JPH09306802A - Projection exposure device - Google Patents
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- JPH09306802A JPH09306802A JP8116249A JP11624996A JPH09306802A JP H09306802 A JPH09306802 A JP H09306802A JP 8116249 A JP8116249 A JP 8116249A JP 11624996 A JP11624996 A JP 11624996A JP H09306802 A JPH09306802 A JP H09306802A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
ディスプレイの製造に使用される投影露光装置に関し、
特にオフ・アクシス方式の基板アライメント系を備えた
投影露光装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices and liquid crystal displays,
In particular, the present invention relates to a projection exposure apparatus equipped with an off-axis type substrate alignment system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】オフ・アクシス方式の基板アライメント
系を備える投影露光装置は、フォトレジスト等の感光剤
を塗布したウエハやガラスプレート等の感光基板を保持
して２次元移動する基板ステージ上に、基準となるマー
クを有する基準部材を固設し、この基準部材を用いてオ
フ・アクシス・アライメント系と投影光学系との間の距
離、いわゆるベースライン量を管理している。2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus equipped with an off-axis type substrate alignment system holds a photosensitive substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitizer such as photoresist or the like on a substrate stage which moves two-dimensionally. A reference member having a reference mark is fixed, and this reference member is used to control the distance between the off-axis alignment system and the projection optical system, that is, the so-called baseline amount.
【０００３】図５は、従来の投影露光装置のベースライ
ン計測の原理を模式的に示した図である。マスク１０に
は、図５（ａ）に略示するように、マスク中心Ｃを挟ん
で対称な位置にマークＲＭａとマークＲＭｂが設けられ
ている。マスク１０はマスクステージ１１上に保持さ
れ、このマスクステージ１１はマスク１０の中心Ｃを投
影光学系２０の光軸ＡＸと合致させるように移動され
る。基板ステージ３１上には、感光基板の表面に形成さ
れたアライメントマークと同等の基準マークＦＭを有す
る基準部材ＦＰが感光基板と干渉しない位置に付設さ
れ、この基準マークＦＭが投影光学系２０の投影視野内
の所定位置にくるように基板ステージ３１を位置決めす
ると、マスク１０の上方に設けられたＴＴＬ（スルー・
ザ・レンズ）方式のマスクアライメント系５０ａによっ
て、マスク１０のマークＲＭａと基準マークＦＭとが同
時に検出される。また、基板ステージ３１を別の位置に
移動すると、マスクアライメント系５０ｂによってマス
ク１０のマークＲＭｂと基準マークＦＭを同時に検出す
ることができる。FIG. 5 is a diagram schematically showing the principle of baseline measurement of a conventional projection exposure apparatus. As schematically shown in FIG. 5A, the mask 10 is provided with marks RMa and RMb at symmetrical positions with respect to the mask center C. The mask 10 is held on a mask stage 11, and the mask stage 11 is moved so that the center C of the mask 10 is aligned with the optical axis AX of the projection optical system 20. A reference member FP having a reference mark FM equivalent to an alignment mark formed on the surface of the photosensitive substrate is provided on the substrate stage 31 at a position where it does not interfere with the photosensitive substrate, and the reference mark FM is projected by the projection optical system 20. When the substrate stage 31 is positioned so as to come to a predetermined position within the field of view, the TTL (through.
The mark RMa of the mask 10 and the reference mark FM are simultaneously detected by the mask alignment system 50a of the lens type. Further, when the substrate stage 31 is moved to another position, the mark RMb of the mask 10 and the reference mark FM can be simultaneously detected by the mask alignment system 50b.
【０００４】投影光学系２０の外側（投影視野外）に
は、オフ・アクシス方式の基板アライメント系６０が固
設されている。基板アライメント系６０の光軸は、投影
像側面では投影光学系２０の光軸ＡＸと平行である。そ
して基板アライメント系６０の内部には、感光基板上の
マーク、又は基準マークＦＭをアライメントする際の基
準となる視準マークがガラス板に設けられ、投影像面
（感光基板表面又は基準マークＦＭの面）とほぼ共役に
配置されている。An off-axis type substrate alignment system 60 is fixedly provided outside the projection optical system 20 (outside the projection visual field). The optical axis of the substrate alignment system 60 is parallel to the optical axis AX of the projection optical system 20 on the projection image side surface. Inside the substrate alignment system 60, a glass plate is provided with a mark on the photosensitive substrate or a collimation mark serving as a reference when aligning the reference mark FM, and the projection image plane (the surface of the photosensitive substrate or the reference mark FM). It is arranged almost in conjugation with the plane).
【０００５】図５（ｂ）に示すように、マスクアライメ
ント系５０ａを用いてマスク１０のマークＲＭａと基準
部材ＦＰ上の基準マークＦＭとがアライメントされたと
きの基板ステージ３１の位置Ｘ1をレーザ干渉計で計測
する。同様に、マスクアライメント系５０ｂを用いてマ
スク１０のマークＲＭｂと基準マークＦＭとがアライメ
ントされたときの基板ステージ３１の位置Ｘ2、及び基
板アライメント系６０の指標マークと基準マークＦＭと
がアライメントされたときの基板ステージ３１の位置Ｘ
4をレーザ干渉計等でそれぞれ計測する。位置Ｘ1とＸ2
の中心位置をＸ3とすると、位置Ｘ3は投影光学系２０の
光軸ＡＸ上にあり、レチクル中心Ｃと共役な位置であ
る。As shown in FIG. 5B, the position X 1 of the substrate stage 31 when the mark RMa of the mask 10 and the reference mark FM on the reference member FP are aligned by using the mask alignment system 50a is set to the laser. Measure with an interferometer. Similarly, the position X 2 of the substrate stage 31 when the mark RMb of the mask 10 and the reference mark FM are aligned using the mask alignment system 50b, and the index mark and the reference mark FM of the substrate alignment system 60 are aligned. Position X of substrate stage 31 when
Measure 4 with a laser interferometer, etc. Positions X 1 and X 2
When the center position of the and X 3, position X 3 is on the optical axis AX of the projection optical system 20, a reticle center C a conjugate position.
