JPH1064808A - Mask alignment method and projection exposure method - Google Patents
Mask alignment method and projection exposure methodInfo
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- JPH1064808A JPH1064808A JP8239714A JP23971496A JPH1064808A JP H1064808 A JPH1064808 A JP H1064808A JP 8239714 A JP8239714 A JP 8239714A JP 23971496 A JP23971496 A JP 23971496A JP H1064808 A JPH1064808 A JP H1064808A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影光学系の投影倍率調整によってマスクの
パターンの投影像の位置ずれが発生しないマスクの位置
合わせ方法を提供する。
【解決手段】 マスクRに形成されたパターンの像が投
影光学系PLを介して感光性の基板上に転写されるのに
先立って、第1、第2工程において、投影光学系PLの
投影倍率変更前後のマスクRのパターンと所定の位置関
係で形成された少なくとも2つの位置合わせ用マーク1
9a、19bの投影位置がそれぞれ計測される。そし
て、第3工程において、第1、第2工程の計測結果に基
づいて、投影光学系PLの投影倍率を変更したときにも
パターンの投影像の中心が変化しないようにマスクRの
位置が調整される。従って、投影光学系PLの投影倍率
の調整によってマスクのパターンの投影像の位置ずれが
発生しない。
(57) [Problem] To provide a method of aligning a mask in which a displacement of a projected image of a mask pattern does not occur due to adjustment of a projection magnification of a projection optical system. SOLUTION: Before a pattern image formed on a mask R is transferred onto a photosensitive substrate via a projection optical system PL, a projection magnification of the projection optical system PL is set in first and second steps. At least two alignment marks 1 formed in a predetermined positional relationship with the pattern of the mask R before and after the change
The projection positions 9a and 19b are respectively measured. Then, in the third step, the position of the mask R is adjusted based on the measurement results of the first and second steps so that the center of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system PL is changed. Is done. Therefore, the displacement of the projection image of the mask pattern does not occur due to the adjustment of the projection magnification of the projection optical system PL.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクの位置合わ
せ方法及び投影露光方法に係り、更に詳しくは、半導体
素子又は液晶表示素子等の製造におけるフォトリソグラ
フィ工程で使用される、マスクに形成されたパターンの
像を投影光学系を介して感光性の基板上に転写する投影
露光装置に適用して好適なマスクの位置合わせ方法及び
投影露光方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of aligning a mask and a method of projecting and exposing the same, and more particularly, to a method of forming a mask used in a photolithography process in the manufacture of a semiconductor device or a liquid crystal display device. The present invention relates to a mask alignment method and a projection exposure method suitable for a projection exposure apparatus which transfers a pattern image onto a photosensitive substrate via a projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマ
スク又はレチクル等(以下、「レチクル」と総称する)
のパターンの像を投影光学系を介して感光剤が塗布され
たウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「感
光基板」という)上の各ショット領域に投影する投影露
光装置が使用されている。この種の投影露光装置として
近年は、感光基板を2次元的に移動自在なステージ上に
載置し、このステージにより感光基板を歩進(ステッピ
ング)させて、レチクルのパターン像を感光基板上の各
ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステ
ップ・アンド・リピート方式の露光装置、特に、縮小投
影型の露光装置(ステッパー)が比較的多く用いられて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured by a photolithography process, a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is used.
A projection exposure apparatus is used for projecting an image of the above pattern onto each shot area on a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitive agent via a projection optical system (hereinafter, appropriately referred to as a “photosensitive substrate”). . In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a photosensitive substrate is placed on a two-dimensionally movable stage, and the stage is moved (stepped) by the stage, so that a reticle pattern image is formed on the photosensitive substrate. A so-called step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of sequentially exposing each shot area, in particular, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is used relatively frequently.
【0003】例えば、半導体素子は基板(ウエハ)上に
多数層の回路パターンを重ねて露光することにより形成
される。そして、2層目以降の回路パターンをウエハ上
に投影露光する際には、ウエハ上の既に形成された回路
パターンとレチクルのパターン像との位置合わせ、即ち
ウエハとレチクルとの位置合わせ(アライメント)を精
確に行う必要がある。[0003] For example, a semiconductor element is formed by superposing and exposing a multi-layer circuit pattern on a substrate (wafer). When projecting and exposing the circuit pattern of the second and subsequent layers on the wafer, the alignment between the already formed circuit pattern on the wafer and the reticle pattern image, that is, the alignment between the wafer and the reticle (alignment) Must be performed accurately.
【0004】この位置合わせ(重ねあわせ)に際して、
露光波長の光束でウエハ上の位置合わせマークを照明し
その像をレチクルパターン面に生じさせ、その像の位置
とレチクル上の位置合わせマークとの位置関係を直接計
測することにより、相対的な位置関係の計測及び位置合
わせを行う方式もあるが、この方式ではウエハ上のマー
ク近傍が感光してしまうことから殆ど使用されておら
ず、現在使用されている一般的な方法は、露光波長以外
の光束で感光基板上のマークの位置を検出する方法であ
り、マーク検出光学系の一部として投影光学系を使用す
る方式(TTL(Through The Lens)方式)や、専用の
位置検出光学系を使用する方式(以下「オフ・アクシス
(off-Axis)方式」と称する)がある。これらの方式で
は、レチクルと感光基板とを直接位置合わせするのでは
なく、投影露光装置内(一般には感光基板を載置する基
板ステージ上)に設けた基準マークを介して間接的に位
置合わせを行う。[0004] In this positioning (overlapping),
The alignment mark on the wafer is illuminated with the light beam of the exposure wavelength, an image is formed on the reticle pattern surface, and the relative position between the image position and the alignment mark on the reticle is directly measured, so that the relative position is obtained. There is also a method of measuring and positioning the relationship, but this method is hardly used because the vicinity of the mark on the wafer is exposed, and the general method currently used is a method other than the exposure wavelength. A method of detecting the position of a mark on a photosensitive substrate with a light beam, using a projection optical system as a part of the mark detection optical system (TTL (Through The Lens) system), or using a dedicated position detection optical system (Hereinafter referred to as “off-axis method”). In these methods, the reticle is not directly aligned with the photosensitive substrate, but is indirectly adjusted via a reference mark provided in a projection exposure apparatus (generally, on a substrate stage on which the photosensitive substrate is placed). Do.
【0005】一例として、オフ・アクシス方式について
具体的に説明する。先ず、重ね合わせ露光に先立ってレ
チクル上の位置合わせマークの基板ステージ上への投影
像の位置に上記基準マークを位置合わせし、その時の基
板ステージの位置を計測する。続いて、基準マークをマ
ーク検出光学系の下に移動し、マーク検出光学系の検出
基準に対して位置合わせをし、この時にも基板ステージ
の位置を計測する。これら2つのステージ位置の差は、
レチクル基準位置とマーク検出光学系の基準位置の相対
距離を表し、これをベースライン量と呼び、上記のシー
ケンスをベースライン計測と呼ぶ。[0005] As an example, the off-axis method will be specifically described. First, prior to the overlay exposure, the reference mark is aligned with the position of the alignment mark on the reticle projected on the substrate stage, and the position of the substrate stage at that time is measured. Subsequently, the reference mark is moved below the mark detection optical system, and is aligned with the detection reference of the mark detection optical system. At this time, the position of the substrate stage is measured. The difference between these two stage positions is
The relative distance between the reticle reference position and the reference position of the mark detection optical system is referred to as a baseline amount, and the above sequence is referred to as baseline measurement.
【0006】感光基板への重ね合わせ露光時には、感光
基板上の位置検出マークをマーク検出光学系に対して位
置合わせし、基板ステージを、そのときの基板ステージ
の位置からベースライン量だけずれた位置に移動して露
光を行うことで、感光基板上の既存の回路パターンとレ
チクルパターンの像とを重ね合わせることができる。At the time of overlay exposure on the photosensitive substrate, the position detection mark on the photosensitive substrate is aligned with the mark detection optical system, and the substrate stage is displaced from the current position of the substrate stage by a baseline amount. And the exposure is performed, the existing circuit pattern on the photosensitive substrate and the image of the reticle pattern can be superimposed.
【0007】このように、従来の投影露光装置では、レ
チクル上の位置合わせマークの基板ステージ上への投影
像の位置(レチクルのパターンの感光基板上への投影位
置)と、マーク検出光学系の検出基準との位置関係が正
確に求められていれば良いため、レチクルの(装置に対
してではなく感光基板に対する)位置が正確に判ってさ
えいれば、投影露光装置に対しての絶対的位置はそれほ
ど厳密に管理する必要はなかった。例えば、投影光学系
に対するレチクルの位置は、投影光学系の精度が保証さ
れている露光領域をはみださない限り、あまり正確に設
定する必要はなかった。また、投影光学系は通常複数
(例えば20枚以上)のレンズ素子(レンズエレメン
ト)から構成されており、投影光学系の本当の光軸は、
それぞれのレンズ素子の微妙な中心軸の位置ずれの合成
で決まるため、投影光学系の外径基準ではもちろん、両
端のレンズ素子基準で測定しても求めることはできな
い。この一方、余裕を持たせすぎると投影光学系の露光
領域を大き目に作成する必要があり、コスト上不利であ
る。As described above, in the conventional projection exposure apparatus, the position of the projected image of the alignment mark on the reticle on the substrate stage (the projected position of the reticle pattern on the photosensitive substrate) and the position of the mark detection optical system The absolute position of the reticle relative to the projection exposure apparatus is only required if the position of the reticle (with respect to the photosensitive substrate but not with respect to the apparatus) can be accurately determined, since the positional relationship with the detection reference need only be accurately determined. Did not need to be so strictly controlled. For example, the position of the reticle with respect to the projection optical system does not need to be set very accurately as long as it does not extend beyond the exposure area where the accuracy of the projection optical system is guaranteed. Also, there are usually multiple projection optical systems.
(For example, 20 or more) lens elements (lens elements), and the true optical axis of the projection optical system is
Since it is determined by the synthesis of the delicate center axis misalignment of each lens element, it cannot be determined by measuring not only the outer diameter standard of the projection optical system but also the lens elements at both ends. On the other hand, if there is too much room, it is necessary to create a large exposure area of the projection optical system, which is disadvantageous in cost.
