thereby scanning the substrate. The unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and based on the detection result, the latent image of the first alignment mark and the second position are detected. An exposure system is manufactured by assembling a detection unit for obtaining positional relationship information with an alignment mark and a predetermined positional relationship. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明による第 1の実施の形態の投影露光装置を示す構成図 である。 図 2は、 その第 1の実施の形態において、 ベースライン計測を 行う場合のステージ系ゃァライメントセンサ等の配置を示す斜視図であ る。 図 3は、 その第 1の実施の形態のレーザ照射系を示す構成図である c 図 4は、 図 1のレチクル Rのパターン構成を示す平面図である。 図 5は, 図 1で露光対象となるゥェ八 Wのショッ ト配列を示す平面図である。 図 6 ( a ) は、 レジストレーシヨン計測用の主尺と副尺の像とを示す拡大 平面図、 図 6 ( b ) は、 図 6 ( a ) の A A線に沿う断面図、 図 6 ( c ) は図 6 ( b ) のレジストの表面を探針で相対走査して得られる検出信号 の一例を示す図である。 図 7は、 本発明の第 2の実施の形態の露光シス テムの一部を示す構成図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of a stage-based alignment sensor and the like when performing baseline measurement in the first embodiment. FIG. 3 is a configuration diagram showing a laser irradiation system of the first embodiment. C FIG. 4 is a plan view showing a pattern configuration of the reticle R of FIG. Fig. 5 is a plan view showing the shot arrangement of the wafers to be exposed in Fig. 1. Fig. 6 (a) is an enlarged plan view showing images of the main scale and the vernier scale for registration measurement, Fig. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig. 6 (a), and Fig. 6 ( c) is a diagram showing an example of a detection signal obtained by relatively scanning the surface of the resist of FIG. 6 (b) with a probe. FIG. 7 is a configuration diagram showing a part of the exposure system according to the second embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の好適な実施の形態について説明する。 まず、 本発明の W 93 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. First, the present invention W 93
18 第 1の実施の形態につき図 1〜図 6を参照して説明する。  18 A first embodiment will be described with reference to FIGS.
図 1は、 本例で使用される投影露光装置の概略構成を示し、 この図 1 において、 A r Fエキシマレーザ光源 1からの波長 1 9 3 n mで狭帯化 された紫外パルスレーザビームよりなる露光光 I Lは、 可動ミラー等を 含むビームマッチングユニッ ト (B M U ) 3を通り、 遮光性のパイプ 5 を介して可変減光器 6に入射する。 ウェハ上のレジス卜に対する露光量 を制御するための露光コントロ一ラ 2 9力、 A r Fエキシマレーザ光源 1の発光の開始及び停止等を制御すると共に、 可変減光器 6における減 光率を調整する。 露光コントローラ 2 9は、 装置全体の動作を統轄制御 する主制御系 2 8から目標露光量等の情報を受け取ると共に、 後述のよ うに実測される露光量等の情報を主制御系 2 8に出力する。 なお、 露光 光としては、 K r F (波長 2 4 8 n m) 、 若しくは F 2 (波長 1 5 7 n m) 等の他のエキシマレーザ光、 水銀ランプの i線 (波長 3 6 5 n m) 、 又 は軟 X線等を使用することもできる。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus used in this example. In FIG. 1, the projection exposure apparatus comprises an ultraviolet pulse laser beam narrowed at a wavelength of 193 nm from an ArF excimer laser light source 1. The exposure light IL passes through a beam matching unit (BMU) 3 including a movable mirror and the like, and is incident on a variable attenuator 6 via a light-shielding pipe 5. An exposure controller 29 for controlling the amount of exposure to the resist on the wafer, the start and stop of the emission of the ArF excimer laser light source 1 and the like, and the extinction ratio of the variable dimmer 6 adjust. The exposure controller 29 receives information such as the target exposure amount from the main control system 28 which controls the overall operation of the apparatus, and outputs information such as the actually measured exposure amount to the main control system 28 as described later. I do. As the exposure light, K r F (wavelength 2 4 8 nm), or F 2 (wavelength 1 5 7 nm) other excimer laser light such as a mercury lamp i-line (wavelength 3 6 5 nm), also Can use soft X-rays or the like.
可変減光器 6を通った露光光 I Lは、 レンズ系 7 A, 7 Bよりなるビ ーム整形光学系を経てフライアイレンズ 8に入射する。 フライアイレン ズ 8の射出面には照明系の開口絞り板 9力 駆動モー夕 1 0によって回 転自在に配置されている。 開口絞り板 9には、 通常照明用の円形の開口 絞り 9 a、 輪帯照明用の開口絞り 9 b、 及び複数の偏心した小開口より なる変形照明用の開口絞り 9 c等が配置されており、 主制御系 2 8が照 明条件に応じて駆動モー夕 1 0を介して開口絞り板 9を回転することで、 その照明条件を規定する所定の開口絞りがフライアイレンズ 8の射出面 に設定される。  The exposure light IL that has passed through the variable dimmer 6 enters a fly-eye lens 8 via a beam shaping optical system including lens systems 7A and 7B. The exit surface of the fly eye lens 8 is rotatably arranged by an aperture stop plate 9 of a lighting system and a driving motor 10. On the aperture stop plate 9, a circular aperture stop 9a for normal illumination, an aperture stop 9b for annular illumination, and an aperture stop 9c for deformed illumination composed of a plurality of eccentric small apertures are arranged. When the main control system 28 rotates the aperture stop plate 9 via the drive mode 10 in accordance with the illumination conditions, a predetermined aperture stop that defines the illumination conditions is changed to the exit surface of the fly-eye lens 8. Is set to
フライアイレンズ 8から射出されて開口絞り板 9中の所定の開口絞り を通過した露光光 I Lは、 透過率が高く反射率が低いビームスプリツ夕 1 1に入射する。 ビームスプリツ夕 1 1で反射された露光光は、 光電検 出器よりなるインテグレー夕センサ 1 2に入射し、 インテグレー夕セン サ 1 2の検出信号は露光コントローラ 2 9に供給されている。 露光コン トローラ 2 9は、 インテグレー夕センサ 1 2の検出信号より間接的にゥ ェ八に対する露光光 I Lの照度 (パルスエネルギー) 、 及びその積算値 (露光量) をモニタする。 Exposure light IL emitted from the fly-eye lens 8 and having passed through a predetermined aperture stop in the aperture stop plate 9 is incident on a beam splitter 11 having a high transmittance and a low reflectance. Exposure light reflected at the beam splitter 1 1 The light enters the integrator sensor 12 composed of an output device, and the detection signal of the integrator sensor 12 is supplied to the exposure controller 29. The exposure controller 29 monitors the illuminance (pulse energy) of the exposure light IL and the integrated value (exposure amount) of the exposure light IL indirectly from the detection signal of the integrator sensor 12 based on the detection signal.
ビ一ムスプリッ夕 1 1を透過した露光光 I Lは、 反射ミラー 1 3、 コ ンデンサレンズ系 1 4を経てレチクルブラインド機構 1 6内の固定の視 野絞り 1 5に入射する。 なお、 本例の投影露光装置がステップ · アンド • スキャン方式のような走査露光型である場合には、 照明領域を規定す る視野絞り 1 5の他に、 走査露光の前後に不要な領域への露光を防止す るための可動の視野絞りが設けられる。 レチクルブラインド機構 1 6の 視野絞り 1 5で整形された露光光 I Lは、 結像用レンズ系 1 7、 反射ミ ラー 1 8、 及び主コンデンサレンズ系 1 9を介して、 レチクル Rの回路 パターン領域上で視野絞り 1 5の例えば矩形の開口部と共役な照明領域 を一様な照度分布で照射する。  The exposure light IL transmitted through the beam splitter 11 enters the fixed field stop 15 in the reticle blind mechanism 16 via the reflection mirror 13 and the capacitor lens system 14. When the projection exposure apparatus of this example is of a scanning exposure type such as a step-and-scan method, in addition to a field stop 15 for defining an illumination area, unnecessary areas before and after scanning exposure can be obtained. A movable field stop is provided to prevent light exposure. The exposure light IL shaped by the field stop 15 of the reticle blind mechanism 16 passes through the imaging lens system 17, the reflection mirror 18, and the main condenser lens system 19, and the circuit pattern area of the reticle R Above, for example, an illumination area conjugate with a rectangular opening of the field stop 15 is irradiated with a uniform illuminance distribution.
露光光 I Lのもとで、 レチクル Rの照明領域内の回路パターンの像が 両側 (又はウェハ側に片側) テレセントリックな投影光学系 P Lを介し て所定の投影倍率 |3 ( 3は例えば 1 Z 4 , 1 / 5等) で、 投影光学系 P Lの結像面に配置されたウェハ W上のレジスト層の露光領域に転写され る。 その露光領域は、 ウェハ W上の複数のショッ ト領域のうちの 1つの ショッ ト領域上に位置している。 本例のウェハ Wに塗布されたレジスト としては、 化学増幅型レジストが使用されている。 また、 本例の投影光 学系 P Lは、 ジォプトリック系 (屈折系) であるが、 短波長の露光光に 対する吸収を少なくするために、 力夕ジォプトリック系 (反射屈折系) を使用してもよい。  Under the exposure light IL, the image of the circuit pattern in the illuminated area of the reticle R is projected through the telecentric projection optical system PL on both sides (or one side on the wafer side) at a predetermined projection magnification | 3 (3 is, for example, 1Z4 , 1/5) is transferred to the exposure area of the resist layer on the wafer W arranged on the image plane of the projection optical system PL. The exposure region is located on one of the plurality of shot regions on the wafer W. A chemically amplified resist is used as the resist applied to the wafer W in this example. The projection optical system PL of this example is a dioptric system (refractive system), but even if a power dioptric system (catadioptric system) is used to reduce absorption of short-wavelength exposure light. Good.
本例では A r Fエキシマレーザ光源 1を用いているため、 パイプ 5内 から可変減光器 6、 レンズ系 7 A, 7 B、 更にフライアイレンズ 8〜主 コンデンサレンズ系 1 9までの各照明光路を外気から遮断するサブチヤ ンバ 6 0が設けられている。 そして、 露光光の酸素による吸収を避ける ために、 そのサブチャンバ 6 0内の全体、 及び投影光学系 P Lの鏡筒内 部の空間 (複数のレンズ素子間の空間) の全体には不図示の配管を介し て乾燥窒素ガス、 又はヘリゥムガスが供給されている。 In this example, since the Ar F excimer laser light source 1 is used, , A variable dimmer 6, lens systems 7A and 7B, and a sub-chamber 60 that blocks each illumination optical path from the fly-eye lens 8 to the main condenser lens system 19 from the outside air. In order to avoid the exposure light from being absorbed by oxygen, the whole inside the sub-chamber 60 and the whole space inside the lens barrel of the projection optical system PL (space between a plurality of lens elements) are not shown. Dry nitrogen gas or helium gas is supplied via piping.
以下、 投影光学系 P Lの光軸 A Xに平行に Z軸を取り、 Z軸に垂直な 平面内で図 1の紙面に平行に X軸を取り、 図 1の紙面に垂直に Y軸を取 つて説明する。 このとき、 レチクル Rは、 レチクルステージ 2 0上に吸 着保持され、 レチクルステージ 2 0は、 レチクルベース 2 1上に X方向、 Y方向、 回転方向に移動自在に載置されている。  Hereinafter, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the plane of Fig. 1 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Y axis is taken perpendicular to the plane of Fig. 1. explain. At this time, reticle R is sucked and held on reticle stage 20, and reticle stage 20 is movably mounted on reticle base 21 in the X, Y, and rotation directions.
図 2に示すように、 レチクルステージ 2 0上には X軸、 及び Y軸にほ ぼ直交する 2つの反射面を持つ移動鏡 2 2 aが固定され、 この移動鏡 2 2 aに図 1の駆動制御ュニッ ト 2 2内のレーザ千涉計より X軸に平行な レーザビーム L R X、 及び Y軸に平行な 2軸のレーザビーム L R Y 1, L R Y 2が照射され、 そのレーザ干渉計によってレチクルステージ 2 0 (レチクル R ) の X座標、 Y座標、 及び回転角がリアルタイムに計測さ れている。 駆動制御ユニッ ト 2 2は、 その計測結果、 及び主制御系 2 8 からの制御情報に基づいて、 不図示の駆動モ一夕 (リニアモー夕やボイ スコイルモー夕等) を介してレチクルステージ 2 0の位置決め動作の制 御を行う。  As shown in FIG. 2, a movable mirror 22 a having two reflecting surfaces substantially perpendicular to the X axis and the Y axis is fixed on the reticle stage 20. The laser beam LRX parallel to the X axis and the two laser beams LRY1 and LRY2 parallel to the Y axis are emitted from the laser sensor in the drive control unit 22, and the reticle stage 2 is irradiated by the laser interferometer. The X coordinate, Y coordinate, and rotation angle of 0 (reticle R) are measured in real time. Based on the measurement results and the control information from the main control system 28, the drive control unit 22 controls the reticle stage 20 via a drive motor (not shown) (linear motor, voice coil motor, etc.). Controls the positioning operation.
図 1において、 ウェハ Wは、 ウェハホルダ 2 3を介して試料台 2 4上 に吸着保持され、 試料台 2 4は、 投影光学系 P Lの像面と平行な X Y平 面に沿って 2次元移動する X Yステージ 2 5上に固定され、 試料台 2 4 及び X Yステージ 2 5よりウェハステージ 2 6が構成されている。 試料 台 2 4は、 ウェハ Wのフォーカス位置 (Z方向の位置) 、 及び傾斜角を 制御してウェハ Wの表面をォ一トフォ一カス方式、 及びォートレべリン グ方式で投影光学系 P Lの像面に合わせ込み、 XYステージ 25はゥェ ハ Wの X方向、 Y方向へのステッピングを行う。 また、 投影光学系 PL の一 X方向の側面に、 オフ · ァクシス方式で画像処理方式のウェハマ一 ク用のァライメントセンサ 35が配置されている。 In FIG. 1, a wafer W is suction-held on a sample table 24 via a wafer holder 23, and the sample table 24 moves two-dimensionally along an XY plane parallel to the image plane of the projection optical system PL. The wafer stage 26 is fixed on the XY stage 25, and the sample stage 24 and the XY stage 25 constitute a wafer stage 26. The sample stage 24 adjusts the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W. Controls the surface of the wafer W to the image plane of the projection optical system PL using the autofocus method and auto-leveling method, and the XY stage 25 steps the wafer W in the X and Y directions. I do. In addition, an alignment sensor 35 for an off-axis image processing type wafer mark is arranged on a side of the projection optical system PL in the X direction.