【０００６】ベースライン量ＢＬは、差（Ｘ3−Ｘ4）を
計算することで求められる。このベースライン量ＢＬ
は、後で感光基板上のアライメントマークを基板アライ
メント系６０でアライメントして投影光学系２０の直下
に送り込むときの基準量となるものである。すなわち、
感光基板上の１ショット（被露光領域）の中心と感光基
板上のアライメントマークとの間隔をＸＰ、感光基板上
のアライメントマークが基板アライメント系６０の指標
マークと合致したときの基板ステージ３１の位置をＸ5
とすると、ショット中心とマスク中心Ｃとを合致させる
ためには、基板ステージ３１を次式の位置に移動させれ
ばよい。The baseline amount BL is obtained by calculating the difference (X 3 -X 4 ). This baseline amount BL
Is a reference amount when the alignment mark on the photosensitive substrate is later aligned by the substrate alignment system 60 and sent directly below the projection optical system 20. That is,
The distance between the center of one shot (exposed region) on the photosensitive substrate and the alignment mark on the photosensitive substrate is XP, and the position of the substrate stage 31 when the alignment mark on the photosensitive substrate matches the index mark of the substrate alignment system 60. X 5
Then, in order to match the shot center with the mask center C, the substrate stage 31 may be moved to the position of the following equation.
【０００７】（Ｘ5−ＢＬ−ＸＰ）又は（Ｘ5−ＢＬ＋Ｘ
Ｐ） このように、オフ・アクシス方式の基板アライメント系
６０を用いて感光基板上のアライメントマーク位置を検
出した後、ベースライン量ＢＬに関連する一定量だけ基
板ステージ３１を送り込むだけで、直ちにマスク１０の
パターンを感光基板上のショット領域に正確に重ね合わ
せて露光することができる。なお、ここでは１次元方向
についてのみ考えたが、実際には２次元で考える必要が
ある。(X 5 -BL-XP) or (X 5 -BL + X)
P) As described above, after the alignment mark position on the photosensitive substrate is detected using the off-axis type substrate alignment system 60, the substrate stage 31 is fed by a fixed amount related to the baseline amount BL, and the mask is immediately formed. The ten patterns can be accurately superimposed and exposed on the shot area on the photosensitive substrate. Although only the one-dimensional direction is considered here, it is actually necessary to consider the two-dimensional direction.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置
は、基準マークを設けた基準部材を基板ステージ上の感
光基板と干渉しない位置に１個だけ配置するものである
ため、感光基板のサイズが大型化するに伴い、基板ステ
ージに本来露光のために必要なサイズ以上のストローク
が必要とされたり、有限なストロークにより感光基板の
サイズが制限を受けたり、さらには重ね合わせて露光さ
れる層間の位置合わせを行うアライメント系の配置が制
限されるなどという問題があった。In the conventional projection exposure apparatus, since only one reference member provided with the reference mark is arranged at a position on the substrate stage where it does not interfere with the photosensitive substrate, the size of the photosensitive substrate is reduced. With the increase in size, the substrate stage requires a stroke larger than the size originally required for exposure, the size of the photosensitive substrate is limited by a finite stroke, and further, the layers exposed by overlapping are exposed. There is a problem that the arrangement of the alignment system for performing the alignment is limited.
【０００９】例えば、液晶ディスプレイの製造に使用さ
れる投影露光装置は、ディスプレイの大型化により感光
基板（ガラスプレート）が大型化しているため、プレー
トを載置する基板ステージも大型化し、基板ステージの
ストロークも次第に長いものになってきている。一方、
プレート上に形成するアライメントマークは、マーク間
のスパンを長くして計測精度を高めるため、あるいはデ
バイスのレイアウトによらず常にプレート上の同一位置
にマークを形成してアライメント操作を画一化する等の
目的から、プレートの周辺部に配置されることが多い。
このような大型プレートの両端に配置されたアライメン
トマークを１つのオフ・アクシス方式の基板アライメン
ト系で検出しようとすると、基板ステージのストローク
を非常に長くする必要があり、基板ステージの設計を困
難にすると同時にスループットの低下をまねく。基板ス
テージのストロークを長くしないために、オフ・アクシ
スの基板アライメント系を投影光学系の両側に２つ設け
ることも考えられる。しかし、２つの基板アライメント
系を用いると、アライメント操作時には長いストローク
を必要としないが、基準マークを用いて従来の方法で２
つの基板アライメント系をキャリブレーションしようと
すると基板ステージにはやはり長いストロークが必要と
される。For example, in a projection exposure apparatus used for manufacturing a liquid crystal display, since the photosensitive substrate (glass plate) is upsized due to the upsizing of the display, the substrate stage on which the plate is placed is also upsized. The stroke is gradually becoming longer. on the other hand,
For alignment marks formed on the plate, the span between the marks is increased to improve the measurement accuracy, or the marks are always formed at the same position on the plate regardless of the device layout to make the alignment operation uniform. For the purpose of, it is often placed around the periphery of the plate.
