JPH04217260A - Projection aligner - Google Patents
Projection alignerInfo
- Publication number
- JPH04217260A JPH04217260A JP2403695A JP40369590A JPH04217260A JP H04217260 A JPH04217260 A JP H04217260A JP 2403695 A JP2403695 A JP 2403695A JP 40369590 A JP40369590 A JP 40369590A JP H04217260 A JPH04217260 A JP H04217260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mark
- image sensor
- reticle
- mask
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 59
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 19
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 14
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ、液晶用
大型基板等の高密度集積回路チップの製造に用いられる
投影露光装置に関し、特に露光すべき原画パターンが描
画されたマスクを装置にアライメントする装置に関する
ものである。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection exposure apparatus used in the manufacture of high-density integrated circuit chips such as semiconductor memories and large substrates for liquid crystals, and in particular, the present invention relates to a projection exposure apparatus used for manufacturing high-density integrated circuit chips such as semiconductor memories and large substrates for liquid crystals. This relates to a device for
【0002】0002
【従来の技術】従来、この種の投影露光装置では、原画
パターンを有するマスク(レチクルとも言う)とパター
ン露光される感光基板とを投影光学系を挟んで所定の位
置関係に精密に相対位置決めしている。この場合の相対
位置決めとは、例えば一括投影方式ではマスクの中心と
感光基板(ウェハ、プレート等)の中心とを整合するこ
とであり、ステップアンドリピート方式では、マスクの
中心と感光基板上にすでに形成された複数のチップパタ
ーン領域の夫々の中心との相対位置関係を精密に規定す
る(対応付ける)ことである。Conventionally, in this type of projection exposure apparatus, a mask (also called a reticle) having an original image pattern and a photosensitive substrate to which the pattern is exposed are precisely positioned relative to each other in a predetermined positional relationship with a projection optical system in between. ing. Relative positioning in this case means, for example, in the batch projection method, aligning the center of the mask with the center of the photosensitive substrate (wafer, plate, etc.), and in the step-and-repeat method, aligning the center of the mask with the center of the photosensitive substrate (wafer, plate, etc.). This is to precisely define (correspond to) the relative positional relationship with the center of each of the plurality of chip pattern regions formed.
【0003】すなわち、投影露光装置においては、投影
光学系によって結像された原画パターン像と、基板上に
形成されたパターンとをいかに精密に重合わせるかが極
めて重要な問題となっている。同時に、いかに高速に重
合わせ作業が完了するかも大きな問題となっている。こ
のような装置上の要求から、まず第1に考えなければな
らないことは、マスク(レチクル)を装置に対して高精
度に位置合わせ(アライメント)することである。That is, in a projection exposure apparatus, it is an extremely important problem how to precisely overlap the original pattern image formed by the projection optical system and the pattern formed on the substrate. At the same time, how quickly the superimposition work can be completed is also a big issue. In view of these requirements for the apparatus, the first thing that must be considered is highly accurate alignment of the mask (reticle) with respect to the apparatus.
【0004】従来のマスクのアライメントとしては、例
えば、次にようなものが知られている。
■ 特開昭56−134737号公報■ 特開昭5
9−74625号公報
■ 特開昭61−121437号公報■ 特開昭6
3−81818号公報
上記■の従来例は、ステップアンドリピート方式のウェ
ハステージ上に基準マークを設け、この基準マークとマ
スクのマークとを投影光学系を介して同時に検出するこ
とで、マスクの装置に対する位置ずれを補正するもので
ある。[0004] For example, the following method is known as a conventional mask alignment method. ■ Unexamined Japanese Patent Publication No. 56-134737 ■ Unexamined Japanese Patent Publication No. 56-134737
Publication No. 9-74625■ JP-A-61-121437-A■ JP-A-61-121437■
Publication No. 3-81818 In the conventional example of item (2) above, a reference mark is provided on a step-and-repeat wafer stage, and the reference mark and the mark on the mask are simultaneously detected through a projection optical system. This is to correct the positional deviation with respect to.
【0005】また上記■の従来例は、ウェハステージ上
に微小スリット形の光電センサーを設け、マスクマーク
の投影像を、この光電センサーで走査するようにウェハ
ステージを移動させ、マークの投影像を検出したときの
ウェハステージ位置を制御することで、マスクの位置合
わせを行なうものである。また上記■の従来例は、マス
クの3ヵ所にマスク単体の専用のアライメントマークを
設け、このマークを3つのアライメント顕微鏡(対物レ
ンズ)を介して基準となる固定スリット上に拡大結像さ
せ、顕微鏡の光路中に設けられた振動ミラーによってマ
ーク拡大像を固定スリットに対して微小振動させ、固定
スリットを透過した光量を光電検出して同期検波するこ
とによって3ヶ所のマークの夫々を顕微鏡に対して位置
合わせするものである。[0005] In the conventional example (2) above, a micro slit type photoelectric sensor is provided on the wafer stage, and the wafer stage is moved so that the projected image of the mask mark is scanned by this photoelectric sensor. The mask is aligned by controlling the wafer stage position at the time of detection. In addition, in the conventional example (2) above, dedicated alignment marks for the mask are provided at three locations on the mask, and these marks are enlarged and imaged onto a fixed slit that serves as a reference through three alignment microscopes (objective lenses). A vibrating mirror installed in the optical path causes the enlarged mark image to vibrate slightly relative to a fixed slit, and the amount of light transmitted through the fixed slit is photoelectrically detected and synchronously detected. This is for alignment.
【0006】さらに上記■の従来例は、ウェハステージ
上に微小スリット形の発光マークを設け、この発光マー
クを投影光学系を介してマスク側に結像させ、ウェハス
テージの走査によってマスク上のマークを光電検出する
ものである。また、近年エキシマレーザを用いた投影露
光装置が実用化されたが、エキシマレーザ光源の発振周
波数は100〜500Hzと比較的低いのが現状である
。このようなエキシマレーザの露光装置におけるマスク
アライメントの一例として、■特開昭64−10105
号公報に開示されたような方式が知られている。この従
来例では、ウェハステージ上にエキシマレーザで発光す
るスリット状マークが設けられ、上記■の従来例と同様
の構成によって、マスクマークを検出している。ただし
、発光マークの発光は、ウェハステージの位置計測用の
レーザ干渉計からの計測パルス(アップダウンパルス)
を、エキシマレーザ光源のトリガパルスとして印加する
ことで行われている。Furthermore, in the conventional example (2) above, a minute slit-shaped light-emitting mark is provided on the wafer stage, and this light-emitting mark is imaged onto the mask side via a projection optical system, and the mark on the mask is scanned by the wafer stage. is photoelectrically detected. Furthermore, although projection exposure apparatuses using excimer lasers have been put into practical use in recent years, the oscillation frequency of excimer laser light sources is currently relatively low at 100 to 500 Hz. As an example of mask alignment in such an excimer laser exposure device,
A method such as that disclosed in Japanese Patent Publication No. In this conventional example, a slit-shaped mark emitted by an excimer laser is provided on the wafer stage, and the mask mark is detected using the same configuration as the conventional example (2) above. However, the light emission of the luminescent mark is a measurement pulse (up-down pulse) from a laser interferometer for position measurement of the wafer stage.
is applied as a trigger pulse to an excimer laser light source.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記、従来のいくつか
のマスク位置合わせ方式のうち、■の同期検波方式では
検出出力であるSカーブ信号がリニアになる範囲が極め
て狭い。このため、Sカーブ信号のリニア領域内にマー
クを入れるまで、マスクステージを予備的に遅い速度で
移動させていかなければならない。[Problems to be Solved by the Invention] Among the above-mentioned conventional mask positioning methods, in the synchronous detection method (2), the range in which the S-curve signal, which is the detection output, is linear is extremely narrow. Therefore, the mask stage must be moved at a slow speed until the mark is placed within the linear region of the S-curve signal.
【0008】すなわち、機械的なプリアライメントの後
にマスクをマスクステージに載置させただけでは、同期
検波のSカーブ信号のリニア領域に常にマークが位置す
るという保証はなく、マスク(マスクステージ)のサー
チ動作が必要となる。また、上記■、■の従来方式では
、いずれもマスクマークを検出するためにウェハステー
ジの走査が伴うことになる。That is, simply placing the mask on the mask stage after mechanical prealignment does not guarantee that the mark will always be located in the linear region of the S-curve signal of synchronous detection, and the mask (mask stage) Search operation is required. Further, in both of the above conventional methods (1) and (2), scanning of the wafer stage is required to detect mask marks.
【0009】さらに上記■の従来方式でも、ウェハステ
ージ上の基準位置マークを投影光学系の投影視野内に位
置決めした後でなければ、マスクマークの検出、及びア
ライメントができなかった。このように、従来のマスク
アライメント方式では、いずれもマスクステージのサー
チ移動やウェハステージの走査、又は移動を必然的に伴
っていた。Furthermore, even in the conventional method (2) above, mask marks could not be detected and aligned until after the reference position mark on the wafer stage was positioned within the projection field of the projection optical system. As described above, all conventional mask alignment methods inevitably involve search movement of the mask stage and scanning or movement of the wafer stage.
【0010】このため、一枚のウェハを露光するのに複
数枚のマスクを順次交換しなければならないような露光
シーケンスを組む場合には、時間的な効率が低くなると
いった問題点が生じる。特に、マスクアライメントのた
めにウェハステージを走査、又は移動させる方式では、
本来のウェハステージの動作、すなわちウェハアライメ
ント、ウェハローディング等のための移動が、マスクア
ライメントの間はできないことになり、装置上のスルー
プットの低下につながる。[0010] Therefore, when setting up an exposure sequence in which a plurality of masks must be replaced one after another to expose one wafer, a problem arises in that time efficiency is reduced. In particular, in the method of scanning or moving the wafer stage for mask alignment,
The original wafer stage operations, ie, movements for wafer alignment, wafer loading, etc., cannot be performed during mask alignment, leading to a reduction in the throughput on the apparatus.