そして、 試料台 24の一 X方向の側面、 及び +Y方向の側面はそれぞ れ鏡面加工されて移動鏡として使用される。 駆動制御ュニッ ト 27内の レーザ干渉計より、 図 2に示すように、 試料台 24の— X方向の側面に X軸に平行にレーザビーム LWXが照射され、 試料台 24の + Y方向の 側面に Y軸に平行に 2軸のレーザビーム LWY 1, LWY2が照射され ている。 この場合、 X軸のレ一ザビーム LWXの光軸の延長線は、 ァラ ィメン卜センサ 35の検出中心、 及び投影光学系 P Lの光軸 AXを通過 し、 Y軸の一方のレーザビーム LWY 1の光軸の延長線は光軸 AXを通 過し、 Y軸の他方のレーザビーム LWY 2の光軸の延長線はァライメン トセンサ 35の検出中心を通過している。 そこで、 試料台 24の X座標 はレーザビーム LWXによって計測されると共に、 試料台 24の Y座標 は露光時にはレーザビーム LWY 1によって計測され、 ァライメン卜時 にはレーザビーム LWY 2によって計測され、 2つのレーザビーム LW Y 1, LWY 2による計測値の差分より試料台 24の回転角が計測され る。 そのようにレーザビーム LWY 1 , LWY 2を使い分けることによ つてアッベ誤差が生じないように構成されている。  Then, one side in the X direction and the side in the + Y direction of the sample stage 24 are mirror-finished and used as a movable mirror. As shown in Fig. 2, the laser interferometer in the drive control unit 27 irradiates the laser beam LWX parallel to the X axis on the --X side of the sample stage 24, and the + Y direction side of the sample stage 24. Are irradiated with two-axis laser beams LWY1 and LWY2 in parallel with the Y-axis. In this case, the extension of the optical axis of the laser beam LWX on the X axis passes through the detection center of the alignment sensor 35 and the optical axis AX of the projection optical system PL, and one of the laser beams LWY 1 The extension of the optical axis of the laser beam LWY 2 passes through the optical axis AX, and the extension of the optical axis of the other laser beam LWY 2 on the Y axis passes through the detection center of the alignment sensor 35. Therefore, the X coordinate of the sample stage 24 is measured by the laser beam LWX, and the Y coordinate of the sample stage 24 is measured by the laser beam LWY 1 at the time of exposure, and is measured by the laser beam LWY 2 at the time of alignment. The rotation angle of the sample stage 24 is measured from the difference between the measured values by the laser beams LWY1 and LWY2. The configuration is such that the Abbe error does not occur by using the laser beams LWY 1 and LWY 2 properly.
なお、 図 2のように試料台 24の側面を移動鏡として使用する場合、 レーザビームの光路とウェハ Wの表面との間に Z方向の位置ずれが生じ ているために、 試料台 24のピッチング、 又はローリングによってアツ ベ誤差が生じる恐れがある。 これを避けるために、 レーザビーム LWX: LWY 1, LWY 2に対してそれぞれ Z方向に所定間隔離してレーザビ ームを試料台 2 4の側面に照射し、 Z方向に離れた 1対のレーザビーム による計測値に基づいて試料台 2 4のピッチング等によるアッベ誤差を 補正するようにしてもよい。 また、 レチクルステージ 2 0と同様に、 試 料台 2 4上に直交する反射面を有する移動鏡を設置し、 この移動鏡にレ 一ザビームを照射して試料台 2 4の位置計測を行ってもよい。 When the side surface of the sample stage 24 is used as a movable mirror as shown in FIG. 2, the pitch of the sample stage 24 is shifted due to the Z-direction displacement between the optical path of the laser beam and the surface of the wafer W. , Or rolling may cause an error. To avoid this, the laser beams LWX: LWY1 and LWY2 are separated from each other by a predetermined distance in the Z direction. A beam may be applied to the side surface of the sample table 24, and Abbe error caused by pitching of the sample table 24 may be corrected based on a measurement value obtained by a pair of laser beams separated in the Z direction. Similarly to the reticle stage 20, a movable mirror having an orthogonal reflecting surface is installed on the sample table 24, and the movable mirror is irradiated with a laser beam to measure the position of the sample table 24. Is also good.
図 1に戻り、 駆動制御ュニッ ト 2 7内のレーザ干渉計によって計測さ れる試料台 2 4 (ウェハ W) の 2次元的な位置、 及び回転角の計測値は、 主制御系 2 8及びァライメントコントローラ 3 6にも供給されている。 そして、 駆動制御ユニッ ト 2 7は、 その計測値及び主制御系 2 8からの 制御情報に基づいて、 不図示の駆動モー夕 (リニアモー夕等) を介して X Yステージ 2 5の位置決め動作を制御する。 但し、 ウェハ Wの回転誤 差は、 一例として、 主制御系 2 8及び駆動制御ユニット 2 2を介してレ チクルステージ 2 0を回転することで補正される。  Referring back to FIG. 1, the two-dimensional position and rotation angle of the sample stage 24 (wafer W) measured by the laser interferometer in the drive control unit 27 are measured by the main control system 28 and the It is also supplied to Lightment Controller 36. The drive control unit 27 controls the positioning operation of the XY stage 25 via a drive mode (not shown) (not shown) based on the measured values and control information from the main control system 28. I do. However, the rotation error of the wafer W is corrected, for example, by rotating the reticle stage 20 via the main control system 28 and the drive control unit 22.
露光時には、 必要に応じて主制御系 2 8が開口絞り板 9を回転するこ とによって照明条件の設定が行われる。 そして、 ウェハ W上の一つのシ ョッ ト領域へのレチクル Rのパターン像の露光が終了した後、 X Yステ ージ 2 5を介してウェハ W上の次のショッ ト領域を投影光学系 P Lによ る露光領域に移動して、 レチクル Rのパターン像を露光するという動作 がステップ · アンド · リピート方式で繰り返されて、 ウェハ W上の各シ ヨット領域への露光が行われる。 この際に、 露光コントローラ 2 9によ つてウェハ W上の各ショッ ト領域に対する露光量の制御が行われる。 なお、 本例の投影露光装置をステップ · アンド · スキャン方式のよう な走査露光型とした場合には、 露光時には、 レチクルステージ 2 0を介 して露光光 I Lの照明領域に対してレチクル Rが + X方向 (又は— X方 向) に速度 V rで走査されるのに同期して、 X Yステージ 2 5を介して 投影光学系 P Lによる露光領域に対してウェハ Wがー X方向 (又は + X 方向) に速度 ]3 · V r ( 3はレチクル Rからウェハ Wへの投影倍率) で 走査される。 At the time of exposure, the main control system 28 rotates the aperture stop plate 9 as necessary to set illumination conditions. After the exposure of the pattern image of the reticle R onto one shot area on the wafer W is completed, the next shot area on the wafer W is transferred to the projection optical system PL via the XY stage 25. The operation of moving to the exposure area and exposing the pattern image of the reticle R is repeated in a step-and-repeat manner, thereby exposing each shot area on the wafer W. At this time, the exposure controller 29 controls the exposure amount for each shot area on the wafer W. When the projection exposure apparatus of this example is a scanning exposure type such as a step-and-scan method, the reticle R is exposed to the illumination area of the exposure light IL via the reticle stage 20 during exposure. + In synchronization with the scanning in the X direction (or -X direction) at the speed Vr, the wafer W is moved in the -X direction (or +) with respect to the exposure area by the projection optical system PL via the XY stage 25. X The scanning is performed at a speed of 3) Vr (3 is the projection magnification from the reticle R to the wafer W).
さて、 上記のようにウェハ W上の各ショット領域への露光を行う前に は、 予めレチクル Rのパターンとウェハ W上の各ショッ ト領域とのァラ ィメントを高精度に行っておく必要がある。 そのために、 レチクル の パターン領域を Y方向に挟むように 1対の例えば十字型のレチクルマー ク 3 7 A及び 3 7 B (図 2参照) が形成され、 レチクルマーク 3 7 A及 び 3 7 Bの上方にそれぞれ画像処理方式のレチクルァライメント顕微鏡 (以下、 「R A顕微鏡」 と呼ぶ) 3 8 A及び 3 8 Bが配置されている。 尺八顕微鏡3 8八, 3 8 Bはそれぞれ露光光 I Lと同じ波長域の照明光 を照射する落射照明系、 及びレチクル Rのパターン面と共役な位置に撮 像面が配置された C C D型等の 2次元の撮像素子を備えており、 これら の撮像素子の撮像信号がァライメントコントローラ 3 6に供給されてい る。 ァライメントコントローラ 3 6は、 その撮像信号を処理して例えば 2つのマークの像の X方向、 Y方向への位置ずれ量を検出し、 この検出 結果を主制御系 2 8に供給する。  Before the exposure of each shot area on the wafer W as described above, it is necessary to precisely align the pattern of the reticle R with each shot area on the wafer W in advance. is there. For this purpose, a pair of, for example, cross-shaped reticle marks 37A and 37B (see FIG. 2) are formed so as to sandwich the reticle pattern area in the Y direction, and the reticle marks 37A and 37B are formed. An image processing type reticle alignment microscope (hereinafter, referred to as an “RA microscope”) 38 A and 38 B are arranged at the upper part. Shakuhachi microscopes 388 and 38B are epi-illumination systems that irradiate illumination light in the same wavelength range as the exposure light IL, and a CCD type with an image plane arranged at a position conjugate to the reticle R pattern plane. These two-dimensional imaging devices are provided, and imaging signals of these imaging devices are supplied to the alignment controller 36. The alignment controller 36 processes the image pickup signal to detect, for example, the amount of displacement between the images of the two marks in the X direction and the Y direction, and supplies the detection result to the main control system 28.
また、 図 2に示すように、 試料台 2 4上のウェハホルダ 2 3の近傍に 基準部材 3 2が固定され、 基準部材 3 2上に 2つの枠状の 2次元の基準 マーク 3 4 A , 3 4 B、 及び X方向へのライン ' アンド ' スペースパ夕 ーンと Y方向へのライン ' アンド ' スペースパターンとを組み合わせた 2次元の基準マーク 3 3が形成されている。 基準マーク 3 4 A, 3 4 B の間隔は、 レチクルマーク 3 7 A , 3 7 Bのウェハステージ側への投影 像の設計上の間隔に等しく設定され、 基準マーク 3 4 A, 3 4 Bの中心 と、 基準マーク 3 3の中心との X方向の間隔は、 レチクル Rのパターン 像の中心とァライメン卜センサ 3 5の検出中心との設計上の間隔 (ベー スライン量) B L 1に設定されている。 ァライメントセンサ 3 5は、 比 較的広帯域でウェハ W上のレジス卜に対して非感光性の照明光で被検マ ークを照明する落射照明系と、 被検マークの像が形成される面に配置さ れた指標マークと、 被検マーク及び指標マークの像を撮像する 2次元の 撮像素子と、 を備えており、 この撮像素子の撮像信号もァライメントコ ントローラ 3 6に供給されている。 ァライメントコントローラ 3 6は、 その撮像信号を処理してその指標マークの中心 (検出中心) に対する被 検マークの X方向、 Y方向への位置ずれ量を検出し、 この検出結果を主 制御系 2 8に供給する。 Further, as shown in FIG. 2, a reference member 32 is fixed near the wafer holder 23 on the sample stage 24, and two frame-shaped two-dimensional reference marks 34A, 3A are provided on the reference member 32. 4 A two-dimensional reference mark 33 is formed by combining a line 'and' space pattern in the B and X directions and a line 'and' space pattern in the Y direction. The distance between the fiducial marks 34 A and 34 B is set equal to the designed distance between the reticle marks 37 A and 37 B and the projected image on the wafer stage side, and the distance between the fiducial marks 34 A and 34 B is set. The distance between the center and the center of the reference mark 33 in the X direction is set to the designed distance (base line amount) BL1 between the center of the pattern image of the reticle R and the detection center of the alignment sensor 35. I have. The alignment sensor 35 An epi-illumination system that illuminates the test mark with non-photosensitive illumination light on the resist on the wafer W in a relatively wide band, and an index mark arranged on the surface on which the image of the test mark is formed And a two-dimensional image sensor that captures images of the test mark and the index mark. An image signal of this image sensor is also supplied to the alignment controller 36. The alignment controller 36 processes the image signal and detects the amount of displacement of the test mark in the X and Y directions with respect to the center (detection center) of the index mark, and uses the detection result as the main control system 2. Supply 8
図 1に戻り、 投影光学系 P Lの + X方向の側面に、 探針 4 0を備えた 原子間力顕微鏡 3 9が配置されている。 原子間力顕微鏡 3 9は、 探針 4 0を所定の短い移動ストローク内で Z方向に変位させることができる。 この場合、 原子間力顕微鏡 3 9は、 探針 4 0を被検物 (本例ではウェハ W上のレジスト) に対して、 探針 4 0の先端の原子とその被検物の原子 (又は分子) との間に反発力が発生する程度の微小距離に近付けると共 に、 その反発力が一定になるように探針 4 0の Z方向の位置を制御し、 その移動ストロ一ク内での探針 4 0の Z方向の位置に応じた検出信号を 生成し、 その検出信号をァライメントコントローラ 3 6に供給する。 探針 4 0を用いる場合、 探針 4 0の先端とウェハ W上のレジストの表 面との間の反発力が一定になるように採針 4 0の Z方向の位置を制御し た状態で、 X Yステージ 2 5を介してウェハ Wを X方向、 Y方向に移動 させる。 これによつて、 探針 4 0はウェハ W上のレジスト表面の極めて 僅かな凹凸にも追従して Z方向に変位するため、 ァライメントコント口 ーラ 3 6において、 探針 4 0の Z方向の変位を示す検出信号を試料台 2 4の X座標、 Y座標に対応させて取り込むことで、 そのウェハ W上のレ ジス卜表面の凹凸分布を計測することができる。 更にァライメントコン 卜ローラ 3 6は、 その凹凸分布を、 例えばスライスレベル法、 又はパ夕 ーンマッチング法等で処理することによって、 そのレジス卜の下地のマ ーク、 及びそのレジスト中の所定のマークの潜像の位置を検出し、 これ らのマーク間の X方向、 Y方向への位置ずれ量を求めて主制御系 2 8に 供給する。 なお、 原子間力顕微鏡のより詳細な検出原理等は、 例えば日 本国特開平 8— 4 5 8 1 4号公報に開示されている。 Returning to FIG. 1, an atomic force microscope 39 having a probe 40 is arranged on a side surface in the + X direction of the projection optical system PL. The atomic force microscope 39 can displace the probe 40 in the Z direction within a predetermined short movement stroke. In this case, the atomic force microscope 39 moves the probe 40 with respect to the test object (the resist on the wafer W in this example) with respect to the atom at the tip of the probe 40 and the atom of the test object (or Molecule), and the position of the probe 40 in the Z direction is controlled so that the repulsion is constant, and the repulsion is constant. A detection signal corresponding to the position of the probe 40 in the Z direction is generated, and the detection signal is supplied to the alignment controller 36. When the probe 40 is used, the position of the needle 40 in the Z direction is controlled so that the repulsive force between the tip of the probe 40 and the surface of the resist on the wafer W is constant. The wafer W is moved in the X and Y directions via the XY stage 25. As a result, the probe 40 is displaced in the Z direction following very slight irregularities on the resist surface on the wafer W, so that the alignment controller 36 moves the probe 40 in the Z direction. By taking in the detection signal indicating the displacement of the sample table 24 in correspondence with the X coordinate and the Y coordinate of the sample table 24, it is possible to measure the unevenness distribution of the registry surface on the wafer W. Further, the alignment controller 36 determines the unevenness distribution by, for example, the slice level method or the The position of the underlying image of the resist and the position of the latent image of the specified mark in the resist are detected by processing using the pattern matching method, and the position between these marks in the X and Y directions is detected. The amount of deviation is obtained and supplied to the main control system 28. A more detailed detection principle of the atomic force microscope and the like are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45814.
また、 本例の投影露光装置には、 ウェハ W上のレジストを露光後で、 かつ現像前に部分的に加熱するための加熱系としてのレーザ照射系が備 えられている。 その加熱は、 一種の P E B (Pos卜 Exposu re Bake)とみな すこともできる。  In addition, the projection exposure apparatus of the present example is provided with a laser irradiation system as a heating system for partially heating the resist on the wafer W after exposure and before development. The heating can be regarded as a kind of PEB (Post Exposure bake).