To detect the alignment marks arranged on both ends of such a large plate by one off-axis type substrate alignment system, it is necessary to make the stroke of the substrate stage extremely long, which makes the design of the substrate stage difficult. At the same time, it causes a decrease in throughput. In order not to lengthen the stroke of the substrate stage, it is possible to provide two off-axis substrate alignment systems on both sides of the projection optical system. However, when two substrate alignment systems are used, a long stroke is not required during the alignment operation, but the conventional method using the reference marks is used.
When trying to calibrate two substrate alignment systems, the substrate stage still requires a long stroke.
【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、オフ・アクシス方式の基板アラ
イメント系を備える投影露光装置において、アライメン
ト時間を短縮してスループットを増大し、かつ基板ステ
ージのストロークを長くすることなしに大きなサイズの
感光基板を露光することができるようにすることを目的
とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. In a projection exposure apparatus having an off-axis type substrate alignment system, the alignment time is shortened to increase the throughput, and An object of the present invention is to enable exposure of a large size photosensitive substrate without lengthening the stroke of the substrate stage.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明では、基板ステー
ジ上の異なる位置に基準マークを有する基準部材を複数
個配置し、またそれら複数の基準マークを観察できるオ
フ・アクシス方式の基板アライメント系を複数設けるこ
とで前記目的を達成する。According to the present invention, there is provided an off-axis type substrate alignment system in which a plurality of reference members having reference marks are arranged at different positions on a substrate stage, and the plurality of reference marks can be observed. The above object is achieved by providing a plurality of them.
【００１２】すなわち、本発明の投影露光装置は、感光
基板を載置して２次元方向に移動可能な基板ステージ
と、マスクのパターンを感光基板上に投影する投影光学
系と、投影光学系の光軸から離れた位置に第１の検出領
域を有し、感光基板上のアライメントマークを検出する
第１のオフ・アクシス方式の基板アライメント系と、投
影光学系の光軸から離れた第１の検出領域と異なる位置
に第２の検出領域を有し、感光基板上のアライメントマ
ークを検出する第２のオフ・アクシス方式の基板アライ
メント系と、第１の基板アライメント系で検出し得る基
準マークを有し、基板ステージ上に設けられた、第１の
基板アライメント系用の第１基準部材と、第２の基板ア
ライメント系で検出し得る基準マークを有し、基板ステ
ージ上で第１基準部材とは異なる位置に設けられた、第
２の基板アライメント系用の第２基準部材とを備えたこ
とを特徴とするものである。That is, the projection exposure apparatus of the present invention comprises a substrate stage on which a photosensitive substrate is placed and movable in two dimensions, a projection optical system for projecting a mask pattern onto the photosensitive substrate, and a projection optical system. A first off-axis substrate alignment system that has a first detection region at a position away from the optical axis and detects an alignment mark on the photosensitive substrate, and a first off-axis type substrate alignment system away from the optical axis of the projection optical system. A second off-axis type substrate alignment system that has a second detection region at a position different from the detection region and detects an alignment mark on the photosensitive substrate, and a reference mark that can be detected by the first substrate alignment system are provided. And a first reference member for the first substrate alignment system, which is provided on the substrate stage, and a reference mark detectable by the second substrate alignment system. Provided at a position different from the one in which is characterized in that a second reference member for the second substrate alignment system.
【００１３】基板ステージ上における第１基準部材と第
２基準部材の間隔は、基板アライメント系の第１検出領
域と第２検出領域との間隔に応じて決定される。第１基
準部材と第２基準部材の位置は、ベースライン計測及び
第１と第２のオフ・アクシスの基板アライメント系同士
のキャリブレーションに際して基板ステージのストロー
クができるだけ長くならないように配置されているのが
好ましい。基板ステージ上における第１基準部材と第２
基準部材の間隔をＬ、基板アライメント系の第１検出領
域と第２検出領域との間隔をＬａ、第１基準部材の基準
マークと第２基準部材の基準マークに対応してマスクに
形成された２つのアライメントマークが投影光学系によ
って基板ステージ側に投影される２つの投影位置の間隔
をＬｂとするとき、次式を満たすようにＬを設定するの
も一つの方法である。The distance between the first reference member and the second reference member on the substrate stage is determined according to the distance between the first detection region and the second detection region of the substrate alignment system. The positions of the first reference member and the second reference member are arranged so that the stroke of the substrate stage is not as long as possible during the baseline measurement and the calibration between the first and second off-axis substrate alignment systems. Is preferred. The first reference member and the second on the substrate stage
The distance between the reference members is L, the distance between the first detection region and the second detection region of the substrate alignment system is La, and the reference mark of the first reference member and the reference mark of the second reference member are formed on the mask. When the distance between the two projection positions at which the two alignment marks are projected on the substrate stage side by the projection optical system is Lb, L is set so as to satisfy the following expression.
【００１４】Ｌｂ＜Ｌ＜Ｌａ 基板アライメント系の第１の検出領域及び第２の検出領
域は、それぞれ投影光学系の投影視野の外側に設定する
ことができる。また、基準部材は、基板ステージに対し
て昇降可能に設けることで基板ステージ上に載置される
感光基板との干渉を避けることができる。Lb <L <La The first detection region and the second detection region of the substrate alignment system can be set outside the projection visual field of the projection optical system. Further, by providing the reference member so that it can be moved up and down with respect to the substrate stage, it is possible to avoid interference with the photosensitive substrate mounted on the substrate stage.