【0011】また、マスクマークを照明する光が投影光
学系を介してウェハステージにまで達するような場合に
は、照明光がウェハを感光させないように、ウェハステ
ージを一時的に退避させなければならず、これもスルー
プット低下の一因になることは明らかである。また、上
記■のエキシマレーザの露光装置では、レーザ光源の発
振周波数の応答性よりも低い周波数でレーザ干渉計から
の計測パルスが発生するように、ウェハステージの移動
速度を低くしなければならず、このことは必然的にマス
クマークの検出に時間がかかることを意味する。[0011] Furthermore, if the light that illuminates the mask mark reaches the wafer stage via the projection optical system, the wafer stage must be temporarily retracted so that the wafer is not exposed to the illumination light. It is clear that this also causes a decrease in throughput. In addition, in the excimer laser exposure system described in (2) above, the moving speed of the wafer stage must be slowed so that the measurement pulse from the laser interferometer is generated at a frequency lower than the oscillation frequency response of the laser light source. , which necessarily means that it takes time to detect the mask mark.
【0012】さらに、マスクマーク検出時には発光マー
クを一回走査するたびに数百パルス以上のトリガがレー
ザ発振に必要になるため、エキシマレーザ光源のガス寿
命(本来の露光に必要なガス寿命)を短くすることにな
る。本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解決
し、装置全体としてのスループットを低下させることな
く高精度にマスクを位置合わせすることが可能な投影露
光装置を得ることを目的とする。Furthermore, when detecting a mask mark, a trigger of several hundred pulses or more is required for laser oscillation each time a luminescent mark is scanned once, so the gas life of the excimer laser light source (the gas life required for original exposure) is shortened. It will be shortened. The present invention aims to solve the problems of the conventional techniques as described above and to obtain a projection exposure apparatus that can align a mask with high precision without reducing the throughput of the entire apparatus. .
【0013】[0013]
【課題を解決する為の手段】かかる問題点を解決するた
め本発明においては、露光すべきパターン(PE)と位
置合わせ用のマーク(9)とを有するマスク(1)とを
保持するマスクステージ(2)と、パターン(PE)、
もしくはマーク(9)を所定の結像面に投影する投影光
学系(3)と、結像面の近傍に感光基板(4)を保持す
る基板ステージ(5)と、マスク(1)のマーク(9)
を光電検出することによって、マーク(9)の所定の基
準位置からのずれを検出するマーク検出手段と、マーク
検出手段からの検出結果に基づいてマスクステージ(2
)の位置を調整する駆動手段(42)とを備えた投影露
光装置において、マーク検出手段は、マーク(9)の検
出のための照明光を射出する光源(30)と、照明光を
マーク(9)を含むマスク(1)上の局所領域に照射す
る照明光学系(11,22,23)と、マーク(9)か
らの反射光、もしくは透過光を入射してマーク(9)の
像を形成する結像光学系(22,23,24)と、マー
ク(9)の像を受光するイメージセンサ(25)と、イ
メージセンサ(25)からの撮像信号を解析してマーク
(9)のイメージセンサ(25)上での位置を検出する
マーク位置検出回路とを含み;マーク位置検出回路とし
て、基準位置となるイメージセンサ(25)上の特定位
置(PXC )を表す値を記憶する記憶回路(60,ス
テップ112)と、撮像信号上の波形に基づいてマーク
(9)の像の中心に対応したイメージセンサ上の位置(
PXm )を検出するマーク中心位置検出回路(50,
ステップ108)と、マーク像の中心位置(PXm )
と記憶回路(60)に記憶された特定位置(PXC )
との差(ΔP)を演算してマークの位置ずれ量を算出す
る演算回路(50,ステップ118)とを設けることを
特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve this problem, the present invention provides a mask stage that holds a mask (1) having a pattern to be exposed (PE) and alignment marks (9). (2) and pattern (PE),
Alternatively, a projection optical system (3) that projects the mark (9) onto a predetermined image plane, a substrate stage (5) that holds a photosensitive substrate (4) near the image plane, and a mark (9) on the mask (1) 9)
A mark detection means detects the deviation of the mark (9) from a predetermined reference position by photoelectrically detecting the mark (9), and a mask stage (2) based on the detection result from the mark detection means.
), the mark detection means includes a light source (30) that emits illumination light for detecting the mark (9), and a drive means (42) for adjusting the position of the mark (9); 9), and an illumination optical system (11, 22, 23) that irradiates a local area on the mask (1), and an image of the mark (9) by inputting reflected light or transmitted light from the mark (9). An imaging optical system (22, 23, 24) to form an image, an image sensor (25) to receive the image of the mark (9), and an image sensor (25) to analyze the imaging signal from the image sensor (25) to form an image of the mark (9). a mark position detection circuit that detects the position on the sensor (25); and a storage circuit (as the mark position detection circuit) that stores a value representing a specific position (PXC) on the image sensor (25) serving as a reference position. 60, step 112), and the position on the image sensor corresponding to the center of the image of the mark (9) based on the waveform on the imaging signal (
A mark center position detection circuit (50,
Step 108) and the center position of the mark image (PXm)
and the specific position (PXC) stored in the memory circuit (60).
The present invention is characterized in that it is provided with an arithmetic circuit (50, step 118) that calculates the amount of positional deviation of the mark by calculating the difference (ΔP) between the mark and the mark.
【0014】[0014]
【作 用】本発明に係る投影露光装置においては、マ
ーク検出手段としての位置検出光学系は、マスクのマー
クを一次元アレイセンサ等のイメージセンサ上に拡大結
像される。このときイメージセンサの特定画素(基準画
素)位置が予め定められていて、イメージセンサから出
力された画像信号のマーク波形を演算で画像処理するこ
とによってイメージセンサ上のマスクマークの位置が基
準画素からのずれとして求まる。さらにこのイメージセ
ンサ上の基準画素の基板ステージ上における位置(座標
値)は、予め基板ステージ上の基準マーク(10)を、
投影光学系を介してイメージセンサ上に撮像することに
よって対応づけられる。従ってマスクマークをイメージ
センサ上で位置検出することによって、マスクを基板ス
テージの座標系、即ち装置に対してアライメントできる
。[Function] In the projection exposure apparatus according to the present invention, the position detection optical system serving as the mark detection means enlarges and images the mark on the mask onto an image sensor such as a one-dimensional array sensor. At this time, the position of a specific pixel (reference pixel) on the image sensor is determined in advance, and the position of the mask mark on the image sensor is changed from the reference pixel by performing image processing on the mark waveform of the image signal output from the image sensor. It is determined as the deviation of Furthermore, the position (coordinate values) of the reference pixel on this image sensor on the substrate stage is determined by using the reference mark (10) on the substrate stage in advance.
The correspondence is established by capturing an image on an image sensor via a projection optical system. Therefore, by detecting the position of the mask mark on the image sensor, the mask can be aligned with the coordinate system of the substrate stage, that is, with the apparatus.
【0015】さらに位置検出光学系の照明光がマスクの
マークに当たるときにその下にシャッタ等の可動遮光部
材を設けておき、基板ステージ上の感光基板(ウェハ)
に位置検出のための照明光が照射されるのを防ぐ。この
ことによって、ウェハを退避させることなくマスクの装
置に対するアライメントを行う。そのうえシャッタの光
照射面側に反射率の異なる部分を設けることによって、
マスクマークの反射率に合わせイメージセンサからの信
号コントラストを最良にすることができる。Furthermore, when the illumination light of the position detection optical system hits the mark on the mask, a movable light shielding member such as a shutter is provided under the illumination light, so that the photosensitive substrate (wafer) on the substrate stage is
This prevents illumination light for position detection from being applied to the area. This allows alignment of the mask to the device without retracting the wafer. Furthermore, by providing parts with different reflectances on the light irradiation side of the shutter,
The signal contrast from the image sensor can be optimized according to the reflectance of the mask mark.
【0016】[0016]
【実 施 例】図1は本発明の実施例である投影露
光装置の構成を示す。ここではレチクル(マスクと同義
)1の装置に対する相対位置の計測は、予めウェハステ
ージ5に対する位置が求められているマーク位置検出光
学系(アライメント系)22〜24に対する相対位置を
一次元イメージセンサ(アレイセンサ)25で求めるこ
とによって行われる。Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a projection exposure apparatus which is an embodiment of the present invention. Here, the relative position of the reticle (synonymous with mask) 1 with respect to the apparatus is measured by measuring the relative position with respect to the mark position detection optical system (alignment system) 22 to 24, whose position with respect to the wafer stage 5 has been determined in advance, using a one-dimensional image sensor ( (array sensor) 25.
【0017】本露光装置においては、所定の露光すべき
回路パターンと位置決め用のレチクルマーク9とを有す
るレチクル1が、レチクルステージ2に取り付けられ、
両側テレセントリック(片側テレセントリックでも良い
)な投影レンズ3を介してウェハステージ5と対向する
。レチクル1は、レチクルステージ2上で駆動モータ1
4によりX方向、Y方向に二次元移動可能であり、この
移動量はレーザ干渉計15により計測される。レチクル
ステージ2の移動は、後述するレチクル1の位置決めに
用いられる。レチクルステージ2の移動幅は数ミリメー
トル以下で、干渉計15はレチクルステージ2に固定さ
れたミラー6の基準ミラー(不図示)からの距離変化を
検出分解能0.01μm程度で検出する。In this exposure apparatus, a reticle 1 having a predetermined circuit pattern to be exposed and a reticle mark 9 for positioning is attached to a reticle stage 2,
It faces the wafer stage 5 via a projection lens 3 that is telecentric on both sides (or may be telecentric on one side). The reticle 1 is mounted on the reticle stage 2 by the drive motor 1.
4 allows two-dimensional movement in the X and Y directions, and the amount of movement is measured by a laser interferometer 15. Movement of the reticle stage 2 is used for positioning the reticle 1, which will be described later. The movement width of the reticle stage 2 is several millimeters or less, and the interferometer 15 detects a change in the distance of the mirror 6 fixed to the reticle stage 2 from a reference mirror (not shown) with a detection resolution of about 0.01 μm.