【0008】以上の理由により、従来は、例えば、投影
光学系の鏡筒外径基準に機械的な精度で調整を行うレベ
ル、具体的には投影光学系の外径基準でおおまかに(例
えば200〜400μm程度)でレチクルの位置調整を
行っていた。For the above reasons, heretofore, conventionally, for example, a level at which mechanical adjustment is performed with reference to the outer diameter of the barrel of the projection optical system, specifically, roughly based on the outer diameter of the projection optical system (for example, 200 (About 400 μm) to adjust the position of the reticle.
【0009】以上のように、従来の技術では、レチクル
のパターンの中心と投影光学系の光軸とは厳密に一致し
ていないが、前述したように、投影光学系に対するレチ
クルの位置は重ねあわせのためには重要ではないので、
特に問題にはなっていなかった。As described above, in the prior art, the center of the reticle pattern does not exactly coincide with the optical axis of the projection optical system. However, as described above, the position of the reticle with respect to the projection optical system is superimposed. Is not important for
There was no particular problem.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近におけ
る半導体集積回路等のパターン線幅の微細化に伴って、
重ねあわせ精度の要求値もますます厳しくなってきてお
り、このため、感光基板の歪みに合せて投影光学系の倍
率を調整する方法が実施されている。すなわち、感光基
板上に形成された位置検出マークの位置を検出して感光
基板の伸縮量を求め、それに合せて投影光学系の倍率を
最適に調整した状態で露光動作を行うのである。これ
は、主として基板が高熱のプロセス等を経る際の基板の
熱変形(伸縮)を考慮したものである。By the way, with the recent miniaturization of the pattern line width of a semiconductor integrated circuit or the like,
The required value of the overlay accuracy is becoming more and more strict. For this reason, a method of adjusting the magnification of the projection optical system according to the distortion of the photosensitive substrate has been implemented. That is, the position of the position detection mark formed on the photosensitive substrate is detected to determine the amount of expansion and contraction of the photosensitive substrate, and the exposure operation is performed in a state in which the magnification of the projection optical system is optimally adjusted accordingly. This is mainly due to consideration of thermal deformation (expansion and contraction) of the substrate when the substrate goes through a high-temperature process or the like.
【0011】上述した倍率調整の際に、投影光学系の倍
率を本来の倍率から僅かに変化させて使用することにな
るが、前述した如く、従来の装置においては、レチクル
は投影光学系に対して厳密に位置合わせがされておら
ず、レチクル中心と投影光学系の光軸中心は正確には一
致していないため、投影光学系の倍率を変化させるとレ
チクルのパターン像の中心が僅かではあるがシフトして
しまう。すなわち、レチクル中心と投影光学系の光軸が
一致していない時、レチクル中心が投影露光装置に対し
て(アライメントセンサに対して)変化してしまう。こ
のため、倍率の調整の動作で倍率成分は一致しても全体
的に重ねあわせの位置ずれが発生してしまう。この位置
ずれを図3を用いて説明する。図3において、レチクル
のパターン像の中心RCTと投影光学系(有効エリア2
01)の光軸AXは斜めにずれた位置にある。当初のレ
チクル像202に対して、感光基板の伸縮に合せて投影
倍率を調整して、レチクル像203にしたとする。この
とき、倍率は光軸AXを不動点として、そこからの距離
に比例した分、光軸AXから離れる方向に変化する。従
って、各頂点は点線204、205、206上をそれぞ
れ動く。このとき、レチクル像中心RCTも僅かながら
光軸AXから距離をもっているため、点線204にそっ
て僅かに移動(シフト)する。これが、誤差となる。In the above-described magnification adjustment, the magnification of the projection optical system is slightly changed from the original magnification, and as described above, in the conventional apparatus, the reticle is not used with respect to the projection optical system. And the reticle center does not exactly match the optical axis center of the projection optical system, so if the magnification of the projection optical system is changed, the center of the reticle pattern image will be slightly Will shift. That is, when the center of the reticle does not coincide with the optical axis of the projection optical system, the center of the reticle changes with respect to the projection exposure apparatus (with respect to the alignment sensor). For this reason, even when the magnification components match in the operation of adjusting the magnification, a position shift of superimposition occurs as a whole. This displacement will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the center RCT of the reticle pattern image and the projection optical system (effective area 2)
The optical axis AX of 01) is at a position shifted obliquely. It is assumed that the reticle image 203 is formed by adjusting the projection magnification of the initial reticle image 202 in accordance with the expansion and contraction of the photosensitive substrate. At this time, the magnification changes in a direction away from the optical axis AX by an amount proportional to the distance from the optical axis AX as a fixed point. Therefore, each vertex moves on dotted lines 204, 205, and 206, respectively. At this time, the reticle image center RCT is slightly moved (shifted) along the dotted line 204 because it is slightly away from the optical axis AX. This is an error.
【0012】通常、前述したように機械的に投影光学系
の外径基準でレチクル位置を調整した場合、レチクルの
パターン像の中心と光軸中心のずれは200〜400μ
m程度見込まれる。この状態で、例えば倍率を20pp
m変化させるとレチクルのパターン像の中心は4〜8n
m変化してしまう。最近の投影露光装置の重ね合せ精度
としては100nm以下の精度が要求されており、倍率
補正の他に投影光学系の結像性能(主としてディストー
ション)やベースラインの変化、ステージの制御精度及
びアライメントセンサ(マーク検出光学系)の測定誤差
等種々の重ね合せ誤差の要因があることを考慮すると、
倍率補正だけでその約1/10が使われるのは許容でき
るレベルではない。Normally, when the reticle position is mechanically adjusted based on the outer diameter of the projection optical system as described above, the deviation between the center of the reticle pattern image and the center of the optical axis is 200 to 400 μm.
m is expected. In this state, for example, a magnification of 20 pp
m, the center of the reticle pattern image is 4 to 8n
m. Recent projection exposure apparatuses are required to have an overlay accuracy of 100 nm or less. In addition to magnification correction, the imaging performance of the projection optical system (mainly distortion), changes in the baseline, stage control accuracy, and alignment sensors Considering that there are various factors of overlay error such as measurement error of (mark detection optical system),
It is not an acceptable level to use about 1/10 of the value only for magnification correction.
【0013】また、倍率変更機構としては、例えば投影
光学系の一部のレンズエレメントを光軸方向に駆動する
機構がよく知られているが、レンズエレメントが正確に
光軸方向に駆動できず、光軸に垂直な方向にわずかにシ
フトしたり、傾斜したりすると、レチクルのパターンの
像は移動してしまう。このような場合、当該レチクルの
パターンの像の移動と、上述したレチクルのパターン像
の中心と光軸中心のずれとが重ね合わさり、倍率変更時
の誤差はますます大きくなるという不都合があった。As a magnification changing mechanism, for example, a mechanism for driving a part of lens elements of a projection optical system in the optical axis direction is well known. However, the lens element cannot be accurately driven in the optical axis direction. If the image is slightly shifted or tilted in a direction perpendicular to the optical axis, the image of the reticle pattern moves. In such a case, the displacement of the image of the pattern of the reticle and the above-described shift of the center of the pattern image of the reticle and the center of the optical axis are superimposed, and there is a problem that the error when changing the magnification is further increased.
【0014】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1ないし4に記載の発明の目的は、投影光学
系の投影倍率調整によってマスクのパターンの投影像の
位置ずれが発生しないマスクの位置合わせ方法を提供す
ることにある。The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to prevent a positional shift of a projected image of a mask pattern by adjusting a projection magnification of a projection optical system. An object of the present invention is to provide a method of aligning a mask.
【0015】また、請求項5に記載の発明の目的は、投
影光学系の投影倍率を調整しながら重ねあわせ露光を行
っても、マスクのパターンの像のシフトに起因する重ね
あわせ誤差が発生しない投影露光方法を提供することに
ある。It is another object of the present invention to prevent the occurrence of a registration error caused by a shift in the image of the mask pattern even when the registration exposure is performed while adjusting the projection magnification of the projection optical system. An object of the present invention is to provide a projection exposure method.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、マスク(R)に形成されたパターンの像を投影光学
系(PL)を介して感光性の基板(W)上に転写するの
に先立って、前記マスクを位置合わせする方法であっ
て、前記マスク(R)上に前記パターンと所定の位置関
係で形成された少なくとも2つの位置合わせ用マーク
(19a、19b)の投影位置を計測する第1工程と;
前記投影光学系(PL)の投影倍率を変更後に、前記少
なくとも2つの位置合わせ用マーク(19a、19b)
の投影位置を計測する第2工程と;前記第1、第2工程
の計測結果に基づいて、前記投影光学系(PL)の投影
倍率を変更したときにも前記パターンの投影像の中心が
変化しないように前記マスクの位置を調整する第3工程
とを含む。According to the first aspect of the present invention, an image of a pattern formed on a mask (R) is transferred onto a photosensitive substrate (W) via a projection optical system (PL). Prior to this, a method of aligning the mask, wherein a projection position of at least two alignment marks (19a, 19b) formed on the mask (R) in a predetermined positional relationship with the pattern is determined. A first step of measuring;
After changing the projection magnification of the projection optical system (PL), the at least two alignment marks (19a, 19b)
A second step of measuring the projection position of the pattern; the center of the projected image of the pattern also changes when the projection magnification of the projection optical system (PL) is changed based on the measurement results of the first and second steps. A third step of adjusting the position of the mask so as not to perform the process.