【００１５】本発明によると、基板ステージ上に基準マ
ークが設けられた基準部材を複数個配置することでオフ
・アクシスの基板アライメント系の間隔をステージスト
ローク以上に設定することができるため、基板ステージ
は感光基板の大型化に対し有効なストロークを有するだ
けで過度に長いストロークを有する必要はない。また、
アライメント系の配置も制限を受けることがない。According to the present invention, by disposing a plurality of reference members provided with reference marks on the substrate stage, it is possible to set the interval of the off-axis substrate alignment system to a stage stroke or more. Does not have to have an excessively long stroke, but only has an effective stroke for increasing the size of the photosensitive substrate. Also,
The arrangement of the alignment system is also not limited.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明による投影露光装置
の一例の概略説明図であり、図２はその基板ステージの
概略平面図である。この投影露光装置は２つのオフ・ア
クシス方式の基板アライメント系６０ａ，６０ｂを有す
る。基板ステージ３１上には、第１の基板アライメント
系６０ａに対する基準マークを有する第１の基準部材Ｆ
Ｐａと、第２の基板アライメント系６０ｂに対する基準
マークを有する第２の基準部材ＦＰｂが設けられてい
る。マスク１０の上方には、一対のＴＴＬ（スルー・ザ
・レンズ）方式のマスクアライメント系５０ａ，５０ｂ
が設けられている。基板アライメント系６０ａ，６０ｂ
やマスクアライメント系５０ａ，５０ｂの構造や機能
は、従来のものと同様である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of an example of a projection exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of its substrate stage. This projection exposure apparatus has two off-axis type substrate alignment systems 60a and 60b. A first reference member F having a reference mark for the first substrate alignment system 60a is provided on the substrate stage 31.
A second reference member FPb having a reference mark for Pa and the second substrate alignment system 60b is provided. Above the mask 10, a pair of TTL (through the lens) type mask alignment systems 50a and 50b are provided.
Is provided. Substrate alignment system 60a, 60b
The structures and functions of the mask alignment systems 50a and 50b are similar to those of the conventional ones.
【００１７】マスクステージ１１上に保持されたマスク
１０は、図示しない照明系からの露光光で照明され、投
影光学系２０はマスク１０に形成されたパターンの像を
基板ステージ３１上に仮想線で示したように載置される
感光基板ＰＴ上に投影する。２次元方向に移動可能な基
板ステージ３１には移動鏡３２ａ，３２ｂが固定されて
おり、レーザ干渉計３３ａ，３３ｂで移動鏡３２ａ，３
２ｂとの距離を計測することで基板ステージ３１の２次
元方向の位置を計測する。主制御系７０は、レーザ干渉
計３３ａ，３３ｂの出力によって基板ステージ３１の位
置をモニターしながらモータ等の駆動手段７１をサーボ
制御することで基板ステージ３１を所望の位置に移動す
る。マスクステージ１１にも基板ステージ３１と同様に
移動鏡１２が固定されており、主制御系７０は移動鏡１
２との距離を計測するレーザ干渉計１３の出力を参照し
てモータ等の駆動手段７２によってマスク１０を所定位
置に移動する。The mask 10 held on the mask stage 11 is illuminated by exposure light from an illumination system (not shown), and the projection optical system 20 forms an image of the pattern formed on the mask 10 on the substrate stage 31 by imaginary lines. The image is projected on the photosensitive substrate PT mounted as shown. Moving mirrors 32a and 32b are fixed to a substrate stage 31 which is movable in two dimensions, and moving mirrors 32a and 32b are fixed by laser interferometers 33a and 33b.
The position of the substrate stage 31 in the two-dimensional direction is measured by measuring the distance from 2b. The main control system 70 moves the substrate stage 31 to a desired position by servo-controlling the driving means 71 such as a motor while monitoring the position of the substrate stage 31 by the outputs of the laser interferometers 33a and 33b. The movable mirror 12 is fixed to the mask stage 11 as well as the substrate stage 31, and the main control system 70 includes the movable mirror 1.
The mask 10 is moved to a predetermined position by driving means 72 such as a motor with reference to the output of the laser interferometer 13 that measures the distance from the mask 2.
【００１８】基板ステージ３１上には、感光基板の表面
に形成されたアライメントマークと同等の基準マークＦ
Ｍａ，ＦＭｂを有する２つの基準部材ＦＰａ，ＦＰｂ
が、後述のように基板ステージ３１に昇降可能に設けら
れている。基準部材ＦＰａの基準マークＦＭａ又は基準
部材ＦＰｂの基準マークＦＭｂが投影光学系２０の投影
視野２１内の所定位置にくるように基板ステージ３１を
位置決めすることで、マスク１０の上方に設けられたマ
スクアライメント系５０ａ又は５０ｂは、マスク１０の
マークＲＭａ又はＲＭｂのうちの一つと基準マークＦＭ
ａもしくはＦＭｂとを同時に検出することができる。On the substrate stage 31, a reference mark F equivalent to an alignment mark formed on the surface of the photosensitive substrate.
Two reference members FPa and FPb having Ma and FMb
However, as will be described later, the substrate stage 31 is provided so as to be able to move up and down. A mask provided above the mask 10 is positioned by positioning the substrate stage 31 so that the reference mark FMa of the reference member FPa or the reference mark FMb of the reference member FPb comes to a predetermined position within the projection visual field 21 of the projection optical system 20. The alignment system 50a or 50b includes one of the marks RMa or RMb of the mask 10 and the reference mark FM.