【0018】実際には、干渉計(レーザ光波干渉式測長
器)15とミラー6とは、X方向、Y方向、回転θ方向
の位置をそれぞれ独立に検出するため3組設置されてい
るが、ここでは説明を簡単にするために図示を一部省略
してある。また駆動モータ14も各方向に対して計3個
設置されているが、同様に図示を一部省略してある。ウ
ェハステージ5は、レチクル1の投影レンズ3に関する
結像面に沿って駆動モータ17により自由に二次元移動
可能である。ウェハステージ5の露光装置本体に対する
位置座標は、ウェハステージ5に固定されたミラー7の
移動量をレーザ干渉計16により計測し、所定の基準点
からの距離として算出される。実際には、干渉計(レー
ザ光波干渉式測長器)16とミラー7とは、X方向、Y
方向の位置を独立に検出するため2組設置されているが
、ここでは説明を簡単にするために図示を一部省略して
ある。また駆動モータ17も各方向に対応して計2組設
置されているが、同様に図示を一部省略してある。露光
用照明光学系は光源(水銀ランプ、あるいはエキシマレ
ーザ)30,入力レンズ群31(エキシマレーザの場合
はズームエキスパンダ)、オプチカルインテグレータ(
フライアイレンズ)32,ミラー33,35,リレーレ
ンズ34,メインコンデンサーレンズ36、及びレチク
ルブラインド37等より構成される。光源30から射出
された露光波長域の照明光は入力レンズ群31,オプチ
カルインテグレータ32,メインコンデンサレンズ36
等によりレチクル1の照射面上で均一な強度分布を持つ
ように調整されてビームスプリッタ21を透過してレチ
クル1の所定領域を照明する。ビームスプリッタ21は
露光用照明光の波長に対して90%の透過率と10%の
反射率を持つ。In reality, three sets of interferometers (laser light wave interferometric length measuring devices) 15 and mirrors 6 are installed in order to independently detect positions in the X direction, Y direction, and rotational θ direction. , some illustrations are omitted here to simplify the explanation. A total of three drive motors 14 are also installed in each direction, but some of them are similarly omitted from the illustration. The wafer stage 5 is freely two-dimensionally movable by a drive motor 17 along the imaging plane of the projection lens 3 of the reticle 1. The positional coordinates of the wafer stage 5 with respect to the main body of the exposure apparatus are calculated as the distance from a predetermined reference point by measuring the amount of movement of the mirror 7 fixed to the wafer stage 5 using a laser interferometer 16. In reality, the interferometer (laser light wave interferometric length measuring device) 16 and mirror 7 are
Although two sets are installed to independently detect the position in the direction, some illustrations are omitted here to simplify the explanation. A total of two sets of drive motors 17 are also installed corresponding to each direction, but some of them are similarly omitted from the illustration. The illumination optical system for exposure includes a light source (mercury lamp or excimer laser) 30, an input lens group 31 (zoom expander in the case of excimer laser), and an optical integrator (
It is composed of a fly eye lens) 32, mirrors 33, 35, a relay lens 34, a main condenser lens 36, a reticle blind 37, etc. Illumination light in the exposure wavelength range emitted from the light source 30 is sent to an input lens group 31, an optical integrator 32, and a main condenser lens 36.
The light is adjusted so as to have a uniform intensity distribution on the irradiation surface of the reticle 1, and is transmitted through the beam splitter 21 to illuminate a predetermined area of the reticle 1. The beam splitter 21 has a transmittance of 90% and a reflectance of 10% for the wavelength of the exposure illumination light.
【0019】レチクル1の位置検出用光学系への照明光
は、光源30からの照明光を移動可能な全反射ミラー1
1、又は一部反射するミラー11を介して導かれる。位
置検出用光学系(アライメント系)は、シャッタ12,
ビームスプリッタ23,対物レンズ22,結像光学系2
4,一次元イメージセンサ25により構成される。この
位置検出を行う場合、光源30から射出された照明光を
ミラー11で反射させ計測光として用いる。この計測光
はシャッタ12をオープンさせた後、ビームスプリッタ
23,対物レンズ22,ビームスプリッタ21を経てレ
チクル1のレチクルマーク9を含む局所領域内を照明す
る。レチクルマーク9から反射した光は再びビームスプ
リッタ21,対物レンズ22を通って結像光学系24に
よってイメージセンサ25上にレチクルマーク9の拡大
像を結像させる。図1に示したマーク位置検出光学系は
レチクルマーク9がレチクル1上の適当な範囲内にあれ
ばモータ等の駆動系26によって位置変更が可能であり
、イメージセンサ25上に結像できる。また、位置セン
サによってマーク位置検出光学系の光軸(正確には検出
中心)がモニタされており、さらに、その位置センサの
原点が予めウェハステージ5のレーザ干渉計16で規定
される座標系上での位置として求められている。Illumination light to the optical system for detecting the position of the reticle 1 is transmitted from a light source 30 to a movable total reflection mirror 1.
1 or a partially reflecting mirror 11. The position detection optical system (alignment system) includes a shutter 12,
Beam splitter 23, objective lens 22, imaging optical system 2
4. Consists of a one-dimensional image sensor 25. When performing this position detection, illumination light emitted from the light source 30 is reflected by the mirror 11 and used as measurement light. After opening the shutter 12, this measurement light passes through the beam splitter 23, the objective lens 22, and the beam splitter 21, and illuminates a local area including the reticle mark 9 of the reticle 1. The light reflected from the reticle mark 9 passes through the beam splitter 21 and the objective lens 22 again and forms an enlarged image of the reticle mark 9 on the image sensor 25 by the imaging optical system 24. The mark position detection optical system shown in FIG. 1 can change its position by a drive system 26 such as a motor if the reticle mark 9 is within an appropriate range on the reticle 1, and can form an image on the image sensor 25. In addition, the optical axis (more precisely, the detection center) of the mark position detection optical system is monitored by the position sensor, and the origin of the position sensor is located on the coordinate system predefined by the laser interferometer 16 of the wafer stage 5. It is sought after as a position in
【0020】さて、レチクルマーク9と投影レンズ3と
の間にはシャッタ13が設けられ、レチクルマーク9を
照明した計測光が投影レンズ3を介してウェハステージ
5上のウェハ4を感光させるのを防いでいる。このシャ
ッタ13は送光用シャッタ12をオープンにする前にク
ローズしてウェハ4の感光を防止する。このシャッタ1
3はレチクルマーク9を通った計測光だけを遮光すれば
よいので小型にでき、高速で駆動できる。このことによ
りウェハステージ5上のウェハ4を退避させることなく
高速でレチクル交換、レチクルアライメントが可能とな
る。A shutter 13 is provided between the reticle mark 9 and the projection lens 3 to prevent the measurement light that illuminates the reticle mark 9 from exposing the wafer 4 on the wafer stage 5 through the projection lens 3. Preventing. This shutter 13 is closed before the light transmission shutter 12 is opened to prevent the wafer 4 from being exposed to light. This shutter 1
3 only needs to block the measurement light that has passed through the reticle mark 9, so it can be made smaller and can be driven at high speed. This enables high-speed reticle exchange and reticle alignment without retracting the wafer 4 on the wafer stage 5.
【0021】図2は、図1中に示した制御系47の構成
を具体的に示したブロック図である。一次元イメージセ
ンサ25は、1画素毎のサイズが予め定められていて、
コントローラ40によって各画素毎の光電信号がシリア
ルに読み出される。このイメージセンサ25は、例えば
1024画素で構成され、読み出された画素毎の光電信
号は、AGC回路41を介してアナログ−デジタル変換
器(ADC)42に入力する。ADC42は、画素毎の
光電信号の大きさをデジタル値に変換して、RAM43
は画素順に変換されたデジタル値を記憶する。コントロ
ーラ40はADC42とカウンタ(CNT)44に、イ
メージセンサ25の読み出しに同期して1画素1パルス
の制御パルスを出力する。ADC42はこの制御パルス
に応答して1画素毎に信号レベルをデジタル値に変換し
、CNT44はこの制御パルスを計数してRAM43の
アドレス値を発生する。FIG. 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the control system 47 shown in FIG. 1. As shown in FIG. The one-dimensional image sensor 25 has a predetermined size for each pixel,
The controller 40 serially reads out the photoelectric signal for each pixel. This image sensor 25 is composed of, for example, 1024 pixels, and a photoelectric signal read out for each pixel is input to an analog-digital converter (ADC) 42 via an AGC circuit 41. The ADC 42 converts the magnitude of the photoelectric signal for each pixel into a digital value and stores it in the RAM 43.
stores converted digital values in pixel order. The controller 40 outputs a control pulse of one pulse per pixel to the ADC 42 and the counter (CNT) 44 in synchronization with the readout of the image sensor 25. The ADC 42 converts the signal level into a digital value for each pixel in response to this control pulse, and the CNT 44 counts this control pulse to generate an address value for the RAM 43.
【0022】CPU(中央処理部)50はRAM43内
のデジタル波形情報を解析して、レチクルマーク9、基
準マーク10、又はウェハ4上のアライメントマーク等
の位置を検出する。さらにCPU50は、駆動系26へ
の制御信号の出力と、駆動系26によって移動するマー
ク位置検出用光学系の対物レンズ22の位置を検出する
エンコーダ等の位置センサ52からの情報の入力とを行
う。またCPU50は、駆動系53を介してシャッター
13のモータ54の駆動を制御する。ここでは、シャッ
ター13を4枚の羽根を持つロータリーシャッターとし
た。A CPU (central processing unit) 50 analyzes the digital waveform information in the RAM 43 and detects the position of the reticle mark 9, reference mark 10, alignment mark, etc. on the wafer 4. Further, the CPU 50 outputs a control signal to the drive system 26 and inputs information from a position sensor 52 such as an encoder that detects the position of the objective lens 22 of the mark position detection optical system that is moved by the drive system 26. . The CPU 50 also controls the drive of the motor 54 of the shutter 13 via the drive system 53. Here, the shutter 13 is a rotary shutter with four blades.