図 3は、 そのレーザ照射系を示し、 この図 3において、 ウェハ W上を 部分的に加熱する際に、 レーザ光源 4 1を発したウェハ W上のレジスト に対する感光性の弱い波長域 (本例では赤外域) のレーザビーム L B 1 は、 電気光学素子等を有する変調素子 4 2、 ミラー 4 3、 及び投影光学 系 P Lの側面に配置された集光レンズ 4 4を介してウェハ W上のレジス ト上にスポットビームを形成する。 そのスポッ トビームは、 検出対象の 露光されたマーク像、 例えばレジス卜レーション計測用のマークの像を 覆うことができる程度の大きさに設定されている。 変調素子 4 2は、 一 例としてポッケルスセルと偏光子、 及び検光子とを組み合わせた強度変 調素子であり、 レーザ光源 4 1の発振のタイミング、 及び変調素子 4 2 の動作は主制御系 2 8によって制御されている。  Fig. 3 shows the laser irradiation system. In Fig. 3, when the wafer W is partially heated, the wavelength range in which the resist on the wafer W that emits the laser light source 41 is less sensitive to the resist (this example). In the infrared region, the laser beam LB 1 passes through a modulation element 42 having an electro-optical element and the like, a mirror 43, and a condensing lens 44 arranged on the side of the projection optical system PL, and a resist on the wafer W is transferred to the resist. A spot beam is formed on the spot. The spot beam is set to be large enough to cover an exposed mark image to be detected, for example, an image of a registration measurement mark. The modulation element 42 is, for example, an intensity modulation element in which a Pockels cell, a polarizer, and an analyzer are combined, and the oscillation timing of the laser light source 41 and the operation of the modulation element 42 are controlled by the main control system 2. Controlled by eight.
この場合、 ァライメントセンサ 3 5の検出中心と、 その集光レンズ 4 4によるレーザビーム L B 1の集光位置との X方向、 Y方向への間隔は 予め求められて、 主制御系 2 8内の記憶部に記憶されている。 そして、 主制御系 2 8は、 X Yステージ 2 5を介してウェハ W上の加熱対象の領 域を集光レンズ 4 4による集光位置に移動した後、 レーザ光源 4 1の発 振、 又は変調素子 4 2の変調を行って所定時間だけその領域にレーザビ 5 In this case, the intervals in the X and Y directions between the detection center of the alignment sensor 35 and the converging position of the laser beam LB 1 by the converging lens 44 are obtained in advance, and are set in the main control system 28. Is stored in the storage unit. Then, the main control system 28 moves the area to be heated on the wafer W through the XY stage 25 to the light condensing position of the condensing lens 44, and then oscillates or modulates the laser light source 41. After modulating the element 42, the laser beam Five
26 ーム L B 1を照射する。 そのレーザビーム L B 1の照射によって、 ゥェ ハ W上のレジストは数十 まで、 一例として 8 0 °C〜9 0 °C程度まで部 分的に加熱される。 なお、 レーザ光源 4 1の発熱の影響を低減させるた めに、 レーザ光源 4 1を本例の投影露光装置が設置されているチャンバ の外部に設置し、 そのレーザ光源 4 1からのレーザビームを光ファイバ 等を介して投影光学系 P Lの側面に導くようにしてもよい。 Irradiate L B 1 at 26 bpm. By the irradiation of the laser beam LB1, the resist on the wafer W is partially heated to several tens, for example, to about 80 to 90 ° C. In order to reduce the influence of heat generated by the laser light source 41, the laser light source 41 is installed outside the chamber in which the projection exposure apparatus of the present example is installed, and the laser beam from the laser light source 41 is emitted. The light may be guided to the side of the projection optical system PL via an optical fiber or the like.
次に、 本例の投影露光装置におけるァライメント動作の一例につき詳 細に説明する。  Next, an example of the alignment operation in the projection exposure apparatus of the present embodiment will be described in detail.
先ず、 本例のレチクル Rにはレジス卜レーシヨン (相対位置ずれ量) 計測用のマークが形成されている。 そして、 ウェハ W上にはこれまでの プロセスによって、 各ショッ ト領域内の回路パターン及びウェハマーク の他に、 レジストレーシヨン計測用のマークが形成されており、 ウェハ W上のショット配列、 及び各マークの配列座標の情報が露光デ一夕とし て主制御系 2 8に供給されている。  First, on the reticle R of the present example, marks for measuring the registration (relative displacement) are formed. In addition to the circuit patterns and wafer marks in each shot area, marks for measuring the registration are formed on the wafer W by the conventional processes. Information on the arrangement coordinates of the marks is supplied to the main control system 28 as exposure data.
図 4は、 図 1のレチクル Rを示す平面図であり、 この図 4において、 レチクル Rのパターン領域 4 5には所定の原版パターンが形成されてい る。 そのパターン領域 4 5を囲むように枠状の遮光帯 4 6が形成され、 遮光帯 4 6を Y方向に挾むように 1対のレチクルマーク 3 7 A, 3 7 B が形成され、 遮光帯 4 6の + X方向の辺中に Y方向に所定間隔で、 それ ぞれ矩形の開口パターンよりなるレジストレ一ション計測用の 1対の副 尺 R S 1, R S 2が形成されている。 また、 パターン領域 4 5内の原版 パターンの一部にも、 副尺 R S 1, R S 2と同様の 1対のマークが形成 されている。  FIG. 4 is a plan view showing the reticle R of FIG. 1. In FIG. 4, a predetermined original pattern is formed in a pattern region 45 of the reticle R. A frame-shaped light shielding band 46 is formed so as to surround the pattern region 45, and a pair of reticle marks 37A and 37B are formed so as to sandwich the light shielding band 46 in the Y direction. A pair of sub-scales RS 1 and RS 2 for measuring registration are formed at predetermined intervals in the Y-direction at predetermined intervals in the Y-direction. A pair of marks similar to the vernier scales R S1 and R S2 are also formed on a part of the original pattern in the pattern area 45.
図 5は、 図 1の露光対象のウェハ Wを示す平面図であり、 この図 5に おいて、 ウェハ Wの表面は X方向、 Y方向に所定ピッチでショット領域 S A 1 , S A 2 , ■·· , S A N ( Nは例えば 3以上の整数) に区分され、 各ショッ ト領域 S A 1〜S ANにはそれぞれ回路パターンと共に、 4個 の例えば十字型の凸部 (又は凹部) よりなる 2次元のウェハマーク WM 1〜WM4が形成されている。 また、 各ショッ ト領域 S A 1〜S AN内 にはそれぞれレジストレ一シヨン計測用の矩形の凹部 (又は凸部) より なる 2次元の 1対の主尺 RMA, RMBも形成されている。 更に、 ゥェ ハ W上でそれらのショット領域の近傍の領域の 3箇所にそれぞれ所定間 隔で、 レジストレ一シヨン計測用の矩形の凹部 (又は凸部) よりなる 2 次元の第 1の 1対の主尺 RM 1, RM 2、 第 2の 1対の主尺 RM3, R M4、 及び第 3の 1対の主尺 RM 5, RM 6が形成されている。 これら のショッ ト領域 S A 1〜S AN、 及びレジストレーシヨン計測用のマ一 クを覆うようにレジストが塗布されている。 FIG. 5 is a plan view showing the wafer W to be exposed in FIG. 1. In FIG. 5, the surface of the wafer W has shot areas SA 1, SA 2,... At predetermined pitches in the X and Y directions. ·, SAN (N is an integer of 3 or more) In each of the shot areas SA1 to SAN, a two-dimensional wafer mark WM1 to WM4 composed of four, for example, cross-shaped convex parts (or concave parts) is formed together with a circuit pattern. In each of the shot areas SA1 to SAN, a pair of two-dimensional main scales RMA and RMB each consisting of a rectangular concave portion (or convex portion) for measuring the registration rate is also formed. In addition, a three-dimensional first pair of rectangular recesses (or protrusions) for measuring the registration ratio is provided at predetermined intervals at three locations on the wafer W near the shot regions. RM1, RM2, a second pair of main scales RM3, RM4, and a third pair of main scales RM5, RM6. A resist is applied so as to cover these shot areas SA1 to SAN and the mark for measuring the registration.
本例でァライメン卜を行うために、 最初にレチクルァライメント、 及 びウェハマーク用のァライメントセンサ 3 5のベースライン量の計測を 行う。 このために、 図 2に示すように、 XYステージ 2 5を駆動して、 試料台 24上の基準部材 3 2の基準マーク 34A, 34 Bをほぼレチク ルマーク 3 7 A, 3 7 Bと共役な位置に移動する。 この状態で、 RA顕 微鏡 3 8 Aの落射照明系より照明光を照射して、 基準マーク 34 A及び レチクルマーク 3 7 Aの像を重ねて撮像することによって、 ァライメン トコントローラ 3 6にて基準マーク 34 Aの像に対するレチクルマーク 3 7 Aの X方向、 Y方向への位置ずれ量 (Δ RX 1 , Δ R Y 1 ) を検出 する。 これと共に、 R A顕微鏡 3 8 Bを介して、 基準マーク 34 Bの像 に対するレチクルマーク 3 7 Bの位置ずれ量 (△ RX 2, Δ R Y 2 ) を 検出し、 これらの位置ずれ量を図 1の主制御系 2 8に供給する。  In order to perform the alignment in this example, first, the reticle alignment and the baseline amount of the alignment sensor 35 for the wafer mark are measured. For this purpose, as shown in FIG. 2, the XY stage 25 is driven so that the reference marks 34A and 34B of the reference member 32 on the sample stage 24 are almost conjugate with the reticle marks 37A and 37B. Move to position. In this state, illumination light is irradiated from the epi-illumination system of the RA microscope 38 A, and the images of the reference mark 34 A and the reticle mark 37 A are superimposed and imaged. The amount of displacement (Δ RX 1, Δ RY 1) of the reticle mark 37 A in the X and Y directions with respect to the image of the reference mark 34 A is detected. At the same time, the amount of misregistration (△ RX 2, ΔRY 2) of the reticle mark 37 B with respect to the image of the reference mark 34 B is detected via the RA microscope 38 B, and these misregistration amounts are shown in FIG. Supply to main control system 28.
主制御系 2 8は、 X方向の位置ずれ量 Δ RX 1及び Δ RX 2がそれぞ れ 0になり、 かつ Y方向の位置ずれ量が振り分け (ARY 1 =— A RY 2 ) となるようにレチクルステージ 2 0を移動させる。 これでレチクル ァライメン卜が完了する。 Y方向の位置ずれ量をそれぞれ 0にしないの は、 倍率誤差の補正は簡単にはできないからである。 但し、 できれば例 えば投影光学系 P Lの投影倍率を制御したり、 レチクル Rを上下したり することで、 その Y方向の位置ずれ量も 0にすることが望ましい。 The main control system 28 adjusts the displacements in the X direction, ΔRX1 and ΔRX2, to 0, respectively, and distributes the displacement in the Y direction (ARY 1 = —ARY2). Move reticle stage 20. This is the reticle The alignment is complete. The reason why the displacement amount in the Y direction is not set to 0 is that it is not easy to correct a magnification error. However, if possible, for example, it is desirable to control the projection magnification of the projection optical system PL or move the reticle R up and down so that the displacement in the Y direction is also reduced to zero.
そのようにレチクルァライメントが完了した状態で、 図 2において、 ァライメントセンサ 3 5によって基準マーク 3 3の検出中心からの X方 向、 Y方向への位置ずれ量を検出する。 この位置ずれ量も主制御系 2 8 に供給され、 主制御系 2 8は、 基準マーク 3 4 A , 3 4 Bの中心と基準 マーク 3 3の中心との既知の間隔 B L 1をその位置ずれ量で補正するこ とによって、 ァライメントセンサ 3 5のベースライン量 B L (ベク トル 量) を求めて記憶する。  In such a state where the reticle alignment is completed, in FIG. 2, the amount of displacement in the X and Y directions from the detection center of the reference mark 33 is detected by the alignment sensor 35 in FIG. This amount of displacement is also supplied to the main control system 28, and the main control system 28 displaces the known distance BL1 between the center of the reference marks 34A and 34B and the center of the reference mark 33. By correcting by the amount, the baseline amount BL (vector amount) of the alignment sensor 35 is obtained and stored.
次に、 ウェハホルダ 2 3上のウェハ Wは、 例えば 1ロッ トのウェハの 先頭のウェハであるとして、 ァライメントセンサ 3 5を用いてウェハ W の各ショッ ト領域のァライメントを行う。 そのために、 図 5のウェハ W 上のショッ ト領域 S A 1〜S A Nの各 4個のウェハマーク WM 1〜WM 4より、 n個 (nは例えば 4以上の整数) のウェハマークを選択し、 こ れらのウェハマークの検出中心からの位置ずれ量をァライメントセンサ 3 5を介して検出する。 n個のウェハマークの内の少なくとも 2個のゥ ェハマークは、 1つのショッ ト領域内の異なる位置にあるウェハマーク とすることが望ましい。  Next, assuming that the wafer W on the wafer holder 23 is, for example, the leading wafer of a one-lot wafer, the alignment sensor 35 is used to align each shot area of the wafer W. For this purpose, n (n is, for example, an integer of 4 or more) wafer marks are selected from the four wafer marks WM1 to WM4 of the shot areas SA1 to SAN on the wafer W in FIG. The amount of displacement of these wafer marks from the detection center is detected via the alignment sensor 35. It is desirable that at least two wafer marks of the n wafer marks are wafer marks at different positions in one shot area.
主制御系 2 8は、 それらの位置ずれ量に、 対応するウェハマークの位 置を検出する際の試料台 2 4の X座標、 Y座標を加算することによって、 n個のウェハマークの配列座標を求める。 そして、 これらの実測された 配列座標、 及び対応する設計上の配列座標に基づいて、 主制御系 2 8は, いわゆるショッ 卜内多点のェンハンスト · グロ一バル . ァライメント The main control system 28 adds the X coordinate and the Y coordinate of the sample stage 24 when detecting the position of the corresponding wafer mark to the positional deviation amount, thereby obtaining the array coordinates of the n wafer marks. Ask for. Then, based on these actually measured array coordinates and the corresponding array coordinates in the design, the main control system 28 establishes a so-called multi-point Enhanced global alignment within the shot.
( E G A ) 方式で、 ウェハ Wの X方向、 Y方向へのスケーリング (ゥェ 9/50893 (EGA) method, scaling the wafer W in the X and Y directions. 9/50893
29 ハスケ一リング) 、 ウェハ Wのショッ ト配列のローテーション (ウェハ ローテーション) 、 そのショッ ト配列の直交度 (ウェハ直交度) 、 ゥェ ハ Wの X方向、 Y方向へのオフセッ ト、 ウェハ Wの各ショット領域の倍 率誤差 (ショッ ト内スケーリング) 、 及び各ショット領域の回転誤差  29 Haskelling), Rotation of wafer W shot arrangement (wafer rotation), orthogonality of the shot arrangement (wafer orthogonality), offset of wafer W in X and Y directions, wafer W Multiplication error of each shot area (intra-shot scaling) and rotation error of each shot area
(ショッ ト内ローテーション) 等を算出する。 この計算を EGA計算と 呼ぶ。 そして、 主制御系 28はこれらのパラメ一夕を用いて、 試料台 2 4の移動位置を規定する座標系上でウェハ W上の各ショッ ト領域 S A 1 〜 S ANの配列座標、 及びレジストレーション計測用の主尺 RM 1〜R M 6の配列座標を算出する。 これで、 ウェハァライメン卜が終了する。 この後、 できればショット内スケーリングに応じて投影光学系 P Lの投 影倍率、 又はレチクル Rの Z方向の位置を補正し、 ショッ ト内ローテ一 ションに応じてレチクル Rの回転角を補正する。  (Rotation in the shot), etc. This calculation is called EGA calculation. Then, the main control system 28 uses these parameters to calculate the arrangement coordinates of each of the shot areas SA 1 to SAN on the wafer W on the coordinate system that defines the movement position of the sample table 24, and the registration. The array coordinates of the main scales RM 1 to RM 6 for measurement are calculated. This completes the wafer alignment. Thereafter, if possible, the projection magnification of the projection optical system PL or the position of the reticle R in the Z direction is corrected in accordance with the intra-shot scaling, and the rotation angle of the reticle R is corrected in accordance with the in-shot rotation.