It is possible to detect a or FMb at the same time.
【００１９】投影光学系２０の投影視野２１の外側に
は、例えば投影光学系２０の直径を挟むようにして検出
領域６１ａ，６１ｂを有する一対のオフ・アクシス方式
の基板アライメント系６０ａ，６０ｂが固設されてい
る。投影光学系２０の投影視野２１、基板アライメント
系６０ａ，６０ｂの検出領域、マスクアライメント系５
０ａ，５０ｂで観察されるマスク１０のアライメントマ
ークＲＭａ，ＲＭｂの投影光学系２０に対して共役な位
置５１ａ，５１ｂ、及び第１及び第２の基準部材ＦＰ
ａ，ＦＰｂは、基板ステージ３１の中心を投影光学系２
０の光軸ＡＸ上に位置させたとき、例えば図２に示すよ
うに配置されている。Outside the projection visual field 21 of the projection optical system 20, for example, a pair of off-axis type substrate alignment systems 60a and 60b having detection regions 61a and 61b so as to sandwich the diameter of the projection optical system 20 are fixedly installed. ing. The projection visual field 21 of the projection optical system 20, the detection regions of the substrate alignment systems 60a and 60b, the mask alignment system 5
0a, 50b, positions 51a, 51b of the alignment marks RMa, RMb of the mask 10 conjugate with the projection optical system 20, and the first and second reference members FP.
a, FPb are the projection optical system 2 at the center of the substrate stage 31.
When positioned on the optical axis AX of 0, they are arranged as shown in FIG. 2, for example.
【００２０】第１基準部材ＦＰａに形成された基準マー
クＦＭａと第２基準部材ＦＰｂに形成された基準マーク
ＦＭｂの間隔をＬ、２つの基板アライメント系６０ａ，
６０ｂの検出領域６１ａ，６１ｂ間の間隔をＬａ、マス
クに形成された２つのアライメントマークＲＭａ，ＲＭ
ｂが投影光学系２０によって基板ステージに投影される
２つの投影位置５１ａ，５１ｂの間隔をＬｂとすると
き、Ｌ，Ｌａ，Ｌｂは次の関係を満たす。The distance between the reference mark FMa formed on the first reference member FPa and the reference mark FMb formed on the second reference member FPb is L, the two substrate alignment systems 60a,
The distance between the detection regions 61a and 61b of 60b is La, and the two alignment marks RMa and RM formed on the mask.
When b is the distance between the two projection positions 51a and 51b projected on the substrate stage by the projection optical system 20, L, La and Lb satisfy the following relationship.
【００２１】Ｌｂ＜Ｌ＜Ｌａ そして、右側の基板アライメント系６０ａは、基板ステ
ージ３１に載置された感光基板ＰＴの右端部領域に形成
されたアライメントマークを受け持ち、左側の基板アラ
イメント系６０ｂは感光基板ＰＴの左端部領域に形成さ
れたアライメントマークを受け持つ。２つの基板アライ
メント系６０ａ，６０ｂは、感光基板の左右両端部に形
成されたアライメントマークを同時に観察できる位置に
設置してもよい。同様の基板アライメント系を３個以上
付設して、感光基板の左右端部領域に各々複数形成され
るアライメントマークを同時に観察するようにすること
もできる。Lb <L <La Then, the right side substrate alignment system 60a takes charge of the alignment mark formed in the right end region of the photosensitive substrate PT mounted on the substrate stage 31, and the left side substrate alignment system 60b is exposed. It is responsible for the alignment mark formed in the left end region of the substrate PT. The two substrate alignment systems 60a and 60b may be installed at positions where the alignment marks formed on the left and right ends of the photosensitive substrate can be observed simultaneously. It is also possible to attach three or more similar substrate alignment systems so that a plurality of alignment marks formed in the left and right end regions of the photosensitive substrate can be observed simultaneously.
【００２２】図示した投影露光装置では、基準部材ＦＰ
ａ，ＦＰｂは基板ステージ３１の基板載置面内に配置さ
れる。したがって、基準部材ＦＰａ，ＦＰｂは、昇降手
段によって基板ステージに対して昇降可能に設置されて
おり、ベースライン測定時あるいは基板アライメント系
６０ａ，６０ｂとマスクアライメント系５０ａ，５０ｂ
のキャリブレーション時には、そのマーク面が感光基板
の面と同じ高さになるように基板ステージ３１から突出
させられ、通常の露光動作時には感光基板と干渉しない
ように基板ステージ３１内に退避させられる。In the illustrated projection exposure apparatus, the reference member FP
a and FPb are arranged in the substrate mounting surface of the substrate stage 31. Therefore, the reference members FPa and FPb are installed so as to be able to move up and down with respect to the substrate stage by the elevating means, and are used for baseline measurement or the substrate alignment systems 60a and 60b and the mask alignment systems 50a and 50b.
During calibration, the mark surface is projected from the substrate stage 31 so as to be at the same height as the surface of the photosensitive substrate, and retracted into the substrate stage 31 during normal exposure operation so as not to interfere with the photosensitive substrate.