【0023】さて、メモリ60は、イメージセンサ25
で検出されるレチクルマーク9の位置を検出するために
、イメージセンサ25上のどの画素位置を基準とするか
を表す値(小数を含む)を記憶する。この基準値は、基
準マーク10を使ってマーク位置検出光学系のキャリブ
レーションを行うとき等に更新される。メモリ61は、
基準マーク10を使ったマーク位置検出光学系のキャリ
ブレーション時に、ウェハステージ5の位置やレチクル
ステージ2の位置を干渉計15,16から読み取って記
憶する。この記憶値は、イメージセンサ25の基準画素
位置(小数を含む)をウェハステージ5の座標系に対応
付けるために使われる。ところでシャッター13は、図
3(a)に示すように、レチクル1と対向する面側が4
枚の羽根のうち2枚の羽根13Aは低反射率とし、他の
2枚の羽根13Bは高反射率としておく。このように、
羽根13A,13Bの反射率を変えておくと、レチクル
マーク9の反射率の変化(50%〜10%)に対応して
切り替えることによって、マーク9の検出コントラスト
を最良のものにできる。さらにシャッター13には切り
欠き部(透過部)13Cが羽根と交互に設けられ、レチ
クルマーク9を透過した計測光を、投影レンズ3を介し
てウェハステージ5へ導くことができる。尚、シャッタ
ー13は図3(b)に示すようにスライドシャッター方
式にしても同様の効果が得られる。Now, the memory 60 is the image sensor 25
In order to detect the position of the reticle mark 9 detected in the image sensor 25, a value (including a decimal number) representing which pixel position on the image sensor 25 is used as a reference is stored. This reference value is updated when the reference mark 10 is used to calibrate the mark position detection optical system. The memory 61 is
When calibrating the mark position detection optical system using the reference mark 10, the position of the wafer stage 5 and the position of the reticle stage 2 are read from the interferometers 15 and 16 and stored. This stored value is used to associate the reference pixel position (including decimal numbers) of the image sensor 25 with the coordinate system of the wafer stage 5. By the way, as shown in FIG. 3(a), the shutter 13 has a surface facing the reticle 1 with a
Two of the blades 13A have a low reflectance, and the other two blades 13B have a high reflectance. in this way,
By changing the reflectance of the blades 13A and 13B, the detection contrast of the mark 9 can be made the best by switching in accordance with the change in the reflectance of the reticle mark 9 (50% to 10%). Further, the shutter 13 is provided with cutout portions (transmission portions) 13C alternately with blades so that the measurement light transmitted through the reticle mark 9 can be guided to the wafer stage 5 via the projection lens 3. Note that the same effect can be obtained even if the shutter 13 is of a slide shutter type as shown in FIG. 3(b).
【0024】次に本実施例の投影露光装置を用いたレチ
クル1の位置計測およびレチクル1のアライメントを説
明する。第4図(a)は、レチクル1の転写領域(回路
パターン領域)PEの周囲の透明部分の3ヶ所に設定さ
れたレチクルマーク9の配置を示す。レチクルマーク9
は、X,Y方向に伸びたバーマークを組み合わせた反射
性の十字マークであり、9A,9B,9Cと3ヵ所に設
定されている。従って、図1中のマーク位置検出光学系
も、各マークに対応して3ヶ所に配置されている。Next, position measurement of the reticle 1 and alignment of the reticle 1 using the projection exposure apparatus of this embodiment will be explained. FIG. 4(a) shows the arrangement of reticle marks 9 set at three locations in the transparent portion around the transfer area (circuit pattern area) PE of the reticle 1. Reticle mark 9
is a reflective cross mark that is a combination of bar marks extending in the X and Y directions, and is set at three locations, 9A, 9B, and 9C. Therefore, the mark position detection optical system in FIG. 1 is also arranged at three locations corresponding to each mark.
【0025】さて、レチクル1をレチクルステージ2上
にプリアライメントして載置した後、レチクルマーク9
A,9B,9Cの位置検出、及びレチクルアライメント
が開始される。このときマーク位置検出光学系の倍率(
レチクル1からイメージセンサ25までの倍率)は、第
4図(b)に示すように、プリアライメントした位置で
レチクルマーク9A,9B,9Cの全てが各々のマーク
位置検出光学系のイメージセンサ上に結像するようにし
ておく。Now, after the reticle 1 is pre-aligned and placed on the reticle stage 2, the reticle mark 9 is placed on the reticle stage 2.
Position detection of A, 9B, and 9C and reticle alignment are started. At this time, the magnification of the mark position detection optical system (
As shown in FIG. 4(b), all of the reticle marks 9A, 9B, and 9C are placed on the image sensor of each mark position detection optical system at the pre-aligned position Let it form an image.
【0026】ここで、3つのマーク位置検出光学系の各
イメージセンサ25を25A,25B,25Cとすると
、イメージセンサ25Aはレチクルマーク9AのうちX
方向に伸びたバーマーク部をY方向に計測するように配
置され、イメージセンサ25Bはレチクルマーク9Bの
うちY方向に伸びたバーマーク部をX方向に計測するよ
うに配置され、そしてイメージセンサ25Cはレチクル
マーク9CのうちX方向に伸びたバーマーク部をY方向
に計測するように配置される。即ち、イメージセンサ2
5A,25Cの画素配列はY方向に定められ、イメージ
センサ25Bの画素配列はX方向に定められる。Here, assuming that the image sensors 25 of the three mark position detection optical systems are 25A, 25B, and 25C, the image sensor 25A detects X of the reticle marks 9A.
The image sensor 25B is arranged to measure the bar mark part extending in the Y direction of the reticle mark 9B in the X direction, and the image sensor 25C is arranged so as to measure the bar mark part extending in the Y direction of the reticle mark 9B. is arranged so that a bar mark portion of the reticle mark 9C extending in the X direction is measured in the Y direction. That is, image sensor 2
The pixel arrays of 5A and 25C are determined in the Y direction, and the pixel array of the image sensor 25B is determined in the X direction.
【0027】次に、シャッタ13をクローズした状態か
らシャッタ12をオープンした後、シャッタ13を背景
としてレチクルマーク9A,9B,9Cの夫々を照明す
る。この際、シャッタ13はレチクルマークのクロム層
の反射率が低い場合は高反射率の羽根13Bが選択され
、レチクルマークのクロム層の反射率が高い場合は低反
射率の羽根13Aが選択されてレチクルマークの下にく
るように制御される。図5(a)は、低反射率のレチク
ルマーク9がレチクル1の透明部分に形成されている場
合を示し、このときレチクルマーク9の周辺領域の下方
には高反射率の羽根13Bが位置するため、イメージセ
ンサ25から出力されるシリアルな画素信号は図5(c
)のようにマーク9の部分でボトムとなるような波形に
なる。図5(b)は、高反射率のレチクルマーク9がレ
チクル1の透明部分に形成されている場合を示し、この
ときレチクルマーク9の周辺領域の下方には低反射率の
羽根13Aが位置するため、イメージセンサ25から出
力されるシリアルな画素信号は図5(d)のようにマー
ク9の部分でピークとなるような波形になる。以下の説
明においては、図5(c)の波形を処理することについ
てのみ考えるが、図5(d)の波形であっても全く同様
の処理でよい。Next, after the shutter 12 is opened from the closed state of the shutter 13, each of the reticle marks 9A, 9B, and 9C is illuminated with the shutter 13 as a background. At this time, when the reflectance of the chrome layer of the reticle mark is low, the blade 13B with high reflectance is selected for the shutter 13, and when the reflectance of the chrome layer of the reticle mark is high, the blade 13A with low reflectance is selected. Controlled so that it is below the reticle mark. FIG. 5(a) shows a case where a reticle mark 9 with a low reflectance is formed in a transparent part of the reticle 1, and at this time, a blade 13B with a high reflectance is located below the peripheral area of the reticle mark 9. Therefore, the serial pixel signal output from the image sensor 25 is shown in FIG.
), the waveform bottoms out at mark 9. FIG. 5(b) shows a case where a reticle mark 9 with a high reflectance is formed in a transparent part of the reticle 1, and at this time, a blade 13A with a low reflectance is located below the peripheral area of the reticle mark 9. Therefore, the serial pixel signal output from the image sensor 25 has a waveform that peaks at the mark 9 as shown in FIG. 5(d). In the following description, only the processing of the waveform in FIG. 5(c) will be considered, but the waveform in FIG. 5(d) may be processed in exactly the same way.
【0028】次に図6、図7を参照して、CPU50に
よる波形処理の様子を説明する。図6は、レチクルマー
クのアライメント時と基準マーク10を使ったキャリブ
レーション時とのシーケンスを1つのフローチャートで
表したものである。先ず、図6のステップ100におい
て、CPU50はイメージセンサ25の基準画素を決定
するキャリブレーション動作か否かを判断する。通常、
レチクル1がレチクルステージ2にプリアライメント状
態で載置された後、駆動系26によって対物レンズ22
がレチクルマーク9を観察できるような位置にセットさ
れる。但し、ステップ100でキャリブレーションを行
うときは、レチクルマーク9がイメージセンサ25の検
出エリア(直線)から退避するようにレチクルステージ
2をシフトさせておく。次にCPU50は、ステップ1
02でウェハステージ5を移動させて、基準マーク10
が対物レンズ22の検出範囲内に入るように位置決めす
る。そしてCPU50はステップ104で、そのときの
ウェハステージ5の座標値を干渉計16から読み取って
メモリ61内に記憶する。このとき、同時にレチクルス
テージ2の座標値と回転量の値とを干渉計15から読み
取ってメモリ61内に記憶する。Next, the state of waveform processing by the CPU 50 will be explained with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a flowchart showing the sequence of reticle mark alignment and calibration using the reference mark 10. First, in step 100 of FIG. 6, the CPU 50 determines whether a calibration operation is to be performed to determine a reference pixel of the image sensor 25. usually,
After the reticle 1 is placed on the reticle stage 2 in a pre-aligned state, the objective lens 22 is moved by the drive system 26.
is set at a position where the reticle mark 9 can be observed. However, when performing the calibration in step 100, the reticle stage 2 is shifted so that the reticle mark 9 is retracted from the detection area (straight line) of the image sensor 25. Next, the CPU 50 performs step 1
02, move the wafer stage 5 and place the reference mark 10.
is positioned within the detection range of the objective lens 22. Then, in step 104, the CPU 50 reads the coordinate values of the wafer stage 5 at that time from the interferometer 16 and stores them in the memory 61. At this time, the coordinate values and rotation amount values of the reticle stage 2 are simultaneously read from the interferometer 15 and stored in the memory 61.