次に、 上記のように算出されたレジストレーション計測用の主尺 RM 1〜RM 6の配列座標をァライメントセンサ 35のベースライン量で補 正した座標に基づいて、 ウェハ W上の 1対の主尺 RM 1, RM2を図 4 のレチクル R上の副尺 RS 1, R S 2と共役な位置に移動し、 図 1の視 野絞り 1 5によってそれらの副尺 R S 1 , R S 2のみを囲むように照明 領域を設定して、 主尺 RM 1, RM2上のレジスト層に副尺 RS 1 , R S 2の像を露光する。 同様にして順次、 ウェハ W上の 1対の主尺 RM 3, RM4、 及び 1対の主尺 RM5, RM 6上のレジスト層にも副尺 R S 1 , R S 2の像を露光する。  Next, based on the coordinates obtained by correcting the array coordinates of the main scales RM1 to RM6 for registration measurement calculated as described above with the baseline amount of the alignment sensor 35, a pair of coordinates on the wafer W is calculated. The main scales RM 1 and RM2 are moved to positions conjugate with the vernier scales RS 1 and RS 2 on the reticle R in Fig. 4, and only the vernier scales 1 and 2 are surrounded by the field stop 15 in Fig. 1. The illumination area is set as described above, and the resist layers on the main scales RM1 and RM2 are exposed with the images of the subscales RS1 and RS2. Similarly, the resist layers on the pair of main scales RM3 and RM4 and the pair of main scales RM5 and RM6 on the wafer W are sequentially exposed to the images of the sub-scales R S1 and R S2.
次に、 本例のレジストは化学増幅型レジストであるため、 露光された 潜像のみではレジストの表面の凹凸は変化しない。 そこで、 露光された レジストレ一ション計測用の副尺 R S 1 , R S 2の潜像をレジスト表面 の凹凸分布にするために、 図 3のレーザ照射系によってウェハ W上のレ ジスト上で、 その副尺 RS 1, R S 2の像が露光された領域を部分的に 加熱する。 このためには、 ウェハ W上の主尺 RM 1〜RM 6の中心 (設 計上の中心) を順次図 3のレーザ照射系の集光レンズ 44によるレーザ ビームの集光位置に移動して、 その集光位置のレジスト層にレーザビー ムをスポッ ト照射すればよい。 Next, since the resist of the present example is a chemically amplified resist, the surface irregularities of the resist are not changed only by the exposed latent image. Therefore, in order to make the exposed latent images of the resist scales RS 1 and RS 2 for measuring the resist registration into an uneven distribution on the resist surface, the laser irradiation system shown in FIG. Part of the area where the images of the scales RS 1 and RS 2 were exposed Heat. To this end, the centers of the main scales RM1 to RM6 on the wafer W (center of the design) are sequentially moved to the laser beam focusing position by the focusing lens 44 of the laser irradiation system in FIG. The laser beam may be spot-irradiated to the resist layer at the focusing position.
なお、 本例のレジストが化学増幅型で無い場合には、 潜像の検出を行 う前に部分的な加熱を行う必要は必ずしも無い。  When the resist of this example is not of the chemically amplified type, it is not always necessary to perform partial heating before detecting a latent image.
次に、 図 1の原子間力顕微鏡 39を用いて、 ウェハ W上の主尺 RM 1 , RM2〜RM5, RM6と、 この上のレジスト層に露光された副尺 R S 1 , RS 2の像 (潜像) との位置ずれ量を計測する。 例えば主尺 RM 1 と副尺 R S 1の像との位置ずれ量を計測するためには、 ウェハ W上の主 尺 RM 1が形成されている領域 (設計上の領域) を、 図 1の原子間カ顕 微鏡 39の探針 40の底部に移動し、 原子間力顕微鏡 39を動作させて、 XYステージ 2 5を介して試料台 24をその主尺 RM 1の幅よりも或る 程度広いストロークで X方向、 Y方向に移動させて、 試料台 24の座標 と共に、 採針 40の Z方向の位置に対応する検出信号 D Sをァライメン 卜コントローラ 36に取り込む。  Next, using the atomic force microscope 39 of FIG. 1, images of the main scales RM 1, RM 2 to RM 5 and RM 6 on the wafer W and the vernier scales RS 1 and RS 2 exposed on the resist layer thereon ( The amount of misregistration with the latent image is measured. For example, in order to measure the amount of displacement between the image of the main scale RM 1 and the image of the sub-scale RS 1, the area (design area) where the main scale RM 1 is formed on the wafer W is determined by using the atom shown in FIG. Move to the bottom of the probe 40 of the microscope 39, operate the atomic force microscope 39, and extend the sample stage 24 through the XY stage 25 to some extent wider than the width of its main scale RM1. The sample is moved in the X and Y directions by a stroke, and the detection signal DS corresponding to the position of the sample pickup 40 in the Z direction is taken into the alignment controller 36 together with the coordinates of the sample table 24.
図 6 (a) は、 主尺 RM 1及び副尺 R S 1の像 R S 1 Wを示す拡大平 面図であり、 図 6 (b) は図 6 (a) の AA線に沿う断面図である。 図 6 (b) に示すように、 ウェハ W上にはレジスト 47が塗布され、 部分 的な加熱の前の段階では、 レジスト 47の表面には実線で示すように、 凹部よりなる主尺 RM 1に対応する段差部 47 aのみが形成されている t その後、 レジスト 47の部分的な加熱によって、 副尺 RS 1の像 RS 1 Wの露光領域 48が点線で示すように凹部となり、 この凹部を囲むよう に段差部 48 aが形成される。 この部分的な加熱の後のレジスト 47の 表面を、 図 1の原子間力顕微鏡 39の探針 40で例えば Y方向に相対走 查することで、 原子間力顕微鏡 39からは図 6 (c) に示すように、 試 料台 24の Y座標に対応した検出信号 DSが得られる。 検出信号 DSに は、 レジス卜 47の表面の主尺 RM 1の輪郭に対応する傾斜部 D S 1, DS 2、 及び副尺 R S 1の像の輪郭に対応する傾斜部 D S 3 , DS 4が 現れている。 FIG. 6 (a) is an enlarged plan view showing an image RS 1W of the main scale RM 1 and the vernier RS 1, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view along the line AA in FIG. 6 (a). . As shown in FIG. 6 (b), a resist 47 is applied on the wafer W, and before the partial heating, the main surface of the resist 47 is formed of a concave portion as shown by a solid line RM1 before the partial heating. then t that only the corresponding step portion 47 a to are formed, by partial heating of the resist 47, the image RS 1 W of the exposure area 48 of the vernier RS 1 becomes concave as shown by dotted lines, the recess A step 48a is formed so as to surround it. The surface of the resist 47 after the partial heating is relatively moved, for example, in the Y direction by the probe 40 of the atomic force microscope 39 shown in FIG. As shown in the trial A detection signal DS corresponding to the Y coordinate of the platform 24 is obtained. In the detection signal DS, the slopes DS 1 and DS 2 corresponding to the contour of the main scale RM 1 on the surface of the register 47 and the slopes DS 3 and DS 4 corresponding to the contour of the image of the vernier RS 1 appear. ing.
そこで、 ァライメントコントローラ 36は、 スライスレベル法、 又は パターンマッチング法によって検出信号 D Sの傾斜部 D S 1, D S 2の 中心、 即ち主尺 RM 1の中心の Y座標 Y 1 A、 及び傾斜部 D S 3, DS 4の中心、 即ち副尺 R S 1の像の中心の Y座標 Y 1 Bを検出し、 これら の Y座標の位置ずれ量 AWY 1を求める。 また、 探針 40を X方向に相 対走査することで、 主尺 RM 1の中心に対する副尺 R S 1の像の中心の X方向への位置ずれ量 AWX 1が求められる。  Therefore, the alignment controller 36 uses the slice level method or the pattern matching method to determine the center of the slopes DS 1 and DS 2 of the detection signal DS, that is, the Y coordinate Y 1 A of the center of the main scale RM 1 and the slope DS 3. , The center of DS4, that is, the Y coordinate Y1B of the center of the image of the vernier RS1, is detected, and the displacement AWY1 of these Y coordinates is obtained. Further, by scanning the probe 40 in the X direction relative to the center of the main scale RM1, the displacement AWX1 of the center of the image of the sub-scale R S1 in the X direction with respect to the center of the main scale RM1 is obtained.
同様にして、 主尺 RM 2〜RM 6に対する副尺 R S 1 (又は RS 2) の像の X方向、 Y方向への位置ずれ量 (AWX2, AWY 2 ) , (AW X 3 , AWY 3 ) , (AWX 4 , AWY 4) , (AWX 5 , AWY 5 ) , (AWX 6 , AWY 6 ) が計測され、 これらの 6個の位置ずれ量 (AW X I, AWY 1 ) 〜 (AWX6, AWY 6 ) が主制御系 28に供給され る。 主制御系 28は、 これらの位置ずれ量に EGA計算を施すことによ つて、 残留オフセッ ト (0X 1, 0 Y 1 ) 、 残留ウェハスケーリング (WS X 1 , WSY 1) 、 残留ウェハローテーション (WRX 1, WR Y 1 ) 、 残留ショッ ト内スケーリング SMAG 1、 残留ショット内ロー テーシヨン SR〇T 1が求められる。 なお、 2軸の残留ウェハローテ一 シヨン WRX 1, WR Y 1の差分がウェハ直交度に相当する。 これらは, ウェハマーク用のァライメントセンサ 35の持つ誤差と、 図 2のように 計測されたベースライン量の誤差とを含んだ誤差である。 これらの誤差 の要因に拘らず、 このままウェハ W上の各ショッ ト領域にレチクル の パターン像を露光すると、 それぞれに重ね合わせ誤差が生じることにな る。 Similarly, the displacement of the image of the vernier scale RS 1 (or RS 2) in the X and Y directions with respect to the main scales RM 2 to RM 6 (AWX2, AWY 2), (AW X 3, AWY 3), (AWX 4, AWY 4), (AWX 5, AWY 5), (AWX 6, AWY 6) are measured, and these six displacements (AW XI, AWY 1) to (AWX 6, AWY 6) are Supplied to main control system 28. The main control system 28 calculates the residual offset (0X1, 0Y1), residual wafer scaling (WSX1, WSY1), and residual wafer rotation (WRX 1, WR Y 1), scaling SMAG 1 in residual shot, rotation SR〇T 1 in residual shot. The difference between the two axis residual wafer rotations WRX1 and WRY1 corresponds to the wafer orthogonality. These are errors including the error of the wafer mark alignment sensor 35 and the error of the baseline amount measured as shown in FIG. Regardless of the factors of these errors, if the reticle pattern image is exposed to each shot area on the wafer W as it is, overlay errors will occur for each. You.
それを防ぐために、 上記各残留誤差を解消するようにウェハ Wの位置 の補正等を行いながら、 図 5のウェハ W上の各ショッ卜領域 S A 1〜S ANに順次レチクル Rのパターン像を露光する。 具体的には、 残留オフ セット (OX 1 , 0 Y 1 ) 、 残留ウェハスケーリング (WSX 1, WS Y 1 ) 、 残留ウェハローテーション (WRX 1 , WRY 1 ) の補正は、 上記のウェハァライメントによって算出されたウェハ W上の各ショッ ト 領域の配列座標をァライメントセンサ 3 5のべ一スライン量で補正した 座標に基づいて、 ウェハ Wを順次位置決めする際に、 その配列座標を補 正することで行う。 また、 残留ショッ ト内スケーリング SMAG 1の補 正は投影光学系 P Lの投影倍率を制御したり、 レチクル Rを Z方向に少 し動かすことで行う。 残留ショット内ローテーション SROT 1の補正 は、 レチクルステージ 20かウェハステージ側の試料台 24の少なくと も一方を回転することで行う。  In order to prevent this, the pattern image of the reticle R is sequentially exposed to each of the shot areas SA1 to SAN on the wafer W in Fig. 5 while correcting the position of the wafer W to eliminate the above-mentioned residual errors. I do. Specifically, the correction of the residual offset (OX1, 0Y1), residual wafer scaling (WSX1, WSY1), and residual wafer rotation (WRX1, WRY1) are calculated by the above wafer alignment. When the wafer W is sequentially positioned based on the coordinates obtained by correcting the array coordinates of each shot area on the wafer W by the base line amount of the alignment sensor 35, the array coordinates are corrected. Do. In addition, the correction of the scaling SMAG 1 in the residual shot is performed by controlling the projection magnification of the projection optical system PL or by slightly moving the reticle R in the Z direction. The rotation SROT 1 in the residual shot is corrected by rotating at least one of the reticle stage 20 and the sample stage 24 on the wafer stage side.
このようにして図 5のウェハ W上の全部のショッ ト領域 S A 1〜S A Thus, all the shot areas S A1 to S A on the wafer W in FIG.