【００２３】図３は、基準部材の昇降手段の一例を説明
する図２のＡ−Ａ断面図である。ここでは基準部材ＦＰ
ａについて説明するが、他方の基準部材ＦＰｂも同様の
昇降手段によって上下動される。基準部材ＦＰａが配置
される基板ステージ位置には穴８０が設けられ、その中
には第１のガイド部材８１と第２のガイド部材８２が設
けられている。第１のガイド部材８１はガイド部８１ａ
と、図示しないエア配管に接続される孔８１ｂと、シリ
ンダ部８１ｃとを有し、第２のガイド部材８２はガイド
部８２ａと、図示しないエア配管に接続される孔８２ｂ
とシリンダ部８２ｃとを有している。上面に基準マーク
ＦＭａを有する基準部材ＦＰａは、孔８１ｂ又は孔８２
ｂにエアを供給することにより、第１のガイド部材８１
と第２のガイド部材８２に案内されてＺ方向に駆動され
る。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 for explaining an example of the raising / lowering means of the reference member. Here, the reference member FP
Although a will be described, the other reference member FPb is also moved up and down by the same lifting / lowering means. A hole 80 is provided at the substrate stage position where the reference member FPa is arranged, and a first guide member 81 and a second guide member 82 are provided therein. The first guide member 81 has a guide portion 81a.
And a hole 81b connected to an air pipe (not shown) and a cylinder portion 81c. The second guide member 82 has a guide part 82a and a hole 82b connected to an air pipe (not shown).
And a cylinder portion 82c. The reference member FPa having the reference mark FMa on the upper surface is the hole 81 b or the hole 82.
By supplying air to b, the first guide member 81
And is guided by the second guide member 82 and driven in the Z direction.
【００２４】ガイド部材８１のシリンダ部８１ｃ内を移
動するエア受け用つば部８３ａとシリンダ８１ｃの上端
部の位置関係は、基準部材ＦＰａが実線で示す上昇位置
にあるとき、その表面に設けられた基準マークＦＭａが
基板ステージ３１上の基板載置面３５に載置される感光
基板ＰＴの表面と同じ高さとなり、また基準部材ＦＰａ
が仮想線で示す下降位置にあるときは、基板ステージ３
１の基板載置面３５上に感光基板ＰＴが載置されても、
感光基板ＰＴと干渉しない位置に基準マークＦＭａが退
避するように定められている。したがって、第２のガイ
ド部材８２の孔８２ｂからエアを供給して基準部材ＦＰ
ａの下端に上方への推力を与えるとともに、第１のガイ
ド部材の孔８１ｂからエアを吸引して、エア受け用つば
部８３ａを第１のガイド部材８１のシリンダ部８１ｃの
上端に当接させることで、基準部材ＦＰａの基準マーク
ＦＭａは、基板ステージ３１上に感光基板ＰＴが載置さ
れたときの感光基板表面と同じ位置まで上昇し、その位
置に固定される。また、第２のガイド部材８２の孔８２
ｂからエアを吸引し、同時に第１のガイド部材８１の孔
８１ｂにエアを供給することで、基準部材ＦＰａは感光
基板ＰＴが載置されても干渉しない位置に退避する。な
お、基準部材の上下動は、モータ等他の駆動手段によっ
て行ってもよい。The positional relationship between the air receiving flange portion 83a moving in the cylinder portion 81c of the guide member 81 and the upper end portion of the cylinder 81c is provided on the surface of the reference member FPa when the reference member FPa is in the raised position shown by the solid line. The reference mark FMa has the same height as the surface of the photosensitive substrate PT mounted on the substrate mounting surface 35 on the substrate stage 31, and the reference member FPa.
Is in the lowered position indicated by the phantom line, the substrate stage 3
Even if the photosensitive substrate PT is placed on the substrate placing surface 35 of No. 1,
The reference mark FMa is set to retract at a position where it does not interfere with the photosensitive substrate PT. Therefore, the air is supplied from the hole 82b of the second guide member 82 to supply the reference member FP.
An upward thrust is applied to the lower end of a, and air is sucked from the hole 81b of the first guide member to bring the air receiving flange portion 83a into contact with the upper end of the cylinder portion 81c of the first guide member 81. As a result, the reference mark FMa of the reference member FPa rises to the same position as the surface of the photosensitive substrate when the photosensitive substrate PT is placed on the substrate stage 31, and is fixed at that position. In addition, the hole 82 of the second guide member 82
By sucking air from b and supplying air to the hole 81b of the first guide member 81 at the same time, the reference member FPa is retracted to a position where it does not interfere even if the photosensitive substrate PT is placed. The vertical movement of the reference member may be performed by another driving means such as a motor.
【００２５】次に、基板アライメント系６０ａ，６０ｂ
及びマスクアライメント系５０ａ，５０ｂを用いたアラ
イメント動作の一例について説明する。基板ステージ３
１はレーザ干渉計３３ａ，３３ｂにて位置計測を行い、
主制御系７０の制御下に駆動手段７０で駆動制御されて
いる。Next, the substrate alignment systems 60a and 60b
An example of the alignment operation using the mask alignment systems 50a and 50b will be described. Substrate stage 3
1 measures the position with laser interferometers 33a and 33b,
Drive control is performed by the drive means 70 under the control of the main control system 70.
【００２６】まず、基板ステージ３１の基準部材ＦＰａ
に設けられた基準マークＦＭａがマスクアライメント系
５０ａの視野５１ａに入るように基板ステージ３１を移
動し、基準マークＦＭａとマスク１０のマークＲＭａを
用いてマスク１０をアライメントし、その位置情報を基
板ステージ３１のレーザ干渉計３３ａ，３３ｂの計測値
で定義された基板ステージ移動座標系に写像する。次
に、この基準マークＦＭａが基板アライメント系６０ａ
の検出領域６１ａに位置するように基板ステージ３１を
駆動し、基板アライメント系６０ａで基準マークＦＭａ
を計測し、同様に基板アライメント系６０ａの位置情報
を基板ステージ移動座標系に写像する。First, the reference member FPa of the substrate stage 31.