【0029】次にCPU50はステップ106において
、イメージセンサ25からの一次元画素信号の波形デー
タをRAM43に読み込むように制御する。この場合、
RAM43内には基準マーク10に対応した波形データ
が記憶される。そしてCPU50はステップ108で、
RAM43内の波形データを解析して、基準マーク10
の中心を表す波形データ上での画素位置を実数値(小数
を含む)として求める。この波形解析には、いくつかの
アルゴリズムが考えられるが、最も簡単で精度の高い方
法は、ボトム(又はピーク)状の波形部分を所定のスラ
イスレベルで2値化した波形部分の立上がりと立下がり
との画素位置の中点を求める方法である。また、ボトム
(ピーク)波形部分の走査方向に関する対称性が良好で
あるときは、微分法によって求まる零クロス点を見つけ
る方法、積分法を使って波形の重心点を見つける方法等
も適用できる。Next, in step 106, the CPU 50 controls the RAM 43 to read the waveform data of the one-dimensional pixel signal from the image sensor 25. in this case,
Waveform data corresponding to the reference mark 10 is stored in the RAM 43. Then, in step 108, the CPU 50
The waveform data in the RAM 43 is analyzed and the reference mark 10 is
The pixel position on the waveform data representing the center of is determined as a real value (including decimal numbers). There are several algorithms that can be used for this waveform analysis, but the simplest and most accurate method is to binarize the bottom (or peak) waveform part at a predetermined slice level. This is a method of finding the midpoint of the pixel position between . Furthermore, when the symmetry of the bottom (peak) waveform portion with respect to the scanning direction is good, methods such as finding the zero-crossing point determined by the differential method or finding the center of gravity of the waveform using the integral method can also be applied.
【0030】さて、CPU50はステップ110におい
て、ステップ108で処理したマークが基準マーク10
か否かを判断する。ここでは、基準マーク10を検出し
たから、CPU50はステップ112を実行し、ステッ
プ108で求めたマーク中心の画素位置を基準画素位置
(実数値)PXC として、メモリ60に記憶する。C
PU50は、以上のキャリブレーション動作のとき、他
の2ヶ所のマーク位置検出光学系の各イメージセンサ2
5に対して、ステップ102〜112を繰り返し実行し
、3つのイメージセンサ25の夫々について基準画素位
置PXC と、ウェハステージ5の座標値等を夫々メモ
リ60,61に記憶していく。尚、3つのマーク位置検
出光学系の各対物レンズ22の位置は、位置センサ52
によって検出され、その値もメモリ60に記憶される。
この値はマーク位置検出光学系を動かすときの基準とな
るものである。Now, in step 110, the CPU 50 determines that the mark processed in step 108 is the reference mark 10.
Determine whether or not. Here, since the reference mark 10 has been detected, the CPU 50 executes step 112 and stores the pixel position of the center of the mark obtained in step 108 in the memory 60 as the reference pixel position (real value) PXC. C
During the above calibration operation, the PU 50 detects each image sensor 2 of the other two mark position detection optical systems.
5, steps 102 to 112 are repeatedly executed, and the reference pixel position PXC of each of the three image sensors 25, the coordinate values of the wafer stage 5, etc. are stored in the memories 60 and 61, respectively. Note that the position of each objective lens 22 of the three mark position detection optical systems is determined by the position sensor 52.
The value is also stored in the memory 60. This value serves as a reference when moving the mark position detection optical system.
【0031】以上の動作によってキャリブレーション動
作が終了するが、この動作は、レチクルマーク9の配置
が異なる別のレチクルを装着しない限り、原則として再
度実行する必要はない。従って、レチクルマークの配置
が変わらない複数レチクルを交換しながら1日中、多数
枚のウェハを露光処理している間は、1枚目のレチクル
の装着時にのみキャリブレーションを行えば十分であり
、以後のレチクルのアライメント時にはキャリブレーシ
ョンは不要である。Although the calibration operation is completed by the above operation, there is no need to repeat this operation in principle unless another reticle with a different arrangement of reticle marks 9 is attached. Therefore, while exposing multiple wafers throughout the day while exchanging multiple reticles whose reticle mark placement does not change, it is sufficient to calibrate only when the first reticle is attached. Calibration is not required during subsequent reticle alignment.
【0032】次に、実際のレチクルマーク9を検出する
が、キャリブレーション動作時のレチクルに対しては、
退避していた位置を元に戻して、レチクルマーク9を各
イメージセンサ25の検出範囲内に入れる。このとき、
どれくらいレチクルステージ2を戻すかは、メモリ61
内に記憶されたレチクルステージの座標値から容易に求
められる。CPU50は、再び図6のシーケンスを実行
するが、このときはキャリブレーション動作ではないの
で、ステップ100,106,108の順に実行する。
ステップ106でRAM43内には、例えば図7のよう
な波形データが記憶される。図7で横軸はイメージセン
サ25の画素位置(PX1 〜PXn )を表し、縦軸
は各画素の信号レベルを表す。レチクルマーク9に対応
したボトム波形は画素位置PXm に表れ、CPU50
はステップ108でその画素位置PXm を実数値とし
て正確に求める。Next, the actual reticle mark 9 is detected, but for the reticle during the calibration operation,
The reticle mark 9 is returned to its original position and placed within the detection range of each image sensor 25. At this time,
Memory 61 determines how far to return reticle stage 2.
This can be easily determined from the coordinate values of the reticle stage stored in the reticle stage. The CPU 50 executes the sequence shown in FIG. 6 again, but this time it is not a calibration operation, so steps 100, 106, and 108 are executed in this order. In step 106, waveform data as shown in FIG. 7, for example, is stored in the RAM 43. In FIG. 7, the horizontal axis represents the pixel positions (PX1 to PXn) of the image sensor 25, and the vertical axis represents the signal level of each pixel. The bottom waveform corresponding to reticle mark 9 appears at pixel position PXm, and the CPU 50
In step 108, the pixel position PXm is accurately determined as a real value.
【0033】次にCPU50は、ステップ110からス
テップ114へ実行を移し、メモリ60,61の記憶内
容(基準画素位置PXc ,キャリブレーション時のウ
ェハステージの座標値等)を読み出し、次のステップ1
16で位置センサ52の検出値を読み込む。位置センサ
52の検出値がキャリブレーション時に記憶した値と一
致していれば、その検出値は以降の演算では使われない
。Next, the CPU 50 moves the execution from step 110 to step 114, reads out the stored contents of the memories 60 and 61 (reference pixel position PXc, coordinate values of the wafer stage at the time of calibration, etc.), and executes the next step 1.
At step 16, the detected value of the position sensor 52 is read. If the detected value of the position sensor 52 matches the value stored at the time of calibration, that detected value will not be used in subsequent calculations.
【0034】次にCPU50はステップ118で、3ヶ
所のレチクルマーク9の各中心画素位置PXm の基準
画素位置PXc からのずれ量ΔPを算出し、そのずれ
量ΔPに対応したレチクルマーク9のX方向、又はY方
向の位置ずれ量(μm)を求める。このときの状態を図
8に示す。図8において、PXCY,PXCθ,PXC
Xは3つのイメージセンサ25上の夫々で定められた基
準画素位置(実数値)を表す。この基準画素位置は、基
準マーク10をウェハステージ5の移動座標系上で精密
に位置決めして定めたため、ウェハステージ5の座標系
XYの各座標軸と平行な軸上にのっている。ここでは、
Y方向の位置PXCY,PXCθを通る直線をX座標軸
とし、X方向の位置PXCXを通る直線をY座標軸とし
、両軸の交点O1 の近傍を投影レンズ3の光軸が通る
ものとする。Next, in step 118, the CPU 50 calculates the amount of deviation ΔP of each center pixel position PXm of the three reticle marks 9 from the reference pixel position PXc, and adjusts the amount of deviation ΔP of the reticle mark 9 in the X direction corresponding to the amount of deviation ΔP. , or find the amount of positional deviation (μm) in the Y direction. The state at this time is shown in FIG. In FIG. 8, PXCY, PXCθ, PXC
X represents a reference pixel position (real value) determined on each of the three image sensors 25. This reference pixel position is determined by precisely positioning the reference mark 10 on the movement coordinate system of the wafer stage 5, so that it is on an axis parallel to each coordinate axis of the coordinate system XY of the wafer stage 5. here,
The straight line passing through the positions PXCY and PXCθ in the Y direction is defined as the X coordinate axis, the straight line passing through the position PXCX in the X direction is defined as the Y coordinate axis, and the optical axis of the projection lens 3 passes near the intersection O1 of both axes.
【0035】さて、レチクルマーク9AのX方向に伸び
たバーマーク9Ayは、イメージセンサ25上で画素位
置(実数値)PXmaとして検出され、基準画素位置P
XCYとのY方向のずれ量ΔPyは変換定数をkとして
次式により求められる。
ΔPy=k(PXCY−PXma)
……(1)同
様に、レチクルマーク9CのX方向に伸びたバーマーク
9Cyは、イメージセンサ25上で画素位置(実数値)
PXmcとして検出され、基準画素位置PXCθとのY
方向のずれ量ΔPθは次式によって求められる。Now, the bar mark 9Ay extending in the X direction of the reticle mark 9A is detected as a pixel position (real value) PXma on the image sensor 25, and is a reference pixel position PXma.