【0017】これによれば、マスクに形成されたパター
ンの像が投影光学系を介して感光性の基板上に転写され
るのに先立って、第1、第2工程において、投影光学系
の投影倍率変更前後のマスクのパターンと所定の位置関
係で形成された少なくとも2つの位置合わせ用マークの
投影位置がそれぞれ計測される。そして、第3工程にお
いて、第1、第2工程の計測結果に基づいて、投影光学
系の投影倍率を変更したときにもパターンの投影像の中
心が変化しないようにマスクの位置が調整される。すな
わち、マスクが投影光学系に対して、投影光学系の投影
倍率変化によってもそのパターンの投影像の中心位置の
結像位置が変化しない位置に厳密に位置決めされること
から、投影光学系の投影倍率の調整によってマスクのパ
ターンの投影像の位置ずれが発生しない。換言すれば、
投影光学系の投影倍率を変更することにより、マスクの
パターンの像を基板上に既に形成されたパターンに正確
に位置合わせすることができる。According to this, prior to the transfer of the image of the pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate via the projection optical system, the projection of the projection optical system is performed in the first and second steps. The projection positions of at least two alignment marks formed in a predetermined positional relationship with the mask pattern before and after the magnification change are measured. Then, in the third step, the position of the mask is adjusted based on the measurement results of the first and second steps so that the center of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system is changed. . In other words, the mask is precisely positioned with respect to the projection optical system at a position where the imaging position of the center position of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system changes. The displacement of the projected image of the mask pattern does not occur by adjusting the magnification. In other words,
By changing the projection magnification of the projection optical system, the image of the mask pattern can be accurately aligned with the pattern already formed on the substrate.
【0018】ところで、複数枚のマスクを順次交換して
露光を行なうに際し、マスクの交換の度毎に、その交換
後の別のマスクを上記の方法により位置合わせしても勿
論良いが、請求項2に記載の発明の如く、マスクの交換
後にその交換後の別のマスクを、第3工程におけるマス
クの位置に関連する情報を用いて同一位置に位置合わせ
するようにしても良い。このようにすれば、前述した第
3工程におけるマスクの位置に関連する情報を残してお
きさえすれば、マスクを交換した場合にその交換後のマ
スクを速やかに同一位置に位置合わせすることができ
る。By the way, when exposing a plurality of masks sequentially by exchanging masks, each time the masks are exchanged, another mask after the exchange may be positioned by the above method. As in the invention described in item 2, after the replacement of the mask, another mask after the replacement may be positioned at the same position using information relating to the position of the mask in the third step. In this way, if the information related to the position of the mask in the above-described third step is left as it is, when the mask is replaced, the mask after replacement can be promptly positioned at the same position. .
【0019】ここで、第3工程におけるマスクの位置に
関連する情報としては、マスクを第3工程と同一位置、
すなわち投影光学系の投影倍率変化によってもそのパタ
ーンの投影像の中心位置の結像位置が変化しない位置に
位置決めできる情報であれば何でもよいが、例えば、請
求項3に記載の発明の如く、第3工程のマスク位置に対
応した基準マーク(15a、15b)の位置情報であっ
てもよい。この場合には、後述するように、オフ・アク
シス方式のアライメントを行なう場合に、ベースライン
計測の手順が簡略化される。Here, as the information relating to the position of the mask in the third step, the mask is located at the same position as in the third step.
That is, any information can be used as long as the information can be positioned at a position where the image formation position of the center position of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system changes. Position information of the reference marks (15a, 15b) corresponding to the mask positions in the three steps may be used. In this case, as will be described later, when performing off-axis alignment, the procedure of baseline measurement is simplified.
【0020】あるいは、第3工程におけるマスクの位置
に関連する情報は、請求項4に記載の発明の如く、第3
工程におけるマスクの位置合わせ時にマスクの位置調整
手段から得られる情報であってもよい。この場合には、
この情報に基づいて位置調整手段を、例えば同一量だけ
調整することによりマスクを第3工程と同一位置、すな
わち投影光学系の投影倍率変化によってもそのパターン
の投影像の中心位置の結像位置が変化しない位置に自動
的にかつ確実に位置決めできる。Alternatively, the information relating to the position of the mask in the third step is the third information.
The information may be information obtained from the mask position adjusting means at the time of mask alignment in the process. In this case,
By adjusting the position adjusting means based on this information by, for example, the same amount, the position of the mask at the same position as in the third step, that is, even when the projection magnification of the projection optical system changes, the image forming position of the center position of the projected image of the pattern is changed. Positioning can be automatically and reliably performed at a position that does not change.
【0021】請求項5に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して
感光性の基板(W)上に転写する投影露光方法であっ
て、前記マスク(R)と前記基板(W)の位置合わせを
するに先立って、請求項1ないし4のいずれか一項に記
載のマスクの位置合わせ方法によりマスク(R)と投影
光学系(PL)の位置合わせを行う工程を含む。これに
よれば、マスクが投影光学系に対して、投影光学系の投
影倍率変化によってもそのパターンの投影像の中心位置
の結像位置が変化しない位置に厳密に位置決めされるこ
とから、投影光学系の投影倍率を変更することにより、
マスクのパターンの像を基板上に既に形成されたパター
ンに正確に位置合わせした状態でマスクのパターンの像
を投影光学系を介して感光性の基板上に転写することが
でき、これにより高精度な重ねあわせ露光を実現でき
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure method for transferring an image of a pattern formed on a mask (R) onto a photosensitive substrate (W) via a projection optical system (PL). Prior to the alignment of the mask (R) with the substrate (W), the mask (R) and the projection optical system (PL) are aligned by the mask alignment method according to any one of claims 1 to 4. )). According to this, the mask is precisely positioned with respect to the projection optical system at a position where the imaging position of the center position of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system changes. By changing the projection magnification of the system,
With the mask pattern image accurately aligned with the pattern already formed on the substrate, the mask pattern image can be transferred onto the photosensitive substrate via the projection optical system, thereby achieving high precision Superimposed exposure can be realized.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図3に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
A description will be given based on FIG.
【0023】図1には、一実施形態に係る投影露光装置
10の構成が概略的に示されている。この投影露光装置
は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光
装置(いわゆるステッパー)である。FIG. 1 schematically shows the configuration of a projection exposure apparatus 10 according to one embodiment. This projection exposure apparatus is a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper).
【0024】この投影露光装置10は、マスクとしての
レチクルRを露光用照明光ILで照明する照明系12、
レチクルRを保持するレチクルステージ14、レチクル
Rに形成されたパターン(原版)の像を被露光基板とし
てのウエハW上に投影する投影光学系PL、ウエハWを
保持して基準平面内を2次元移動するウエハステージW
ST、ウエハWに形成された位置検出用マークとしての
アライメントマーク(ウエハマーク)を検出するオフ・
アクシス方式のアライメント顕微鏡18、ウエハステー
ジWSTの位置を計測するレーザ干渉計20、ウエハス
テージWSTを駆動する駆動系22、装置全体を統括的
に制御するミニコンピュータ(又はマイクロコンピュー
タ)から成る主制御装置24等を備えている。The projection exposure apparatus 10 has an illumination system 12 for illuminating a reticle R as a mask with exposure illumination light IL.
A reticle stage 14 for holding a reticle R, a projection optical system PL for projecting an image of a pattern (original) formed on the reticle R onto a wafer W as a substrate to be exposed, and a two-dimensional reference plane for holding the wafer W Moving wafer stage W
ST, an off-state detecting an alignment mark (wafer mark) as a position detecting mark formed on the wafer W;
A main control unit including an axis-alignment microscope 18, a laser interferometer 20 for measuring the position of the wafer stage WST, a drive system 22 for driving the wafer stage WST, and a minicomputer (or microcomputer) for controlling the entire apparatus as a whole. 24 and the like.
【0025】照明系12は、光源(水銀ランプ又はエキ
シマレーザ等)、シャッタ、ブラインド、インプットレ
ンズ、フライアイレンズ、リレーレンズ、メインコンデ
ンサレンズ(いずれも図示せず)等を含んで構成されて
いる。この照明系12は、光源からの露光用の照明光I
Lによって半導体の回路パターン等が描かれた原板であ
るレチクルRを均一な照度分布で、かつ所定の照明条件
にて照明する。ここで、露光用照明光ILは、フライア
イレンズを介して供給される単色光(又は準単色光)で
あり、その波長(露光波長)は例えば水銀輝線(i線)
の365nmであり、KrFエキシマーレーザの248
nm等である。The illumination system 12 includes a light source (a mercury lamp or an excimer laser), a shutter, a blind, an input lens, a fly-eye lens, a relay lens, a main condenser lens (all not shown), and the like. . The illumination system 12 includes illumination light I for exposure from a light source.
A reticle R, which is an original plate on which a semiconductor circuit pattern or the like is drawn by L, is illuminated with a uniform illuminance distribution and under predetermined illumination conditions. Here, the exposure illumination light IL is monochromatic light (or quasi-monochromatic light) supplied via a fly-eye lens, and its wavelength (exposure wavelength) is, for example, a mercury emission line (i-line).
Of 365 nm, and 248 of KrF excimer laser.
nm or the like.
【0026】レチクルステージ14上には、レチクルホ
ルダ24a,24bを介してレチクルRが真空吸着等に
よって固定されている。このレチクルステージ14は、
不図示の駆動系によってX方向(図1における紙面左右
方向)、Y方向(図1における紙面直交方向)及びθ方
向(XY面内の回転方向)に微小駆動可能とされてい
る。レチクルR上にはパターンとともにレチクルの位置
合わせのためのレチクルアライメントマーク(例えば、
十字状マーク)19a,19bが形成されており、この
レチクルアライメントマーク19a,19bをそれぞれ
検出するための一対のレチクル顕微鏡29A、29Bが
レチクルステージ14上方に設けられている。A reticle R is fixed on the reticle stage 14 via reticle holders 24a and 24b by vacuum suction or the like. This reticle stage 14
A drive system (not shown) enables minute driving in the X direction (horizontal direction on the paper surface in FIG. 1), the Y direction (direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1), and the θ direction (rotation direction in the XY plane). On the reticle R, a reticle alignment mark (for example,
Cross marks 19a, 19b are formed, and a pair of reticle microscopes 29A, 29B for detecting the reticle alignment marks 19a, 19b are provided above the reticle stage 14.
【0027】これらのアライメント顕微鏡29A、29
Bは画像処理方式のアライメントセンサであり、一方の
アライメント顕微鏡29Aは、折り曲げミラー26a、
不図示の対物レンズ等を含む光学系27a及びCCD等
の撮像素子28aと、不図示の信号処理回路等を有し、
光学系27a内には指標マークが形成された指標板が含
まれている。このアライメント顕微鏡29Aの光源とし
ては、例えば露光光源からの光を分岐して取り出した露
光光の一部が用いられる。他方のアライメント顕微鏡2
9Bもこのアライメント顕微鏡29Aと同様に、折り曲
げミラー26b、不図示の対物レンズ等を含む光学系2
7b、CCD等の撮像素子28bと、不図示の信号処理
回路等を有し、光学系27b内には指標マークが形成さ
れた指標板が含まれている。These alignment microscopes 29A, 29
B is an image processing type alignment sensor, and one alignment microscope 29A has a bending mirror 26a,
An optical system 27a including an objective lens and the like (not shown) and an image sensor 28a such as a CCD, and a signal processing circuit and the like (not shown);
The optical system 27a includes an index plate on which index marks are formed. As the light source of the alignment microscope 29A, for example, a part of the exposure light obtained by branching out the light from the exposure light source is used. The other alignment microscope 2
Similarly to the alignment microscope 29A, the optical system 9B includes a bending mirror 26b, an objective lens (not shown), and the like.
7b, an image pickup device 28b such as a CCD, a signal processing circuit (not shown) and the like, and an optical system 27b includes an index plate on which index marks are formed.
【0028】本実施形態では、これらのレチクル顕微鏡
29A、29Bは、レチクルアライメントと、ベースラ
イン計測時のレチクルマークと後述する基準マークとの
相対位置検出に用いられる。これらのレチクル顕微鏡2
9A、29Bの出力は、主制御装置24に供給されるよ
うになっており、主制御装置24により、後述するレチ
クルアライメント等が行われる。In this embodiment, these reticle microscopes 29A and 29B are used for reticle alignment and relative position detection between a reticle mark at the time of baseline measurement and a later-described reference mark. These reticle microscopes 2
The outputs of 9A and 29B are supplied to main controller 24, which performs reticle alignment and the like described later.
【0029】なお、レチクル顕微鏡29A、29Bは、
露光動作中には邪魔に成るため、待避可能に構成されて
いる(図2参照)。The reticle microscopes 29A and 29B are
Since it is an obstacle during the exposure operation, it can be evacuated (see FIG. 2).
【0030】前記投影光学系PLは、両側テレセントリ
ックな光学配置になるように、共通の光軸を有する複数
枚のレンズエレメント40、41、……から構成されて
いる。レンズエレメントのうち、レチクルステージ14
に最も近い一番上のレンズエレメント40は、リング状
の支持部材42によって保持され、この支持部材42
は、伸縮可能な駆動素子、例えばピエゾ素子44a,4
4b,44c(紙面奥側の駆動素子44cは図示せず)
によって、3点支持されるとともに鏡筒部46と連結さ
れている。前記駆動素子44a,44b,44cによっ
て、レンズエレメント40の周辺3点を独立に、投影光
学系PLの光軸AX方向に移動させることができるよう
になっている。すなわち、レンズエレメント40を駆動
素子44a,44b,44cの変位量に応じて光軸AX
に沿って平行移動させることができるとともに、光軸A
Xと垂直な面に対して任意に傾斜させることもできる。
そして、これらの駆動素子44a,44b,44cに与
えられる電圧が、主制御装置24からの指令に基づいて
倍率補正コントローラ48によって制御され、これによ
って駆動素子44a,44b,44cの変位量が制御さ
れるようになっている。なお、図1中の投影光学系PL
の光軸AXとは鏡筒部46に固定されているレンズエレ
メント41その他のレンズエレメント(図示省略)の共
通の光軸、すなわちこれらのレンズエレメントの微妙な
中心軸の位置ずれの合成で決まる光軸を指す。The projection optical system PL is composed of a plurality of lens elements 40, 41,... Having a common optical axis so as to have a telecentric optical arrangement on both sides. Among the lens elements, the reticle stage 14
Is held by a ring-shaped support member 42, which is
Are telescopic drive elements, for example, piezo elements 44a, 4
4b, 44c (the drive element 44c on the far side of the drawing is not shown)
Thus, it is supported at three points and is connected to the lens barrel 46. The driving elements 44a, 44b, and 44c allow the three peripheral points of the lens element 40 to be independently moved in the optical axis AX direction of the projection optical system PL. That is, the lens element 40 is moved along the optical axis AX according to the displacement of the driving elements 44a, 44b, 44c.
Along the optical axis A
It can also be arbitrarily inclined with respect to a plane perpendicular to X.
The voltages applied to these drive elements 44a, 44b, 44c are controlled by a magnification correction controller 48 based on a command from the main controller 24, whereby the displacement of the drive elements 44a, 44b, 44c is controlled. It has become so. The projection optical system PL in FIG.
Is the common optical axis of the lens element 41 and other lens elements (not shown) fixed to the lens barrel 46, that is, the light determined by the synthesis of the delicate misalignment of the central axes of these lens elements. Point to the axis.
【0031】ここで、レンズエレメント40の光軸AX
方向の移動により投影光学系PLの倍率を変更できるこ
とは明らかであるから、本実施形態では駆動素子44
a,44b,44c及びこれらの変位量を制御する倍率
補正コントローラ48によって倍率の補正手段が構成さ
れている。Here, the optical axis AX of the lens element 40
Since it is clear that the magnification of the projection optical system PL can be changed by moving in the direction, the driving element 44 in the present embodiment.
Magnification correction means is constituted by the magnification correction controller 48 which controls the displacement amounts of a, 44b, and 44c.
【0032】また、本実施形態における投影光学系PL
はその光軸AXがレチクルステージ14の移動面に直交
するZ軸方向とされ、所定の縮小倍率β(βは例えば1
/5)を有するものが使用されている。このため、後述
するようにレチクルRのパターンとウエハW上のショッ
ト領域との位置合わせ(アライメント)が行われた状態
で、照明光ILによりレチクルRが均一な照度で照明さ
れると、パターン形成面のパターンが投影光学系PLに
より縮小倍率βで縮小されて、フォトレジストが塗布さ
れたウエハW上に投影され、ウエハW上の各ショット領
域(例えば各LSIチップの領域)にパターンの縮小像
が形成される。The projection optical system PL according to the present embodiment
Is defined as a Z-axis direction whose optical axis AX is orthogonal to the moving surface of the reticle stage 14, and a predetermined reduction magnification β (β is, for example, 1
/ 5) is used. Therefore, when the reticle R is illuminated by the illumination light IL with uniform illuminance in a state where the pattern of the reticle R is aligned with the shot area on the wafer W as described later, pattern formation is performed. The pattern on the surface is reduced by the projection optical system PL at a reduction magnification β, projected onto the wafer W coated with the photoresist, and reduced in a pattern on each shot area (for example, an area of each LSI chip) on the wafer W. Is formed.
【0033】ウエハWはウエハホルダ30及びウエハス
テージWST上に載置され、ウエハホルダ30に真空吸
着されている。ウエハステージWSTは、実際には、不
図示のベース上をY方向(図1の紙面直交方向)に移動
するYステージ、このYステージ上をX方向(図1の紙
面左右方向)に移動するXステージ及びウエハホルダ3
0及び後述する基準板FPと一体的に光軸AX方向(Z
軸方向)に微動可能なZステージ等から構成されている
が、図1では、これらが代表してウエハステージWST
として図示されている。The wafer W is placed on the wafer holder 30 and the wafer stage WST, and is vacuum-sucked on the wafer holder 30. Wafer stage WST is actually a Y stage that moves on a base (not shown) in the Y direction (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1), and an X stage that moves on the Y stage in the X direction (the horizontal direction of the paper surface of FIG. 1). Stage and wafer holder 3
0 and an optical axis AX direction (Z
(In the axial direction), it is possible to finely move the wafer stage WST in FIG.
It is illustrated as
【0034】ウエハステージWST一端部上面には、移
動鏡34が設けられており、この移動鏡34に対向して
前記レーザ干渉計20が配置されている。レーザ干渉計
20は移動鏡34にレーザビームを投射して、その反射
光を受光することにより、ウエハステージWSTの位置
を、例えば0.01μmの分解能で計測する。なお、移
動鏡は、実際にはX軸に直交する反射面を有するX移動
鏡と、Y軸に直交する反射面を有するY移動鏡とが設け
られ、これに対応してレーザ干渉計もX方向位置計測用
のXレーザ干渉計とY方向位置計測用のYレーザ干渉計
とが設けられているのであるが、図1ではこれらが代表
的に移動鏡34、レーザ干渉計20として図示されてい
る。従って、このレーザ干渉計20によって、ウエハス
テージWSTのXY座標が計測される。A movable mirror 34 is provided on the upper surface of one end of the wafer stage WST, and the laser interferometer 20 is arranged to face the movable mirror 34. Laser interferometer 20 projects the laser beam onto movable mirror 34 and receives the reflected light to measure the position of wafer stage WST with a resolution of, for example, 0.01 μm. Incidentally, the movable mirror is actually provided with an X movable mirror having a reflective surface orthogonal to the X axis and a Y movable mirror having a reflective surface orthogonal to the Y axis. An X laser interferometer for measuring the direction position and a Y laser interferometer for measuring the Y direction position are provided. In FIG. 1, these are typically shown as a movable mirror 34 and a laser interferometer 20. I have. Therefore, XY coordinates of wafer stage WST are measured by laser interferometer 20.
【0035】レーザ干渉計20の計測値が主制御装置2
4に供給されており、主制御装置24ではこのレーザ干
渉計20の計測値をモニタしつつ駆動系22を介してウ
エハステージWST、すなわちウエハWを位置決めす
る。The measured value of the laser interferometer 20 is stored in the main controller 2
The main controller 24 positions the wafer stage WST, that is, the wafer W via the drive system 22 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 20.
【0036】ウエハステージWST上には、その表面が
ウエハWの表面と同じ高さになるように基準板FPが固
定されている。この基準板FPの表面には、後述するベ
ースライン計測等に用いられる基準マークを含む各種の
基準マーク(後述する基準マーク15a、15bを含
む)が形成されている。A reference plate FP is fixed on wafer stage WST so that its surface is at the same height as the surface of wafer W. On the surface of the reference plate FP, various reference marks (including reference marks 15a and 15b described later) including a reference mark used for baseline measurement and the like described later are formed.
【0037】前記アライメント顕微鏡18は、投影光学
系PLの側面に固定されたオフ・アクシス方式のアライ
メントセンサである。ここで、このオフ・アクシス方式
のアライメントセンサを使用する理由は、通常投影光学
系PLは、露光波長の光の透過率等を考慮して設計製作
されるため、別波長の光をアライメント光として用いた
場合、色収差等の問題が生じる一方、アライメント光と
してはレジストの吸収による悪影響、プロセスに影響を
及ぼさない等の理由により、レジストを感光させない別
波長を用いることが望ましい。従って、TTL方式の別
波長によるアライメント顕微鏡を用いる場合は、投影光
学系PLの設計に何らかの制約が生じるが、図1に示さ
れるように、投影光学系PL以外に別の光学系を設けた
場合にはかかる制約が生じないからである。The alignment microscope 18 is an off-axis type alignment sensor fixed to the side of the projection optical system PL. Here, the reason for using the off-axis type alignment sensor is that the projection optical system PL is usually designed and manufactured in consideration of the transmittance of the light of the exposure wavelength and the like, so that light of another wavelength is used as the alignment light. When this is used, while a problem such as chromatic aberration occurs, it is desirable to use another wavelength that does not expose the resist as alignment light, because it has an adverse effect due to absorption of the resist and does not affect the process. Therefore, when an alignment microscope using a different wavelength of the TTL system is used, there are some restrictions on the design of the projection optical system PL. However, as shown in FIG. 1, when another optical system is provided in addition to the projection optical system PL. Does not have such a restriction.
【0038】本実施形態では、このアライメント顕微鏡
18としては、画像処理方式のものが用いられている。
このアライメント顕微鏡18は、ハロゲンランプ等のブ
ロードバンドな照明光を発する光源、対物レンズ、指標
板、CCD等の撮像素子(いずれも図示省略)を含んで
構成されている。このアライメント顕微鏡18を構成す
る光源から発せられた照明光がアライメント顕微鏡18
内部の対物レンズを通過した後ウエハW(又は基準板F
P)上に照射される。そのウエハW表面の不図示のウエ
ハマーク領域からの反射光がアライメント顕微鏡18内
部に戻り、対物レンズ、指標板を順次透過してCCD等
の撮像面上にウエハマークの像、及び指標板上の指標の
像が結像される。In this embodiment, an image processing system is used as the alignment microscope 18.
The alignment microscope 18 includes a light source that emits broadband illumination light such as a halogen lamp, an objective lens, an index plate, and an image sensor such as a CCD (all not shown). The illumination light emitted from the light source constituting the alignment microscope 18
After passing through the internal objective lens, the wafer W (or the reference plate F
P). The reflected light from the wafer mark area (not shown) on the surface of the wafer W returns to the inside of the alignment microscope 18, sequentially passes through the objective lens and the index plate, and the image of the wafer mark on an imaging surface such as a CCD, and on the index plate. An image of the index is formed.
【0039】これらの像の光電変換信号が信号処理回路
16により処理され、主制御装置24によってウエハマ
ークと指標との相対位置が算出される。The photoelectric conversion signals of these images are processed by the signal processing circuit 16, and the main controller 24 calculates the relative position between the wafer mark and the index.
【0040】ところで、図1から明らかなように、本実
施形態では、レチクルRのパターン投影時のウエハステ
ージWSTの位置と、アライメント顕微鏡18によるマ
ーク測定時のウエハステージWSTの位置は異なるた
め、両者の位置関係(ベースライン=BL)を正確に測
定して補正する必要があり、このため、ウエハマークの
検出に先立って、ベースライン計測が行われるが、ここ
でこの手順について説明する。By the way, as is apparent from FIG. 1, in this embodiment, the position of the wafer stage WST when projecting the pattern of the reticle R and the position of the wafer stage WST when measuring the mark by the alignment microscope 18 are different. It is necessary to accurately measure and correct the positional relationship (baseline = BL). For this reason, the baseline measurement is performed prior to the detection of the wafer mark. Here, this procedure will be described.
【0041】 まず、ベースライン計測に先立ってレ
チクルRの位置合わせを行う(レチクルアライメント)
を行う。本実施形態の場合、このレチクルアライメント
とは、レチクルステージ14を駆動して、レチクルのパ
ターン像(以下、適宜「レチクル像」という)の中心R
CT(図3参照)を投影光学系PLの光軸AXに正確に
位置合わせすることを意味する。First, the reticle R is aligned before the baseline measurement (reticle alignment).
I do. In the case of the present embodiment, this reticle alignment means that the reticle stage 14 is driven and the center R of a reticle pattern image (hereinafter, appropriately referred to as a “reticle image”).
This means that CT (see FIG. 3) is accurately aligned with the optical axis AX of the projection optical system PL.
【0042】このレチクルアライメントは主制御装置2
4によって次のようにして行われる。なお、多数枚のウ
エハを連続露光処理する場合は、このレチクルアライメ
ントは、多数枚の露光の先頭のみで行えば良い。This reticle alignment is performed by main controller 2
4 is performed as follows. When performing continuous exposure processing on a large number of wafers, this reticle alignment may be performed only at the beginning of the multiple exposures.
【0043】装置調整時等に予め計測された、所定の位
置合わせ位置(この求め方については、後述する)に基
準板FP上のアライメントマーク15a,15b(図1
参照)が位置するように、主制御装置24では、不図示
のメモリ内のデータに基づいてレーザ干渉計20の計測
値をモニタしつつ駆動系22を介してウエハステージW
STを移動させる。The alignment marks 15a and 15b (see FIG. 1) on the reference plate FP are positioned at predetermined alignment positions (the method for obtaining the alignment will be described later) which are measured in advance when adjusting the apparatus.
The main controller 24 monitors the measurement value of the laser interferometer 20 based on the data in the memory (not shown) while the wafer stage W
Move ST.
【0044】次に、主制御装置24では、レチクル顕微
鏡29A、29Bの出力信号をモニタしつつ、アライメ
ントマーク15a,15bとレチクルマーク19a、1
9bが一致するように、不図示の駆動系を介してレチク
ルステージ14の位置を調整する。この調整に際し、レ
チクル顕微鏡29A,29Bは、露光波長と等しい検出
波長を用いて、投影光学系PLを介してレチクルアライ
メントマーク19a、19bとアライメントマーク(基
準マーク)15a,15bの相対位置を検出する。この
検出に際しては露光波長と等しい検出波長を使用するの
で、レチクルアライメントマークの投影位置と、露光時
に形成されるレチクルR上の他のパターン(回路パター
ン)の投影位置との関係は、色収差等の影響を受けずに
レチクルパターン設計値通りに保たれる。Next, main controller 24 monitors alignment signals 15a, 15b and reticle marks 19a, 19a while monitoring output signals of reticle microscopes 29A, 29B.
The position of the reticle stage 14 is adjusted via a drive system (not shown) so that 9b coincides. In this adjustment, the reticle microscopes 29A and 29B detect the relative positions of the reticle alignment marks 19a and 19b and the alignment marks (reference marks) 15a and 15b via the projection optical system PL using a detection wavelength equal to the exposure wavelength. . Since the detection wavelength equal to the exposure wavelength is used for this detection, the relationship between the projection position of the reticle alignment mark and the projection position of another pattern (circuit pattern) on the reticle R formed at the time of exposure is due to chromatic aberration and the like. The reticle pattern is maintained as designed without being affected.
【0045】上記の調整により、レチクル像中心RCT
が光軸AXと一致する。図1には、このレチクルアライ
メントが完了した状態が示されている。By the above adjustment, reticle image center RCT
Coincides with the optical axis AX. FIG. 1 shows a state in which the reticle alignment has been completed.
【0046】ここで、装置調整時における前述した所定
の位置合わせ位置の求め方について、詳述する。Here, a method of obtaining the above-mentioned predetermined alignment position at the time of adjusting the apparatus will be described in detail.
【0047】まず、主制御装置24では、基準板FPが
投影光学系PLの真下に位置するように、ウエハステー
ジWSTを移動させる。この状態で、レチクル顕微鏡2
9A、29Bによりレチクルマーク19a,19bと基
準板FP上のマーク15a、15bとを同時に観察しな
がら、倍率補正コントローラ48に適当な指令を与えて
投影光学系PLの投影倍率を大きく変化させる。投影倍
率が変化するため基準板FP上のマーク15a、15b
はレチクルマーク19a,19bに対して移動して見え
る。この時、焦点位置が合うように不図示の光軸AX方
向位置センサ(焦点検出系)の出力に基づいて駆動系2
2及び不図示のZステージを介して基準板FPを焦点面
に追従させる。First, main controller 24 moves wafer stage WST such that reference plate FP is located immediately below projection optical system PL. In this state, the reticle microscope 2
While simultaneously observing the reticle marks 19a and 19b and the marks 15a and 15b on the reference plate FP by 9A and 29B, an appropriate command is given to the magnification correction controller 48 to greatly change the projection magnification of the projection optical system PL. The marks 15a and 15b on the reference plate FP because the projection magnification changes
Appears to move with respect to reticle marks 19a and 19b. At this time, the drive system 2 is controlled based on the output of a not-shown optical axis AX direction position sensor (focus detection system) so that the focus position is adjusted.
The reference plate FP is made to follow the focal plane through the Z stage 2 and a Z stage (not shown).
【0048】さて、光軸AXとレチクルセンター(レチ
クルRのパターン領域の中心)とがずれていると、マー
ク15aと15bでは変化量が異なる。すなわち、マー
ク15aと15bとの中心の位置が変化して観察され
る。これは、光軸AXと基準板FPのセンターが一致し
ていないためであり、この基準板FP上のマーク15a
と15bとを基準として位置合わせしたレチクルRのレ
チクルセンターも光軸AXに一致していないことを意味
する。When the optical axis AX is deviated from the reticle center (the center of the pattern area of the reticle R), the amount of change differs between the marks 15a and 15b. That is, the positions of the centers of the marks 15a and 15b are changed and observed. This is because the optical axis AX does not coincide with the center of the reference plate FP.
This means that the reticle center of the reticle R aligned with reference to the reticle R and the reticle R does not coincide with the optical axis AX.
【0049】この場合、基準板FPのセンターの変化量
は、{(光軸AXからの距離)×(倍率変化)}で表す
ことができるので、しかも変化量と倍率変化は、レチク
ル顕微鏡29A、29Bによる観察結果と倍率補正コン
トローラ48に対する指令値に基づいてそれぞれ算出す
ることができるので、結果的に基準板FPのセンターの
光軸AXからの距離が求められる(変化量と倍率変化と
から光軸AXからの距離を逆算することができる)。光
軸AXからの距離はベクトルであるため、このベクトル
のX軸成分、Y軸成分に従ってウエハステージWSTを
X、Y2次元方向に駆動することにより基準板FPのセ
ンターと光軸AXとを一致させることができる。In this case, the amount of change in the center of the reference plate FP can be expressed by {(distance from the optical axis AX) × (change in magnification)}, and the amount of change and the change in magnification are determined by the reticle microscope 29A. 29B and the command value to the magnification correction controller 48, the distance between the center of the reference plate FP and the optical axis AX can be obtained as a result. The distance from the axis AX can be calculated back). Since the distance from the optical axis AX is a vector, the center of the reference plate FP is made coincident with the optical axis AX by driving the wafer stage WST in the X and Y two-dimensional directions according to the X axis component and the Y axis component of this vector. be able to.
【0050】これに続いて、この新たな位置にある基準
板FP上のマーク15a、15bに対して、レチクルマ
ークが一致するようにレチクルステージ14を駆動し
て、レチクルRの位置合わせを再度行い、さらに、投影
光学系PLの投影倍率を変化させて確認を行なう。ずれ
ていれば、また同じ動作を繰り返し、基準板FPのセン
ターと光軸AXとが一致するように追い込む。Subsequently, the reticle stage 14 is driven so that the reticle marks coincide with the marks 15a and 15b on the reference plate FP at the new position, and the reticle R is again positioned. Further, the confirmation is performed by changing the projection magnification of the projection optical system PL. If there is a deviation, the same operation is repeated again, and the drive is performed so that the center of the reference plate FP coincides with the optical axis AX.
【0051】上述した光軸AXとレチクルRの位置合わ
せは、顕微鏡29A、29B及び基準板FPを必ずしも
用いなくても、テストパターンをウエハW上に露光する
ことでも行なうことが、可能である。例えば、通常倍率
でテストパターンを露光し、その上に倍率を変化させて
テストパターンを重ね露光して、そのずれ量がウエハ内
の各点(設計上像高が等しい点)で同じになるように、
レチクルRの位置を調整するという方法が考えられる。The alignment between the optical axis AX and the reticle R can be performed by exposing a test pattern on the wafer W without necessarily using the microscopes 29A and 29B and the reference plate FP. For example, a test pattern is exposed at a normal magnification, and a test pattern is superposed and exposed at a different magnification on the test pattern so that the amount of deviation is the same at each point (point where the image height is equal in design) in the wafer. To
A method of adjusting the position of the reticle R is conceivable.
【0052】なお、上記各場合における投影倍率は倍率
補正手段のできるだけ大きなスパン(例えば、大気圧変
化等の補正分もすべて使う)で行えば、より精密に調整
でき、通常のウエハW伸縮補正では全く問題とならない
精度で調整可能である。The projection magnification in each of the above cases can be adjusted more precisely by making the projection magnification as large as possible by the magnification correction means (for example, using all corrections for changes in atmospheric pressure, etc.). It can be adjusted with no problematic precision.
【0053】上述のようにして、光軸AXに対して基準
板FPの位置合わせが完了した位置でのレーザ干渉計2
0の計測座標値が先に述べた所定の位置合わせ位置であ
る。従って、この所定の位置合わせ位置の座標値をメモ
リに記憶して置くのである。As described above, the laser interferometer 2 at the position where the positioning of the reference plate FP with respect to the optical axis AX is completed.
The measured coordinate value of 0 is the predetermined alignment position described above. Therefore, the coordinate value of the predetermined alignment position is stored in the memory.
【0054】 次にベースライン計測方法を簡単に説
明する。基準板FPは、前述の如くウエハステージWS
T上に固定されて、ほぼウエハWと同一の面に成るよう
に保持されている。測定時には、主制御装置24では基
準板FPが投影光学系PLの光軸AXとアライメント顕
微鏡18の光軸AXXのほぼ真下に来るように、すなわ
ちレチクルRのレチクルアライメントマーク19a,1
9bの像が、基準板FP上のマーク15a,15bと同
時にレチクル顕微鏡29A、29Bでそれぞれ観察でき
るように、駆動系22を介してウエハステージWSTを
位置決めする(上述した、レチクルアライメント直後で
あれば、この条件は既に満たされているので、特に特別
な動作は不要である)。Next, a baseline measurement method will be briefly described. The reference plate FP is connected to the wafer stage WS as described above.
It is fixed on T and held so as to be substantially the same surface as the wafer W. At the time of measurement, the main controller 24 causes the reference plate FP to be substantially immediately below the optical axis AX of the projection optical system PL and the optical axis AXX of the alignment microscope 18, that is, the reticle alignment marks 19a, 1 of the reticle R.
The wafer stage WST is positioned via the drive system 22 so that the image of 9b can be observed by the reticle microscopes 29A and 29B at the same time as the marks 15a and 15b on the reference plate FP. Since this condition has already been satisfied, no special operation is required).
【0055】ここで、主制御装置24は、予め位置関係
が正確に判っている基準板FP上のマーク15a,15
bに対して、レチクルRのレチクルアライメントマーク
19a,19bの像が振り分けの位置に来るように、ウ
エハステージWSTを位置決め(シフト、回転ともに)
する。これにより、基準板FP上のマーク15a,15
bの中心位置と、レチクル像中心RCTが一致したこと
になる。Here, the main controller 24 operates the marks 15a, 15a on the reference plate FP whose positional relationship is accurately known in advance.
The wafer stage WST is positioned (both shift and rotation) such that the images of the reticle alignment marks 19a and 19b of the reticle R come to the distribution positions with respect to the position b.
I do. Thereby, the marks 15a, 15 on the reference plate FP are
This means that the center position of b corresponds to the reticle image center RCT.
【0056】この場合において、基準板FP上のマーク
15cはアライメント顕微鏡18の設計上の位置に来る
ように正確に作られており、アライメント顕微鏡18の
出力に基づいて基準板FP上のマーク15cを観察する
ことにより、アライメント顕微鏡18内部の位置合わせ
用の指標の設計位置からのズレ量を正確に測定できる。
これにより、レチクル像中心RCTとアライメント顕微
鏡18の位置関係(ベースライン=BL)を正確に求め
ることができる。In this case, the mark 15c on the reference plate FP is accurately formed so as to be located at the design position of the alignment microscope 18, and the mark 15c on the reference plate FP is determined based on the output of the alignment microscope 18. By observing, the amount of deviation from the design position of the index for alignment inside the alignment microscope 18 can be accurately measured.
Thus, the positional relationship (baseline = BL) between the reticle image center RCT and the alignment microscope 18 can be accurately obtained.
【0057】 本実施形態の投影露光装置10では、
以上のベースライン計測シーケンスの後に、ウエハWへ
の重ね合わせ露光を開始する。すなわち、主制御装置2
4は、図2に示されるようにウエハステージWSTを移
動させ、ウエハW上の不図示のウエハアライメントマー
クを、アライメント顕微鏡18を介して位置検出する。
そして、主制御装置24ではこのときのウエハアライメ
ントマークと前述のウエハ顕微鏡18内の指標マーク中
心との相対位置関係と、レーザ干渉計20の出力値の和
を、マーク位置として認識する。続いて、主制御装置2
4ではこのマーク位置からベースライン量とウエハアラ
イメントマークの設計座標の和だけウエハW(即ちウエ
ハステージWST)を、レーザ干渉計20の計測値に基
づいて移動する。これにより、レチクルR上のパターン
の投影像と、ウエハW上の既存のパターンとは正確に位
置合わせされるので、この状態で露光を行いウエハWに
レチクルR上のパターンを投影転写する。In the projection exposure apparatus 10 of the present embodiment,
After the above baseline measurement sequence, the overlay exposure on the wafer W is started. That is, main controller 2
4 moves the wafer stage WST as shown in FIG. 2 and detects the position of a wafer alignment mark (not shown) on the wafer W via the alignment microscope 18.
Then, main controller 24 recognizes the sum of the relative positional relationship between the wafer alignment mark and the center of the index mark in wafer microscope 18 at this time and the output value of laser interferometer 20 as the mark position. Subsequently, the main controller 2
In step 4, the wafer W (ie, the wafer stage WST) is moved from the mark position by the sum of the baseline amount and the design coordinates of the wafer alignment mark based on the measurement value of the laser interferometer 20. As a result, the projected image of the pattern on the reticle R and the existing pattern on the wafer W are accurately aligned. In this state, exposure is performed, and the pattern on the reticle R is projected and transferred onto the wafer W.
【0058】このようにして、ウエハW上の各ショット
領域を順次レチクルパターンの像の投影位置に移動させ
つつ、露光(投影転写)を繰り返しおこなうことによ
り、ステップ・アンド・リピート方式の露光が行われ
る。In this manner, by repeatedly performing the exposure (projection transfer) while sequentially moving each shot area on the wafer W to the projection position of the image of the reticle pattern, the exposure of the step-and-repeat method is performed. Will be
【0059】本実施形態では、上記ステップ・アンド・
リピート方式の露光動作は、露光に先立ってアライメン
ト顕微鏡18により複数のショット(サンプルショッ
ト)内の各アライメントマークを検出し、それらの検出
値を最小自乗法等により統計処理してショット領域の配
列を決め、その配列に基づいて全ショットの露光を行う
いわゆるEGA(エンハンスト・グローバル・アライメ
ント)方式で行われるものとする。このEGA方式によ
ると、各ショット領域(例えば、1ショット1チップ取
りのときは各チップ)の設計値に対する偏差が、シフト
成分、回転成分、倍率成分等に分解されて求まる。従っ
て、この求められた倍率成分に応じて倍率補正コントロ
ーラ48を介して駆動素子44a,44b,44cが制
御され、高温のプロセス処理等で発生したウエハWの伸
縮に合せて投影光学系PLの倍率を調整することができ
るが、本実施形態では前述したレチクルアライメントに
より、レチクル像中心RCTと投影光学系PLの光軸A
Xが一致するように調整されているので、この倍率補正
によってアライメント誤差が生ずることがなく、高精度
な重ねあわせ露光を実現することができる。In this embodiment, the above-mentioned step and
In the repeat type exposure operation, each alignment mark in a plurality of shots (sample shots) is detected by the alignment microscope 18 prior to exposure, and the detected values are statistically processed by the least square method or the like to arrange the shot area arrangement. It is assumed that the exposure is performed by a so-called EGA (Enhanced Global Alignment) method in which all shots are exposed based on the determined arrangement. According to the EGA method, a deviation from a design value of each shot area (for example, each chip when one chip is taken for one shot) is obtained by being decomposed into a shift component, a rotation component, a magnification component, and the like. Accordingly, the driving elements 44a, 44b, and 44c are controlled via the magnification correction controller 48 in accordance with the obtained magnification component, and the magnification of the projection optical system PL is adjusted in accordance with the expansion and contraction of the wafer W generated by a high-temperature process or the like. Can be adjusted, but in the present embodiment, the reticle image center RCT and the optical axis A of the projection optical system PL are adjusted by the reticle alignment described above.
Since X is adjusted so as to coincide with each other, alignment correction does not occur due to this magnification correction, and high-accuracy overlay exposure can be realized.
【0060】なお、EGA計測の際に、例えば誤差パラ
メータの数を増やして、ショットの配列座標の他に、各
ショットの回転、各ショットの倍率等も求めるようなさ
らに精密な計算を行えば、プロセスの歪みに対して、例
えばウエハWの外周部と中心部での倍率の変化の差を求
めることができ、より細かい倍率補正も可能である。At the time of EGA measurement, if, for example, the number of error parameters is increased and a more precise calculation is performed such that the rotation of each shot, the magnification of each shot, and the like are obtained in addition to the arrangement coordinates of the shots. For example, a difference in change in magnification between the outer peripheral portion and the central portion of the wafer W can be obtained with respect to the distortion of the process, and finer magnification correction can be performed.
【0061】また、生産性はよくないが、前記EGA方
式に代えて、1ショット領域毎にショット領域の倍率を
求めて補正することも考えられる。この場合には、前述
したオフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡18と共
に、TTL方式のアライメントセンサを併用して、ショ
ットの倍率変化を一層正確に検出するようにしても良
い。この場合に使用されるTTL方式のアライメントセ
ンサとしは、例えば、図2に示されるように、レチクル
ホルダ24bの側面の開口部から水平にアライメントビ
ーム、例えばスリット状のレーザビームを入射し、ミラ
ーMでこのアライメントビームを鉛直下方に折り曲げて
投影光学系PLの周辺部を介してウエハW上の格子マー
クからなるアライメントマークに照射するとともに、こ
のアライメントマークに対して走査し、このアライメン
トマーク領域で回折・散乱された光(反射光)を投影光
学系PL、ミラーMを介して受光することによりアライ
メントマークの位置を検出するLSA(Laser Step Ali
gnment)方式のアライメントセンサ50を用いることが
できる。勿論、オフ・アクシス方式のアライメント顕微
鏡18をLSA(Laser Step Alignment)方式のアライ
メントセンサにより構成してもよい。Although the productivity is not good, it is conceivable that instead of the EGA method, the magnification of the shot area is obtained and corrected for each shot area. In this case, the TTL alignment sensor may be used together with the above-described off-axis alignment microscope 18 to more accurately detect the change in the magnification of the shot. As the TTL type alignment sensor used in this case, for example, as shown in FIG. 2, an alignment beam, for example, a slit-shaped laser beam is horizontally incident from an opening on the side surface of the reticle holder 24b, and a mirror M The alignment beam is bent vertically downward to irradiate an alignment mark formed of a lattice mark on the wafer W through a peripheral portion of the projection optical system PL, and scans the alignment mark, and diffracts the light in the alignment mark area. LSA (Laser Step Ali) for detecting the position of the alignment mark by receiving the scattered light (reflected light) via the projection optical system PL and the mirror M
gnment) type alignment sensor 50 can be used. Of course, the off-axis type alignment microscope 18 may be constituted by an LSA (Laser Step Alignment) type alignment sensor.
【0062】本実施形態においても倍率補正は、勿論、
投影光学系PLそのものの倍率特性変化(大気圧変化等
に伴う)に対しても行なうことが望ましい。In this embodiment as well, the magnification correction is, of course,
It is desirable to perform this also for a change in magnification characteristic of the projection optical system PL itself (according to a change in atmospheric pressure, etc.).
【0063】以上、説明したように本実施形態による
と、あらかじめ装置調整時にレチクルRの位置合わせの
ための基準マークとしてのアライメントマーク(15
a、15b)の位置をレチクル像中心RCTと投影光学
系PLの光軸AX中心が一致するように、具体的には、
投影光学系PLの投影倍率を大きく変化させてレチクル
像中心RCTの座標が変化しないように調整し、実際の
装置の使用時には、この調整時の情報(アライメントマ
ーク(15a、15b)の位置調整時のウエハステージ
WST座標位置情報)に基づいてウエハステージWST
をその位置に位置決めし、この位置のアライメントマー
ク(15a、15b)を基準としてレチクルアライメン
トを行う。このため、露光時にウエハWの伸縮補正のた
めに、投影光学系PLの投影倍率を変化させてもレチク
ルRのパターン像の中心位置は変化しないため、倍率変
動に伴うレチクルRのパターン像のシフトに起因する重
ねあわせ誤差は発生しない。As described above, according to the present embodiment, the alignment mark (15) as a reference mark for positioning the reticle R at the time of device adjustment is set in advance.
a, 15b), so that the center of the reticle image RCT and the center of the optical axis AX of the projection optical system PL coincide with each other.
The projection magnification of the projection optical system PL is largely changed to adjust the coordinates of the reticle image center RCT so as not to change. When an actual apparatus is used, the information at the time of this adjustment (the position adjustment of the alignment marks (15a, 15b)) is performed. Wafer stage WST based on the wafer stage WST coordinate position information).
Is positioned at that position, and reticle alignment is performed with reference to the alignment marks (15a, 15b) at this position. For this reason, even if the projection magnification of the projection optical system PL is changed for the purpose of correcting the expansion and contraction of the wafer W during exposure, the center position of the pattern image of the reticle R does not change. Does not occur.
【0064】また、本実施形態では、予め装置調整時
に、レチクル像中心RCTと光軸AXとを位置合わせす
るための所定の位置合わせ位置に、基準板FP上のマー
ク15a、15bが位置決めされたときのウエハステー
ジWSTの位置座標を計測して、以後はこの位置を基準
としてレチクルアライメントを行なうことから、レチク
ルアライメントを短時間でおこなうことができ、スルー
プットの向上を図ることができる。また、このレチクル
アライメントの際に、所定の位置合わせ位置にある基準
板FP上のマーク15a、15bにレチクルRのレチク
ルアライメントマーク19a、19bを位置合わせす
る。このレチクルアライメントが完了した状態を考えれ
ば、このときには、基準板FP上のマーク15a,15
bに対して、レチクルRのレチクルアライメントマーク
19a,19bの像が振り分けの位置に来るように、ウ
エハステージWSTが位置決めされ、基準板FP上のマ
ーク15a,15bの中心位置とレチクル像中心RCT
が一致している。従って、本実施形態のレチクルアライ
メント方法を実施すれば、レチクルアライメントに続い
てアライメント顕微鏡18の出力に基づいて基準板FP
上のマーク15cを観察するだけで、ベースライン計測
が行なえることになり、ベースライン計測の手順が簡略
されるとともにその所用時間が短縮されるという利点も
ある。なお、本実施形態では、レチクル顕微鏡29A、
29Bによる基準マーク15a、15bの計測と同時に
アライメント顕微鏡18による基準マーク15cの計測
が同時にできるような大きな基準板FPを用いる場合に
ついて説明したが、これに限らず、レチクル上のマーク
19a、19bのウエハステージWST上への投影像の
位置に基準マークを位置合わせし、これに続いて、基準
マークをアライメント顕微鏡18の下に移動し、アライ
メント顕微鏡の検出基準に対して位置合わせをしてベー
スライン計測を行なうような通常の基準マーク板を用い
る場合であっても、ベースライン計測の手順を簡略化す
ることができる。In this embodiment, the marks 15a and 15b on the reference plate FP are positioned at predetermined positions for positioning the reticle image center RCT and the optical axis AX at the time of adjusting the apparatus. The position coordinates of wafer stage WST at that time are measured, and thereafter, reticle alignment is performed based on this position, so that reticle alignment can be performed in a short time and throughput can be improved. In the reticle alignment, the reticle alignment marks 19a and 19b of the reticle R are aligned with the marks 15a and 15b on the reference plate FP at the predetermined alignment positions. Considering the state where the reticle alignment has been completed, at this time, the marks 15a, 15
The wafer stage WST is positioned such that the images of the reticle alignment marks 19a and 19b of the reticle R come to the distribution positions with respect to b, and the center positions of the marks 15a and 15b on the reference plate FP and the reticle image center RCT
Matches. Therefore, if the reticle alignment method of the present embodiment is performed, the reference plate FP is output based on the output of the alignment microscope 18 following the reticle alignment.
The baseline measurement can be performed only by observing the upper mark 15c, and there is an advantage that the procedure of the baseline measurement is simplified and the required time is shortened. In this embodiment, the reticle microscope 29A,
A case has been described in which a large reference plate FP is used so that the measurement of the reference marks 15c by the alignment microscope 18 can be performed simultaneously with the measurement of the reference marks 15a and 15b by 29B. However, the present invention is not limited to this. The fiducial mark is aligned with the position of the projected image on wafer stage WST, and subsequently, the fiducial mark is moved below alignment microscope 18 and aligned with the detection reference of the alignment microscope to obtain a baseline. Even when a normal reference mark plate for performing measurement is used, the procedure of baseline measurement can be simplified.
【0065】なお、上記の実施形態中の説明では、光軸
AXとレチクルRのずれのみで倍率調整時にレチクル像
がシフトする説明を行ったが、実際には倍率補正手段の
誤差によっても、レチクル像はシフトする。図1中のレ
ンズエレメント40が正確に光軸AX方向に駆動され
ず、斜めに動いたり、傾斜するとレチクルのパターン像
はシフトする。この現象と、レチクル位置による像のシ
フトは分離して測定できないため、上記実施形態のレチ
クルアライメントを行うと、両者の誤差が同時に補正さ
れる。倍率補正手段の誤差が一定値として毎回再現すれ
ば、全く問題無く、両方の誤差を補正できる。すなわ
ち、倍率補正手段の誤差による倍率調整時に発生するレ
チクル像の位置ずれも同時に補正できる。In the above description of the embodiment, the reticle image is shifted at the time of magnification adjustment only by the deviation between the optical axis AX and the reticle R. However, actually, the reticle image may be shifted by the error of the magnification correction means. The image shifts. When the lens element 40 in FIG. 1 is not accurately driven in the optical axis AX direction and moves or tilts obliquely, the reticle pattern image shifts. Since this phenomenon and the shift of the image due to the reticle position cannot be measured separately, when the reticle alignment of the above embodiment is performed, the error between the two is corrected simultaneously. If the error of the magnification correcting means is reproduced every time as a constant value, both errors can be corrected without any problem. That is, it is possible to simultaneously correct the positional shift of the reticle image that occurs during magnification adjustment due to an error of the magnification correction unit.
【0066】また、上記実施形態中の説明では、スルー
プット向上の観点から、予め装置調整時に、レチクル像
中心RCTと光軸AXとを位置合わせするための所定の
位置合わせ位置に、基準板FP上のマーク15a、15
bを位置決めし、このときのウエハステージの位置座標
を計測して、以後はこの位置座標が不変のものとし、こ
れを基準としてレチクルアライメントを行なう場合につ
いて説明したが、装置の経時的変化を考慮して定期的に
この位置座標を計測し直しても良い。また、レチクルア
ライメントを十分早い時間でできるなら、レチクルRの
交換の度毎にレチクルアライメントを行なってもよい。
この場合には、レチクルアライメントのためには基準マ
ーク15a、15bのような指標は必要ない。In the description of the above embodiment, from the viewpoint of improving the throughput, the reference plate FP is set at a predetermined position for positioning the reticle image center RCT and the optical axis AX in advance when the apparatus is adjusted. Marks 15a, 15
b, the position coordinates of the wafer stage at this time are measured, and thereafter, the position coordinates are assumed to be invariable, and the case where the reticle alignment is performed based on this position has been described. The position coordinates may be periodically measured again. If the reticle alignment can be performed in a sufficiently short time, the reticle alignment may be performed every time the reticle R is replaced.
In this case, an index such as fiducial marks 15a and 15b is not required for reticle alignment.
【0067】また、上記実施形態では、レチクル位置合
せ用の基準マーク15a、15bがウエハステージWS
T上にある場合について説明したが、必ずしもその必要
はなく、例えば、レチクル顕微鏡内、あるいはレチクル
の直下等に配置されていてもよい。但し、上記実施形態
のように、指標位置は調整されるので、調整可能である
必要があり、また位置安定性が要求される。In the above embodiment, the reticle alignment reference marks 15a and 15b are
Although the case where it is on T has been described, it is not always necessary, and for example, it may be arranged in a reticle microscope or directly below the reticle. However, since the index position is adjusted as in the above embodiment, the index position needs to be adjustable, and position stability is required.
【0068】なお、上記実施形態では、レチクル位置合
せ用の基準マーク15a、15bに関する所定の情報に
基づいてレチクルの位置合わせを行なう場合について説
明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、例
えばレチクルの外形基準で位置決めピン等に押し当てて
位置決めする場合には、予め投影倍率の変更によらずレ
チクル像中心座標が変化しない位置にレチクルを位置決
めし、このレチクルに対してピンを押し当て、このピン
の位置を記憶しておいて、以後この位置にピンの位置を
調整すれば良く、要はレチクルの位置を調整する調整手
段から得られる情報に基づいて同一位置にレチクルを位
置合わせすれば良い。Although the above embodiment has been described with reference to the case where the reticle is aligned based on the predetermined information on the reticle alignment reference marks 15a and 15b, the present invention is not limited to this. For example, when positioning by pressing against a positioning pin or the like based on the outer shape of the reticle, the reticle is positioned at a position where the center coordinates of the reticle image do not change regardless of the change in the projection magnification, and the pin is pressed against this reticle. It is sufficient to store the position of the pin, and then adjust the position of the pin to this position. In short, the reticle is aligned to the same position based on information obtained from the adjusting means for adjusting the position of the reticle. Just do it.
【0069】また、ベースライン、レチクル位置は、装
置の温度変化等で微小に変化するため、実施に当たって
は、例えばロットの先頭、および適宜測定・補正を行
い、重ね合せ誤差が発生するのを防ぐようにすることが
望ましい。Further, since the baseline and the reticle position slightly change due to a change in the temperature of the apparatus or the like, for example, at the beginning of the lot and at the beginning of the lot, measurement and correction are appropriately performed to prevent the occurrence of an overlay error. It is desirable to do so.
【0070】なお、上記の実施形態では、本発明に係る
マスクの位置合わせ方法が一括露光型の投影露光装置に
適用される場合について説明したが、本発明の適用範囲
がこれに限定されるものではなく、レチクルRとウエハ
Wを相対的に走査するステップ・アンド・スキャン型露
光装置にも適用は可能である。In the above embodiment, the case where the mask alignment method according to the present invention is applied to a batch exposure type projection exposure apparatus has been described, but the scope of the present invention is limited to this. Instead, the present invention is also applicable to a step-and-scan type exposure apparatus that relatively scans the reticle R and the wafer W.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし4
に記載の発明によれば、投影光学系の投影倍率調整によ
ってマスクのパターンの投影像の位置ずれが発生しない
マスクの位置合わせ方法が提供される。As described above, claims 1 to 4
According to the invention described in (1), there is provided a method of aligning a mask in which a positional shift of a projected image of a mask pattern does not occur by adjusting a projection magnification of a projection optical system.
【0072】また、請求項5に記載の発明によれば、投
影光学系の投影倍率を調整しながら重ねあわせ露光を行
っても、マスクのパターンの像のシフトに起因する重ね
あわせ誤差が発生しない投影露光方法が提供される。According to the fifth aspect of the present invention, even when the overlay exposure is performed while adjusting the projection magnification of the projection optical system, the overlay error caused by the shift of the image of the mask pattern does not occur. A projection exposure method is provided.
【図1】本発明の一実施形態に係る投影露光装置の構成
を概略的に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の装置の露光中の状態を示す図である。FIG. 2 is a view showing a state during exposure of the apparatus of FIG. 1;
【図3】図1の装置におけるレチクルの位置合わせ方法
及び発明が解決しようとする課題を説明するための図で
ある。FIG. 3 is a diagram for explaining a reticle positioning method and a problem to be solved by the invention in the apparatus of FIG. 1;
15a、15b 基準マーク 19a、19b レチクルマーク 24 主制御装置 29A、29B レチクル顕微鏡 48 倍率補正コントローラ R レチクル W ウエハ PL 投影光学系 FP 基準板 15a, 15b Reference mark 19a, 19b Reticle mark 24 Main controller 29A, 29B Reticle microscope 48 Magnification correction controller R Reticle W Wafer PL Projection optical system FP Reference plate
Claims (5)
光学系を介して感光性の基板上に転写するのに先立っ
て、前記マスクを位置合わせする方法であって、 前記マスク上に前記パターンと所定の位置関係で形成さ
れた少なくとも2つの位置合わせ用マークの投影位置を
計測する第1工程と;前記投影光学系の投影倍率を変更
後に、前記少なくとも2つの位置合わせ用マークの投影
位置を計測する第2工程と;前記第1、第2工程の計測
結果に基づいて、前記投影光学系の投影倍率を変更した
ときにも前記パターンの投影像の中心が変化しないよう
に前記マスクの位置を調整する第3工程とを含むマスク
の位置合わせ方法。1. A method of positioning a mask prior to transferring an image of a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, the method comprising: positioning the pattern on the mask. And a first step of measuring the projection positions of at least two alignment marks formed in a predetermined positional relationship; and changing the projection positions of the at least two alignment marks after changing the projection magnification of the projection optical system. A second step of measuring; and a position of the mask such that the center of the projected image of the pattern does not change even when the projection magnification of the projection optical system is changed based on the measurement results of the first and second steps. And a third step of adjusting the mask position.
マスクを、前記第3工程におけるマスクの位置に関連す
る情報を用いて同一位置に位置合わせすることを特徴と
する請求項1に記載のマスクの位置合わせ方法。2. The method according to claim 1, wherein after replacing the mask, another mask after the replacement is aligned to the same position using information relating to the position of the mask in the third step. Mask alignment method.
記第3工程のマスク位置に対応した基準マークの位置情
報であることを特徴とする請求項2に記載のマスクの位
置合わせ方法。3. The method according to claim 2, wherein the information related to the position of the mask is position information of a reference mark corresponding to the mask position in the third step.
記第3工程におけるマスクの位置合わせ時にマスクの位
置調整手段から得られる情報であることを特徴とする請
求項2に記載のマスクの位置合わせ方法。4. The position of the mask according to claim 2, wherein the information related to the position of the mask is information obtained from a mask position adjusting means at the time of positioning the mask in the third step. Matching method.
光学系を介して感光性の基板上に転写する投影露光方法
であって、 前記マスクと前記基板の位置合わせをするに先立って、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載のマスクの位置
合わせ方法によりマスクと投影光学系の位置合わせを行
う工程を含む投影露光方法。5. A projection exposure method for transferring an image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein prior to positioning the mask and the substrate,
A projection exposure method comprising a step of aligning a mask and a projection optical system by the mask alignment method according to claim 1.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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| US09/941,668 US6710848B2 (en) | 1996-06-20 | 2001-08-30 | Projection exposure apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP8239714A JPH1064808A (en) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | Mask alignment method and projection exposure method |
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ID=17048839
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-08-22 JP JP8239714A patent/JPH1064808A/en active Pending
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