The substrate stage 31 is moved so that the reference mark FMa provided in the mask alignment system 50a enters the field of view 51a of the mask alignment system 50a, the mask 10 is aligned using the reference mark FMa and the mark RMa of the mask 10, and the position information of the alignment is obtained. It maps to the substrate stage movement coordinate system defined by the measurement values of the laser interferometers 33a and 33b of 31. Next, the reference mark FMa is the substrate alignment system 60a.
The substrate stage 31 is driven so as to be located in the detection region 61a of the reference mark FMa.
Is similarly measured and the position information of the substrate alignment system 60a is similarly mapped onto the substrate stage moving coordinate system.
【００２７】次いで、他方の基準部材ＦＰｂに形成され
た基準マークＦＭｂを用いて同様の操作を行う。すなわ
ち、基準マークＦＭｂを用いて、すでに基準マークＦＭ
ａでアライメントされたマスク１０を計測し、そののち
基板アライメント系６０ｂの位置を計測する。具体的に
は、マスクアライメント系５０ａで、基準マークＦＭｂ
とマスク１０のマークＭＲａを用いてマスク１０をアラ
イメントし、その位置情報を基板ステージ移動座標系に
写像する。続いて、基板アライメント系６０ｂによって
基準マークＦＭｂを計測し、基板アライメント系６０ｂ
の位置情報を基板ステージ移動座標系に写像する。Then, the same operation is performed using the reference mark FMb formed on the other reference member FPb. That is, by using the reference mark FMb, the reference mark FM is already used.
The mask 10 aligned in a is measured, and then the position of the substrate alignment system 60b is measured. Specifically, in the mask alignment system 50a, the fiducial mark FMb
The mask 10 is aligned using the mark MRa of the mask 10 and the position information thereof is mapped to the substrate stage moving coordinate system. Subsequently, the reference mark FMb is measured by the substrate alignment system 60b, and the substrate alignment system 60b is measured.
Position information is mapped onto the substrate stage moving coordinate system.
【００２８】このようにして、一方の基準マークＦＭａ
を用いてマスク１０と基板アライメント系をアライメン
トし、他方の基準マークＦＭｂを用いて同じマスク１０
と基板アライメント系６０ｂをアライメントする。その
結果、マスクアライメント系５０を媒介として全てのア
ライメント系の相対位置が基板ステージ移動座標系上で
決定され、アライメント系のキャリブレーションが行わ
れる。In this way, one fiducial mark FMa
Is used to align the mask 10 and the substrate alignment system, and the other reference mark FMb is used to make the same mask 10
And the substrate alignment system 60b. As a result, the relative positions of all alignment systems are determined on the substrate stage moving coordinate system through the mask alignment system 50, and the alignment systems are calibrated.
【００２９】その後、感光基板ＰＴが基板ステージ３１
上に搬送され、基板アライメント系６０ａ，６０ｂによ
るアライメントののち露光される。基板アライメント系
６０ａ，６０ｂは、それぞれの検出領域の近くに位置す
るアライメントマークの検出を分担して受け持つ。After that, the photosensitive substrate PT is moved to the substrate stage 31.
It is conveyed to the upper side, and is exposed after alignment by the substrate alignment systems 60a and 60b. The substrate alignment systems 60a and 60b share and handle the detection of the alignment marks located near the respective detection areas.
【００３０】図２の配置の時に、基準マークＦＭａが検
出領域６１ａと投影位置５１ｂのほぼ中間に位置し、基
準マークＦＭｂが検出領域６１ｂと投影位置５１ａのほ
ぼ中間に位置するように基準部材ＦＰａ，ＦＰｂを配置
すると、すなわち次式を満足するようにＬを設定する
と、アライメント系をキャリブレーションする際の基板
ステージ３１の移動量を少なくすることができる。In the arrangement shown in FIG. 2, the reference member FPa is positioned so that the reference mark FMa is located substantially in the middle of the detection area 61a and the projection position 51b, and the reference mark FMb is located substantially in the middle of the detection area 61b and the projection position 51a. , FPb are arranged, that is, L is set so as to satisfy the following equation, it is possible to reduce the movement amount of the substrate stage 31 when calibrating the alignment system.
【００３１】Ｌ≒（Ｌａ−Ｌｂ）／２ なお、基板ステージ上に設けられる基準部材は、１個の
基準部材に１個の基準マークを設ける他に、図４に略示
するように、１つの基準部材ＦＰに複数の基準マークＦ
Ｍａ，ＦＭｂを設けるようにしてもかまわない。L.apprxeq. (La-Lb) / 2 Note that the reference member provided on the substrate stage has one reference mark in addition to one reference member, as shown in FIG. Multiple reference marks F on one reference member FP
Ma and FMb may be provided.
【００３２】なお、上述の実施の形態においては、基準
マークＦＭａとＦＭｂとの位置関係は既知として説明し
たが、例えば一方のマスクアライメント系５０ａの視野
中心に基準マークＦＭａとＦＭｂをそれぞれ順次位置合
わせし、その時のレーザ干渉計の計測値から基準マーク
ＦＭａとＦＭｂの位置関係を検出することもできる。In the above embodiment, the positional relationship between the fiducial marks FMa and FMb is known, but for example, the fiducial marks FMa and FMb are sequentially aligned with the center of the visual field of one mask alignment system 50a. However, the positional relationship between the reference marks FMa and FMb can be detected from the measurement value of the laser interferometer at that time.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明によると、基板ステージのストロ
ークを必要以上に長くすることなしに、より大型の感光
基板に対応することができ、スループットの向上を図る
ことができる。また、アライメント系の配置に対する制
限が少なくなることで計測スパンを大きくとることがで
き、位置合わせの精度を向上することができる。According to the present invention, a larger photosensitive substrate can be accommodated without increasing the stroke of the substrate stage more than necessary, and the throughput can be improved. Further, since the restriction on the arrangement of the alignment system is reduced, the measurement span can be increased and the alignment accuracy can be improved.