The amount of deviation ΔPy in the Y direction from XCY is determined by the following equation, where k is the conversion constant. ΔPy=k(PXCY-PXma)
...(1) Similarly, the bar mark 9Cy extending in the X direction of the reticle mark 9C is the pixel position (real value) on the image sensor 25.
detected as PXmc, and Y with reference pixel position PXCθ
The amount of directional deviation ΔPθ is determined by the following equation.
【0036】
ΔPθ=k(PXCθ−PXmc)
……(2)さ
らに、レチクルマーク9BのY方向に伸びたバーマーク
9Bxは画素位置(実数値)PXmbとして検出され、
X方向のずれ量ΔPxは次式によって求められる。
ΔPx=k(PXCX−PXmb)
……(3)尚
、図8中の原点O2 はレチクル1のパターン領域の中
心と一致しているものとする。ここでCPU50が求め
るものは、レチクル1の座標系XYに対する回転量Δθ
と、X,Y方向の平行ずれ量である。回転量Δθは、バ
ーマーク9Ay,9CyのX方向のスパンをLx とす
ると、次式によって求まる。ΔPθ=k(PXCθ−PXmc)
...(2) Furthermore, the bar mark 9Bx extending in the Y direction of the reticle mark 9B is detected as a pixel position (real value) PXmb,
The amount of deviation ΔPx in the X direction is determined by the following equation. ΔPx=k(PXCX-PXmb)
(3) It is assumed that the origin O2 in FIG. 8 coincides with the center of the pattern area of the reticle 1. What the CPU 50 seeks here is the rotation amount Δθ of the reticle 1 with respect to the coordinate system XY.
and the amount of parallel deviation in the X and Y directions. The rotation amount Δθ is determined by the following equation, where Lx is the span of the bar marks 9Ay, 9Cy in the X direction.
【0037】
Δθ=sin−1{(ΔPy−ΔPθ)/Lx }
……(4)ただし、Δθ
が極めて小さな量(1°以下)になるのが一般的である
から、式(4)は近似によって次式で求めてもよい。
Δθ≒(ΔPy−ΔPθ)/Lx
……(5)さ
らに、原点O2 の交点O1 に対する平行ずれ量ΔX
,ΔYは夫々次式によって求まる。Δθ=sin−1 {(ΔPy−ΔPθ)/Lx }
...(4) However, Δθ
is generally a very small amount (1° or less), so equation (4) may be obtained by approximation using the following equation. Δθ≒(ΔPy−ΔPθ)/Lx
...(5) Furthermore, the amount of parallel deviation ΔX between the origin O2 and the intersection O1
, ΔY are determined by the following equations.
【0038】
ΔY=(ΔPy+ΔPθ)/2
……(6)
ΔX≒ΔPx−Δθ/2
……(7
)以上、式(5),(6),(7)が補正すべきレチク
ルステージ2の回転量とシフト量であり、CPU50は
レチクルステージ2の駆動モータ14を干渉計15の計
測値を頼りにサーボ制御することによって、一度にレチ
クルステージ2の位置補正を行う。尚、レチクルステー
ジ2の回転駆動は、レチクル中心O2 近傍が極力回転
中心になるように制御される。ΔY=(ΔPy+ΔPθ)/2
...(6)
ΔX≒ΔPx−Δθ/2
...(7
) Above, equations (5), (6), and (7) are the rotation amount and shift amount of the reticle stage 2 to be corrected, and the CPU 50 controls the drive motor 14 of the reticle stage 2 based on the measured value of the interferometer 15. The position of the reticle stage 2 is corrected at one time by servo control. The rotational drive of the reticle stage 2 is controlled so that the center of rotation is as close to the reticle center O2 as possible.
【0039】また、より高速なシーケンスを採用するこ
ともできる。それは、レチクルステージ2の位置決め(
レチクルアライメント)は、回転量Δθのみの補正にと
どめ、原点O1 と交点O2 の平行ずれ量ΔX,ΔY
の補正は、ウェハ露光時にウェハステージ5のステッピ
ング位置で補正するのである。この場合、レチクルステ
ージ2のΔθの回転補正後、3ヶ所のバーマーク9Ay
,9Bx,9Cyについて、図6のステップ106,1
08,114,118を実行して、X,Y方向の平行ず
れ量ΔX,ΔYを再計測しておくとよい。[0039] It is also possible to adopt a faster sequence. It is the positioning of reticle stage 2 (
Reticle alignment) is limited to correcting only the rotation amount Δθ, and the parallel deviation amount ΔX, ΔY between the origin O1 and the intersection O2.
The correction is made at the stepping position of the wafer stage 5 during wafer exposure. In this case, after correcting the rotation of Δθ of the reticle stage 2, the bar marks 9Ay at three locations are
, 9Bx, 9Cy, step 106,1 in FIG.
08, 114, and 118 to remeasure the parallel deviation amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions.
【0040】もし、このとき、イメージセンサ25の分
解能が足りない場合は前記シーケンスを粗調としてレチ
クル1のラフアライメントを行った後、位置検出光学系
の光学倍率をより高い倍率に切り換えてイメージセンサ
25のマーク像に対する検出分解能を高いものにしてか
ら、同じようなシーケンスでファインアライメントを行
えばよい。If the resolution of the image sensor 25 is insufficient at this time, rough alignment of the reticle 1 is performed using the above sequence, and then the optical magnification of the position detection optical system is switched to a higher magnification and the image sensor 25 is Fine alignment may be performed in a similar sequence after increasing the detection resolution for the No. 25 mark images.
【0041】以上の手順によりレチクル1の装置に対す
る位置合わせが完了する。また、この位置合わせ終了後
の各レチクルマーク9A,9B,9Cの位置を再度検出
し、その検出結果に対応するウェハステージ5の位置座
標値から、レチクル1上の回路パターン領域PEの投影
像の中心(原点O2 )の位置がウェハステージ5の座
標系X,Y上での値として求められ記憶される。さらに
、レチクルマーク9A,9Cの座標値から、レチクル1
の残留ローテーション(回転量)誤差が検出される。ま
た、マーク位置検出光学系(11、22、23、24、
25、30)、あるいは投影レンズ3の周囲に別設した
不図示のオフ・アクシス・アライメント系等により測定
したウェハステージ5上の基準マーク10とウェハ4上
のアライメントマークとの距離に基づいて、回路パター
ン領域PEの投影像とウェハ上の被転写領域(ショット
領域)とを重合わせるために必要なウェハステージ5の
移動量が算出される。図1中の制御系47(又は図2中
のCPU50)は、この移動量に従って駆動モータ17
によりウェハステージ5の位置調整を行う。これにより
、ウェハ4とレチクル1の相対位置決め動作(アライメ
ント)が行われる。The above procedure completes the alignment of the reticle 1 with respect to the apparatus. In addition, the positions of the reticle marks 9A, 9B, and 9C after this alignment is completed are detected again, and the projected image of the circuit pattern area PE on the reticle 1 is determined from the position coordinate values of the wafer stage 5 corresponding to the detection results. The position of the center (origin O2) is determined and stored as a value on the X, Y coordinate system of the wafer stage 5. Furthermore, from the coordinate values of reticle marks 9A and 9C, reticle 1
The residual rotation (rotation amount) error is detected. In addition, the mark position detection optical system (11, 22, 23, 24,
25, 30), or based on the distance between the reference mark 10 on the wafer stage 5 and the alignment mark on the wafer 4 measured by an off-axis alignment system (not shown) installed separately around the projection lens 3, The amount of movement of the wafer stage 5 required to overlap the projected image of the circuit pattern area PE with the transferred area (shot area) on the wafer is calculated. The control system 47 in FIG. 1 (or the CPU 50 in FIG. 2) controls the drive motor 17 according to this movement amount.
The position of the wafer stage 5 is adjusted by. As a result, a relative positioning operation (alignment) between the wafer 4 and the reticle 1 is performed.
【0042】また、レチクル位置検出光学系の倍率切り
換えが困難な場合には、レチクル位置検出光学系の倍率
をファインアライメントに必要な倍率としておき、該光
学系の対物レンズ22等をモータ等の駆動系26で3軸
同時に駆動して、レチクルマーク9A,9B,9Cを見
つけ、そのときの該光学系の位置座標の変化、即ち位置
センサ52の検出値を考慮して、イメージセンサ25上
のマーク中心画素位置をウェハステージ5側の座標位置
に変換すれば同じことができる。If it is difficult to change the magnification of the reticle position detection optical system, the magnification of the reticle position detection optical system is set to the magnification necessary for fine alignment, and the objective lens 22 of the optical system is driven by a motor or the like. The reticle marks 9A, 9B, and 9C are found by simultaneously driving the three axes in the system 26, and the marks on the image sensor 25 are determined by taking into account the change in the position coordinates of the optical system at that time, that is, the detected value of the position sensor 52. The same thing can be done by converting the center pixel position to the coordinate position on the wafer stage 5 side.