Nへのレチクル Rのパターン像の露光が終了すると、 各ショッ ト領域 S A 1〜SAN内のレジストレーション計測用の主尺 RMA, RMB上に、 それぞれ図 4のレチクル Rの副尺 R S 1 , R S 2と同様のパターン領域 45内にある副尺 (不図示) の像がほぼ重ねて露光されている。 そこで、 実際に露光されたレチクル Rのパターン像の重ね合わせ誤差を評価する ために、 露光済みのウェハ Wを次に露光するウェハで交換する前に、 ゥ ェハ W上の全部のショット領域 SA 1〜3 ^^から111個 (mは 1以上の 整数で、 望ましくは 3以上の整数) のショット領域を選択し、 これらの ショッ ト領域内で 2つの主尺 RMA, RMBを計測対象とする。 この際 に、 それらの m個のショット領域中で、 主尺 RMA, RMBの一方を計 測対象とすることも可能である。 そして、 副尺の潜像をレジストの凹凸に変えるために、 図 3のレーザ 照射系を用いてそれら m個のショッ ト領域内の主尺 RMA, RMBが形 成されている領域に順次感光性の弱い波長域のレーザビームをスポッ ト 照射する。 これによつて、 レーザビームが照射された部分の温度が数十 度以上に上昇し、 主尺 RMA, RMB上に露光された副尺の像 (潜像) がレジスト表面の凹凸となって浮かび上がる。 この後、 それら m個の選 択されたショッ ト領域内で順次、 原子間力顕微鏡 39を介して主尺 RM A, RMBとこの上の副尺の潜像とによるレジス卜の凹凸分布を計測し、 この計測結果より計測対象の m組の主尺 RMA, RMBと対応する副尺 の像との位置ずれ量、 言い換えると m個のショッ ト領域内の 2箇所の計 測点における、 レチクル Rのパターン像の X方向、 Y方向への重ね合わ せ誤差 (ΔΧ 1, Δ Y 1 ) , (ΔΧ 2 , Δ Y 2 ) , ···, (ΔΧ (2m— 1 ) , ΔΥ (2m— 1) ) , (ΔΧ 2 m, Δ Y 2m) が求めれられる。 これらの位置ずれ量を用いて主制御系 28は、 上記と同様の EGA計 算を行って、 残留オフセッ ト (〇X2, OY2) 、 残留ウェハスケ一リ ング (WSX2, WSY2) 、 残留ウェハローテーション (WRX2, WRY 2) 、 残留ショット内スケーリング SMAG 2、 残留ショッ ト内 ローテーション SROT2が求められる。 但し、 前記 m個の計測対象の ショッ ト数が 1個か 2個の場合はこれらの残留誤差の全てが求められる わけではない。 そのショッ ト数が 3個以上であったとしてもショット内 の計測点を 1箇所にすれば、 やはりショット内の残留誤差は求められな レ 。 しかしながら、 最低でも残留オフセッ ト (〇X2, OY 2) はいか なる条件でも計測される。 When the exposure of the reticle R pattern image to the N is completed, the sub-scales RS 1, RS of the reticle R in FIG. 4 are respectively placed on the main scales RMA and RMB for registration measurement in each of the shot areas SA 1 to SAN. The image of the vernier scale (not shown) in the same pattern area 45 as that of 2 is almost superposed and exposed. Therefore, in order to evaluate the overlay error of the pattern image of the actually exposed reticle R, before replacing the exposed wafer W with the next wafer to be exposed, all the shot areas SA on the wafer W are required. Select 111 shot areas (m is an integer of 1 or more, preferably 3 or more) from 1-3 ^^, and measure the two main scales RMA and RMB in these shot areas . At this time, it is also possible to measure one of the main scales RMA and RMB in the m shot areas. Then, in order to convert the latent image of the vernier scale into the irregularities of the resist, the laser irradiation system shown in Fig. 3 was used to sequentially expose the m shot areas to the areas where the main scales RMA and RMB were formed. The spot is irradiated with a laser beam with a weak wavelength range. As a result, the temperature of the part irradiated with the laser beam rises to several tens of degrees or more, and the image of the vernier scale (latent image) exposed on the main scales RMA and RMB emerges as irregularities on the resist surface. Go up. After that, in the m selected shot areas, the distribution of the concavo-convex distribution of the resist due to the main scales RM A and RMB and the latent image of the vernier scale on the main scales were measured sequentially through the atomic force microscope 39. From these measurement results, the amount of displacement between the m sets of the main scales RMA and RMB to be measured and the corresponding image of the vernier scale, in other words, the reticle R at two measurement points in the m shot areas (ΔΧ1, ΔY1), (ΔΧ2, ΔY2), ···, (ΔΧ (2m−1), ΔΥ (2m−1) ) And (ΔΧ 2 m, Δ Y 2m) are obtained. Using these displacement amounts, the main control system 28 performs the same EGA calculation as above, and calculates the residual offset (〇X2, OY2), residual wafer scaling (WSX2, WSY2), and residual wafer rotation ( WRX2, WRY 2), scaling within residual shot SMAG 2, rotation within residual shot SROT2 are required. However, when the number of shots of the m measurement objects is one or two, not all of these residual errors are obtained. Even if the number of shots is three or more, if the number of measurement points in the shot is one, the residual error in the shot cannot be determined. However, at least the residual offset (〇X2, OY2) is measured under any conditions.
この計測後にゥェ八交換が行われ、 次に露光されるウェハがウェハホ ルダ 23上に載置される。 そして、 1枚目のウェハと同様にァライメン トセンサ 3 5を用いてウェハァライメン卜が行われ、 ウェハステージ側 のレーザ干渉計によって決まるステージ座標系における、 露光対象のゥ ェハのウェハスケーリング、 ウェハローテーション、 ウェハ直交度、 ォ フセッ ト、 ショッ ト内スケーリング、 及びショッ ト内ローテーション等 のパラメ一夕が算出される。 これらのパラメ一夕を、 1枚目のウェハの レジス卜レーション計測用の主尺 R M 1〜R M 6と対応する副尺 R S 1, R S 2の像との位置ずれ量、 及び m個のショッ ト領域について計測され た残留誤差 (重ね合わせ誤差) で補正することによって新たなパラメ一 夕を算出し、 この新たなパラメ一夕に基づいてウェハ上の各ショッ ト領 域の配列座標を算出し、 必要に応じてレチクルとウェハとの回転角等の 補正を行う。 その後、 算出された配列座標に基づいてウェハの位置決め を行って、 ウェハ上の各ショッ ト領域に順次レチクル Rのパターン像を 露光する。 After this measurement, the wafer is exchanged, and the wafer to be exposed next is placed on the wafer holder 23. Then, wafer alignment is performed using the alignment sensor 35 in the same manner as the first wafer, and the wafer stage side Parameters such as wafer scaling, wafer rotation, wafer orthogonality, offset, in-shot scaling, and in-shot rotation of the wafer to be exposed in the stage coordinate system determined by the laser interferometer are calculated. You. These parameters are used to calculate the displacement between the main scales RM1 to RM6 for registration measurement of the first wafer and the corresponding images of the subscales RS1 and RS2, and m shots. A new parameter is calculated by correcting the residual error (overlay error) measured for the area, and based on the new parameter, the array coordinates of each shot area on the wafer are calculated. Correct the rotation angle between the reticle and the wafer as necessary. After that, the wafer is positioned based on the calculated array coordinates, and each shot area on the wafer is sequentially exposed with the pattern image of the reticle R.
そして、 この 2枚目のウェハについても、 露光終了後に 1枚目のゥェ 八と同様に選択されたショッ ト領域のレジストレ一ション計測用のマー クにレーザビームを照射し、 レジストの凹凸となった潜像の副尺と下地 の主尺との位置ずれ量を原子間力顕微鏡 3 9により計測し、 残留誤差を 求める。  After the completion of the exposure, the second wafer is irradiated with a laser beam to the resist registration measurement mark in the selected shot area in the same manner as in the first wafer, and the unevenness of the resist is obtained. The displacement between the vernier scale of the resulting latent image and the main scale of the base is measured with an atomic force microscope 39 to determine the residual error.
以下、 3枚目以降のウェハについても、 ウェハァライメントの結果を, 1枚目のウェハのレジストレーション計測用のマークの位置ずれ量、 及 び直前のウェハについて計測された残留誤差に基づいて補正した結果に 基づいて位置合わせ、 及び露光を行う。 これによつて、 1ロットの各ゥ ェハにおいてそれぞれ高い重ね合わせ精度が得られる。 しかも、 原子間 力顕微鏡 3 9を用いるのは、 2枚目以降のウェハについては、 ウェハ上 の各ショッ卜領域から選択された m個のショット領域内のマークのみで あるため、 スループッ トは殆ど低下しない。 また、 原子間力顕微鏡 3 9 の使用頻度が少ないため、 探針 4 0の劣化は少なく、 メイ 頻度は少なくできる。 Hereinafter, for the third and subsequent wafers, the results of wafer alignment are corrected based on the amount of misalignment of the registration measurement mark of the first wafer and the residual error measured for the immediately preceding wafer. Positioning and exposure are performed based on the result. As a result, high overlay accuracy can be obtained for each wafer of one lot. Moreover, since the atomic force microscope 39 is used for the second and subsequent wafers, only the marks in the m shot areas selected from the respective shot areas on the wafer are used, so that the throughput is almost zero. Does not drop. Also, since the atomic force microscope 39 is used less frequently, the probe 40 is less likely to deteriorate and Frequency can be reduced.
また、 図 1の開口絞り板 9を回転して照明条件を、 輪帯照明や変形照 明等に切り換えた場合でも、 この照明条件の切り換えによる投影像の位 置ずれの情報は、 原子間力顕微鏡 3 9を用いた位置ずれ量の計測値に含 まれるため、 高い重ね合わせ精度が得られる。  In addition, even when the illumination condition is switched to annular illumination or deformed illumination by rotating the aperture stop plate 9 in FIG. 1, information on the displacement of the projected image due to the switching of the illumination condition is based on the atomic force. Since it is included in the measured value of the displacement amount using the microscope 39, high overlay accuracy can be obtained.
なお、 各ウェハ毎にレジストレーション計測用のマークを原子間カ顕 微鏡 3 9を用いて計測するショット領域の数、 及びショット領域の位置 は必ずしも同一である必要はない。 例えば計測ショット位置を 1枚目は ウェハ内の左右 2つのショッ 卜領域、 2枚目は上下の 2つのショッ ト領 域、 3枚目は再び左右の 2つのショッ ト領域というように交互に選択す ることで、 残留ウェハスケーリングを X方向と Y方向とで交互に計測で き、 更に残留ウェハローテーションも X軸と Y軸とで交互に計測できる c また、 図 1の投影露光装置によって露光が行われたウェハは、 現像ェ 程を経てから、 現像後に残されたレジス卜パターンをマスクとしてエツ チングゃイオン注入等を行う加工工程、 加工工程後の不要なレジストを 除去するレジスト除去工程等を経る。 そして、 露光、 現像、 加工、 レジ スト除去等の各工程を繰り返すことで、 ウェハプロセスが終了する。 ゥ ェハプロセスが終了すると、 実際の組立工程にて、 焼き付けられた回路 毎にウェハを切断してチップ化するダイシング工程、 各チップに配線等 を行うボンディング工程、 各チップ毎にパッケージングするパッケージ ング工程等を経て、 最終的に L S I等の半導体デバイスが製造される。 次に、 本発明による第 2の実施の形態につき図 7を参照して説明する この実施の形態は、 図 1の原子間力顕微鏡 3 9を備えた計測装置を投影 露光装置とは別置きにしたものである。 It should be noted that the number of shot areas and the positions of the shot areas in which the marks for registration measurement are measured for each wafer using the atomic force microscope 39 are not necessarily the same. For example, the measurement shot position is alternately selected such that the first shot is the two left and right shot areas in the wafer, the second shot is the upper and lower two shot areas, and the third shot is the left and right two shot areas again in to Rukoto, the residual wafer scaling can the measurement alternately in the X and Y directions, also c can be measured alternately further residual wafer rotation in the X-axis and Y-axis, the exposure by the projection exposure apparatus of FIG. 1 The processed wafer undergoes a development process, and then a processing step of performing etching and ion implantation using the resist pattern left after development as a mask, a resist removal step of removing unnecessary resist after the processing step, and the like. Pass. Then, the wafer process is completed by repeating each process such as exposure, development, processing, and resist removal. When the wafer process is completed, in the actual assembly process, a dicing process in which the wafer is cut into chips for each baked circuit, a bonding process in which wiring is performed on each chip, and a packaging process in which each chip is packaged Finally, semiconductor devices such as LSIs are manufactured. Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 7. In this embodiment, a measuring apparatus provided with an atomic force microscope 39 of FIG. 1 is provided separately from a projection exposure apparatus. It was done.
即ち、 図 7は本例の露光システムの一部を示し、 この図 7において、 投影露光装置 5 1 と計測装置 5 4とがウェハの搬送ライン 5 2で接続さ れている。 投影露光装置 5 1は、 図 1の投影露光装置から原子間力顕微 鏡 3 9、 及び図 3のレーザ照射系を取り外した構成であり、 計測装置 5 4は、 図 1の探針 4 0を備えた原子間力顕微鏡 3 9と、 X Yステージと、 これらの制御装置とから構成されている。 That is, FIG. 7 shows a part of the exposure system of this example. In FIG. 7, the projection exposure apparatus 51 and the measurement apparatus 54 are connected by a wafer transfer line 52. Have been. The projection exposure apparatus 51 has a configuration in which the atomic force microscope 39 and the laser irradiation system in FIG. 3 have been removed from the projection exposure apparatus in FIG. 1, and the measurement apparatus 54 has a probe 40 in FIG. It is composed of an atomic force microscope 39 provided, an XY stage, and these control devices.
また、 図 7において、 投影露光装置 5 1 と計測装置 5 4との間の搬送 ライン 5 2上に、 投影露光装置 5 1で露光されたウェハ上のレジス卜に 対して現像前のベ一キングである P E B (Pos t- Exposure Bake ) を行う ベ一ク装置 5 3が配置されている。 そして、 投影露光装置 5 1、 ベーク 装置 5 3、 及び計測装置 5 4の動作はホストコンピュータ 5 5によって 制御されている。 なお、 計測装置 5 4の制御装置と投影露光装置 5 1の 主制御系との間に、 直接データ等の伝送を行うためのケーブル、 又は赤 外線伝送路等を配置してもよい。  Further, in FIG. 7, on a transfer line 52 between the projection exposure apparatus 51 and the measuring apparatus 54, the resist on the wafer exposed by the projection exposure apparatus 51 is baked before development. A baking device 53 for performing a PEB (Post-Exposure Bake) is disposed. The operations of the projection exposure apparatus 51, the baking apparatus 53, and the measuring apparatus 54 are controlled by a host computer 55. Note that a cable or an infrared transmission line for directly transmitting data or the like may be arranged between the control device of the measuring device 54 and the main control system of the projection exposure device 51.
本例において、 投影露光装置 5 1で 1枚目のゥェ八の露光が行われる と、 投影露光装置 5 1からホストコンピュータ 5 5を介して、 又は直接 にべーク装置 5 3、 及び計測装置 5 4に露光終了のウェハを搬出する旨 の情報が出力される。 そして、 その 1枚目のウェハが搬送ライン 5 2を 移動する間に、 ベ一ク装置 5 3によってそのウェハ上のレジス卜の現像 前べーク (P E B ) が行われる。 これによつて、 図 5の各ショッ ト領域 内のレジストレーション計測用の主尺 R M A, R M B上の副尺の潜像が レジストの凹凸となる。 そのべ一ク装置 5 3を通過したウェハは計測装 置 5 4に達して、 ここでウェハ上から選択された m個のショット領域内 でのレジストレーション計測用の主尺と副尺の像との位置ずれ量 (残留 誤差) が計測され、 この位置ずれ量がホストコンピュータ 5 5を介して、 又は直接に投影露光装置 5 1の主制御系に出力される。  In this example, when the first exposure is performed by the projection exposure apparatus 51, the baking apparatus 53 and the measurement are performed from the projection exposure apparatus 51 via the host computer 55 or directly. Information indicating that the exposed wafer is to be carried out is output to the apparatus 54. Then, while the first wafer moves on the transfer line 52, the baking device 53 performs a pre-development bake (PEB) of the resist on the wafer. As a result, the latent image of the vernier scale on the main scales R M A and R M B for registration measurement in each shot area in FIG. The wafer having passed through the baking device 53 reaches the measuring device 54, where the images of the main scale and the vernier scale for registration measurement in the m shot areas selected from the wafer are displayed. The positional deviation (residual error) is measured, and this positional deviation is output to the main control system of the projection exposure apparatus 51 via the host computer 55 or directly.
主制御系は、 供給された位置ずれ量より、 ウェハァライメントの結果 に対する補正量を算出し、 この補正量を次に露光するウェハに反映させ る。 即ち、 次のウェハのァライメント結果をその補正量で補正して得ら れる配列座標に基づいて、 そのウェハの位置決め、 及び露光を行う。 な お、 計測装置 5 4側の制御装置、 又はホストコンピュータ 5 5において、 レジストレ一ション計測用の主尺と副尺の像との位置ずれ量より、 ゥェ ハァライメントの結果に対する補正量を算出し、 この補正量を投影露光 装置 5 1の主制御系に供給してもよい。 The main control system calculates a correction amount for the wafer alignment result from the supplied positional deviation amount, and reflects this correction amount on the next wafer to be exposed. You. That is, the positioning and exposure of the next wafer are performed based on the array coordinates obtained by correcting the alignment result of the next wafer with the correction amount. In the control device on the measuring device 54 side or the host computer 55, the correction amount for the result of the calibration is calculated based on the positional deviation amount between the main scale and the sub-scale image for registration measurement. The correction amount may be supplied to the main control system of the projection exposure apparatus 51.
投影露光装置 5 1において、 計測装置 5 4で計測された位置ずれ量 (又は補正量) の情報を受け取ったときには、 既に 2枚目のウェハの露 光が開始されている可能性が高い。 この場合、 1枚目のウェハの計測結 果は 3枚目のウェハにフィードバックされることになる。 この方法によ れば、 投影露光装置 5 1でのスループッ トの低下はない。  When the projection exposure apparatus 51 receives information on the amount of displacement (or the amount of correction) measured by the measuring apparatus 54, it is highly likely that the exposure of the second wafer has already started. In this case, the measurement result of the first wafer is fed back to the third wafer. According to this method, there is no decrease in throughput in the projection exposure apparatus 51.
更に、 本例では原子間力顕微鏡を備えた計測装置 5 4による計測の結 果、 1枚目のウェハの残留誤差が事前に定められた許容値を超えていた 場合、 不良ウェハとして再処理ラインに送出し、 レジスト剥離、 及びレ ジスト再塗布を行った後再び投影露光装置 5 1に供給することとする。 これによつて、 無駄な処理を施す必要がなくなり、 最終製品の歩留りも 向上する。  Further, in this example, if the measurement error by the measuring device 54 equipped with an atomic force microscope indicates that the residual error of the first wafer exceeds a predetermined allowable value, the reprocessing line is regarded as a defective wafer. After the resist is stripped and the resist is re-applied, it is supplied to the projection exposure apparatus 51 again. This eliminates the need for unnecessary processing and improves the yield of the final product.
なお、 レジストレ一ション計測用のマークの潜像をレジス卜の凹凸に 変換するための加熱を、 ベーク装置 5 3で行う代わりに、 投影露光装置 5 1、 又は計測装置 5 4内に図 3と同様のレーザ照射系を設け、 このレ —ザ照射系によって計測領域のみを部分的に加熱してもよい。  The heating for converting the latent image of the registration measurement mark into the concave and convex of the resist is performed by the projection exposure apparatus 51 or the measuring apparatus 54 instead of the baking apparatus 53, as shown in FIG. A similar laser irradiation system may be provided, and only the measurement region may be partially heated by the laser irradiation system.
また、 第 1の実施の形態では 1枚目のウェハを露光するのに先立って、 ショッ ト領域の周辺のレジストレ一ション計測用の主尺上に副尺の像を 露光して、 位置ずれ量の計測をしたが、 本例では煩雑になるため、 必ず しも行う必要はない。 更に本例でも、 レジストレーシヨン計測を行うシ ョッ 卜領域の数、 及び配置をウェハ毎に変更するようにしてもよい。 更に、 上記の複数の実施の形態において、 レジス卜レーシヨン計測を 行うウェハは、 全部のウェハである必要はなく、 例えば 2枚おき、 又は 3枚おき等の任意の間隔で行うことができる。 更に、 最初はウェハ毎に 計測を行い、 その後次第に計測するウェハの枚数の間隔を空けてもよい c また、 計測した残留誤差がウェハ毎に変化する様子を見ながら、 残留誤 差の変化量が小さくなれば計測するウェハの間隔を空け、 その変化量が 大きくなれば計測するウェハの間隔を近づけるようにしてもよい。 Further, in the first embodiment, prior to exposing the first wafer, an image of the vernier scale is exposed on the main scale for measuring the registration rate around the shot area, and the amount of misregistration is calculated. However, in this example, it is not necessary to perform the measurement because it is complicated. Further, also in this example, the number and arrangement of the shot areas for performing the registration measurement may be changed for each wafer. Further, in the above-described embodiments, the wafers for which the resist measurement is performed need not be all of the wafers, but can be performed at an arbitrary interval, for example, every two or three wafers. Furthermore, first performs measurement for each wafer, and then may be gradually apart number of wafers to be measured c, while watching how the residual error measured is changed for each wafer, the change of the residual erroneous difference The distance between the wafers to be measured may be increased as the distance becomes smaller, and the distance between the wafers to be measured may be reduced as the amount of change increases.
また、 上記の実施の形態では、 探針を備えた形状検査系として、 原子 間力顕微鏡 3 9を用いたが、 必ずしも原子間力顕微鏡 3 9である必要は なく、 広く走査型プローブ顕微鏡 (S PM) を使用することができる。 一例として、 その形状検査系として、 走査型トンネル顕微鏡 (Scanning Tunneling Microscope: S TM) 等を使用してもよい。  In the above embodiment, the atomic force microscope 39 is used as the shape inspection system provided with the probe. However, the atomic force microscope 39 is not necessarily required, and the scanning probe microscope (S PM) can be used. As an example, a scanning tunneling microscope (Scanning Tunneling Microscope: STM) or the like may be used as the shape inspection system.
更に、 上記の実施の形態では、 ウェハァライメン卜にグローバル · ァ ライメントを用いたが、 ダイ ·バイ · ダイ方式のァライメントを行う場 合にも本発明が適用できる。 また、 本発明による露光方法及び露光シス テム (露光装置) 等は、 上記の実施の形態のように露光ビームとして X 線を含む光を用いる露光装置のみならず、 電子ビーム描画装置のように 荷電粒子線を用いて所定のパターンを転写又は描画する荷電粒子線転写 装置にも適用できる。  Further, in the above embodiment, the global alignment is used for the wafer alignment. However, the present invention can be applied to a case where a die-by-die alignment is performed. Further, the exposure method and the exposure system (exposure apparatus) according to the present invention are not limited to the exposure apparatus using X-ray-containing light as the exposure beam as in the above-described embodiment, but also include the charging apparatus such as an electron beam lithography apparatus. The present invention is also applicable to a charged particle beam transfer device that transfers or draws a predetermined pattern using a particle beam.
例えば、 電子線を用いる場合には電子銃として、 熱電子放射型のラン タンへキサボライ 卜 (L a B6 ) 、 タンタル (T a) を用いることがで きる。 また、 投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のい ずれでもよい。 For example, as the electron gun in the case of using an electron beam, Kisaborai Bok to thermionic emission type of run Tan (L a B 6), as possible out using tantalum (T a). Further, the magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification and an enlargement system.
さらに、 露光用照明光としての D F B半導体レーザ又はファイバレー ザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、 例えばェルビ ゥム (E r ) (又はエルビウムとイッテルビウム (Yb) の両方) がド ープされたファイバーアンプで増幅し、 かつ非線形光学結晶を用いて紫 外光に波長変換した高調波を用いてもよい。 In addition, a single-wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as exposure illumination light, for example, Erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)) Is A harmonic that is amplified by a looped fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
なお、 上記の実施の形態の露光装置の用途としては半導体製造用の露 光装置に限定されることなく、 例えば、 角型のガラスプレートに液晶表 示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、 薄膜磁気ヘッドを製造 するための露光装置にも広く適用できる。  The application of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to an exposure apparatus for manufacturing semiconductors. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head.
そして、 複数のレンズから構成される照明光学系、 投影光学系を露光 装置本体に組み込み光学調整をすると共に、 多数の機械部品からなるレ チクルステージやウェハステージ、 そして、 原子間力顕微鏡や加熱系と してのレーザ照射系等を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、 更に総合調整 (電気調整、 動作確認等) をすることにより本実施の形態 の露光装置を製造することができる。 なお、 露光装置の製造は温度及び クリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。  An illumination optical system composed of multiple lenses and a projection optical system are incorporated into the exposure apparatus body to perform optical adjustment, and a reticle stage and wafer stage composed of many mechanical parts, and an atomic force microscope and heating system The exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by attaching a laser irradiation system or the like to the exposure apparatus main body, connecting wiring and piping, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). . It is desirable to manufacture the exposure equipment in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
このように、 本発明は上述の実施の形態に限定されず、 本発明の要旨 を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。 更に、 明細書、 特許請求の 範囲、 図面、 及び要約を含む、 1 9 9 8年 3月 3 0 日付提出の日本国特 許出願第 1 0— 8 3 6 9 6号の全ての開示内容は、 そつく りそのまま引 用してここに組み込まれている。 産業上の利用の可能性  As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention. Further, all disclosures, including the specification, claims, drawings, and abstract, of Japanese Patent Application No. 10-83636, filed March 30, 1998, are as follows: It is incorporated here as it is. Industrial applicability
本発明の第 1の露光方法によれば、 下地の位置合わせ用マークと露光 された位置合わせ用マークの潜像との位置ずれ量を計測し、 この計測結 果に基づいて所定のパターンと基板との位置関係を補正しているため、 照明条件を変形照明等に切り換えたような場合でも、 露光対象の基板を 高精度に位置合わせすることができる利点がある。  According to the first exposure method of the present invention, the amount of misalignment between a base alignment mark and an exposed latent image of the alignment mark is measured, and a predetermined pattern and a substrate are determined based on the measurement result. Since the positional relationship between them is corrected, there is an advantage that the substrate to be exposed can be positioned with high accuracy even when the illumination condition is switched to deformed illumination or the like.
また、 本発明の第 2の露光方法によれば、 第 1の基板について探針を 相対走査して得られる位置ずれ量に基づいて、 第 2の基板の位置合わせ を行っているため、 その採針の使用頻度を少なくしてスループッ 卜の低 下を避けることができると共に、 位置合わせ精度も高く維持できる利点 がある。 Further, according to the second exposure method of the present invention, a probe is provided for the first substrate. Since the second substrate is aligned based on the amount of positional deviation obtained by the relative scanning, the frequency of needle collection can be reduced to avoid a drop in throughput, and the alignment can be performed. It has the advantage of maintaining high accuracy.
また、 本発明の第 3の露光方法によれば、 そのパターンの像の実際の 重ね合わせ誤差 (残留誤差) を評価することができる。  Further, according to the third exposure method of the present invention, an actual overlay error (residual error) of the image of the pattern can be evaluated.
また、 本発明の第 4の露光方法によれば、 感応材料が化学増幅型レジ ス卜であっても被検マークの潜像の位置を検出できる。  Further, according to the fourth exposure method of the present invention, the position of the latent image of the test mark can be detected even if the sensitive material is a chemically amplified resist.
また、 本発明の露光システムによれば、 本発明の露光方法を実施でき る。 更に、 第 4の露光システムによれば、 感応材料の少なくとも部分的 な加熱を行うことができるため、 感応材料が化学増幅型レジストであつ ても被検マークの潜像の位置を検出できる。 また、 本発明の露光システ ムにおいて、 露光装置と検知装置とを別体とする場合には、 露光装置で のスループッ 卜の低下が全く無い利点がある。  Further, according to the exposure system of the present invention, the exposure method of the present invention can be performed. Further, according to the fourth exposure system, since the sensitive material can be heated at least partially, the position of the latent image of the test mark can be detected even if the sensitive material is a chemically amplified resist. In addition, in the exposure system of the present invention, when the exposure apparatus and the detection apparatus are provided separately, there is an advantage that the throughput of the exposure apparatus is not reduced at all.
次に、 本発明のデバイスによれば、 本発明の露光方法を使用できる本 発明の露光システムにより製造されるため、 高い重ね合わせ精度が得ら れ、 結果として高性能のデバイスが得られる。  Next, according to the device of the present invention, since it is manufactured by the exposure system of the present invention that can use the exposure method of the present invention, high overlay accuracy is obtained, and as a result, a high-performance device is obtained.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 第 2の位置合わせ用マークが形成されている基板上に露光する露光方法 において、 1. In an exposure method, a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed is exposed on a substrate on which a second alignment mark is formed.
前記基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、  A first step of applying a sensitive material on the substrate,
実質的に前記第 1の位置合わせ用マークのみを照明するように前記マ スク上の照明領域を設定する第 2工程と、  A second step of setting an illumination area on the mask so as to substantially illuminate only the first alignment mark;
前記マスクを照明し、 前記第 1の位置合わせ用マークを前記基板上の 前記感応材料上に露光する第 3工程と、  A third step of illuminating the mask and exposing the first alignment mark on the sensitive material on the substrate;
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記感応材料の凹凸分布を検知する第 4工程と、  A fourth step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by relatively scanning a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material;
該検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記 第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 5工程と、  A fifth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result;
前記位置関係情報に基づいて、 前記パターンと前記基板とのァライメ ントを行う第 6工程と、  A sixth step of aligning the pattern with the substrate based on the positional relationship information;
該ァライメント終了後に、 前記パターンを前記基板上に露光する第 7 工程と、  After the alignment, a seventh step of exposing the pattern on the substrate;
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, comprising:
2 . 請求の範囲 1記載の露光方法であって、  2. The exposure method according to claim 1, wherein
前記第 3工程と前記第 4工程との間において、 前記基板の少なくとも 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加熱することを特徴とする 露光方法。  An exposure method, wherein between the third step and the fourth step, at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate is heated.
3 . 請求の範囲 1又は 2記載の露光方法であって、  3. The exposure method according to claim 1 or 2, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の前記パターンが転写 されるショッ卜領域以外の領域である非ショッ ト領域に形成されており. 前記第 3工程において、 前記非ショッ ト領域内の前記感応材料上に前記 第 1の位置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光方法。 The second alignment mark is formed in a non-shot area on the substrate other than a shot area where the pattern is transferred. The exposure method, wherein in the third step, the first alignment mark is exposed on the sensitive material in the non-shot area.
4 . 請求の範囲 1〜 3の何れか一項記載の露光方法であって、 4. The exposure method according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記位置関係情報は、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記第 2の位置合わせ用マークとの位置ずれ量であることを特徴とする露光方 法。  The exposure method, wherein the positional relationship information is a positional shift amount between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark.
5 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターンを、 それぞれ第 2の位置合わせ用マークが形成されている複数枚の基板上に 露光する露光方法において、  5. In an exposure method, a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed is exposed on a plurality of substrates on each of which a second alignment mark is formed.
前記複数枚の基板上にそれぞれ感応材料を塗布する第 1工程と、 前記第 1の位置合わせ用マークを前記複数枚の基板内の第 1の基板上 の前記感応材料上に露光する第 2工程と、  A first step of applying a sensitive material to each of the plurality of substrates, and a second step of exposing the first alignment mark to the sensitive material on the first substrate in the plurality of substrates When,
前記第 1の基板上の前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走 查することにより、 前記感応材料の凹凸分布を検知する第 3工程と、 該検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記 第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 4工程と、 前記位置関係情報に基づいて、 前記複数の基板内の前記第 1の基板と は異なる第 2の基板と前記パターンとのァライメントを行う第 5工程と、 該ァライメント終了後に、 前記パターンを前記第 2の基板上に露光す る第 6工程と、  A third step of detecting a concavo-convex distribution of the sensitive material by relatively moving a predetermined probe with respect to a surface of the sensitive material on the first substrate; and A fourth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark; and, based on the positional relationship information, the first substrate in the plurality of substrates. A fifth step of aligning the pattern with a different second substrate, and a sixth step of exposing the pattern onto the second substrate after the alignment is completed;
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, comprising:
6 . 請求の範囲 5記載の露光方法であって、  6. The exposure method according to claim 5, wherein
前記第 1工程と前記第 2工程との間において、 実質的に前記第 1の位 置合わせ用マークのみを照明するように前記マスク上の照明領域を設定 することを特徴とする露光方法。  An exposure method, wherein between the first step and the second step, an illumination area on the mask is set so as to substantially illuminate only the first alignment mark.
7 . 請求の範囲 5又は 6記載の露光方法であって、 前記第 2工程と前記第 3工程との間に、 前記第 1基板上の少なくとも 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加熱することを特徴とする 露光方法。 7. The exposure method according to claim 5 or 6, wherein An exposure method, wherein between the second step and the third step, at least a latent image portion of the first alignment mark on the first substrate is heated.
8 . 請求の範囲 5〜 7の何れか一項記載の露光方法であって、  8. The exposure method according to any one of claims 5 to 7, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記第 1の基板上の前記パターン が転写されるショッ 卜領域以外の領域である非ショット領域に形成され ており、 前記第 2工程において、 前記非ショッ ト領域内の前記感応材料 上に前記第 1の位置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光方 法。  The second alignment mark is formed in a non-shot area on the first substrate other than a shot area to which the pattern is transferred, and in the second step, the non-shot area An exposure method, wherein the first alignment mark is exposed on the sensitive material in a region.
9 . 請求の範囲 5〜 8の何れか一項記載の露光方法であって、 9. The exposure method according to any one of claims 5 to 8, wherein
前記位置関係情報は、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記第 2の位置合わせ用マークとの位置ずれ量であることを特徴とする露光方 法。  The exposure method, wherein the positional relationship information is a positional shift amount between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark.
1 0 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成されている所定の基板上に露光す る露光方法において、  10. An exposure method for exposing a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed to a predetermined substrate on which a second alignment mark is formed,
前記所定の基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、  A first step of applying a sensitive material on the predetermined substrate,
前記パターン及び前記第 1の位置合わせ用マークを前記所定の基板上 の前記感応材料上に露光する第 2工程と、  A second step of exposing the pattern and the first alignment mark on the sensitive material on the predetermined substrate;
前記感応材料の表面に対して所定の採針を相対走査することにより、 前記感応材料の凹凸分布を検知する第 3工程と、  A third step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by relatively scanning a predetermined needle with respect to the surface of the sensitive material;
該検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記 第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 4工程と、 を有することを特徴とする露光方法。  A fourth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result.
1 1 . 請求の範囲 1 0記載の露光方法であって、  11. The exposure method according to claim 10, wherein
前記所定の基板を、 該所定の基板とは異なる基板であり、 且つ前記第 2の位置合わせ用マークが形成されている別の基板に交換する第 5工程 と、 The predetermined substrate is a substrate different from the predetermined substrate; and A fifth step of replacing the board with another board on which the alignment mark of 2 is formed, and
前記第 4工程で求めた前記位置関係情報に基づいて、 前記別の基板と 前記パターンとのァライメントを行う第 6工程と、  A sixth step of performing an alignment between the another substrate and the pattern based on the positional relationship information obtained in the fourth step;
該ァライメント終了後に、 前記パターンを前記別の基板上に露光する 第 7工程と、  After the alignment is completed, a seventh step of exposing the pattern on the another substrate,
を更に有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, further comprising:
1 2 . 請求の範囲 1 0又は 1 1記載の露光方法であって、  12. The exposure method according to claim 10 or 11, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記所定の基板上の少なくとも前 記パターンが転写されるショッ ト領域内に形成されており、 前記第 2ェ 程において、 該ショッ 卜領域内の前記感応材料上に前記第 1の位置合わ せ用マークを露光することを特徴とする露光方法。  The second alignment mark is formed in a shot area on the predetermined substrate where at least the pattern is transferred, and in the second step, the sensitive material in the shot area is formed. An exposure method, wherein the first alignment mark is exposed on the upper surface.
1 3 . 請求の範囲 1 2記載の露光方法であって、  1 3. The exposure method according to claim 1, wherein
前記第 2工程において、 前記パターンを前記所定の基板上の複数のシ ョッ ト領域にそれぞれ露光し、  In the second step, exposing the pattern to a plurality of shot areas on the predetermined substrate,
前記第 3工程において、 前記複数のショット領域のうちの任意のショ ッ ト領域を選択し、 前記探針を相対走査することにより、 前記選択され たショッ ト領域内の前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記第 2の 位置合わせ用マークとを検知することを特徴とする露光方法。  In the third step, an arbitrary shot area of the plurality of shot areas is selected, and the tip is relatively scanned, so that the first alignment for the first positioning in the selected shot area is performed. An exposure method comprising detecting a latent image of a mark and the second alignment mark.
1 4 . 請求の範囲 1 0〜 1 3の何れか一項記載の露光方法であって、 前記第 2工程と前記第 3工程との間において、 前記所定の基板上の少 なくとも前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を加熱することを特 徴とする露光方法。  14. The exposure method according to any one of claims 10 to 13, wherein at least the first substrate on the predetermined substrate is provided between the second step and the third step. Exposure method characterized by heating the latent image portion of the alignment mark.
1 5 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成されている基板上に露光する露光 方法において、 前記基板上に感応材料を塗布する第 1工程と、 15. An exposure method for exposing a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed to a substrate on which a second alignment mark is formed, A first step of applying a sensitive material on the substrate,
前記第 1の位置合わせ用マークを前記基板上の前記感応材料上に露光 する第 2工程と、  A second step of exposing the first alignment mark on the sensitive material on the substrate;
前記基板上の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を 加熱する第 3工程と、  A third step of heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate;
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記感応材料の凹凸分布を検知する第 4工程と、  A fourth step of detecting the unevenness distribution of the sensitive material by relatively scanning a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material;
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, comprising:
1 6 . 請求の範囲 1 5記載の露光方法であって、  16. The exposure method according to claim 15, wherein
前記第 1工程と前記第 2工程との間において、 実質的に前記第 1の位 置合わせ用マークのみを照明するように前記マスク上の照明領域を設定 することを特徴とする露光方法。  An exposure method, wherein between the first step and the second step, an illumination area on the mask is set so as to substantially illuminate only the first alignment mark.
1 7 . 請求の範囲 1 5又は 1 6記載の露光方法であって、  17. The exposure method according to claim 15 or 16, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の前記パターンが転写 されるショッ卜領域以外の領域である非ショッ ト領域に形成されており、 前記第 2工程において、 前記非ショッ ト領域内の前記感応材料上に前記 第 1の位置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光方法。  The second alignment mark is formed in a non-shot area on the substrate other than a shot area to which the pattern is transferred, and in the second step, the second alignment mark is formed in the non-shot area. Exposing the first alignment mark on the sensitive material according to (1).
1 8 . 請求の範囲 1 5又は 1 6記載の露光方法であって、  18. The exposure method according to claim 15 or 16, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の少なくとも前記パ夕 —ンが転写されるショット領域内に形成されており、 前記第 2工程にお いて、 該ショッ 卜領域内の前記感応材料上に前記パターン及び前記第 1 の位置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光方法。  The second alignment mark is formed at least in a shot area on the substrate to which the pattern is transferred, and in the second step, the sensitive material in the shot area is formed. An exposure method, comprising exposing the pattern and the first alignment mark thereon.
1 9 . 請求の範囲 1 7記載の露光方法であって、  1 9. The exposure method according to claim 17, wherein
前記検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前 記第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 5工程と、 前記位置関係情報に基づいて、 前記基板と前記パターンとのァライメ ン卜を行う第 6工程と、 A fifth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; and And the pattern The sixth step of performing
該ァライメント終了後に、 前記パターンを前記基板上に露光する第 7 工程と、  After the alignment, a seventh step of exposing the pattern on the substrate;
を更に有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, further comprising:
2 0 . 請求の範囲 1 8記載の露光方法であって、 20. The exposure method according to claim 18, wherein
前記検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前 記第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める第 5工程と、 前記基板を該基板とは異なる基板であり、 且つ前記第 2の位置合わせ 用マークが形成されている別の基板に交換する第 6工程と、  A fifth step of obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result; and A sixth step of exchanging with another substrate on which the second alignment mark is formed, and
前記第 5工程において求めた前記位置関係情報に基づいて、 前記別の 基板と前記パターンとのァライメン卜を行う第 7工程と、  A seventh step of aligning the another substrate with the pattern based on the positional relationship information obtained in the fifth step;
該ァライメント終了後に前記パターンを前記別の基板上に露光する第 8工程と、  An eighth step of exposing the pattern on the another substrate after the alignment is completed;
を更に有することを特徴とする露光方法。 An exposure method, further comprising:
2 1 . 請求の範囲 1 8又は 2 0記載の露光方法であって、 21. The exposure method according to claim 18 or 20, wherein
前記第 2工程において、 前記パターンを前記基板上の複数のショッ ト 領域にそれぞれ露光し、  In the second step, exposing the pattern to a plurality of shot areas on the substrate,
前記第 4工程において、 前記複数のショット領域内の任意のショッ ト 領域を選択し、 前記探針を相対走査することにより、 前記選択されたシ ョッ 卜領域内の前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と前記第 2の位置 合わせ用マークとを検知することを特徴とする露光方法。  In the fourth step, by selecting an arbitrary shot area in the plurality of shot areas and relatively scanning the probe, the first alignment mark in the selected shot area is selected. An exposure method comprising: detecting a latent image of the image and the second alignment mark.
2 2 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる基板上に露光する露光システムにおいて、  22. An exposure system for exposing a pattern on a mask having a first alignment mark formed thereon to a substrate having a second alignment mark formed thereon and coated with a sensitive material,
前記マスクを照明光で照明するための光源と、 前記照明光の光路上に おいて前記光源と前記マスクとの間に配置され、 実質的に前記第 1の位 置合わせ用マークのみを照明するように前記マスク上の照明領域を設定 する照明領域設定部と、 を備えた露光装置と、 A light source for illuminating the mask with illumination light; and a light source disposed between the light source and the mask on an optical path of the illumination light; An exposure area setting unit configured to set an illumination area on the mask so as to illuminate only the alignment mark;
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの 5 位置関係情報を求める検知装置と、  A detection device that obtains 5 positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark by relatively scanning a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material;
前記検知装置と電気的に接続し、 前記位置関係情報に基づき、 前記パ 夕一ンと前記基板とのァライメントを行うァライメント装置と、 を有することを特徴とする露光システム。  An exposure system electrically connected to the detection device, comprising: an alignment device that performs alignment between the pattern and the substrate based on the positional relationship information.
2 3 . 請求の範囲 2 2記載の露光システムであって、  2 3. The exposure system according to claim 2 2, wherein
1 0 前記露光装置と前記検知装置との間に配置され、 前記露光装置により 前記第 1の位置合わせ用マークが露光された前記基板を前記検知装置に 搬送するための通路としての基板搬送ラインを備えたことを特徴とする g|光シスアム。 10 A substrate transport line is disposed between the exposure device and the detection device, the substrate transport line serving as a passage for transporting the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure device to the detection device. G | light system
2 4 . 請求の範囲 2 3記載の露光システムであって、  24. The exposure system according to claim 23, wherein
1 5 前記露光装置と前記検知装置との間の前記基板搬送ライン上に配置さ れ、 前記基板の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を 加熱する加熱装置を備えたことを特徴とする露光システム。 15 A heating device is provided on the substrate transport line between the exposure device and the detection device, and heats at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate. Exposure system.
2 5 . 請求の範囲 2 2記載の露光システムであって、  25. The exposure system according to claim 22, wherein:
前記露光装置は、 前記パターンを前記基板上に投影する投影系を備え, 20 前記検知装置は、 前記露光装置内の前記投影系の近傍に配置されてい ることを特徴とする露光システム。  20. The exposure system according to claim 19, wherein the exposure apparatus includes a projection system for projecting the pattern onto the substrate, and wherein the detection apparatus is disposed near the projection system in the exposure apparatus.
2 6 . 請求の範囲 2 5記載の露光システムであって、  26. The exposure system according to claim 25, wherein
前記露光装置内に配置され、 前記基板の少なくとも前記第 1の位置合 わせ用マークの潜像部分を加熱する加熱装置を更に備えたことを特徴と 5 する露光システム。  5. An exposure system according to claim 5, further comprising a heating device disposed in the exposure device, for heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate.
2 7 . 請求の範囲 2 2〜 2 6の何れか一項記載の露光システムであって 前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の前記パターンが転写 されるショット領域以外の領域である非ショッ ト領域に形成されており、 前記露光装置は、 前記非ショット領域内の感応材料上に前記第 1の位 置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光システム。 27. The exposure system according to any one of claims 22 to 26, The second alignment mark is formed in a non-shot area that is an area other than a shot area on the substrate on which the pattern is transferred, and the exposure apparatus includes a responsive material in the non-shot area. An exposure system, wherein the first alignment mark is exposed thereon.
2 8 . 所定のデバイスであって、 2 8. The given device,
請求の範囲 2 2〜 2 7の何れか一項記載の露光システムによって、 前 記パターンが前記基板上に転写露光されることにより製造されることを 特徴とするデバイス。  A device manufactured by transferring and exposing the pattern onto the substrate by the exposure system according to any one of claims 22 to 27.
2 9 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる複数枚の基板上にそれぞれ露光する露光システムにおいて、  29. Exposure for exposing the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed to a plurality of substrates on which the second alignment mark is formed and to which the sensitive material is applied, respectively. In the system,
前記第 1の位置合わせ用マークを前記複数枚の基板内の第 1の基板上 の感応材料上に露光する露光装置と、  An exposure apparatus that exposes the first alignment mark on a sensitive material on a first substrate in the plurality of substrates;
前記第 1の基板上の前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走 查することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置 合わせ用マークとによる前記感応材料の凹凸分布を検知し、 該検知結果 に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ 用マークとの位置関係情報を求める検知装置と、  By moving a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material on the first substrate, the sensitivity of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is increased. A detecting device for detecting unevenness distribution of the material, and obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result;
前記検知装置と電気的に接続し、 前記位置関係情報に基づき、 前記第 1の基板とは異なる第 2の基板と前記パターンとのァライメントを行う ァライメン卜装置と、 を有し、  An alignment device electrically connected to the detection device, based on the positional relationship information, for performing an alignment between the second substrate different from the first substrate and the pattern;
前記ァライメント終了後に、 前記パターンを前記第 2の基板上に露光 することを特徴とする露光システム。  An exposure system, comprising: exposing the pattern onto the second substrate after the alignment is completed.
3 0 . 請求の範囲 2 9記載の露光システムであって、  30. The exposure system according to claim 29, wherein
前記露光装置と前記検知装置との間に配置され、 前記露光装置により 前記第 1の位置合わせ用マークが露光された前記第 1の基板を前記検知 装置に搬送するための通路としての基板搬送ラインを備えたことを特徴 とする露光システム。 The first substrate is disposed between the exposure device and the detection device, and detects the first substrate on which the first alignment mark is exposed by the exposure device. An exposure system comprising a substrate transfer line as a passage for transferring the substrate to an apparatus.
3 1 . 請求の範囲 3 0記載の露光システムであって、  31. The exposure system according to claim 30, wherein
前記露光装置と前記検知装置との間の前記基板搬送ライン上に配置さ れ、 前記第 1の基板の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークの潜像 部分を加熱する加熱装置を備えたことを特徴とする露光システム。  A heating device that is disposed on the substrate transport line between the exposure device and the detection device and that heats at least a latent image portion of the first alignment mark on the first substrate. Characteristic exposure system.
3 2 . 請求の範囲 2 9記載の露光システムであって、  32. The exposure system according to claim 29, wherein
前記露光装置は、 前記パターンを前記基板上に投影する投影系を備え、 前記検知装置は、 前記露光装置内の前記投影系の近傍に配置されてい ることを特徴とする露光システム。  The exposure system, wherein the exposure apparatus includes a projection system for projecting the pattern onto the substrate, and the detection device is arranged near the projection system in the exposure apparatus.
3 3 . 請求の範囲 3 2記載の露光システムであって、  3 3. The exposure system according to claim 3 2, wherein
前記露光装置内に配置され、 前記基板の少なくとも前記第 1の位置合 わせ用マークの潜像部分を加熱する加熱装置を更に備えたことを特徴と する露光システム。  An exposure system, further comprising a heating device disposed in the exposure device, for heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate.
3 4 . 請求の範囲 2 9〜 3 3の何れか一項記載の露光システムであって、 前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の前記パターンが転写 されるショット領域以外の非ショッ ト領域に形成されており、 前記露光 装置は、 前記非ショッ ト領域内の感応材料上に前記第 1の位置合わせ用 マークを露光することを特徴とする露光システム。  34. The exposure system according to any one of claims 29 to 33, wherein the second alignment mark includes a non-shot area other than a shot area where the pattern on the substrate is transferred. An exposure system, wherein the exposure apparatus exposes the first alignment mark on a sensitive material in the non-shot area.
3 5 . 所定のデバイスであって、  3 5. For a given device,
請求の範囲 2 9〜 3 4の何れか一項記載の露光システムによって、 前 記パターンが前記複数枚の基板上に転写露光されることにより製造され ることを特徴とするデバイス。  35. A device manufactured by transferring and exposing the pattern on the plurality of substrates by the exposure system according to any one of claims 29 to 34.
3 6 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる所定の基板上に露光する露光システムにおいて、 前記第 1の位置合わせ用マークを前記所定の基板上の感応材料上に露 光する露光装置と、 36. In an exposure system for exposing a pattern on a mask having a first alignment mark formed thereon to a predetermined substrate having a second alignment mark formed thereon and coated with a sensitive material. , An exposure apparatus that exposes the first alignment mark on a sensitive material on the predetermined substrate;
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとに よる前記感応材料の凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関 係情報を求める検知装置と、  By relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material, the unevenness distribution of the sensitive material due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected. A detection device that obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result;
を有することを特徴とする露光システム。 An exposure system comprising:
3 7 . 請求の範囲 3 6記載の露光システムであって、  3 7. The exposure system according to claim 36, wherein
前記検知装置と電気的に接続し、 前記位置関係情報に基づいて、 前記 所定の基板とは異なる基板であり且つ前記第 2の位置合わせ用マークが 形成されている別の基板と前記パターンとのァライメン卜を行うァライ メント装置を備え、  Electrically connected to the detection device, based on the positional relationship information, a different substrate from the predetermined substrate and the second alignment mark formed between another substrate and the pattern; Equipped with an alignment device for performing alignment.
前記露光装置は、 前記ァライメント終了後に、 前記パターンを前記別 の基板上に露光することを特徴とする露光システム。  An exposure system, wherein the exposure apparatus exposes the pattern on the another substrate after the completion of the alignment.
3 8 . 請求の範囲 3 6又は 3 7記載の露光システムであって、  38. The exposure system according to claim 36 or 37, wherein
前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記所定の基板上の少なくとも前 記パターンが転写されるショッ 卜領域内に形成されており、 前記露光装 置は、 前記ショッ ト領域内の前記感応材料上に前記第 1の位置合わせ用 マークを露光することを特徴とする露光システム。  The second alignment mark is formed in a shot area on the predetermined substrate where at least the pattern is transferred, and the exposure device is provided on the sensitive material in the shot area. An exposure system for exposing the first alignment mark.
3 9 . 請求の範囲 3 6〜 3 8の何れか一項記載の露光システムであって 前記露光装置と前記検知装置との間に配置され、 前記露光装置により 前記第 1の位置合わせ用マークが露光された前記基板を前記検知装置に 搬送するための通路としての基板搬送ラインを備えたことを特徴とする 露光システム。  39. The exposure system according to any one of claims 36 to 38, wherein the first alignment mark is disposed between the exposure device and the detection device, and the first alignment mark is provided by the exposure device. An exposure system, comprising: a substrate transfer line as a passage for transferring the exposed substrate to the detection device.
4 0 . 請求の範囲 3 9記載の露光システムであって、 前記露光装置と前記検知装置との間の前記基板搬送ライン上に配置さ れ、 前記基板の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークの潜像部分を 加熱する加熱装置を更に備えたことを特徴とする露光システム。 40. The exposure system according to claim 39, wherein A heating device disposed on the substrate transport line between the exposure device and the detection device, the heating device heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate. Exposure system.
4 1 . 請求の範囲 3 6〜 3 8の何れか一項記載の露光システムであって、 前記露光装置は、 前記パターンを前記基板上に投影する投影系を備え、 前記検知装置は、 前記露光装置内の前記投影光学系の近傍に配置され ていることを特徴とする露光システム。 41. The exposure system according to any one of claims 36 to 38, wherein the exposure apparatus includes a projection system that projects the pattern onto the substrate, and the detection apparatus includes the exposure apparatus. An exposure system, wherein the exposure system is arranged near the projection optical system in an apparatus.
4 2 . 請求の範囲 4 1記載の露光システムであって、 4 2. The exposure system according to claim 4 1, wherein
前記露光装置内に配置され、 前記基板の少なくとも前記第 1の位置合 わせ用マークの潜像部分を加熱する加熱装置を備えたことを特徴とする 露光システム。  An exposure system, comprising: a heating device disposed in the exposure device, the heating device heating at least a latent image portion of the first alignment mark on the substrate.
4 3 . 請求の範囲 3 6〜4 2の何れか一項記載の露光システムであって、 前記第 2の位置合わせ用マークは、 前記基板上の前記パターンが転写 されるべきショッ 卜領域以外の領域である非ショッ ト領域に形成されて おり、 前記露光装置は、 前記非ショッ ト領域内の感応材料上に前記第 1 の位置合わせ用マークを露光することを特徴とする露光システム。  43. The exposure system according to any one of claims 36 to 42, wherein the second alignment mark is located outside of a shot area where the pattern on the substrate is to be transferred. An exposure system, which is formed in a non-shot area that is an area, wherein the exposure apparatus exposes the first alignment mark on a sensitive material in the non-shot area.
4 4 . 所定のデバイスであって、 4 4. For a given device,
請求の範囲 3 6〜4 3の何れか一項記載の露光システムによって、 前 記パターンが前記基板上に転写露光されることにより製造されることを 特徴とするデバイス。  A device manufactured by transferring and exposing the pattern on the substrate by the exposure system according to any one of claims 36 to 43.
4 5 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる基板上に露光する露光システムにおいて、  45. In an exposure system, a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed is exposed on a substrate on which a second alignment mark is formed and a sensitive material is applied.
前記第 1の位置合わせ用マークを前記基板上の感応材料上に露光する 露光装置と、  An exposure apparatus that exposes the first alignment mark on a sensitive material on the substrate;
前記基板の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークが露光された部 分を加熱する加熱装置と、 A portion of the substrate where at least the first alignment mark is exposed A heating device for heating the minute,
前記感応材料の表面に対して所定の採針を相対走査することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとに よる前記感応材料の凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関 係情報を求める検知装置と、  By relative scanning a predetermined needle with respect to the surface of the sensitive material, the unevenness distribution of the sensitive material due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected. A detection device that obtains positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on the detection result;
を有することを特徴とする露光システム。 An exposure system comprising:
4 6 . 請求の範囲 4 5記載の露光システムであって、 46. The exposure system according to claim 45, wherein
前記露光装置と前記検知装置との間に配置され、 前記露光装置により 前記第 1の位置合わせ用マークが露光された前記基板を前記検知装置に 搬送するための通路としての基板搬送ラインを備えたことを特徴とする 露 τ6システム。  A substrate transfer line disposed between the exposure device and the detection device, the substrate transfer line serving as a passage for transferring the substrate on which the first alignment mark has been exposed by the exposure device to the detection device; A τ6 system.
4 7 . 請求の範囲 4 6記載の露光システムであって、  47. The exposure system according to claim 46, wherein
前記加熱装置は、 前記露光装置と前記検知装置との間の前記基板搬送 ライン上に配置されることを特徴とする露光システム。  The exposure system, wherein the heating device is disposed on the substrate transfer line between the exposure device and the detection device.
4 8 . 請求の範囲 4 7記載の露光システムであって、  48. The exposure system according to claim 47, wherein:
前記加熱装置は、 前記感応材料に対してべ一キングを行うベーク装置 を含むことを特徴とする露光システム。  The exposure system according to claim 1, wherein the heating device includes a baking device that performs baking on the sensitive material.
4 9 . 請求の範囲 4 5記載の露光システムであって、  49. The exposure system according to claim 45, wherein:
前記露光装置は、 前記パターンを前記基板上に投影する投影系を備え, 前記検知装置は、 前記露光装置内の前記投影系の近傍に配置されてい ることを特徴とする露光システム。  The exposure system, wherein the exposure apparatus includes a projection system that projects the pattern onto the substrate, and the detection device is disposed near the projection system in the exposure apparatus.
5 0 . 請求の範囲 4 9記載の露光システムであって、  50. The exposure system according to claim 49, wherein
前記加熱装置は、 前記露光装置内に配置されることを特徴とする露光 システム。  The exposure system, wherein the heating device is disposed in the exposure device.
5 1 . 請求の範囲 5 0記載の露光システムであって、 前記加熱装置は、 前記基板上にレーザビームを照射するレーザ装置を 含むことを特徴とする露光システム。 51. The exposure system according to claim 50, wherein An exposure system, wherein the heating device includes a laser device that irradiates a laser beam onto the substrate.
5 2 . 所定のデバイスであって、 5 2. For a given device,
請求の範囲 4 5〜 5 1の何れか一項記載の露光システムによって、 前 記パターンが前記基板上に転写露光されることにより製造されることを 特徴とするデバイス。  A device manufactured by transferring and exposing the pattern on the substrate by the exposure system according to any one of claims 45 to 51.
5 3 . 請求の範囲 4 5〜 5 2の何れか一項記載の露光システムであって、 前記露光装置は、 前記パターンを前記基板上の複数のショット領域に それぞれ露光でき、  53. The exposure system according to any one of claims 45 to 52, wherein the exposure apparatus is capable of exposing the pattern to a plurality of shot areas on the substrate,
前記検知装置は、 前記複数のショッ ト領域のうちの任意のショッ ト領 域を選択し、 該選択されたショット領域内の前記第 1の位置合わせ用マ ークの潜像と前記第 2の位置合わせ用マークとを前記探針を相対走査す ることにより検知することを特徴とする露光システム。  The detection device selects an arbitrary shot area among the plurality of shot areas, and a latent image of the first alignment mark in the selected shot area and the second shot image. An exposure system for detecting an alignment mark by relatively scanning the probe.
5 4 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる基板上に露光する露光システムの製造方法において、  54. A method of manufacturing an exposure system for exposing a pattern on a mask having a first alignment mark formed thereon to a substrate having a second alignment mark formed thereon and coated with a sensitive material. At
前記マスクを照明する照明光を発生する光源と、  A light source for generating illumination light for illuminating the mask,
前記照明光の光路上において前記光源と前記マスクとの間に配置され、 前記第 1の位置合わせ用マークのみを実質的に照明するように前記マス ク上の照明領域を設定する照明領域設定部と、  An illumination area setting unit that is disposed between the light source and the mask on an optical path of the illumination light and sets an illumination area on the mask so as to substantially illuminate only the first alignment mark; When,
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとに よる凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて前記第 1の位置合わせ用 マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検 知部と、  By performing relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material, the unevenness distribution due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and the detection result is obtained. A detection unit for obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on
前記検知部と電気的に接続し、 前記位置関係情報に基づき、 前記パ夕 ーンと前記基板とのァライメントを行うァライメント部と、 Electrically connected to the detection unit, based on the positional relationship information, An alignment unit for performing alignment between the substrate and the substrate;
を所定の位置関係で組み上げることを特徴とする露光システムの製造方 法。 A method of manufacturing an exposure system, comprising: assembling images in a predetermined positional relationship.
5 5 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる複数枚の基板上にそれぞれ露光する露光システムの製造方法におい て、  55. Exposure to expose the pattern on the mask on which the first alignment mark is formed on a plurality of substrates on which the second alignment mark is formed and coated with the sensitive material, respectively. In the method of manufacturing the system,
前記第 1の位置合わせ用マークを、 前記複数枚の基板のうちの第 1基 板上の前記感応材料上に露光し、 前記パターンを前記複数枚の基板のそ れぞれに露光する露光部と、  An exposing unit that exposes the first alignment mark on the sensitive material on the first substrate of the plurality of substrates, and exposes the pattern on each of the plurality of substrates; When,
前記第 1基板上の前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査 することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合 わせ用マークとによる凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関 係情報を求める検知部と、  By performing relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material on the first substrate, unevenness distribution due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is obtained. A detecting unit that detects, based on the detection result, information on a positional relationship between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark;
前記検知部と電気的に接続し、 前記露光部が前記パターンを前記複数 枚の基板内の前記第 1の基板とは異なる第 2の基板上に露光する前に、 前記位置関係情報に基づき、 前記第 2の基板と前記パターンとのァライ メントを行うァライメント部と、  Electrically connected to the detection unit, before the exposure unit exposes the pattern on a second substrate different from the first substrate in the plurality of substrates, based on the positional relationship information, An alignment unit for performing an alignment between the second substrate and the pattern;
を所定の位置関係で組み上げることを特徴とする露光システムの製造方 法。 A method of manufacturing an exposure system, comprising: assembling images in a predetermined positional relationship.
5 6 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる所定の基板上に露光する露光システムの製造方法において、 前記第 1の位置合わせ用マーク及び前記パターンを、 前記所定の基板 上の前記感応材料上に露光する露光部と、 前記所定の基板上の前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走 查することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置 合わせ用マークとによる凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて前記 第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置 関係情報を求める検知部と、 56. An exposure system for exposing a pattern on a mask on which a first alignment mark is formed to a predetermined substrate on which a second alignment mark is formed and coated with a sensitive material. In the manufacturing method, an exposure unit that exposes the first alignment mark and the pattern on the sensitive material on the predetermined substrate; By moving a predetermined probe relative to the surface of the sensitive material on the predetermined substrate, the unevenness distribution of the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is obtained. A detecting unit that detects, based on the detection result, information on a positional relationship between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark;
を所定の位置関係で組み上げることを特徴とする露光システムの製造方 法。 A method of manufacturing an exposure system, comprising: assembling images in a predetermined positional relationship.
5 7 . 第 1の位置合わせ用マークが形成されているマスク上のパターン を、 第 2の位置合わせ用マークが形成され、 且つ感応材料が塗布されて いる基板上に露光する露光システムの製造方法において、  57. A method of manufacturing an exposure system for exposing a pattern on a mask having a first alignment mark formed thereon to a substrate having a second alignment mark formed thereon and coated with a sensitive material. At
前記第 1の位置合わせ用マークを、 前記基板上の前記感応材料上に露 光する露光部と、  An exposure unit that exposes the first alignment mark on the sensitive material on the substrate;
前記基板の少なくとも前記第 1の位置合わせ用マークが露光された部 分を加熱する加熱部と、  A heating unit that heats at least a portion of the substrate at which the first alignment mark is exposed,
前記感応材料の表面に対して所定の探針を相対走査することにより、 前記第 1の位置合わせ用マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとに よる凹凸分布を検知し、 該検知結果に基づいて前記第 1の位置合わせ用 マークの潜像と第 2の位置合わせ用マークとの位置関係情報を求める検 知部と、  By performing relative scanning of a predetermined probe with respect to the surface of the sensitive material, the unevenness distribution due to the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark is detected, and the detection result is obtained. A detection unit for obtaining positional relationship information between the latent image of the first alignment mark and the second alignment mark based on
を所定の位置関係で組み上げることを特徴とする露光システムの製造方 法。 A method of manufacturing an exposure system, comprising: assembling images in a predetermined positional relationship.
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