【図１】本発明による投影露光装置の概略説明図。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a projection exposure apparatus according to the present invention.
【図２】基板ステージの概略平面図。FIG. 2 is a schematic plan view of a substrate stage.
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図４】基準部材及び基準マークの他の例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing another example of the reference member and the reference mark.
【図５】従来の投影露光装置におけるベースライン計測
の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of baseline measurement in a conventional projection exposure apparatus.
【符号の説明】 １０…マスク、１１…マスクステージ、１２…移動鏡、
１３…レーザ干渉計、２０…投影光学系、２１…投影視
野、３１…基板ステージ、３２ａ，３２ｂ…移動鏡、３
３ａ，３３ｂ…レーザ干渉計、５０，５０ａ，５０ｂ…
マスクアライメント系、６０，６０ａ，６０ｂ…基板ア
ライメント系、７０…主制御系、７１，７２…駆動手
段、８１…第１のガイド部材、８２…第２のガイド部
材、ＦＭ，ＦＭａ，ＦＭｂ…基準マーク、ＦＰ，ＦＰ
ａ，ＦＰｂ…基準部材、ＰＴ…感光基板[Explanation of Codes] 10 ... Mask, 11 ... Mask stage, 12 ... Moving mirror,
13 ... Laser interferometer, 20 ... Projection optical system, 21 ... Projection field of view, 31 ... Substrate stage, 32a, 32b ... Moving mirror, 3
3a, 33b ... Laser interferometer, 50, 50a, 50b ...
Mask alignment system, 60, 60a, 60b ... Substrate alignment system, 70 ... Main control system, 71, 72 ... Driving means, 81 ... First guide member, 82 ... Second guide member, FM, FMa, FMb ... Reference Mark, FP, FP
a, FPb ... Reference member, PT ... Photosensitive substrate
Claims (5)
能な基板ステージと、 マスクのパターンを前記感光基板上に投影する投影光学
系と、 前記投影光学系の光軸から離れた位置に第１の検出領域
を有し、前記感光基板上のアライメントマークを検出す
る第１の基板アライメント系と、 前記投影光学系の光軸から離れた前記第１の検出領域と
異なる位置に第２の検出領域を有し、前記感光基板上の
アライメントマークを検出する第２の基板アライメント
系と、 前記第１の基板アライメント系で検出し得る基準マーク
を有し、前記基板ステージ上に設けられた、前記第１の
基板アライメント系用の第１基準部材と、 前記第２の基板アライメント系で検出し得る基準マーク
を有し、前記基板ステージ上で前記第１基準部材とは異
なる位置に設けられた、前記第２の基板アライメント系
用の第２基準部材とを備えたことを特徴とする投影露光
装置。1. A substrate stage on which a photosensitive substrate is placed and movable in a two-dimensional direction, a projection optical system for projecting a mask pattern onto the photosensitive substrate, and a position distant from the optical axis of the projection optical system. A first substrate alignment system for detecting an alignment mark on the photosensitive substrate, and a second substrate at a position different from the first detection region distant from the optical axis of the projection optical system. And a reference mark detectable by the first substrate alignment system, and provided on the substrate stage. A first reference member for the first substrate alignment system, and a reference mark detectable by the second substrate alignment system, and provided at a position different from the first reference member on the substrate stage. The projection exposure apparatus characterized by comprising a second reference member for the second substrate alignment system.
準部材と前記第２基準部材の間隔は、前記第１検出領域
と前記第２検出領域との間隔に応じて決定されることを
特徴とする請求項１記載の投影露光装置。2. The distance between the first reference member and the second reference member on the substrate stage is determined according to the distance between the first detection region and the second detection region. The projection exposure apparatus according to claim 1.
準部材と前記第２基準部材の間隔は、前記第１検出領域
と前記第２検出領域の間隔より短いことを特徴とする請
求項１又は２記載の投影露光装置。3. The distance between the first reference member and the second reference member on the substrate stage is shorter than the distance between the first detection region and the second detection region. The projection exposure apparatus described.
は、それぞれ前記投影光学系の投影視野の外側に設定さ
れていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の投
影露光装置。4. The projection exposure according to claim 1, 2 or 3, wherein each of the first detection area and the second detection area is set outside a projection field of view of the projection optical system. apparatus.
して昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項記載の投影露光装置。5. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the reference member is provided so as to be movable up and down with respect to the substrate stage.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116249A JPH09306802A (en) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | Projection exposure device |
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| US08/853,389 US5920378A (en) | 1995-03-14 | 1997-05-09 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116249A JPH09306802A (en) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | Projection exposure device |
Publications (2)
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Family
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Family Applications (1)
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| JP8116249A Pending JPH09306802A (en) | 1995-03-14 | 1996-05-10 | Projection exposure device |
Country Status (2)
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| KR (1) | KR970077111A (en) |
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1996
- 1996-05-10 JP JP8116249A patent/JPH09306802A/en active Pending
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1997
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