【0043】また、本実施例と同じ構成で、レチクルマ
ーク9の形状を、例えば図9(a)のような透明窓状の
マークにしてもよい。この場合、ウェハにも図9(b)
のようなマルチバーマークを投影倍率比で作れば、シャ
ッタ13の透過部13Cがレチクルマーク9の窓部の下
にくるように制御することによって、ウェハ4とレチク
ル1のダイ・バイ・ダイアライメントも可能となる。そ
の際のイメージセンサからの波形を図10に示す。装置
に対するレチクルのアライメント時のイメージセンサ2
5の出力で、レチクルマーク9の反射率が低い場合を図
10(a)、高い場合を図10(b)に示す。さらに、
本実施例の構成で基準マーク10の一部に図9(b)に
示すウェハマークと同じマルチバーマークを入れておく
と、レチクルの装置に対するアライメントの際に、シャ
ッタ13の透過部13Cがレチクルマーク9の下にくる
ように制御し、投影光学系3を介してレチクルマーク9
の結像面に、基準マーク10としてのマルチバーマーク
がくるようにウェハステージ5を動かすことによって、
ショット中心とアライメント光学系の光軸との相対距離
(所謂ベースライン)の計測をレチクルアライメントと
同時に計測できる利点がある。Furthermore, with the same configuration as this embodiment, the shape of the reticle mark 9 may be, for example, a transparent window-like mark as shown in FIG. 9(a). In this case, the wafer also has the shape shown in FIG. 9(b).
If a multi-bar mark like the one shown in FIG. is also possible. The waveform from the image sensor at that time is shown in FIG. Image sensor 2 during alignment of reticle to device
10(a) shows a case where the reflectance of the reticle mark 9 is low and FIG. 10(b) shows a case where the reflectance is high with the output of 5. moreover,
In the configuration of this embodiment, if a multibar mark similar to the wafer mark shown in FIG. 9(b) is included in a part of the reference mark 10, the transparent part 13C of the shutter 13 will be The reticle mark 9 is controlled through the projection optical system 3 so that it is located below the mark 9.
By moving the wafer stage 5 so that the multi-bar mark as the reference mark 10 is placed on the imaging plane of
There is an advantage that the relative distance (so-called baseline) between the shot center and the optical axis of the alignment optical system can be measured at the same time as reticle alignment.
【0044】ところで、光源30としてエキシマレーザ
を使った露光装置においても、図1,図2,図6の構成
がそのまま適用できるが、エキシマレーザの場合はパル
ス発光なので、イメージセンサ25の画像検出、信号読
み出しとパルス発光とを同期させる必要がある。そのた
めに、図2に示すようにイメージセンサ25のコントロ
ーラ40は、エキシマレーザへパルス発光のためのトリ
ガ信号(パルス)を出力するように構成されるとともに
、そのトリガ信号に応じて画像蓄積時間や信号読み出し
のタイミングを制御するようにする。蓄積型のイメージ
センサを使用した場合は、エキシマレーザの複数パルス
の発光で得られるマーク像の画像信号を読み出すことが
できる。もちろん蓄積型でない場合は、各トリガ信号の
出力の度に読み出しを行って、RAM43に波形データ
を記憶していく。何れの場合も、エキシマレーザの発振
トリガはコントローラ40側から制御することが望まし
く、マーク像の検出時に何パルスの発光(最低1回)が
必要かに応じて、適宜発振トリガとそのタイミングが制
御される。従って、従来の方式に比べて格段に少ないパ
ルス数によってマーク位置検出が可能となる。またエキ
シマレーザは通常、エタロン、グレーティング、又はプ
リズム等の波長選択素子を用いてバンド幅の狭帯化や絶
対波長の安定化を行っている。このためエキシマレーザ
の内部には、狭帯化されたレーザが所定の絶対波長値に
入っているか否かを検出する波長モニターが設けられて
いる。そこで、波長モニターによって絶対波長値がわず
か(例えば0.003nm程度)にずれているとの検知
結果(ディスエーブル状態)を出力している場合は、そ
のときに投影レンズ3を介してイメージセンサ25で検
出される基準マーク10、又はウェハ4上のマークの像
に対応した画像信号は使わないようにする。Incidentally, the configurations shown in FIGS. 1, 2, and 6 can also be applied to an exposure apparatus using an excimer laser as the light source 30, but since the excimer laser emits pulsed light, image detection by the image sensor 25, It is necessary to synchronize signal readout and pulsed light emission. For this purpose, as shown in FIG. 2, the controller 40 of the image sensor 25 is configured to output a trigger signal (pulse) for pulse emission to the excimer laser, and also adjusts the image accumulation time and The timing of signal readout is controlled. When an accumulation type image sensor is used, an image signal of a mark image obtained by emitting multiple pulses of excimer laser can be read out. Of course, if it is not an accumulation type, the waveform data is stored in the RAM 43 by reading out each time a trigger signal is output. In either case, it is desirable to control the oscillation trigger of the excimer laser from the controller 40 side, and the oscillation trigger and its timing can be controlled as appropriate depending on how many pulses (at least once) are required to emit light when detecting a mark image. be done. Therefore, the mark position can be detected with a significantly smaller number of pulses than in the conventional method. Furthermore, excimer lasers typically use wavelength selection elements such as etalons, gratings, or prisms to narrow the bandwidth and stabilize the absolute wavelength. For this reason, a wavelength monitor is provided inside the excimer laser to detect whether or not the band-narrowed laser falls within a predetermined absolute wavelength value. Therefore, if the wavelength monitor outputs a detection result (disabled state) that the absolute wavelength value is slightly shifted (for example, about 0.003 nm), the image sensor 2 The image signal corresponding to the image of the reference mark 10 detected by the reference mark 10 or the mark on the wafer 4 is not used.
【0045】即ち、絶対波長値が狂っているときは、波
長選択素子による修正動作が働くが、1パルスの発光の
みでは修正動作が完了していないことがあり、そのため
投影レンズ3での色収差による各種結像誤差が無視でき
ない状態にあるからである。従って、コントローラ40
からエキシマレーザにマーク像検出のためのトリガ要求
を出したとき、エキシマレーザ側の波長モニターがディ
スエーブル(波長修正中)を出力していれば、そのディ
スエーブルが解除されるまで待つようにする。ただし、
レチクルマーク9のみをイメージセンサ25で検出する
場合は、投影レンズ3を介した像検出ではないので、こ
のような中心波長の絶対値のわずかなシフトとは無関係
に、直ちにエキシマレーザのトリガ発振をかけることが
できる。さらにエキシマレーザによっては、内部のレー
ザ媒体(フロン,He,Kr等のガス)を少しずつ交換
していく部分ガス交換(PGI)や、レーザ媒体そのも
のを全部交換することが行われる。このうち部分ガス交
換の場合は、十分にトリガ発振が可能であるが、波長モ
ニターがディスエーブル状態を検知することもある。そ
のため部分ガス交換のタイミングであっても、投影レン
ズ3を介してマーク像をイメージセンサ25で検出する
際は、先の絶対波長制御と同様のシーケンスが可能とな
る。That is, when the absolute wavelength value is out of order, the correcting operation by the wavelength selection element works, but the correcting operation may not be completed with only one pulse of light emission, and therefore, due to chromatic aberration in the projection lens 3. This is because various imaging errors cannot be ignored. Therefore, the controller 40
When issuing a trigger request for mark image detection to the excimer laser, if the wavelength monitor on the excimer laser side outputs disable (wavelength correction in progress), wait until the disable is released. . however,
When only the reticle mark 9 is detected by the image sensor 25, the image is not detected via the projection lens 3, so the trigger oscillation of the excimer laser is immediately triggered regardless of such a slight shift in the absolute value of the center wavelength. can be applied. Further, depending on the excimer laser, partial gas exchange (PGI) is performed in which the internal laser medium (gas such as Freon, He, Kr, etc.) is replaced little by little, or the entire laser medium itself is replaced. In the case of partial gas exchange, trigger oscillation is fully possible, but the wavelength monitor may detect a disabled state. Therefore, even at the timing of partial gas exchange, when a mark image is detected by the image sensor 25 through the projection lens 3, the same sequence as the above-mentioned absolute wavelength control is possible.
【0046】ところで、マーク位置検出光学系の対物レ
ンズ22の移動位置は、位置センサ52によって常にモ
ニターされているから、この対物レンズ22を介してレ
チクルマーク9と別設されたTTRアライメント用のレ
チクルマーク(ステップマーク)とウェハ4上のショッ
ト領域毎のマークとを同時に検出するために任意の位置
に動かすことができる。By the way, since the movement position of the objective lens 22 of the mark position detection optical system is constantly monitored by the position sensor 52, the reticle mark 9 and the separately provided reticle for TTR alignment are detected via the objective lens 22. The mark (step mark) and the mark for each shot area on the wafer 4 can be moved to any position in order to be detected simultaneously.
【0047】また、図1に示したマーク位置検出光学系
の照明系(11,30)はレチクル1の上方から、対物
レンズ22を介して照明光を落射照明しているが、照明
系はレチクル1のマーク9の下方に設けて、マーク9の
透過光を上方の対物レンズ22で検出しても同様の効果
が得られる。さらに、光源30はパターン露光用とレチ
クルマーク検出用に共用したが、夫々別の光源にしても
よい。その場合は、露光用光源からの照明光波長とマー
ク検出用光源からの照明光波長とをほぼ等しくすれば、
TTRアライメント、及びキャリブレーション動作は上
記実施例と全く同様に実行可能である。ただし、レチク
ルマーク9のみのアライメント時には、マーク検出用光
源からの照明光波長を露光用照明光と異ならせてウェハ
4に対して非感光性に切り替えるようにすればよい。そ
の場合、ウェハへの不要な感光を防止する意味でのシャ
ッタ13はことさら設ける必要はないが、イメージセン
サ25からの画像信号のコントラストを最適化するため
に設けた異なる反射率の複数の羽根(13A,13B)
と同等の機能を持った部材は設けておくことが望ましい
。Further, the illumination system (11, 30) of the mark position detection optical system shown in FIG. 1 emits illumination light from above the reticle 1 through the objective lens 22; A similar effect can be obtained by providing the mark 9 below the mark 9 and detecting the transmitted light of the mark 9 with the objective lens 22 above. Furthermore, although the light source 30 is used commonly for pattern exposure and reticle mark detection, separate light sources may be used for each. In that case, if the wavelength of the illumination light from the exposure light source and the wavelength of the illumination light from the mark detection light source are made approximately equal,
TTR alignment and calibration operations can be performed in exactly the same manner as in the above embodiment. However, when aligning only the reticle mark 9, the wavelength of the illumination light from the mark detection light source may be made different from that of the exposure illumination light to make it non-photosensitive to the wafer 4. In that case, there is no need to provide the shutter 13 to prevent unnecessary exposure to the wafer, but a plurality of blades with different reflectances ( 13A, 13B)
It is desirable to provide a member with the same function as the above.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスク、
又はレチクルの装置に対するアライメントがウェハ等の
基板ステージと無関係に高速、高精度に実行できるので
、露光準備時間等が短縮されて装置の稼働効率が向上す
る。このことはASICなど、一枚のウェハ露光に対し
て複数枚のレチクルを使用する場合など特に有効である
。また投影光学系とマスクマークとの間に、反射特性の
異なる可動遮光部材を設けることによって、反射率の異
なるマスクマークに対してもコントラストのよい像が得
られ、その遮光部材を開放することによって基板とマス
クのアライメント、あるいはアライメント光学系のベー
スライン量の測定などもできる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a mask,
Alternatively, alignment of the reticle with respect to the apparatus can be performed at high speed and with high accuracy regardless of the substrate stage such as a wafer, so that the exposure preparation time and the like are shortened and the operating efficiency of the apparatus is improved. This is particularly effective when a plurality of reticles are used for exposure of one wafer, such as in an ASIC. Furthermore, by providing a movable light-shielding member with different reflection characteristics between the projection optical system and the mask mark, a high-contrast image can be obtained even for mask marks with different reflectances, and by opening the light-shielding member, It is also possible to align the substrate and mask, or measure the baseline amount of the alignment optical system.
【0049】さらにエキシマレーザ等のパルス光を光源
とする露光装置では、パルス光源の発光周波数の制限を
受けず、計測に費やす発光回数も格段に少なくて済み、
光源のガス寿命が伸びるといった効果が得られる。Furthermore, an exposure apparatus using pulsed light such as an excimer laser as a light source is not limited by the light emission frequency of the pulsed light source, and the number of times of light emission required for measurement can be significantly reduced.
This has the effect of extending the gas life of the light source.
【図1】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の装置の信号処理回路と制御回路の一部の
構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a partial configuration of a signal processing circuit and a control circuit of the device in FIG. 1;
【図3】(a),(b)レチクルの装置に対するアライ
メント時にウェハの感光防止、及びレチクルマーク像の
コントラストを最適化するシャッタの構成を示す図であ
る。FIGS. 3(a) and 3(b) are diagrams showing the configuration of a shutter that prevents exposure of a wafer and optimizes the contrast of a reticle mark image during alignment of a reticle with respect to a device.
【図4】(a),(b)レチクルマークの配置及びレチ
クルプリアライメント時のイメージセンサとの関係を表
す図である。FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams showing the arrangement of reticle marks and their relationship with an image sensor during reticle pre-alignment.
【図5】(a),(b),(c),(d)レチクルマー
クの反射率の高い場合と低い場合のレチクルマーク像と
、イメージセンサの出力波形を表す図である。5(a), (b), (c), and (d) are diagrams showing reticle mark images and image sensor output waveforms when the reflectance of the reticle mark is high and low; FIG.
【図6】本発明の実施例におけるシーケンスを説明する
フローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart diagram illustrating a sequence in an embodiment of the present invention.
【図7】レチクルマーク検出時のイメージセンサの出力
波形を模式的に表した図である。FIG. 7 is a diagram schematically representing an output waveform of an image sensor when detecting a reticle mark.
【図8】3ヶ所のマーク位置検出光学系(イメージセン
サ)によって検出されるレチクルマークの配置を説明す
る図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the arrangement of reticle marks detected by three mark position detection optical systems (image sensors).
【図9】(a),(b)図1の構成でレチクルとウェハ
のアライメント、及びベースライン量の計測を行う場合
のレチクルマーク及びウェハマークの例を示す図である
。9A and 9B are diagrams showing examples of reticle marks and wafer marks when aligning a reticle and a wafer and measuring a baseline amount in the configuration of FIG. 1;
【図10】(a),(b)図9のマークを用いた場合の
イメージセンサ出力波形を示し、レチクルマークの反射
率の低い場合と高い場合の例を示す図である。10(a) and (b) are diagrams showing image sensor output waveforms when the mark of FIG. 9 is used, and illustrating examples when the reflectance of the reticle mark is low and high.
1 レチクル 2 レチクルステージ 3 投影レンズ 4 ウェハ 5 ウェハステージ 9 レチクルマーク 10 基準マーク 12,13 シャッタ 14,17 駆動モータ 22 対物レンズ 25 イメージセンサ 50 CPU 60,61 メモリ 1 Reticle 2 Reticle stage 3 Projection lens 4 Wafer 5 Wafer stage 9 Reticle mark 10 Standard mark 12,13 Shutter 14, 17 Drive motor 22 Objective lens 25 Image sensor 50 CPU 60,61 Memory
Claims (1)
マークとを有するマスクとを保持するマスクステージと
、前記パターン、もしくは前記マークを所定の結像面に
投影する投影光学系と、前記結像面の近傍に感光基板を
保持する基板ステージと、前記マスクのマークを光電検
出することによって、前記マークの所定の基準位置から
のずれを検出するマーク検出手段と、該マーク検出手段
からの検出結果に基づいて前記マスクステージの位置を
調整する駆動手段とを備えた投影露光装置において、前
記マーク検出手段は、前記マークの検出のための照明光
を射出する光源と、該照明光を前記マークを含むマスク
上の局所領域に照射する照明光学系と、前記マークから
の反射光、もしくは透過光を入射して前記マークの像を
形成する結像光学系と、該マークの像を受光するイメー
ジセンサと、該イメージセンサからの撮像信号を解析し
て前記マークの前記イメージセンサ上での位置を検出す
るマーク位置検出回路とを含み;該マーク位置検出回路
は、前記イメージセンサ上の特定の位置を前記基準位置
とするために、前記特定位置を表す値を記憶する記憶回
路と、前記撮像信号上の波形に基づいて前記マークの像
の中心に対応した前記イメージセンサ上の位置を検出す
るマーク中心位置検出回路と、前記マーク像の中心位置
と前記記憶回路に記憶された特定位置との差を演算して
前記マークの位置ずれ量を算出する演算回路とを備えた
ことを特徴とする投影露光装置。1. A mask stage that holds a mask having a pattern to be exposed and a mark for alignment; a projection optical system that projects the pattern or the mark onto a predetermined imaging plane; a substrate stage that holds a photosensitive substrate near a surface; a mark detection means that detects a deviation of the mark from a predetermined reference position by photoelectrically detecting the mark on the mask; and a detection result from the mark detection means. In the projection exposure apparatus, the mark detection means includes a light source that emits illumination light for detecting the mark, and a drive means that adjusts the position of the mask stage based on the mark detection means. an illumination optical system that illuminates a local area on the mask, an imaging optical system that receives reflected light or transmitted light from the mark to form an image of the mark, and an image sensor that receives the image of the mark. and a mark position detection circuit that analyzes an imaging signal from the image sensor to detect the position of the mark on the image sensor; the mark position detection circuit detects a specific position on the image sensor. a memory circuit that stores a value representing the specific position to be used as the reference position; and a mark center that detects a position on the image sensor corresponding to the center of the image of the mark based on a waveform on the imaging signal. Projection exposure comprising: a position detection circuit; and a calculation circuit that calculates the amount of positional deviation of the mark by calculating the difference between the center position of the mark image and a specific position stored in the storage circuit. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02403695A JP3118839B2 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Positioning method, projection exposure method, positioning apparatus, projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02403695A JP3118839B2 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Positioning method, projection exposure method, positioning apparatus, projection exposure apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04217260A true JPH04217260A (en) | 1992-08-07 |
JP3118839B2 JP3118839B2 (en) | 2000-12-18 |
Family
ID=18513421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02403695A Expired - Fee Related JP3118839B2 (en) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Positioning method, projection exposure method, positioning apparatus, projection exposure apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3118839B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102043348A (en) * | 2009-10-21 | 2011-05-04 | Asml荷兰有限公司 | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109489583B (en) * | 2018-11-19 | 2021-09-17 | 先临三维科技股份有限公司 | Projection device, acquisition device and three-dimensional scanning system with same |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP02403695A patent/JP3118839B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102043348A (en) * | 2009-10-21 | 2011-05-04 | Asml荷兰有限公司 | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3118839B2 (en) | 2000-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9915878B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
JP7147738B2 (en) | Measuring device, measuring method, and exposure device | |
US5493402A (en) | EGA alignment method using a plurality of weighting coefficients | |
US20100285400A1 (en) | Position detecting apparatus, position detecting method, exposure apparatus and device manufacturing method | |
JP4496565B2 (en) | Overlay measuring apparatus and semiconductor device manufacturing method using the apparatus | |
JP3451607B2 (en) | Positioning method and apparatus, and exposure method and apparatus | |
JP3551570B2 (en) | Scanning exposure apparatus and exposure method | |
JPH0963924A (en) | Alignment method | |
JP4324848B2 (en) | Scanning exposure characteristic evaluation method and exposure apparatus | |
JPH04217260A (en) | Projection aligner | |
JPH0883758A (en) | Exposing method and stepper | |
JPH09246356A (en) | Surface position setting method | |
JPH10172900A (en) | Exposure apparatus | |
JPH0992591A (en) | Aligning method | |
JP2004259815A (en) | Exposure method | |
JP2001066111A (en) | Position measuring method and device and exposure method and device | |
JP2003197505A (en) | Exposing method and aligner | |
JPH10284370A (en) | Focal point detecting equipment and projection aligner provided with the equipment | |
JPH10289855A (en) | Exposing method and device therefor and device for measuring deviation value used in the exposing method | |
JPH07321018A (en) | Positioning method of semiconductor aligner | |
JPH10261569A (en) | Aligner | |
JP2002043211A (en) | Aligner and exposure system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |