JPS60186845A - Aligning device of exposure device - Google Patents
Aligning device of exposure deviceInfo
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- JPS60186845A JPS60186845A JP59042472A JP4247284A JPS60186845A JP S60186845 A JPS60186845 A JP S60186845A JP 59042472 A JP59042472 A JP 59042472A JP 4247284 A JP4247284 A JP 4247284A JP S60186845 A JPS60186845 A JP S60186845A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野ン
本発明はICやLSI等の半導体素子を製造するための
露光装置に関し、特に1枚の被μN光基板(半導体ウニ
ハラ上に形成された複数の半導体素子の回路パターンに
マスクの回路パターンをステップアンドリピート方式で
重ね合せて露光するステップアンドリピート露光装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices such as ICs and LSIs, and particularly relates to an exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements such as ICs and LSIs, and in particular, for manufacturing semiconductor elements such as ICs and LSIs. The present invention relates to a step-and-repeat exposure apparatus that superimposes a circuit pattern of a mask on a circuit pattern of a semiconductor element using a step-and-repeat method for exposure.
(発明の背景)
近年、半導体素子製造のために、半導体ウェハ(以下ウ
ェハとする)上にマスクの回路パターンを繰り返し露光
する装置、所謂ステップアンドリピート露光装置が生妓
現場で多数使用され、多大な効果を得ている。特にマス
クの回路パターンを縮小投影レンズを介してウェハ上に
転写する縮小投影型露光装置は、マスクの回路パターン
を縮小投影するため、マスク上に付着した微小な異物が
縮小投影レンズの′plIj&力によって転写されにく
いという利点があり、さらにウェハ上に形成された複数
の回路パターンの各々に、マスクの回路パターンを重ね
合せて露光するため、ウェハの各種処理による伸縮に対
しても常に正確な亀ね合せができるという利点もあり、
極めて生産性の高い露光装置といえる。この種の露光装
置はウエノ・を載置する2次元移動ステージを令し、こ
のステージをマスクの回路パターン像に対してH「定の
座標系に従って一定ピッチで歩進させては露光すること
を繰り返す。このため、ウェハ上にはマトリックス状に
回路パターンが配列される。(Background of the Invention) In recent years, so-called step-and-repeat exposure equipment, which is equipment that repeatedly exposes circuit patterns of masks on semiconductor wafers (hereinafter referred to as wafers), has been used in large numbers at sex shops to manufacture semiconductor devices. It has a great effect. In particular, reduction projection type exposure equipment that transfers the circuit pattern of a mask onto a wafer via a reduction projection lens projects the circuit pattern of the mask in reduction, so minute foreign matter adhering to the mask may be affected by the 'plIj & force of the reduction projection lens. Furthermore, since the circuit patterns on the mask are superimposed on each of the multiple circuit patterns formed on the wafer and exposed, an accurate camera can always be maintained even when the wafer expands and contracts during various processes. It also has the advantage of being able to be combined,
It can be said that this is an extremely productive exposure device. This type of exposure apparatus commands a two-dimensional moving stage on which a substrate is placed, and performs exposure by moving this stage at a constant pitch according to a fixed coordinate system relative to the circuit pattern image of the mask. This is repeated.For this reason, circuit patterns are arranged in a matrix on the wafer.
このウェハ上の回路パターンの配列座標は露光中はステ
ージの座標系に従っているが、ウェハを交換すると、そ
のウェハ上の配列座標とステージの座標系とは回転ずれ
が生じる。The array coordinates of the circuit patterns on this wafer follow the coordinate system of the stage during exposure, but when the wafer is replaced, a rotational shift occurs between the array coordinates on the wafer and the coordinate system of the stage.
この回転ずれはウェハを回転させることで補正できるが
、それでも微小角度の回転ずれは残存する。Although this rotational deviation can be corrected by rotating the wafer, a small rotational deviation still remains.
このウェハ上の配列座標とステージの座標系との微小な
回転ずれは、所謂ウエノ・ローテーションと呼ばれるも
のである。より高精度な繊ね合せ露光を達成するために
、本出願人は先に出願した特開昭56−102823号
公報にウェハローテーションの補正方法を開示した。こ
の公報に開示された罹小投影型露光装置度では、ウエノ
・上の回路パターンの[0倍の拡大パターンが描かれた
レチクル(マスクに4刊当する〕を1史ってステップア
ンドリピート方式で露光するが、その際レチクルはステ
ージの座標系に対して回転ずれなく装着されるとした。This minute rotational deviation between the array coordinates on the wafer and the coordinate system of the stage is called wafer rotation. In order to achieve more precise fiber alignment exposure, the present applicant disclosed a method for correcting wafer rotation in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 102823/1983, which was filed earlier. The miniature projection type exposure apparatus disclosed in this publication uses a step-and-repeat method in which a reticle (corresponding to 4 masks) on which a 0x enlarged pattern of the circuit pattern on the top is drawn is scanned once. During exposure, the reticle was mounted without any rotational deviation relative to the coordinate system of the stage.
ところがウェハ上に転写すべき回路パターンのサイズが
犬さくなり、線幅が1μm程度になると、レチクルの微
小な回転ずれが無視できなくなる。レチクルが微小回転
していると、ウェハ上の各回路パターンとの爪ね合せ精
度が低下するばかりでなく、ウェハ上に第1層目の回路
パターンを転写したとき、ウェハ上の配列座標に対して
転写期の特性を満足する半導体素子を高い生産性で得る
ことかで@ないという欠点があった。However, when the size of the circuit pattern to be transferred onto the wafer becomes small and the line width becomes about 1 μm, minute rotational deviations of the reticle cannot be ignored. If the reticle is slightly rotated, not only will the accuracy of alignment with each circuit pattern on the wafer deteriorate, but when the first layer of circuit patterns are transferred onto the wafer, the arrangement coordinates on the wafer will However, the drawback is that it is not possible to obtain semiconductor devices satisfying the characteristics of the transfer stage with high productivity.
(発明の目的)
本発明は上記欠点を解決し、マスク(レチクル)の回路
パターンと被露光基板(ウェハ)上の各回路パターンと
の回転ずれを極小にし、高’!14 l1lx重ね合せ
露光を実現するステップアンドリピート露光装置を得る
ことを目的とする。(Object of the Invention) The present invention solves the above-mentioned drawbacks, minimizes the rotational deviation between the circuit pattern on the mask (reticle) and each circuit pattern on the exposed substrate (wafer), and improves the rotational deviation between the circuit patterns on the mask (reticle) and the circuit patterns on the exposed substrate (wafer). 14 It is an object of the present invention to obtain a step-and-repeat exposure device that realizes l1lx overlapping exposure.
(発明の概要う
本発明は、第1パターン(回路パターンやアシイメント
マーク)を備えたマスク(レチクルR)を保持するため
のマスク保持手段(レチクルステージ2)と、そのf、
xパターンと整合し得る第2パターン(チップ内の回路
パターンやアライメンもに、該ウェハを2次元的に移動
するための基板移動手段(ウニハスデージ)と、第1パ
ターンと、第2パターンの相対的な回転誤差(Δθ)を
検出する回転誤差検出手段(LSA系19、DDA系2
0.20′)と、その回転誤差が補正されるようにレチ
クルRとウェハWのいずれか一方を回転させる回転手段
(ウェハホルダー10)と、その回転補正された第1パ
ターンと複数の、8g2 パターンの各々とを順次位置
合せするようにウェハステージを制御する制御手段(グ
ロモノサー60ンとを設けることを技術的要点としてい
る。さらに本発明は、レチクルRを保持して所定の直交
座標XYに沿って移動するためのレチクルステージ2と
、IIJ記の第2パターンが配列座標αβに沿ってθ[
定間隔(ピンチ)で複数形成されたウエノ・Wを保持し
、このウェハWを直交座標XYに沿って2次元移動する
ためのウェハステージと、KrJ記回転誤差検出手段(
LSA系19、DDA系加、20’)と、前記回転手段
(ウェハホルダーlO)と、ウェハW上の第2パターン
の配列ピンチに応じてウェハステージを位置決めしたと
きに、前記回転誤差(Δθ)の補正に起因して生じた第
1パターンと第2パターンの直交座標XYに沿った位置
ずれを検出する位置ずれ検出子79(LSA系18 、
19又はDDA系20)と、該位置ずれを補正するよう
にウェハステージとレチクルステージ2のいずれか一方
を移動させる制御手段(グロモノサー60)とを設ける
ことを技術的斐点としている。(Summary of the Invention) The present invention includes a mask holding means (reticle stage 2) for holding a mask (reticle R) having a first pattern (circuit pattern or alignment mark);
A second pattern that can be aligned with the Rotation error detection means (LSA system 19, DDA system 2) that detects a rotation error (Δθ)
0.20'), a rotation means (wafer holder 10) for rotating either the reticle R or the wafer W so that the rotation error is corrected, the first pattern whose rotation has been corrected, and a plurality of 8g2 The technical point is to provide a control means (gromonocer 60) for controlling the wafer stage so as to sequentially align each of the patterns.Furthermore, the present invention holds the reticle R and moves it to a predetermined orthogonal coordinate XY. The reticle stage 2 and the second pattern described in IIJ move along the array coordinates αβ and θ[
A wafer stage for holding a plurality of wafers W formed at regular intervals (pinch) and moving the wafers two-dimensionally along the orthogonal coordinates XY, and a rotation error detection means (KrJ).
LSA system 19, DDA system addition, 20'), the rotation means (wafer holder lO), and the rotation error (Δθ) when the wafer stage is positioned according to the arrangement pinch of the second pattern on the wafer W. A positional deviation detector 79 (LSA system 18,
19 or DDA system 20) and a control means (glomonoser 60) for moving either the wafer stage or the reticle stage 2 so as to correct the positional deviation.
(実施例)
次に本発明の実施例が適用される縮小投影型露光装置の
概略的な構成を第1図、第2図に基づいて説明する。(Example) Next, a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus to which an example of the present invention is applied will be described based on FIGS. 1 and 2.
透明部と遮光部によるH「定のパターンが描かれたレチ
クル(マスク)Rば、感光剤を感光させる波長の光によ
って均一の強反で照明される。これによって、レチクル
Rのパターン領域P rの光像は縮小投影レンズ(以下
、単に投影レンズと呼ぶ)1によってウェハW上に投影
される。レチクルRは第1図に示すように、レチクルス
テージ2に載置される。レチクルステージ2にはレチク
ルRのパターン領域に’rを通過した光を投影レンズ1
に入射させるための開口部2aが設けられ、さらにレチ
クルRの周辺部を真空吸着するための保持部2bが設け
られている。捷た駆動部3はレチクルステージ2をX方
向に微動し、駆動部4はレチクルステージ2をX方向と
直交するY方向に微動し、レチクルRの回転を含めた2
次元的な位置合せを行なう。A reticle (mask) R on which a certain pattern is drawn by the transparent part and the light-shielding part is illuminated with a uniform intensity of light having a wavelength that sensitizes the photosensitizer.Thereby, the pattern area P r of the reticle R The optical image is projected onto the wafer W by a reduction projection lens (hereinafter simply referred to as a projection lens) 1.The reticle R is placed on a reticle stage 2 as shown in FIG. projects the light that has passed through 'r onto the pattern area of reticle R through lens 1.
An opening 2a is provided for allowing the light to enter the reticle R, and a holding portion 2b for vacuum suctioning the peripheral portion of the reticle R is provided. The deflected drive unit 3 moves the reticle stage 2 slightly in the X direction, and the drive unit 4 moves the reticle stage 2 slightly in the Y direction perpendicular to the X direction.
Perform dimensional alignment.
一方、駆動部5によってY方向に移動するYステージ6
と、このYステージ6上を駆動部7によってX方向に移
動するXステージ8と、このXステーズ8に対して2方
向に上下動可能な2ステージ9と、この2ステージ9上
に設けられて、ウェハWを真空吸着するとともに駆動部
11によって微小回転するウェハホルダー10とによっ
て2次元移動ステージ(以下、ウェハステージと呼ぶ)
が構成される。2ステージ9はXステージ8上に設けら
れた不図示の駆動部によリーヒ下動する。ウェハステー
ジの位置を検出するために、レーザ光を用いた光波干渉
計(以下、レーザ干渉計と呼ぶ) 12.14が設けら
れている。ミラー13は、その反射平面をY方向に伸ば
して2ステージ9の一辺に設けられている。またミラー
15は、その反射平面をX方向に伸ばして2ステージ9
の一辺に設けられている。On the other hand, the Y stage 6 is moved in the Y direction by the drive unit 5.
An X stage 8 that moves in the X direction on this Y stage 6 by a drive unit 7, two stages 9 that can move up and down in two directions with respect to this X stage 8, and , a two-dimensional moving stage (hereinafter referred to as wafer stage) includes a wafer holder 10 that vacuum-chucks the wafer W and rotates minutely by a drive unit 11.
is configured. The second stage 9 is moved downward by a drive section (not shown) provided on the X stage 8. A light wave interferometer (hereinafter referred to as a laser interferometer) 12.14 using laser light is provided to detect the position of the wafer stage. The mirror 13 is provided on one side of the two stage 9 with its reflection plane extending in the Y direction. In addition, the mirror 15 extends its reflection plane in the X direction to form a second stage 9.
It is located on one side of the.
そこでレーザ干渉計12は、ミラー13に座標軸Xと平
行な光軸を有するレーザ光束Bxを照射するとともに、
レーザ干渉計12の内部に設けられた固定ミラーにもレ
ーザ光束を照射し、ミラー13からの反射光束と固定ミ
ラーからの反射光束とを干渉させ、発生する干渉縞の変
化を光′亀検出することによって、ウェハステージのX
方向の位置を検出する。レーザ干渉計14も同様にミラ
ー15に座標軸Yと平行な光軸をMするレーザ光束BY
を照射し、内部の固定ミラーからの反射光束とミラー1
5かもの反射光束との干渉によって、ウェハステージの
X方向の位置を検出する。尚、投影レンズ1とレーザ干
渉計12 、14はレーザ光束Bxとレーザ光束Byが
同一平面内で直交し、かつ光軸AXがその交点を通るよ
うに配置されている。Therefore, the laser interferometer 12 irradiates the mirror 13 with a laser beam Bx having an optical axis parallel to the coordinate axis X, and
A fixed mirror provided inside the laser interferometer 12 is also irradiated with a laser beam, the reflected beam from the mirror 13 and the reflected beam from the fixed mirror are caused to interfere with each other, and changes in the interference fringes that occur are detected by optical distortion. By this, the X of the wafer stage
Detect the position of the direction. Similarly, the laser interferometer 14 also has a laser beam BY which has an optical axis M parallel to the coordinate axis Y on the mirror 15.
, and the reflected light flux from the internal fixed mirror and mirror 1
The position of the wafer stage in the X direction is detected by interference with the five reflected light beams. The projection lens 1 and the laser interferometers 12 and 14 are arranged so that the laser beam Bx and the laser beam By are orthogonal to each other in the same plane, and the optical axis AX passes through the intersection.
さて、この露光装置には基本的に4つの位置合せ(アラ
イメント)用の光学系及び検出系が設けられている。そ
の1つは第1図に示すように、レチクルRを装楢本体(
例えば投影レンズ1の光軸AX)に対してアライメント
するための2つのレチクルアライメント顕微鏡(以下、
R−MICと呼ぶ) 16 、17である。R−MIC
16はレチクルR上の所定のパターンが描かれた領域(
以下パターン領域とする)Prの周辺に設けられたレチ
クルマークRxy を観察し、R*M I C17はパ
ターン領域prの周辺でレチクルマークRxyとは異な
るレチクルマークRXyをR−MIC16中の指標に合
わせるように駆動部3,4を作動させることによってレ
チクルRのX方向とY方向の位置決めが達成され、レチ
クルマークRθをR−MIC1?中の指標に合わせるよ
うに駆動部3,4を作動させることによってレチクルR
の回転方向の位置決めが達成される。これらR−M I
C16、17は目視による位置合せ(目合せ)として
使ってもよいが、レチクルマークRxy、Rθの観察像
を光電的に検出して自動位1g合せとして使ってもよい
。Now, this exposure apparatus is basically provided with four alignment optical systems and a detection system. One is to move the reticle R to the reticle body (as shown in Figure 1).
For example, two reticle alignment microscopes (hereinafter referred to as
(referred to as R-MIC) 16 , 17 . R-MIC
16 is an area on the reticle R where a predetermined pattern is drawn (
Observe the reticle mark Rxy provided around the pattern area Pr (hereinafter referred to as pattern area), and the R*M I C17 aligns the reticle mark RXy, which is different from the reticle mark Rxy, with the index in the R-MIC 16 around the pattern area pr. Positioning of the reticle R in the X direction and the Y direction is achieved by operating the drive units 3 and 4 as shown in FIG. The reticle R is moved by operating the drive units 3 and 4 to match the index inside.
rotational positioning is achieved. These R-M I
C16 and C17 may be used for visual alignment (alignment), but they may also be used for automatic position 1g alignment by photoelectrically detecting the observed images of the reticle marks Rxy and Rθ.
また、アライメント用の光学系、検出糸のもう1つは@
1図に示すように、スルーザレンズ(TTL)方式でウ
ェハW上の所定のマーク(ウニノ・マーク)をレーザ光
で検出して、ウニノーWと装置本体とのアライメントを
行なうための2つのレーザステンプアライメント系(以
下、LSA系とする) 18 、19である。LSA系
18は感光剤(フォトレジスト)を感光させる波長の光
、すなわち露光光とは異なる波長でフォトレジストを感
光させないレーザ光束(例えばヘリウムネオンレーザ)
LAXを投影レンズlの光軸AXと垂直にミラー18a
に向けて投射する。ミラー]、8aはそのレーザ光束L
AXを上方、すなわちレチクルRの下面(投影レンズ1
と対向する面)に向けて反射する。、ミラー18bはレ
チクルRの下面と平行な反射面を有し、レチクルRの下
面から所定距離だけ離して配置され、ミラー18aから
のレーザ光束を投影レンズ1.2の入射瞳の中心に向け
て反射する。本実施例では投影レンズ1は物体側(レチ
クルR側)で非テレセンドリンクな光学系となり、像側
(ウェハW側)ではテレセンドリンクな光学系となって
いるものとする。このためレーザ光束LAxの光軸は、
ミラー18bをレチクルRの周辺、すなわち投影レンズ
lの光軸AXから離れた位置に設けることによって、光
軸AXと所定の角度だけ傾いたものとなる。ただし投影
レンズlのウニ/’W側ではレーザ光束LAXの光軸は
光軸AXと平行になる。LSA系19、ミラー19a、
19bはLSA糸18、ミラー18a、18bに対して
光軸AXを中心に空間的に90゜回転させた位置に同様
に設けられて、レーザー光束LAyが投影レンズ1に入
射する。そして、この2つのLSA系18 、19によ
って、ウニISW上に設けられたX方向のアライメント
用のマークとY方向のアライメント用のマークとがレチ
クルRを介することなく検出され、ウニノ・W上の局所
領域のアライメントが行なわれる。In addition, the optical system for alignment and the other detection thread are @
As shown in Figure 1, two lasers are used to detect a predetermined mark (Unino mark) on the wafer W using a through-the-lens (TTL) method with laser light and align the Unino W with the main body of the device. Stamp alignment system (hereinafter referred to as LSA system) 18 , 19 . LSA system 18 uses light of a wavelength that sensitizes a photosensitizer (photoresist), that is, a laser beam (for example, helium neon laser) that does not sensitize the photoresist at a wavelength different from the exposure light.
Mirror 18a is aligned perpendicularly to the optical axis AX of the projection lens l.
Project towards. mirror], 8a is the laser beam L
AX upward, that is, the bottom surface of the reticle R (projection lens 1
(the surface facing the surface). , the mirror 18b has a reflective surface parallel to the lower surface of the reticle R, is placed a predetermined distance from the lower surface of the reticle R, and directs the laser beam from the mirror 18a toward the center of the entrance pupil of the projection lens 1.2. reflect. In this embodiment, the projection lens 1 is assumed to be a non-telecenter link optical system on the object side (reticle R side) and a telecenter link optical system on the image side (wafer W side). Therefore, the optical axis of the laser beam LAx is
By providing the mirror 18b around the reticle R, that is, at a position away from the optical axis AX of the projection lens l, the mirror 18b is tilted at a predetermined angle with respect to the optical axis AX. However, on the U/'W side of the projection lens l, the optical axis of the laser beam LAX is parallel to the optical axis AX. LSA system 19, mirror 19a,
19b is similarly provided at a position spatially rotated by 90 degrees around the optical axis AX with respect to the LSA thread 18 and mirrors 18a and 18b, and the laser beam LAy is incident on the projection lens 1. Then, these two LSA systems 18 and 19 detect the alignment mark in the X direction and the alignment mark in the Y direction provided on the sea urchin ISW without going through the reticle R. Local region alignment is performed.
さて、アライメント用の光学系、検出系のもう一つはレ
チクルR上のマークR3とウニノ1W上のマークとを投
影レンズ1を介して重ね合せて観察するダイ・パイ・ダ
イ(1)ie by Die)アライメント系(以下、
DDA系と呼ぶ)20である。1) D A系2oはレ
チクルHのパターン領域Prの周辺に設けられたマーク
Rsに、露光光と同一波長の照明光をミラー20aで直
角に折り曲けて照射する。ミラー20 aからの照明光
はマークRsを照明するとともに投影レンズlを通って
ウニノ・W上のマークを含む微小領域も照明する。そし
て投影レンズ1で逆投影されたウニノ・W上のマークの
像とレチクルRのマークR8の像とがミラー20aで反
射してDDA系20によって形成され、レチクルRのパ
ターン領域PrとウェハW上の露光すべき1つの局所領
域との位置合せ状態が検出されるヶこのDDA系20も
目合せたけてなく、スリット走査型の光電顕微鏡や撮像
管(素子)を使ってマーク像を光電検出して自動位置合
せできるように構成される。Now, the other optical system for alignment and detection system is die-pie-die (1) ie by which superimposes mark R3 on reticle R and mark on Unino 1W through projection lens 1 and observes them. Die) alignment system (hereinafter referred to as
(referred to as DDA system) 20. 1) The DA system 2o irradiates the mark Rs provided around the pattern region Pr of the reticle H with illumination light having the same wavelength as the exposure light, which is bent at right angles by the mirror 20a. The illumination light from the mirror 20a not only illuminates the mark Rs, but also passes through the projection lens l and illuminates a minute area including the mark on the Unino W. Then, the image of the mark on Unino W that is back-projected by the projection lens 1 and the image of the mark R8 of the reticle R are reflected by the mirror 20a and formed by the DDA system 20, and are formed on the pattern area Pr of the reticle R and the wafer W. The DDA system 20 detects the state of alignment with one local area to be exposed.The DDA system 20 is also not aligned, and the mark image is photoelectrically detected using a slit scanning photoelectron microscope or an image pickup tube (element). It is configured so that automatic alignment can be performed.
尚、ダイΦバイ・ダイのアライメント方式では、レチク
ルRのパターン領域Prの投影像とウェハW上の1つの
局所領域とが正確に重ね合わされたとき、ウェハW上の
マークとレチクルRのマークRSとが所定の位置関係で
整列してDDA系加によって観察される。このためDD
A系でアライメントされるようにウェハステージやレチ
クルステージ2を微動させた後は、ただちに露光動作に
移れる。水装置のDDA系加はここでは観察したレチク
ルR1ウェハWのマーク像のX方向の位置ずれを検出す
るものとする。In the die Φ-by-die alignment method, when the projected image of the pattern region Pr of the reticle R and one local region on the wafer W are accurately overlapped, the mark on the wafer W and the mark RS of the reticle R are aligned in a predetermined positional relationship and observed by DDA system addition. For this reason, DD
After the wafer stage and reticle stage 2 are slightly moved so that they are aligned in the A system, the exposure operation can be started immediately. Here, it is assumed that the DDA system of the water device detects the positional deviation of the observed mark image of the reticle R1 wafer W in the X direction.
そしてアライメント用の光学系、検出系の最後の1つは
第2図に示すように、投影レンズ1と所定間隔で別設さ
れたオフ−アクシス方式の2つのウェハアライメント顕
倣鏡(以下、W−MICと呼ぶ)21.22テある。こ
(02つ)W−M I C21。As shown in FIG. 2, the final alignment optical system and detection system consists of two off-axis wafer alignment microscope mirrors (hereinafter referred to as W -MIC) There are 21.22 te. This (02) W-M I C21.
22は予め所定の間隔に定められ、ウェハW土の代表的
な2ケ所に設けられた。マークを検出して、ウェハWの
装置に対する全体的な位置合せ(グローバルアライメン
ト)を行なうためのものである。22 were determined in advance at predetermined intervals and were provided at two representative locations on the wafer W soil. This is for detecting marks and performing global alignment of the wafer W with respect to the apparatus.
−“ 、 。−“ , .
ところで第1図において、上記レチクルRのアライメン
ト、ウェハWのグローバルアライメント、及びウェハW
−ヒの局所領域毎のアライメント(以下ステップアラ・
イメントと呼ぶ)の際に使用されたり、各光学系や検出
系の調整に使用される基準マーク板30がウェハボルダ
−19に設けられている。By the way, in FIG. 1, the alignment of the reticle R, the global alignment of the wafer W, and the alignment of the wafer W are shown.
- Alignment for each local region of
A reference mark plate 30 is provided on the wafer boulder 19, and is used for adjustment of each optical system and detection system.
この基準マーク板3()はガラス基板の表面に光反射性
のクロム層を設け、このクロムj−に必要なマークをエ
ツチングしたものである。This reference mark plate 3() is made by providing a light-reflecting chromium layer on the surface of a glass substrate, and etching necessary marks on the chromium layer.
第2図はレーザスデソグアライメント系とW−M I
C21、22の具体的な構成を示す光学配置図である。Figure 2 shows the laser desso alignment system and W-M I.
FIG. 3 is an optical layout diagram showing a specific configuration of C21 and C22.
ここではLSA糸18のみについて示すが、LSA系1
9についても全く同様である。ヘリウムネオンレーザ等
のレーザ光源40から射出したレーザ光束は、ビームエ
クスパンダ41で光束断面が所定の大きさに拡大され、
シリンドリカルレンズ42によって断面が矩形の光束に
整形される。その整形されたレーザ光束はミラー43で
反射されて、レンズ44、ビームスグリツタ45、及び
レンズ46ヲ介してミラー18aに至る。ミラー18a
で反射されたレーザ光束は視野絞り18cを通ってミラ
ー18bに至り、さらにミラー18bで反射されて、投
影レンズ1の入射1(iJilaの中心に向けて進む。Although only LSA yarn 18 is shown here, LSA yarn 1
The same is true for 9. A laser beam emitted from a laser light source 40 such as a helium neon laser has a beam cross section expanded to a predetermined size by a beam expander 41.
The cylindrical lens 42 shapes the light beam into a light beam with a rectangular cross section. The shaped laser beam is reflected by a mirror 43 and reaches the mirror 18a via a lens 44, a beam sinter 45, and a lens 46. Mirror 18a
The reflected laser beam passes through the field stop 18c, reaches the mirror 18b, is further reflected by the mirror 18b, and proceeds toward the center of the projection lens 1 (iJila).
視野絞り18cはミラー18aで反射されたレーザ光束
の結像位置°に配置されている。この結像位置でレーザ
光束は第2図中−紙面と垂直な方向に伸びた帯状スポッ
ト光に収れんされる。すなわち、シリンドリカルレンズ
42の働きで、レンズ46からミラー18a。The field stop 18c is arranged at the imaging position of the laser beam reflected by the mirror 18a. At this imaging position, the laser beam is converged into a band-shaped spot light extending in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. That is, due to the action of the cylindrical lens 42, the mirror 18a is removed from the lens 46.
18bを介して投影レンズ1に入射するまでのレーザ光
束は、第2図中紙面内では一度視野絞?) 18 cで
収束(結像)してから発散するような光束となり、紙面
と垂直な面内では平行な光束となっている。そして、こ
のレーザ光束は投影レンズ1の入射−1aの中心を通り
、投影レンズlの結像面FPに帯状の細長いスポット光
として結像される。The laser beam that passes through 18b and enters the projection lens 1 once reaches the field diaphragm within the plane of the paper in FIG. ) 18 It becomes a light flux that converges (images) at c and then diverges, and becomes a parallel light flux in a plane perpendicular to the plane of the paper. Then, this laser beam passes through the center of incidence -1a of the projection lens 1, and is imaged on the imaging plane FP of the projection lens 1 as a strip-shaped and elongated spot light.
このスポット光の光強度分布は第2図の紙面内で左右方
向には細長く、紙面と垂直な方向には短くなる。The light intensity distribution of this spot light is elongated in the horizontal direction within the plane of the paper of FIG. 2, and becomes short in the direction perpendicular to the plane of the paper.
さて、ミラー18bはレチクルRの下面に所定間隔で設
けられているが、その位置はレチクル只の最大投影領域
、すなわち本実施例では第1図に示したように投影レン
ズ1の光軸AXから最も離れた位置のレチクルマークR
xy、Rθの投影光路(第2図で光線ELmとした)を
遮光しないように定められている。また露光光でレチク
ルRを照明すると、レチクルRのパターン領域Prの像
は光束ELのように投影レンズ1の結像面FPに縮小し
て結像する。第2図では、基準マーク板30の表面と結
像面FPとが一致し、さらにこの基準マーク板30がL
SA系18からのレーザ光束の照射を受けるような配置
を示しである。この基準マーク板間上には第3図に示す
ようにレーザ光束LAXのスポット光SPにより照射さ
れ、回折光を発生する格子状のマークFMが形成されて
いる。第3図(a)はマークFMとスポット光SPの平
面的な位置関係を示す平面図で、第3図(b)はこのマ
ークFMの断面を示す図である。マークFMは微小な線
状要素Segを規則的に一列に配列したものであり、そ
の配列方向はスポット光sPの長手方向(伸長方向)と
一致するように定められている。スポット光sPがマー
クFMと重なると、線状要素Segの配列ピッチとレー
ザ光束の波長とに応じて第3図(a)に示すようK、正
反射光(0次回折光)Doの他に1次回折光±Dい2次
・回折光±Dt等の高次回折光が生じる。これら回折光
り。、D、、D、は投影レンズIK逆入射し、レーザう
゛0東LAxの送光光路を逆進し、ミラー18b、視野
絞り18c、ミラー18a、及びレンズ46を通ってビ
ームスプリンタ45に至る。Now, the mirrors 18b are provided at predetermined intervals on the lower surface of the reticle R, but their positions are from the maximum projection area of the reticle, that is, from the optical axis AX of the projection lens 1 in this embodiment as shown in FIG. Reticle mark R at the farthest position
It is determined so that the projection optical path of xy, Rθ (indicated as light ray ELm in FIG. 2) is not blocked. Furthermore, when the reticle R is illuminated with exposure light, the image of the pattern region Pr of the reticle R is reduced and formed on the imaging plane FP of the projection lens 1 like the light beam EL. In FIG. 2, the surface of the fiducial mark plate 30 and the imaging plane FP coincide, and furthermore, this fiducial mark plate 30 is
The arrangement is shown so that it is irradiated with a laser beam from the SA system 18. As shown in FIG. 3, a lattice-shaped mark FM is formed between the reference mark plates and is irradiated with a spot light SP of the laser beam LAX to generate diffracted light. FIG. 3(a) is a plan view showing the two-dimensional positional relationship between the mark FM and the spot light SP, and FIG. 3(b) is a cross-sectional view of the mark FM. The mark FM is formed by regularly arranging minute linear elements Seg in a line, and the arrangement direction thereof is determined to coincide with the longitudinal direction (extension direction) of the spot light sP. When the spot light sP overlaps with the mark FM, as shown in FIG. 3(a), depending on the arrangement pitch of the linear elements Seg and the wavelength of the laser beam, there is a Higher-order diffracted lights such as second-order diffracted light ±D and second-order diffracted light ±Dt are generated. These diffracted lights. .
ビームスプリンタ45はマークFMからの回折光1)。The beam splinter 45 receives the diffracted light 1) from the mark FM.
+I)+ ID2を反射し、その回折光を空間フィルタ
ー47、集光レンズ48、及び光電検出器49がら成る
検出系へ指向する。空間フィルター47は投影レンズ1
の入射pi 1 aと共役な位置に配置され、回折光D
o 11)l tDt のうち0次回折光り。、すなわ
ち正反射光は遮IE)iL、他の1次回折光D1と2次
回折光り、を透過する。集光レンズ48は空間フィルタ
ー47を透過したこれら高次回折光を光電検出器49に
集光する。+I)+ ID2 is reflected and the diffracted light is directed to a detection system consisting of a spatial filter 47, a condensing lens 48, and a photoelectric detector 49. The spatial filter 47 is the projection lens 1
is placed at a position conjugate with the incident pi 1 a, and the diffracted light D
o 11) 0th order diffraction light of l tDt. That is, the specularly reflected light is blocked (IE)iL, and the other first-order diffracted light D1 and second-order diffracted light are transmitted. A condensing lens 48 condenses these high-order diffracted lights that have passed through the spatial filter 47 onto a photoelectric detector 49 .
ところで、レーザースデノグアライメント系は第1図に
示したようにもう1組がLSA系19として設けられて
いる。そこで投影レーンズlの結像面FPにおける投影
像とスポット光SPとの位置関係を第4図により説明す
る。第4図において円形の領域ifは投影レンズ1が最
大限投影できるイメージフィールドであり、領域if内
の矩形領域Pr’は第1図のレチクルRのパターン領域
Pr。By the way, as shown in FIG. 1, another set of laser beam alignment systems is provided as an LSA system 19. Therefore, the positional relationship between the projected image and the spot light SP on the imaging plane FP of the projection lens l will be explained with reference to FIG. In FIG. 4, a circular area if is an image field that can be projected to the maximum extent by the projection lens 1, and a rectangular area Pr' within the area if is a pattern area Pr of the reticle R in FIG.
投影領域である。投影レンズ1の光軸AXは円形領域百
の中心を通り、矩形領域Pr’の中心と光軸AXとが一
致するものとする。そしてこの中心を原点とするように
ウェハステージの移動座標系、すなわちXY座標系のx
、y軸を設定したとさ、LSA系18によって形成され
たスポット光SPxはY軸上で細長く伸びたスポットに
ナリ、LSA系19で形成されたスポット光SPyはX
軸上で細長く伸びたスポットになる。This is the projection area. It is assumed that the optical axis AX of the projection lens 1 passes through the center of the circular area 100, and that the center of the rectangular area Pr' coincides with the optical axis AX. Then, the moving coordinate system of the wafer stage, that is, the x of the XY coordinate system, is set such that this center is the origin.
, the y-axis is set, the spot light SPx formed by the LSA system 18 is a long and narrow spot on the Y-axis, and the spot light SPy formed by the LSA system 19 is
It becomes a long and thin spot on the axis.
スポット光SPx OX軸からのY方向における距離L
yと、スポット光SPyのY1紬からのX方向における
距離Lxとは装置の製造時に予め定められている。しか
も距離Ly、Lxはスポット光SPx、spyが円形領
域ifに内接する矩形(長方形又は正方形)の領域Ar
の外側で領域ifの内側に位置するように定められる。Spot light SPx Distance L in the Y direction from the OX axis
y and the distance Lx of the spot light SPy from the Y1 pongee in the X direction are predetermined at the time of manufacturing the device. Moreover, the distances Ly and Lx are rectangular (rectangular or square) areas Ar where the spot lights SPx and spy are inscribed in the circular area if.
It is determined to be located outside of the area if and inside the area if.
領域Ar’ は投影レンズ1が矩形として投影し得る最
大の領域を表わす。さて、スボソ) SPxは基準マー
ク板30のY方向に伸びたマークFM又はウェハW上で
Y方向に伸びたマークを検出して、基準マーク板30や
ウェハWのX方向の位IKずれを検出し、スポット光S
Pyは基準マーク板30やウェハW上のX方向に伸びた
マークを検出して基準マーク板30やウェハWのY方向
の位置ずれを検出する。The area Ar' represents the maximum area that the projection lens 1 can project as a rectangle. Now, SPx detects the mark FM extending in the Y direction on the fiducial mark plate 30 or the mark extending in the Y direction on the wafer W, and detects the position IK deviation of the fiducial mark plate 30 or the wafer W in the X direction. Spot light S
Py detects marks extending in the X direction on the fiducial mark plate 30 and the wafer W, and detects positional deviation of the fiducial mark plate 30 and the wafer W in the Y direction.
また第2図に示したオフ・アクシス方式のW−MIC2
1,22は例えば特開昭57−19726号公報に開示
されたように、ウェハW上に形成された格子状のマーク
にレーザ光の細長い帯状スポットを照射し、そのマーク
からの回折光を光′亀検出し、ウェハWのW−M I
C21、22に関する位置ずれを検出するものである。In addition, the off-axis type W-MIC2 shown in Figure 2
1 and 22, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-19726, a lattice-like mark formed on a wafer W is irradiated with an elongated strip-like spot of a laser beam, and the diffracted light from the mark is beamed. 'Turtle detected, W-MI of wafer W
This is to detect positional deviations regarding C21 and C22.
このW−M I C21、22の帯状スポット光は投影
レンズ1の結像面FP上に結像するように予め調整され
ている。The band-shaped spot lights of the W-MICs 21 and 22 are adjusted in advance so as to form an image on the imaging plane FP of the projection lens 1.
さて、第5図はそのオフ・アクシス方式のW−M I
C21、22の帯状スポット光と、投影レンズ1のイメ
ージフィールドifとの配置を示す平面図である。2次
元移動ステージの移動座標系XYの原点を投影レンズl
の光軸AXと一致させたとき、W−MIC21はY軸上
で光軸AXから所定距離だけ間隔をあけて配置され、W
−MIC21の帯状のスポット光WYSはX方向にに(
口長く形成される。Now, Figure 5 shows the off-axis W-M I
3 is a plan view showing the arrangement of band-shaped spot lights C21 and C22 and an image field if of the projection lens 1. FIG. The origin of the moving coordinate system XY of the two-dimensional moving stage is projected by the projection lens l.
When the W-MIC 21 is aligned with the optical axis AX of the
-The band-shaped spot light WYS of MIC21 is directed in the X direction (
Formed with a long mouth.
スポット光wysのX方向の中心とが間隔りだけ離れる
ように配置される。そしてスポット光WYSとWO3と
を結ぶ線分がX 11+11と平行、又はy軸と所定角
度を成すように、スポット光WθSのY方向の照射位置
が調整可能になっている。具体的には第6図に示すよう
に、W−MIC22は平行なレーザ光束l。を入射して
、その光束loを対物レンズ22 aで収束してスポッ
ト光WθSに整形する。The spot light wys is arranged so that the center of the spot light wys in the X direction is separated by an interval. The irradiation position of the spot light WθS in the Y direction can be adjusted so that the line segment connecting the spot lights WYS and WO3 is parallel to X11+11 or at a predetermined angle with the y axis. Specifically, as shown in FIG. 6, the W-MIC 22 emits a parallel laser beam l. is incident, and the luminous flux lo is converged by the objective lens 22a and shaped into a spot light WθS.
このとき対物レンズ22aに入射するレーザ光束l。At this time, a laser beam l enters the objective lens 22a.
を平行平板ガラス(以下、)・−ピングガラスと呼ぶ)
22bによって所定角度範囲内でシフトする。is called parallel flat glass (hereinafter referred to as )・-ping glass)
22b to shift within a predetermined angle range.
これによって光束l。は光束4.4 のように偏向され
、スポット光WθSはY方向にΔYの範囲で変位する。This results in a luminous flux l. is deflected as a luminous flux 4.4, and the spot light WθS is displaced in the Y direction within a range of ΔY.
さて、第5図において、スポット光WYSとWO3の間
隔りはウェハW上の代表的な2ケ所に設けられたマーク
が同時に検出できるように定められている。換言すれば
、W−1vilC21゜22によってウェハW上のマー
クが同時に検出できるように、ウェハW上に間隔りだけ
離れた2つのマークを設けるようにする。この2つのマ
ークは各々X方向に伸びた格子状のパターンを有し、そ
のマークはスポット光wys、wθSに対するウニ2、
WΩ℃方向の位置ずれ検出に使われる。Now, in FIG. 5, the interval between the spotlights WYS and WO3 is determined so that marks provided at two representative locations on the wafer W can be detected simultaneously. In other words, two marks are provided on the wafer W separated by an interval so that the marks on the wafer W can be detected simultaneously by the W-1vilC21°22. These two marks each have a lattice-like pattern extending in the X direction, and the marks correspond to the urchin 2,
Used to detect positional deviation in the WΩ°C direction.
さて、第7図はウェハホルダー10に設けられた基準マ
ーク板30のマークパターンを示す平面図である。基準
マーク板30には座標系XYの各X軸とY軸とに平行に
格子状のマークFMMとFMxとが設けられるとともに
、xllll、y!I+hに平行な線状のマーク30Y
、30Xがクロスして設けられている。Now, FIG. 7 is a plan view showing the mark pattern of the reference mark plate 30 provided on the wafer holder 10. The reference mark plate 30 is provided with grid-like marks FMM and FMx parallel to each X-axis and Y-axis of the coordinate system XY, and xllll, y! Linear mark 30Y parallel to I+h
, 30X are provided in a crossed manner.
マークFMX、FMYはI、SAAlO249のスポッ
ト光SPx、SPyやW−M I C21、22のスポ
ット光wys、wθSの照射により回折光を発生するも
のであり、LSA系1.8 、19やW−MIC21゜
22の調整、較正、及び各種測定に使われる。またマー
ク30X、:30YはR−MIC16,17やDDA系
印等の調整、較正及び各神測定に使われる。Marks FMX and FMY generate diffracted light by irradiation with spot lights SPx and SPy of I and SAAlO249 and spot lights wys and wθS of W-MIC21 and 22, and are used for LSA systems 1.8 and 19 and W- Used for adjustment, calibration, and various measurements of MIC21°22. Marks 30X and :30Y are used for adjustment, calibration, and measurement of R-MIC16, 17, DDA system marks, etc.
一方、第8図は本実施例に好適なレチクルRのマーク配
置を示す平面図である。第8図(a)において、レチク
ルRのパターン領域Prの中心をRC(レチクルセンタ
ー)とし、中心RCが原点となるように座標系XYを定
める。この座標系XYに関してレチクルRは回転してい
ないものとすると、マークRxyは第8図(b)のよう
に線状のクロスパターンとしてX QMII上に位置し
、マークRθはY N1+上にX方向に伸びる線状パタ
ーンとして位IKする。On the other hand, FIG. 8 is a plan view showing the mark arrangement of the reticle R suitable for this embodiment. In FIG. 8(a), the center of the pattern area Pr of the reticle R is set as RC (reticle center), and a coordinate system XY is determined so that the center RC becomes the origin. Assuming that the reticle R is not rotated with respect to this coordinate system XY, the mark Rxy is located on XQMII as a linear cross pattern as shown in FIG. IK is performed as a linear pattern that extends to the top.
もちろんRxy、Rθの中心RCからの距離はレチクル
Rの設計上予め決められた値である。そして、マークR
xy の中心RCと対向する側には、マークR8711
″−X軸上に設けられている。マークR8は遮光部に単
に矩形状の光透過性の窓を設けたもので、第8図(Qに
示すようにX軸と平行な2本の明暗のエツジR8I、R
82がDDA系かによるアライメント時や位置ずれ検出
時に使われる。第8図(C)ではDDA系加でマークR
8と基準マーク板30のマーク30Yとを重ね合せて観
、察した様子を示し、エツジR8Iとマーク30Yとの
間隔がエツジR82とマーク30Yとの間隔と等しくな
ったとき、基準マーク板30、すなわちウニノ・ステー
ジとレチクルRとの位置合せが達成されたことになる。Of course, the distances of Rxy and Rθ from the center RC are values determined in advance in the design of the reticle R. And Mark R
There is a mark R8711 on the side facing the center RC of xy.
The mark R8 is simply provided with a rectangular light-transmitting window in the light-shielding part, and as shown in Figure 8 (Q), the mark R8 is provided on the Edge R8I, R
82 is used for alignment or positional deviation detection depending on whether it is a DDA system. In Figure 8 (C), mark R is added to the DDA system.
8 and the mark 30Y of the fiducial mark plate 30, and when the interval between the edge R8I and the mark 30Y becomes equal to the interval between the edge R82 and the mark 30Y, the fiducial mark plate 30, In other words, alignment between the Unino stage and the reticle R has been achieved.
尚、マークRSのアンプR8IとアンプR82との中心
線がX軸に一致するように定められている。Note that the center lines of the amplifiers R8I and R82 of the mark RS are set to coincide with the X axis.
第9図は本装置の制御系の回路ブロック図である。マイ
クロコンピュータ、ミニコンピユータ等のプロセッサー
(以下CPUと呼ぶ)60はインターフェイス回路(以
下、IFCとする)61を介して装置全体の動作を統括
制御する。レーザステンプアライメント系処理回路(以
下、LSACと呼ぶ)62は第2図に示したLSA系の
光′亀検出器49の光電信号と、レーザ干渉計12 、
14からの位置情報、例えば2次元移動ステージの単位
移動量(0゜02μm)毎に発生するアンプパルス、ダ
ウンパルスとに基づいて、ウェハW上のマーク等からの
回折光の強度分布を位置に応じて抽出し、そのマークの
スポット光SPx、SPYに対する位置を検出するもの
である。ただし、スポット光SPxの照射によりマーク
から生じる回折光に応じた光電信号はレーザ干渉il
+2のアンプダウンパルスに応答してサンプリングされ
、スポット光SPyの照射によりマークから生じる回折
光に応じた光電信号はレーザ干渉計14のアップダウン
パルスに応答してサンプリングされる。FIG. 9 is a circuit block diagram of the control system of this device. A processor (hereinafter referred to as CPU) 60 such as a microcomputer or a minicomputer centrally controls the operation of the entire apparatus via an interface circuit (hereinafter referred to as IFC) 61. A laser stamp alignment system processing circuit (hereinafter referred to as LSAC) 62 receives the photoelectric signal from the LSA optical detector 49 shown in FIG. 2, the laser interferometer 12,
Based on the position information from 14, for example, the amplifier pulse and down pulse generated for each unit movement amount (0°02 μm) of the two-dimensional movement stage, the intensity distribution of the diffracted light from the mark etc. on the wafer W is adjusted to the position. The position of the mark relative to the spot lights SPx and SPY is detected. However, the photoelectric signal corresponding to the diffracted light generated from the mark by the irradiation of the spot light SPx is caused by laser interference.
The photoelectric signal corresponding to the diffracted light generated from the mark by the irradiation of the spot light SPy is sampled in response to the up-down pulse of the laser interferometer 14.
レチクルアライメント系処理回路(以下、R−ALGと
呼ぶ)63は第1図に示したR−MIC16゜17と共
働して、マークRxy、Rθを光電検出して、R−MI
C16,17中の指標に対するマークRxy。A reticle alignment system processing circuit (hereinafter referred to as R-ALG) 63 works together with the R-MIC 16° 17 shown in FIG.
Mark Rxy for the index in C16, 17.
1七〇の位1行ずれ量を算出し、その胸、出した量が零
になるように、レチクルステージ2の駆動部3゜4をフ
ィード・バック制御する。甘たR−MIC16、17は
投影レンズ1を介して基準マーク板30上のマーク30
X、30Y(場合によってはマークFMx、FMy)も
検出可能であり、このときR−ALG63はR−MIC
16,17中の指標に対するマーク30X、30Yの位
置ずれ計をめ、その結果をIFC61を介してCPU6
0に送出する。ダイ・パイ・↓
ダイアライメント系処理回路(以下DDAと呼ぶ)64
は第1図中のDDA系20と共可動して、ウェハW上の
マーク、又は基準マーク板30のマーク30Yと、レチ
クルRのマークR8とを共に観察し、その両方のマーク
像を光tq検出し、両マークのY方向に関する相対的な
位置ずれ駿を検出するものである。The amount of deviation of one line in the 170th place is calculated, and the drive units 3 and 4 of the reticle stage 2 are controlled in a feedback manner so that the amount of deviation becomes zero. The sweet R-MICs 16 and 17 are used to print marks 30 on the reference mark plate 30 through the projection lens 1.
X, 30Y (in some cases marks FMx, FMy) can also be detected, and at this time R-ALG63 is R-MIC
Measure the positional deviation of marks 30X and 30Y with respect to the indexes in 16 and 17, and send the results to the CPU 6 via the IFC 61.
Send to 0. Die・Pi・↓ Die alignment system processing circuit (hereinafter referred to as DDA) 64
moves together with the DDA system 20 in FIG. 1, observes the mark on the wafer W or the mark 30Y on the reference mark plate 30, and the mark R8 on the reticle R, and captures both mark images with light tq. This is to detect a relative positional shift between both marks in the Y direction.
ウェハアライメント系処理回路(以下、WACと呼ぶ)
65は第2図に示したW−M I C21、22からの
光′屯信号に基づいて、スボント光wys、wθSに対
するウェハW上のマークのY方向の位iffれを検出す
るものである。尚、W A C65にはCPU60から
の指令で第6図に示したノ・−ピングガラス22bを回
転させる俄能も含捷れている。Wafer alignment processing circuit (hereinafter referred to as WAC)
Reference numeral 65 detects the position iff of the mark on the wafer W in the Y direction with respect to the bond lights wys and wθS based on the optical signals from the W-MICs 21 and 22 shown in FIG. Incidentally, the WAC 65 also includes a function for rotating the no-ping glass 22b shown in FIG. 6 in response to a command from the CPU 60.
さて、CP U fiOはIFC61を介して、ウェハ
ステージのX方向の駆動部7(以下、X−ACT7とす
る)、Y方向の駆動部5(以下、Y−ACT5とする)
、及びウェハホルダー19の回転用の駆動部11(以下
、θ−A CT 11とする)に、それぞれノヅr定の
駆動指令を出力する。その駆動数もcPU60の演算や
、各種アライメント系処理回路で検出された位置ずれ量
に応じて決定される。またオペレータが指示を与えたり
、装置の動作進行を表示したりするために端末装置#6
6が設けられ、この端末装置66はCP U 60との
間でマン・マシンのインターフェイスとして1動く。尚
、IF61にはレーザ干渉計12からのアンプダウンパ
ルスを可逆計数する不図示のXカウンタと、レーザ干渉
計14からのアンプダウンパルスを可逆計数するYカウ
ンタとが設けられ、CPU60はXカウンタYカウンタ
の両針数値を読み取ることによって、ウニノ・ステージ
の座標系XYにおける2′次元的な位1度(座標値ンを
検出する。このためCP U 60はあくまでも座標系
XYを基準にウニノ・ステージの位1べ検出や位置決め
を行なう。Now, the CPU fiO controls the wafer stage's X-direction drive unit 7 (hereinafter referred to as X-ACT7) and Y-direction drive unit 5 (hereinafter referred to as Y-ACT5) via the IFC 61.
, and a drive unit 11 (hereinafter referred to as θ-ACT 11) for rotating the wafer holder 19, respectively, output a drive command with a constant nozzle. The number of drives is also determined according to the calculations of the cPU 60 and the amount of positional deviation detected by various alignment processing circuits. Terminal #6 is also used by the operator to give instructions and display the progress of the device's operation.
6 is provided, and this terminal device 66 operates as a man-machine interface with the CPU 60. The IF 61 is provided with an X counter (not shown) that reversibly counts the amplifier down pulses from the laser interferometer 12 and a Y counter that reversibly counts the amplifier down pulses from the laser interferometer 14. By reading the values on both hands of the counter, the 2'-dimensional position (coordinate value) in the coordinate system Performs position detection and positioning.
次に本実施例の動作を第10図の概略的なフローチャー
ト図に基づいて説明する。第10図はレチクルR1ウェ
ハWの位置合せ(アライメント)から露光壕での基本的
な動作を示しである。以下、その工程をステップ200
〜213により説明するが、まず始めに、ウニノ・W上
に第1層目(ファーストレイヤー)の回路パターンを転
写する場合について述べる。Next, the operation of this embodiment will be explained based on the schematic flowchart shown in FIG. FIG. 10 shows the basic operations from alignment of the reticle R1 wafer W to the exposure trench. Below, the process is shown in step 200.
213 will be described, but first, the case where a first layer circuit pattern is transferred onto UNINO-W will be described.
ステップ200
レチクルRを第1図のようにレチクルステージ2に載置
するNiJに、座標系XYにおけるR−MIC16の検
出中心(指標)の投影位置を測定(チェフク)する。こ
の様子を第11図に基づいて説明する。Step 200: Measure the projected position of the detection center (index) of the R-MIC 16 in the coordinate system XY on the reticle R placed on the reticle stage 2 as shown in FIG. This situation will be explained based on FIG. 11.
第11図は投影レンズ1のイメージフィールドif中に
投影されたR−MIC16,17の指標の像16a。FIG. 11 shows an image 16a of the index of the R-MICs 16 and 17 projected into the image field if of the projection lens 1.
17aの配置と、基準マーク板30の配置を示す。17a and the arrangement of the reference mark plate 30 are shown.
尚、イメージフィールトロ内にはレチクルRが回転誤差
を含めて位置ずれなくアライメントされたときに投影さ
れるパターン領域Prの投影像Pr′と、マークRSの
投影像Rs /とを示した。R−M I C16の指標
像16aは基準マーク板30のクロス状のマーク30X
、30Y又はレチクルRのクロス状のマークRXyを挾
み込むように相補的な形状であり、R−MIC17の指
標像17aはレチクルRのマークRθ、又は基準マーク
板30のマーク30Yを挾み込むような形状である。さ
て、このステップ200ではR−MIC16の指標像1
6aのY方向の位置をレーザ干渉計14で計測する。尚
、以後の説明を簡単にするために、レーザ干渉計12
、14で位置計測されるウニハス方−ジは基準マーク板
30のマーク30X、30Yの交点が投影レンズ1の光
軸AXを通るように位置決めてれたとき、座標糸XYの
原点になったものとする。すなわち、その状態のとき、
IFC61内に設けられたレーザ干渉計12用のXカウ
ンタの計数値と、レーザ干渉計14用のYカウンタの泪
数値とが共に零になるように予めセントされている。指
標像16aの中心は長期的なドリフトや設定精度によっ
て、第11図のように常にX軸上に位置するとは限らな
い。そこでCPU60はウェハステージを原点位置(マ
ーク30X、30Yの交点と光軸AXとが一致する位+
ffOからX方向に移動した後、R−A L G 63
によってマーク30X。It should be noted that a projected image Pr' of the pattern region Pr and a projected image Rs/ of the mark RS are shown in the image field controller when the reticle R is aligned without any positional deviation including rotational errors. The index image 16a of the R-MI C16 is a cross-shaped mark 30X on the reference mark plate 30.
, 30Y or the cross-shaped mark RXy of the reticle R, and the index image 17a of the R-MIC 17 sandwiches the mark Rθ of the reticle R or the mark 30Y of the reference mark plate 30. It is shaped like this. Now, in this step 200, the index image 1 of R-MIC16
The position of 6a in the Y direction is measured by a laser interferometer 14. In addition, in order to simplify the following explanation, the laser interferometer 12
, 14 is the origin of the coordinate thread XY when the intersection of the marks 30X and 30Y on the reference mark plate 30 is positioned to pass through the optical axis AX of the projection lens 1. shall be. That is, in that state,
The count value of the X counter for the laser interferometer 12 provided in the IFC 61 and the count value of the Y counter for the laser interferometer 14 are set in advance so that both become zero. The center of the index image 16a is not always located on the X axis as shown in FIG. 11 due to long-term drift and setting accuracy. Therefore, the CPU 60 moves the wafer stage to the origin position (where the intersection of the marks 30X and 30Y matches the optical axis AX).
After moving in the X direction from ffO, R-A L G 63
Marked by 30X.
30Yと指標像16aとが位置合せされるように、X−
ACT7、Y−ACT5を駆動する。そして位置合せ達
成後、CPU60はそのときのウニノ・ステージのY座
標値、すなわちレーザ干渉計14用のYカウンタの値を
読み込み記憶する。そのY座標値をY、とする。30Y and the index image 16a are aligned.
Drive ACT7 and Y-ACT5. After the alignment is achieved, the CPU 60 reads and stores the Y coordinate value of the Unino stage at that time, that is, the value of the Y counter for the laser interferometer 14. Let the Y coordinate value be Y.
ステップ201
次にCPU60はレチクルRをレチクルステージ2上に
ローディングし、真空吸着した後、レチクルステージ2
を微動させてレチクルRのアライメントを行なう。これ
は指標像16aとレチク/l/RのマークRxyとが重
なり、指標像17aとレチクルRのマークRθとが重な
るように、R−ALG63を介して駆動部3,4により
レチクルステージ2を移動することにより達成される。Step 201 Next, the CPU 60 loads the reticle R onto the reticle stage 2, vacuum-chucks it, and then loads the reticle R onto the reticle stage 2.
Align the reticle R by slightly moving the . The reticle stage 2 is moved by the drive units 3 and 4 via the R-ALG 63 so that the index image 16a and the mark Rxy of the reticle/l/R overlap, and the index image 17a and the mark Rθ of the reticle R overlap. This is achieved by
このレチクルアライメントの達成後、レチクルステージ
2は不図示の基台に真空吸着される。また、第1Il!
目のレチクルRには第12図に示すように、第2層目以
降の電ね合せ蕗光時にウェハアライメントやレーザステ
ップアライメント等に用いるマークWy、Wθ、マーク
Sx、 Sy、 Sy’か設けられている。After achieving this reticle alignment, the reticle stage 2 is vacuum-adsorbed to a base (not shown). Also, the 1st Il!
As shown in FIG. 12, the eye reticle R is provided with marks Wy, Wθ, marks Sx, Sy, and Sy' used for wafer alignment, laser step alignment, etc. during electrical alignment of the second and subsequent layers. ing.
マークWy、Wθは格子状のパターンであり、巨視的に
はX方向に伸びた線状マークであり、レチクルRの2ケ
Jう[にX軸と平行に設けられる。マークSXはY 1
llll上に伸びた格子パターンであり、マークsy、
sy’はともにX軸上に伸びた格子パターンである。マ
ークSy% Sy′はX軸上で中心RCを挾んで両側に
設けられている。The marks Wy and Wθ are grid-like patterns, macroscopically linear marks extending in the X direction, and are provided on two sides of the reticle R parallel to the X axis. Mark SX is Y1
It is a lattice pattern extending over llll, and the marks sy,
Both sy' are lattice patterns extending on the X axis. The marks Sy% Sy' are provided on both sides of the center RC on the X-axis.
ステップ202
次にc P u 60はレチクルRの座標系XYに対す
る残存回転誤差、すなわちレチクルローテーション(以
下、RRと呼ぶ)を測定する。まずウェハステージを指
標像16aとマーク30X、30Yとが本ね合された位
置に移動する。このとき少なくともY方向の位置が先に
記憶したY座標値Y、になるようにウェハステージを位
置決めする。その後c PU60は、マーク30X、3
0YがレチクルRのマークR8の投影像Rs /と重な
るようにウニノ・ステージをY座標値Y1が変化しない
ようX方向に移動させる。マークR8の像Rs’はマー
ク30Yと重なり、DDA系加によって第8図(Qに示
したように観察される。このときマーク30Yが第8図
<C>のようにエツジR8IとR82の中央に正確に挾
み込壕れていれば、レチクルローテーションの量は零で
ある。ところが一般には微小角度ではあるが回転誤差が
存在する。従ってマークR8とマーク30Yは相対的K
Y方向に変位して観察される。そこでDl)A系加、D
D A C64によってマークR8とマーク30Yの
Y方向の位置ずれを検出し、その位置すれかなくなるよ
うにウニノ・ステージをY方向に微動する。そしてCP
U60は位置ずれがなくなったときのY座標値Y、を記
憶する。そこで指標像16aの中心からマークR8の投
影像R5/、Eでウェハステージを移動させた距離をL
Xとすると、CPU60は座標系XYに対するレチクル
Rの回転量ORを式(りによって演算する。Step 202 Next, the c P u 60 measures the residual rotation error of the reticle R with respect to the coordinate system XY, that is, the reticle rotation (hereinafter referred to as RR). First, the wafer stage is moved to a position where the index image 16a and the marks 30X, 30Y are properly aligned. At this time, the wafer stage is positioned so that at least the position in the Y direction corresponds to the previously stored Y coordinate value Y. Then c PU60 marks 30X, 3
The Unino stage is moved in the X direction so that Y coordinate value Y1 does not change so that 0Y overlaps the projected image Rs/ of mark R8 on reticle R. The image Rs' of the mark R8 overlaps the mark 30Y and is observed as shown in FIG. If the reticle is inserted accurately, the amount of reticle rotation is zero.However, there is generally a rotation error, albeit a small angle.Therefore, mark R8 and mark 30Y have a relative K
It is observed displaced in the Y direction. Therefore, Dl) A-based Canada, D
The DAC 64 detects the positional deviation in the Y direction between mark R8 and mark 30Y, and the UNINO stage is slightly moved in the Y direction so that only that position is removed. And C.P.
U60 stores the Y coordinate value Y when the positional shift is eliminated. Therefore, L
Assuming that X, the CPU 60 calculates the rotation amount OR of the reticle R with respect to the coordinate system XY using the equation (2).
eR=tan−’ (XJ二ニーXL) −・・・・・
・・・ (すLX
ただし、回転htθRは極めて小さいため、式(2)に
より近似演算する。eR=tan-' (XJ two knee XL) ---
(LX) However, since the rotation htθR is extremely small, an approximation calculation is performed using equation (2).
θH=sin ”(−航二1−戸山二五・・・・・・(
2)LX LX
この回転角θBは座標系XYのX軸に対して、レチクル
RのマークRxy の中心とマークR8の中心を結ぶ線
分がどれ位置いているかを表わす。以上でRR測測定完
了する。θH=sin ”(-Kouji1-Toyamajigo......(
2) LX LX This rotation angle θB represents the position of the line segment connecting the center of the mark Rxy of the reticle R and the center of the mark R8 with respect to the X axis of the coordinate system XY. This completes the RR measurement.
ステップ203
次にCP、 U 60は不図示の搬送装置を制御してウ
ェハWをウェハホルダーlO上に載置する。このときウ
ェハWは、その周辺に設けられた直線的な切欠き(以下
フラットと呼ぶ)を便ってフラットと座標系XYのX軸
とが平行になるようにプリアライメントされる。Step 203 Next, the CP and U 60 control a transport device (not shown) to place the wafer W on the wafer holder IO. At this time, the wafer W is pre-aligned using a linear notch (hereinafter referred to as a flat) provided around the wafer W so that the flat and the X axis of the coordinate system XY are parallel to each other.
次にCP U 60は、露光すべきウェハWがロソ+・
の一番初めのウェハか否かを判断する。通常、半導体素
子の製造では同一の処理を受ける複数のウェハをロット
(t、oT)と称して管理している。Next, the CPU 60 determines that the wafer W to be exposed is
It is determined whether the wafer is the first wafer or not. Normally, in the manufacture of semiconductor devices, a plurality of wafers that undergo the same process are managed as a lot (t, oT).
このためlロット内のウェハは互いに製造時のバラつき
が少ない。Therefore, the wafers within one lot have little variation during manufacturing.
ここではロットの一脣初めのウェハを露光するものとし
て、Cf’U6oは次のステップ205を実行する。Here, assuming that the first wafer in the lot is to be exposed, Cf'U6o executes the next step 205.
ステップ205
次にCPU60は露光すべきパターンが第1層目(1s
t)か古かを判断する。ここでは第12図に示した第1
層目用のレチクルRを装着したので、CPU60は次の
ステップ206を実行する。Step 205 Next, the CPU 60 determines that the pattern to be exposed is the first layer (1s
t) to determine whether it is old. Here, the first
Since the layer reticle R is attached, the CPU 60 executes the next step 206.
ステップ206
さて、この座標決定AでCPU60はステップアンドリ
ピート方式によるウェハステージのステッピング座標を
、座標糸XYに対してレチクル凡の回転量、θRだけ傾
けるような補正演着−を行なう。Step 206 Now, in this coordinate determination A, the CPU 60 corrects the stepping coordinates of the wafer stage using the step-and-repeat method by tilting the reticle's rotational amount θR with respect to the coordinate thread XY.
この様子を第13図により説明する。第13図において
レチクルRのパターン領域Prの投影像Pr’は座標糸
XYに対して回転量ORだけ傾いている。This situation will be explained with reference to FIG. In FIG. 13, the projected image Pr' of the pattern area Pr of the reticle R is tilted by the amount of rotation OR with respect to the coordinate thread XY.
従って投影像1) r lの回転誤差がないものと仮定
して、ウェハステージを単純にX方向、Y方向に一定ピ
ッチだけ歩′JI!iさせては露光することを繰返すと
、例えばウェハW上でX方向に配列した投影像Pr’l
の中心01は正確にX1RII上に一致するものの、座
標系XYに関して各投影像Pr’ 、Pr’ 1は回転
誤差を含んだま1である。そこで、座標系XYに対して
投影像Pr’(レチクルR)の回転量θRだけ傾いた直
交座標系αβを定め、この座標系αβに沿ってウェハス
テージをステッピングさせる。Therefore, assuming that there is no rotational error in the projected image 1), simply move the wafer stage in the X and Y directions by a constant pitch 'JI!' By repeating the exposure process, for example, projected images Pr'l arranged in the X direction on the wafer W.
Although the center 01 exactly coincides with X1RII, each projection image Pr', Pr'1 is still 1 including a rotation error with respect to the coordinate system XY. Therefore, an orthogonal coordinate system αβ is determined which is inclined by the amount of rotation θR of the projection image Pr' (reticle R) with respect to the coordinate system XY, and the wafer stage is stepped along this coordinate system αβ.
このようにして露光した投影像Pr2’は投影像Pr’
も含めて、座標系αβに関しては回転誤差が除去された
ものとなる。The projected image Pr2' exposed in this way is the projected image Pr'
Rotation errors are removed from the coordinate system αβ, including the coordinate system αβ.
ここで座標系αβはウェハW上に同一の回路パターンが
マトリックス状の配置で転写された複数の局所領域、す
なわちチップの配列を表わすので、以後配列座標と呼ぶ
ことにする。さて、ウニノ・W上に配列すべき複数のチ
ップのX方向のピンチを第13図のようにSPとすると
、X方向に繰返し露光する際、ウニノ・ステージを次の
ステッピングで現在位置からΔX、ΔYだけ移動させた
位置に停止させればよい。その移動1ΔX、ΔYはX方
向のステッピング時には式(3) + (4)で決定さ
れ、Y方向のステッピング時にはY方向のピンチをSP
として式(5) + (6)で決定される。Here, the coordinate system αβ represents a plurality of local areas where the same circuit pattern is transferred on the wafer W in a matrix arrangement, that is, an arrangement of chips, and will therefore be referred to as an arrangement coordinate hereinafter. Now, if the pinch in the X direction of the plurality of chips to be arranged on the UNINO W is SP as shown in Figure 13, then when repeating exposure in the X direction, the UNINO stage is next stepped from the current position by ΔX. It is sufficient to stop at a position moved by ΔY. The movement 1ΔX, ΔY is determined by equations (3) + (4) when stepping in the X direction, and when stepping in the Y direction, the pinch in the Y direction is
It is determined by equation (5) + (6) as follows.
これら式(3)〜(6)に基づいて、CP u 60は
ウェハステージがウェハW上での配列座標αβに従って
ステッピングするように、各チップの座標系XYにおけ
る位置を予め演算する。Based on these equations (3) to (6), the CPU 60 calculates in advance the position of each chip in the XY coordinate system so that the wafer stage steps according to the arrangement coordinates αβ on the wafer W.
ステップ207
次にCP U 60はウェハステージを先の演算結果に
基づいてステッピングさせて、ウニノ・W上にレチクル
Rのパターンを繰り返し鯖光(プリント)する。このv
A!ll返し露光によってウニノ・W上には例えば第1
4図のようにチップが配列される。第14図ではウェハ
Wのフラン)FLと座標系XYOX軸とが平行であった
ものとし、X方向に配夕lルた複数のチップのうち特定
の一列のみを示す。各チップC1〜C0の中心0.〜O
gは全てα軸上に位置し、しかも各チップとも配列座標
αβにおいてヲマ回転していない。Step 207 Next, the CPU 60 steps the wafer stage based on the above calculation result to repeatedly print the pattern of the reticle R on the Uni-W. This v
A! For example, the first
The chips are arranged as shown in Figure 4. In FIG. 14, it is assumed that FL of the wafer W and the XYOX axis of the coordinate system are parallel, and only one specific row of chips is shown among a plurality of chips arranged in the X direction. Center 0. of each chip C1-C0. ~O
g are all located on the α axis, and each chip is not rotated in the array coordinate αβ.
ステップ208
以上のようにして露光された第1層目のウニノ・Wは、
ウニノ・ボルダ−IOから取り出され、現像等の工程に
送られる。次のウニノ・Wlすなわちロットの2番目の
ウニノ・を露光する場合、CP U 60はウェハの交
換(W交換)を行ない、再びステノア。Step 208 The first layer of Unino W exposed as above is
It is taken out from the Unino Boulder IO and sent to processes such as development. When exposing the next unit Wl, that is, the second unit in the lot, the CPU 60 performs wafer exchange (W exchange) and then uses the stenoa again.
?03から同様の動作を繰り返し実行する。? The same operation is repeated from 03 onwards.
以上のようにして再びステップ203でウニノ・Wのプ
リアライメントが実行され、CPU60はステップ20
4を実行する。ステップ204ではロットの2番目のウ
ニノ・を露光することが判断されて、CPU60はステ
ップ207を実行する。As described above, the pre-alignment of Unino W is executed again in step 203, and the CPU 60 executes the pre-alignment in step 203.
Execute 4. In step 204, it is determined that the second part of the lot is to be exposed, and the CPU 60 executes step 207.
2番目のウニノ・については、すでに回転量ORに弔ル
応じた配列座標αβが決定されているので、その座標系
αβに従って第14図のように各チップの露光が繰り返
し実行される。For the second unit, since the array coordinate αβ corresponding to the rotation amount OR has already been determined, exposure of each chip is repeatedly performed according to the coordinate system αβ as shown in FIG.
以上の通り、第1層目のパターンの露光のときは重ね合
せの動作が不要であり、第1層目用のレチクルRを交換
しない限り、ステップ203,204.207,208
が連続して繰り返される。こうしてi8光されたウェハ
は第1層目のプロセスを処されて第15図のようにマト
リックス状のチップCnが形成される。チップCnの各
々は第1層目のレチクルRのパターン領域Prが転写さ
れたものであり、谷チッグにはレーザステンプアライメ
ント用のマークSxn、S’/nと、ウェハアライメン
ト用のマークWyn、Wenとが付随して形成される。As mentioned above, when exposing the first layer pattern, there is no need for the overlapping operation, and unless the reticle R for the first layer is replaced, steps 203, 204, 207, 208
is repeated continuously. The wafer exposed to i8 light in this manner is subjected to a first layer process to form a matrix of chips Cn as shown in FIG. Each of the chips Cn has a pattern region Pr of the first layer reticle R transferred thereto, and the valley chip has marks Sxn, S'/n for laser stamp alignment, and marks Wyn, Wyn for wafer alignment. Wen is formed concomitantly.
ただしマークWyn、Wθnは、図面を簡略にするため
、ウェハW上の左右に離れた2つのチップC7、Cj2
に付随したマークWy7.Wθ7とマークWY]2.W
e12 のみについて図示した。また第15図では1つ
のチップについて2つのマーク5xnrsY”のみが直
焚する方向に伸びて設けられてい−るが、第12図のレ
チクルRのパターンからも明ら・かなように、実際には
第16図に示すようにチップ中のマークSyn と対向
する位置にマークs y nlも形成される。第16図
はウェハW中の中央付近で配列座標系αβの原点のチッ
プC・、9の拡大図であり、マークSy9 とマークS
y9′とはα軸上に一致して形成される。尚、マークW
yn、Wθ口はマークWY7とWθ12との間隔、ある
いはマークwe7゜とW)’12との間隔のいずれか一
方の間隔が、オフ・アクシス方式のW−M I 021
、22のスポット光WYS、WθSの間隔りと等しく
なるように形成される。However, in order to simplify the drawing, marks Wyn and Wθn correspond to two chips C7 and Cj2 separated to the left and right on the wafer W.
The mark attached to Wy7. Wθ7 and mark WY]2. W
Only e12 is illustrated. Also, in Fig. 15, only two marks 5xnrsY'' are provided for one chip extending in the direction of direct firing, but as is clear from the pattern of the reticle R in Fig. 12, in reality, As shown in Fig. 16, a mark S ynl is also formed at a position facing the mark Syn on the chip. Fig. 16 shows the origin of the array coordinate system αβ near the center of the wafer W on the chip C·, 9. This is an enlarged view, showing marks Sy9 and Mark S.
y9' is formed to coincide with the α axis. Furthermore, Mark W
For the yn, Wθ mouth, either the interval between the marks WY7 and Wθ12 or the interval between the marks we7° and W)'12 is off-axis W-M I 021
, 22 spot lights WYS and WθS are formed so as to be equal to the interval between them.
上記第1層目の露光の際、レチクルローテーションに応
じてウェハステージを座標系XYに対して1頃けてステ
ッピングさせることは、重ね合せ露光を必要としないフ
ォトリピータ、すなわち原図となるレチクルを用いて、
グロキゾミティ方式、又はコンタクト方式の一括露光装
置に使用するワーキングマスクを作るための露光装置に
も極めて有効である。When exposing the first layer, stepping the wafer stage by one step with respect to the coordinate system hand,
It is also extremely effective for exposure equipment for making working masks used in gloxomity type or contact type batch exposure equipment.
続いて、第1層目のパターンが転写されたウェハWK第
2層目以降のパターンを重ね合せて露光する動作を、先
に示した第10図のフローチャート図を用いて説明する
。第1層目の露光で、レチク/l/ a−チージョン−
6Q−に応じてウェハステージのステッピング位置を補
正することで、ウェハ上の配列座標糸αβに対する各チ
ップの回転(以下、チップローテーションCRと呼ぶ)
が除去されて、転写されるとしたが、必らずしも回転量
が零になるとは限らない。その原因としては、装置のド
リフトによるアライメント精度やステッピング精度の低
下、あるいはレチクルアライメントの完了後に、レチク
ルステージ2を基台に真壁吸着するときに生じる位置ず
れ等が考えられる。また第11tl目を他の露光装置で
転写した場合は、必らずしもレチクルローテーションを
補正するように、すなわちチンプローチ−ジョンを除去
して各チップを配列したとは限らない。このチンプロー
デージョンは例えば第17図に示すように、各チップの
中心は配列座標系αβに沿って正確に位置するが、各チ
ップ自体は回転量θCだけ傾いたものとなる。Next, the operation of overlapping and exposing the second and subsequent layer patterns of the wafer WK onto which the first layer pattern has been transferred will be explained using the flowchart shown in FIG. 10 previously shown. In the first layer exposure, reticle/l/ a-cheese-
By correcting the stepping position of the wafer stage according to 6Q-, the rotation of each chip with respect to the array coordinate thread αβ on the wafer (hereinafter referred to as chip rotation CR)
is removed and transferred, but the amount of rotation does not necessarily become zero. Possible causes include a decrease in alignment accuracy and stepping accuracy due to device drift, or a positional shift that occurs when the reticle stage 2 is vertically attracted to the base after completion of reticle alignment. Further, when the 11th tl is transferred using another exposure device, the chips are not necessarily arranged so as to correct the reticle rotation, that is, remove the chin protrusion. As shown in FIG. 17, for example, the center of each chip is accurately positioned along the array coordinate system αβ, but each chip itself is tilted by the amount of rotation θC.
従って第2層目以降の重ね合せ露光ではレチクルローテ
ーション以外ニチップローテーションモ測定し、補正す
る必豊かある。Therefore, in the overlapping exposure of the second and subsequent layers, it is necessary to measure and correct the two-chip rotation other than the reticle rotation.
さて、第2層目を露光するt4iJに、第2層目用のレ
チクルR(N(8図に示したレチクルR)を露光装置に
装着し、第10図のステップ200〜205までを前述
の動作と全く同様に実行する。ここではロヅトの1番目
のウェハの第2層目のパターンを露光するので、次のス
テップ213を実行する。Now, at t4iJ when exposing the second layer, attach the reticle R (N (reticle R shown in Figure 8) for the second layer to the exposure device, and perform steps 200 to 205 in Figure 10 as described above. The process is carried out in exactly the same manner as the operation.Here, the second layer pattern of the first wafer of the rod is exposed, so the next step 213 is executed.
ステップ213
ここでCP U 60はW−M I C21、22の較
正(いわゆる平行出し)を行なう。1ず、CPU60は
WA C65と共働して基準マーク板30のマークFM
yがW−MIC21のスポット光WYSと一致するよう
に、ウェハステージを位置決めする。そしてCPU60
はそのときのウェハステージのY座標イ直を記憶した後
、そのY座標値が変化しないようにウェハステージをX
方向に間隔りだけ移動させる。Step 213 Here, the CPU 60 performs calibration (so-called parallelization) of the W-MICs 21 and 22. 1. The CPU 60 cooperates with the WA C 65 to check the mark FM on the fiducial mark plate 30.
The wafer stage is positioned so that y matches the spot light WYS of the W-MIC 21. And CPU60
memorizes the Y coordinate of the wafer stage at that time, and then moves the wafer stage to the
Move the distance in the direction.
これKよって基準マーク板30のマークFMVがW−M
IC22の観察視野内に位置する。次にCPU60はマ
ークFMyとスポット光WθSとが一致するように、第
6図に示したようなバーピングガラス22bをWAC6
5を介して調整する。Accordingly, the mark FMV on the reference mark plate 30 is W−M.
It is located within the observation field of IC22. Next, the CPU 60 moves the burping glass 22b as shown in FIG.
Adjust via 5.
以上の動作によって、スポット光WYSとWO3とを結
ぶ線分は座標系XYのX軸と正確に平行になる。By the above operation, the line segment connecting the spot lights WYS and WO3 becomes exactly parallel to the X axis of the coordinate system XY.
さてW−M I C21、22の平行出しが終わると、
CP U 60は第15図に示したウェハWのマークW
y7がW−MIC21の視野内に位置し、マークWθ1
2゜がw−MIC22の視野内圧位置するように、ウェ
ハステージを位置決めする。そしてスポット光WYSと
マークWy7 とが一致するようにウェハステージをX
方向に位置決めした後、CPU60はスポット光WYS
とマークWy7とが一致した状態を保った箇ま、スポッ
ト光WθSとマークWθ12とが一致するようにウェハ
ホルダー10を回転させる。これによってウェハの座標
系XYに対する回転誤差が除去され、配列座標系αβも
座標系XYに対して回転ずれなく設定される。Now, when the parallel alignment of W-M I C21 and 22 is completed,
The CPU 60 is connected to the mark W on the wafer W shown in FIG.
y7 is located within the field of view of W-MIC21, and mark Wθ1
The wafer stage is positioned so that 2° is the internal pressure of the field of view of the w-MIC 22. Then, move the wafer stage to X so that the spot light WYS and mark Wy7 match.
After positioning in the direction, the CPU 60 outputs the spot light WYS
While the mark Wy7 remains aligned, the wafer holder 10 is rotated so that the spot light WθS and the mark Wθ12 are aligned. As a result, the rotation error of the wafer with respect to the coordinate system XY is removed, and the array coordinate system αβ is also set without rotational deviation with respect to the coordinate system XY.
そしてCPU60はスポット光wysとマークWy7と
が一致した状態のとき、レーザ干渉計14のYカウンタ
の値をY座標値Ygoとして記憶する。次にCP U
60はLSA系18によるスポット光SPx (第4図
参照)がウニノ・Wの中央伺近のチップC9(第15図
診照)のマークSx9と致するようにウェハステージを
移動する。マークSx9 の位置はLSAC62によっ
て検出される。具体的にはマークSx9 とスポット光
SPx とを平行に位置させた後、マークSx9 とス
ポット光S P xとが相対的に走査するようにウェハ
ステージをX方向に所定量だけ移動させ、その時マーク
3x9から生じる回折光の強度分布を抽出する。そして
例えばその強度分布のピーク位置、強度分布をX方向に
2等分する位置、又は強度分布の重心位置をめる。Then, when the spot light wys and the mark Wy7 match, the CPU 60 stores the value of the Y counter of the laser interferometer 14 as the Y coordinate value Ygo. Next, the CPU
60 moves the wafer stage so that the spot light SPx (see FIG. 4) from the LSA system 18 aligns with the mark Sx9 of the chip C9 (see FIG. 15) near the center of the Unino W. The position of mark Sx9 is detected by LSAC62. Specifically, after positioning the mark Sx9 and the spot light SPx in parallel, the wafer stage is moved by a predetermined amount in the X direction so that the mark Sx9 and the spot light SPx scan relative to each other. Extract the intensity distribution of the diffracted light generated from 3x9. Then, for example, the peak position of the intensity distribution, the position dividing the intensity distribution into two in the X direction, or the center of gravity of the intensity distribution is determined.
そのめた位置にウェハステージを戻すことによってスポ
ット光S P xとマークSx9 とは精密に一致する
。By returning the wafer stage to that position, the spot light S P x and the mark Sx9 are precisely aligned.
こうしてマークSx9とスポット光SPx とが一致し
た時、CP U 60はレーザ干渉計12のXカウンタ
をX座標値Xgo として記憶する。以上の動作により
ウェハWの配列座標系αβと座標系XYの対応付けが完
了する。ただし、この場合、座標系αβのα軸は第15
図とは異なυ、マークWy7.Wθ7、WYI2 、W
O12ヲ通ルコトに7”、C7,、が、W−MIC21
、22を使ったアライメント時に、Yカウンタから読み
取ったY座標値Ygoを、マークSyn (Syn’)
とマークWyn(Wθn)とのβ方向の間隔分だけ小さ
くすることによって、α軸は第15図と同様に規定され
る。When the mark Sx9 and the spot light SPx match in this manner, the CPU 60 stores the X counter of the laser interferometer 12 as the X coordinate value Xgo. The above operations complete the association between the array coordinate system αβ of the wafer W and the coordinate system XY. However, in this case, the α axis of the coordinate system αβ is the 15th
υ different from the figure, mark Wy7. Wθ7, WYI2, W
7”, C7,, but W-MIC21 through O12
, 22, the Y coordinate value Ygo read from the Y counter is marked Syn (Syn').
The α axis is defined in the same way as in FIG. 15 by reducing the distance between the mark Wyn (Wθn) and the β direction.
このためX、Yカウンタの計数値が記憶したXY座標値
Xgo、ygoと各々等し、くなるようにウェハステー
ジを位置決めすると、投影レンズ五の光軸AX、すなわ
ちレチクルHの中心RCの投影点とチップC9の中心0
9(座標系αβの原点ンとを一致させることができる。Therefore, if the wafer stage is positioned so that the counted values of the X and Y counters are equal to the stored XY coordinate values Xgo and ygo, respectively, the projection point of the optical axis AX of the projection lens 5, that is, the center RC of the reticle H. and center 0 of chip C9
9 (The origin of the coordinate system αβ can be made coincident with the origin of the coordinate system αβ.
以上でウェハグローバルアライメントとが終了する。With this, wafer global alignment is completed.
ステップ210
ここでCPU60は先に説明したテングローチージョン
(CR)を画定する。CR測測定はLSA系19による
スポット光SPyを用い、ウェハ上の各チップの両側に
形成されたマークSynとs y n/のY方向の位置
ずれを検出することによって回転量θCをめる。まずC
P U 60はスポット光SPyがウェハ中央付近のチ
ップC9のマークSy9 をY方向に走査するようにウ
ェハステージを移動させ、スポット光SPyとマークS
y9 とが一致したときのY座標値Y3をYカウンタか
ら読み込み記憶する。次にスポット光SPyがマークs
y 91と平行に並ぶように、ウェハステージをX方
向に移動する。その移動量はマークSy9とSy9′の
間隔分であるが、レーザ干渉計12のXカウンタから正
確に読み取るものとして、Pxとする。次にCPU60
は同様にマークSy9’をスポット光SPyでY方向に
走査し、スポット光SPyとマークS V 9’とが一
致したときのY座標値Y4をYカウンタから読み込み記
憶する。以上の計測値に基づいて、CP U 60は式
(7)によりチップローテーションの回転量θCを演算
する。ただしθCは極めて小さいので近似しである。Step 210 Here, the CPU 60 defines the tengross region (CR) described above. The CR measurement uses spot light SPy from the LSA system 19 to determine the rotation amount θC by detecting the positional deviation in the Y direction between marks Syn and sy n/ formed on both sides of each chip on the wafer. First, C
P U 60 moves the wafer stage so that the spot light SPy scans the mark Sy9 of the chip C9 near the center of the wafer in the Y direction, and the spot light SPy and the mark S
The Y coordinate value Y3 when y9 matches is read from the Y counter and stored. Next, the spot light SPy is marked s
Move the wafer stage in the X direction so that it is aligned parallel to y91. The amount of movement is the distance between the marks Sy9 and Sy9', and is assumed to be Px as it can be accurately read from the X counter of the laser interferometer 12. Next CPU60
Similarly, the mark Sy9' is scanned in the Y direction with the spot light SPy, and the Y coordinate value Y4 when the spot light SPy and the mark S V 9' match is read from the Y counter and stored. Based on the above measured values, the CPU 60 calculates the rotation amount θC of the tip rotation using equation (7). However, since θC is extremely small, this is an approximation.
f)c−45in ”卵) = Y3 Y4 、、、、
、、 (7)Px
以上、チップローテーションの計測は、fit )X
向上の点でウェハWの中央付近に位置する複数のチップ
について同様に行ない、その各チップでめた回転h1θ
Cを平均化した方がよい。f) c-45in “egg) = Y3 Y4 ,,,,
,, (7) Px Above, the measurement of chip rotation is fit )X
In terms of improvement, the same process is performed for multiple chips located near the center of the wafer W, and the average rotation h1θ of each chip is calculated.
It is better to average C.
以上によりCPU60はCR測測定終了し、次のステッ
プ211を実行する。With the above steps, the CPU 60 completes the CR measurement and executes the next step 211.
ステップ211
ここでCP U 60はウェハWを、第2層目用のレチ
クルRの回転量θRとチップローテーションの回転量θ
Cの差Δθだけ座標系XYに対して傾けて位置決めする
ようにウェハのグローバルアライメントを再度実行する
。この再アライメントの手順は2辿りある。1つはウェ
ハW上のマークwy。Step 211 Here, the CPU 60 rotates the wafer W by the rotation amount θR of the reticle R for the second layer and the rotation amount θR of the chip rotation.
The global alignment of the wafer is performed again so that the wafer is positioned at an angle with respect to the coordinate system XY by the difference Δθ in C. There are two steps to this realignment. One is the mark wy on the wafer W.
Wθを使う方法であり、もう1つは基準マーク板30の
マークFMyを使う方法である。ウェハW上のマークW
y、Wθを使う場合、CP U 60は先のステップ2
03と同様に、WAC65と共働してW−MIC210
スポット光wysがマークWY7と一致し、W−MIC
22のスポット光WθSがマークWθ12と一致するよ
うに2次元移動ステージを位置決めする。One method uses Wθ, and the other method uses mark FMy on the fiducial mark plate 30. Mark W on wafer W
When using y and Wθ, the CPU 60 performs the previous step 2.
Similar to 03, W-MIC210 works in conjunction with WAC65.
Spot light wys matches mark WY7, W-MIC
The two-dimensional moving stage is positioned so that the spot light WθS of No. 22 coincides with the mark Wθ12.
次にc P U 60はスポット光wYsとWO3の間
隔りと、回転量Δθとに基づいて、ウェハWを座標系X
Yに対してΔθだけ傾けたときに生じるマークWy7
とマークWθ12のY方向の偏差量ΔYCを、式(8)
により演算する。ただし回転量θCが極めて小さいので
近似しである。Next, the cPU 60 moves the wafer W into the coordinate system
Mark Wy7 created when tilted by Δθ with respect to Y
The deviation amount ΔYC of the mark Wθ12 in the Y direction is calculated using equation (8).
Calculate by However, since the rotation amount θC is extremely small, this is an approximation.
ΔYC:L −5in(θC−θR)=L・(θC−θ
R>−<8)尚、レチクルローテーションの回転方向は
座標系罫において反時計回りを正とし、チンプローチ−
ジョンの回転方向は配列座標系αβにおいて反時計回り
を正とする。そしてCPu6oはこの偏差量ΔYCだけ
ウェハステージをY方向に#動させる。ΔYC: L −5in(θC−θR)=L・(θC−θ
R>-<8) In addition, the rotation direction of the reticle rotation is positive in the coordinate system rule, and counterclockwise is the positive direction.
The direction of rotation of John is positive in the array coordinate system αβ. Then, CPU6o moves the wafer stage in the Y direction by this deviation amount ΔYC.
Y方向の正負のどちらに移動するかは(θC−0R)の
演算結果が正になるが負になるかによって決まる。ここ
では(θC−0R)が正のときはウェハステージをY方
向の負に偏差量ΔYCだけ移動させるものとする。次に
CP U 60はWAC65を制御して、W−MIC2
2内のバーピングガラス22b(第6図参照)を回転さ
せ、2次元移動ステージを偏差量ΔYCだけ移動させた
方向にスポット光WθSを変位させる。そしてWAC6
5によってスポット光WθSとマークWθ12との一致
が検出された時点でバーピングガラス22bの回転を停
止する。Whether the movement is positive or negative in the Y direction is determined depending on whether the calculation result of (θC-0R) is positive or negative. Here, when (θC-0R) is positive, the wafer stage is moved in the negative Y direction by the deviation amount ΔYC. Next, the CPU 60 controls the WAC 65 to
By rotating the burping glass 22b (see FIG. 6) in 2, the spot light WθS is displaced in the direction in which the two-dimensional moving stage is moved by the deviation amount ΔYC. And WAC6
5, the rotation of the burping glass 22b is stopped when the coincidence between the spot light WθS and the mark Wθ12 is detected.
一方、ウェハの再アライメントでマークFMyを便う場
合は、まずマークFMyとスポット光WYSとが一致す
るようにウェハステージを位置決めする。そしてウェハ
ステージをX方向に平行に距離りだけ移動させるととも
に、先の式(8)で決まった偏差量ΔYCだけY方向に
移動させた位置に停止させる。その後、スポット光Wθ
SとマークFMYとが一致するようにバーピングガラス
22bを回転させればよい。On the other hand, when using the mark FMy for wafer realignment, the wafer stage is first positioned so that the mark FMy and the spot light WYS coincide. Then, the wafer stage is moved by a distance in parallel to the X direction, and stopped at a position where it has been moved by the deviation amount ΔYC determined by the above equation (8) in the Y direction. After that, the spot light Wθ
The burping glass 22b may be rotated so that S and mark FMY coincide.
以上までの動作でスポット光wy s トwθSとを結
ぶ線分は座標系X Y (1) X軸に対して回転Mi
Δθだけ傾いたものに調整される。次にCPU60は先
のステップ203と同様にマークWY7がスポット光W
YSと一致し、マークWθ工2がスポット光WθSと一
致するように、2次元移動ステージをY方向に微動させ
ると共にウェハホルダー10を微小回転させる。これK
よってウェハWの配列座標系αβは座標系XYに対して
回転量Δθだけ傾いてアライメントされる。しかもレチ
クルRの投影像Pr’とウェハW上の重ね合せるべきチ
ップとの相対的な回転誤差は除去されたものとなる。With the above operations, the line segment connecting the spot light wy s and w θS is the coordinate system X Y (1) Rotation Mi with respect to the X axis
It is adjusted to be tilted by Δθ. Next, the CPU 60 moves the mark WY7 to the spotlight W as in step 203 above.
The two-dimensional movement stage is slightly moved in the Y direction and the wafer holder 10 is slightly rotated so that the mark Wθ beam 2 coincides with the spot light WθS. This is K
Therefore, the arrangement coordinate system αβ of the wafer W is aligned with an inclination of the rotation amount Δθ with respect to the coordinate system XY. Moreover, the relative rotation error between the projected image Pr' of the reticle R and the chips to be superimposed on the wafer W is removed.
以上の様子を図示すれば第18図、第19図の通りであ
る。第18図はウェハWの配列座標系αβと座標系XY
とを一致させて、チップC9に第2層目のパターンの投
影像Pr’を重ね合せた場合を示す。The above situation is illustrated in FIGS. 18 and 19. Figure 18 shows the arrangement coordinate system αβ of the wafer W and the coordinate system XY.
The case where the projected image Pr' of the second layer pattern is superimposed on the chip C9 is shown.
レチクルRのローテーションによる投影像Pr’は座標
系XYK対して負方向にθRだけ回転し、ウェハW上の
各チッ7”Cnはチングローチージョンのために座標系
xy(αβンに対して正方向にθCだけ回転している。The projected image Pr' due to the rotation of the reticle R is rotated by θR in the negative direction with respect to the coordinate system XYK, and each chip 7"Cn on the wafer W is It is rotated by θC in the direction.
そこで先に説明した通り、回転量θR1θCに応じてウ
ェハWを再アライメントすることによって、第19図に
示すように配列座標系αβは座標系XYK対してΔθだ
け傾き、投影像Pr’とチップC9は相対的な回転すれ
かなく一致する。そこでステップアンドリピート方式で
露光する際、ウェハステージを座標系XYに従ってステ
ッピングさせるのではなく、座標系XYに対してΔθだ
け傾いた座標系x’y’(第19図では配列座標系αβ
と一致している。ンに従ってステッピングさせれば、各
チップとも回転誤差なく重ね合せ露光が行なわれる。以
上によってステップ211のウェハ再アシイメントが完
了する。Therefore, as explained earlier, by realigning the wafer W according to the rotation amount θR1θC, the array coordinate system αβ is tilted by Δθ with respect to the coordinate system XYK, as shown in FIG. are matched only by relative rotation. Therefore, when performing exposure using the step-and-repeat method, the wafer stage is not stepped according to the coordinate system XY, but rather the coordinate system x'y' (in Fig. 19, the array coordinate system αβ
is consistent with By stepping according to the pattern, overlapping exposure can be performed on each chip without any rotation error. With the above steps, the wafer realignment in step 211 is completed.
ステップ212
次にCPU60はウェハステージのステッピングにおけ
る補正量を、先の式(3)〜(6)と同様に演算する。Step 212 Next, the CPU 60 calculates the amount of correction in stepping of the wafer stage in the same manner as in equations (3) to (6) above.
すなわち、ウェハW上でα(X′)軸に沿って一列に並
んだチップを順次露光する場合は式(9)、(10によ
って次に露光する隣りのチップまでのステッピング距離
ΔX、ΔYをめ、β(Y′)軸に沿って一列に並んだチ
ップを順次路光する場合は、式Qll、 (J’Jによ
ってβ方向の隣りのチップまでのステッピング距離ΔX
、ΔYをめる。In other words, when sequentially exposing chips arranged in a row along the α(X') axis on the wafer W, the stepping distances ΔX and ΔY to the next adjacent chip to be exposed can be calculated using equations (9) and (10). , when sequentially passing through chips lined up in a row along the β (Y') axis, the stepping distance ΔX to the adjacent chip in the β direction is determined by the equation Qll, (J'J).
, calculate ΔY.
■ΔX= S P −cos(ΔθJ=SP ・・・・
−(9)1ΔY=S P −5in(Δθン=sP・Δ
θ ・・・・・・・・・ ぐQただしSPは配列座標系
αβにおけるチップのα方向の配列ピッチであり、SP
′はβ方向の配列ピッチである。また回転量Δθは極め
て小さいので近似式としである。■ΔX=SP-cos(ΔθJ=SP...
-(9)1ΔY=S P -5in(Δθn=sP・Δ
θ ・・・・・・・・・GQ However, SP is the arrangement pitch of the chip in the α direction in the arrangement coordinate system αβ, and SP
' is the arrangement pitch in the β direction. Also, since the rotation amount Δθ is extremely small, it is used as an approximate expression.
ステップ207
次にCP u 60はステップ212で演算されたステ
ッピング量(ΔX、ΔY)に応じて ウェハステージを
歩進させ、第2層目のレチクルRの投影像Pr’をウェ
ハW上の各チップと重ね合せて順次露光する。以上によ
りウェハW上の各チップは、レチクルローテーションと
チンプローチ−ジョンとが実質的に除去されて、より精
密な重ね合せが達成される。Step 207 Next, the CPU 60 advances the wafer stage according to the stepping amount (ΔX, ΔY) calculated in step 212, and transfers the projected image Pr' of the second layer reticle R to each chip on the wafer W. The images are overlapped and exposed sequentially. As described above, each chip on the wafer W is substantially free of reticle rotation and chin protrusion, and more precise overlay is achieved.
ステップ208
こうして露光されたウェハWは装置のウェハホルダーl
Oから搬出され、次のウェハすなわちロットの2番目の
ウェハの露光を行なう場合は、cPU60はステップ2
03から同様の動作を繰り返す。Step 208 The wafer W thus exposed is placed in the wafer holder l of the apparatus.
When the next wafer, that is, the second wafer of the lot, is to be exposed, the cPU 60 performs step 2.
Repeat the same operation from 03.
ただし、ステップ204から点線で示したようにステッ
プ213のウェハ・アライメントは、ウェハのプリアラ
イメント後、ステップ211で調整されたW−M I
C21,22のスポット光wys、wθSにマークWy
n 、W&nを一致させ、LSA系18ノスポット光
SPxにマーク3xnを一致させるグローバルアライメ
ントをただちに実行する。これは四−ロット内の各ウェ
ハにはバラつきが少なく、チップローテーション量も変
化しないためである。However, as shown by the dotted line from step 204, the wafer alignment in step 213 is performed using the W-M I adjusted in step 211 after the wafer pre-alignment.
Spot light wys of C21, 22, mark Wy on wθS
Immediately, global alignment is performed to match mark 3xn with LSA system 18 spot light SPx by matching n, W&n. This is because there is little variation among the wafers within the four lots, and the amount of chip rotation does not change.
そして次のステップ204でCP U3Oはロットの2
番目のウェハであると判断し、ただちにステップ207
のプリント(露光)動作を開始する。このように同一ロ
ットの2番目以降のウェハについてはステップ203.
204,213,207,208の順に露光処理される
。またロットが終了し1次のロットの露光する際レチク
ルRを交換する場合、CPU60はステップ209の判
断により、レチクルRを搬出してステップ200からの
動作を繰秒返す。Then, in the next step 204, CPU U3O
It is determined that the wafer is the second wafer, and immediately steps 207
The print (exposure) operation starts. In this way, for the second and subsequent wafers of the same lot, step 203.
Exposure processing is performed in the order of 204, 213, 207, and 208. Further, when the lot is finished and the reticle R is to be replaced when exposing the first lot, the CPU 60 carries out the reticle R based on the judgment in step 209 and repeats the operations from step 200 over and over again.
さて上記動作の説明において、ステップ207ではウェ
ハステージを歩進させるだけで、特にウェハ上のマーク
を使って位置合せすることはしなかった。しかしながら
ウニノ・の伸縮(ランアウト)が起ると、ウニノ・上の
チップの配列ピンチが設計上のものと異なってくるため
、東ね合せ精度の低下を招くことになる。そこでウニノ
・ステージをステッピングさせて投影像P rrとチッ
プCnとを合致させる際、レーザステップアライメント
系によるスポット光SPx、SPyを便って、チップ周
辺のマークSxn、3ynをそれぞれ走存し、投影像P
r′の投影位置に対するチップのずれ量をめ、そのずれ
量が零になるようにウェハステージを微動させてから、
そのチップの霧光を行なうとよい。Now, in the explanation of the above operation, in step 207, the wafer stage is simply moved forward, and the marks on the wafer are not used for alignment. However, when expansion and contraction (runout) of the unino occurs, the arrangement pinch of the chips on the unino becomes different from the designed one, resulting in a decrease in alignment accuracy. Therefore, when stepping the Unino stage to match the projected image Prr with the chip Cn, the spot lights SPx and SPy from the laser step alignment system are used to travel around the marks Sxn and 3yn around the chip, respectively, and project them. Statue P
After determining the amount of deviation of the chip with respect to the projected position of r', and slightly moving the wafer stage so that the amount of deviation becomes zero,
It is a good idea to mist the chip.
この1チツプについてのアライメントはウェハステージ
のステッピングのたびに行1.C,つてもよいしくステ
ップアライメント)、またウニノ・上の特定のチップの
みについて行ない、他のチップはウェハステージのステ
ッピングだけで位置決めして露光する(ブロックアライ
ノントラようにしてもよい。’E fCウェハ上の各チ
ップ毎にレチクルRのマ−りR8と重なるような線状マ
ークを設ければ、Δθの座標補正によるステッピング後
、この線状マークとマークR8との合致状態をDDA系
20とDDAC64により検出することによってダイ・
パイ・ダイ方式のステップアライメント、又はブロック
アライメントを行ない、微小な位置ずれ量を補正するこ
とができる。このようなダイ・パイ・ダイ方式のアライ
メントを主にする蕗光装隨では、レチクルローテーショ
ンとチンプローチ−ジョンとを補正した段階、例えば第
19図のようにレチクルRとウェハWとを配置した後、
露光時にウェハステージは単に座標系XYのX軸、Y軸
と平行にステッピングさせるだけでもよい。第19図で
ウェハWをX軸の負方向にピッチSPだけステッピング
させてパターン領域Prの投影像Pr’とチップ010
とを重ね合せる場合、投影(象Pr’とチップCIOと
の相対的な回転ずれは除去され、単にX方向とY方向の
位置ずれのみが残存する。とのXY方向の位置ずれはダ
イ・パイ・ダイ方式のアライメントでウェハステージを
微動させるだけで容易に除去できる。This alignment for one chip is performed in row 1 every time the wafer stage steps. (Block alignment is also possible. If a linear mark that overlaps mark R8 of reticle R is provided for each chip on the fC wafer, the matching state of this linear mark and mark R8 can be determined by the DDA system 20 after stepping by coordinate correction of Δθ. The die is detected by the DDAC64.
A small amount of positional deviation can be corrected by performing pie-die type step alignment or block alignment. In optical equipment that mainly uses die-pie-die alignment, the reticle rotation and chin approach are corrected, for example, after the reticle R and wafer W are arranged as shown in FIG. ,
During exposure, the wafer stage may simply be stepped in parallel to the X and Y axes of the coordinate system XY. In FIG. 19, the wafer W is stepped in the negative direction of the X axis by the pitch SP, and the projected image Pr' of the pattern area Pr and the chip 01
When superimposing the projections Pr' and the chip CIO, the relative rotational deviation between the projection Pr' and the chip CIO is removed, and only the positional deviations in the X and Y directions remain. - Easily removed by slightly moving the wafer stage using die-based alignment.
以上本発明の第1の実施例を説明したが、第10図のス
テップ200のR−MICチェック、ステップ201の
レチクルアライメント、及びステップ202のRR測測
定組み合せて複数回行なうことで、レチクルローテーシ
ョン量を零に追い込むことも可能である。そのためには
第1図に示したR−MIC17の光学系中に第6図に示
したようなバーピングガラスを設け、第11図に示した
R−MIC17の指標像1.7 aがY方向に微小量だ
け変位するように構成する。そして、ステップ200
、201.202を実行して、レチクルローテーション
の回転量θRをめた後、R−MIC17のバーピングガ
ラスを回転させて、その回転量θRに応じた量だけ指標
像17aをY方向に微小量シフトする。この動作は具体
的には基準マーク板300基準マーク30YをR−M、
IC16の指標像L6aの投影位置から指標像17aの
投影位置まで移動させた後、更に基準マーク30YをY
方向に回転量θRに応じた童だけ微動させ、そのときの
基準マーク30Yに指標像17aが合致するように)・
−ピングガラスを振ることによって達成される。そして
再度、この調整されたR−MIC17の指標像17aと
、R−MIC16の指標像16aを基準にレチクルアラ
イメントを実行する。このアライメント後、再びレチク
ルローテーションを計測し、回転量θRが検出系の精度
や機械系の精度に依存して予め指定した精度内に入った
ときは次のステップ203を実行し、そうでないとさは
再びR−MIC17のノ1−ピングガラスを調整し直す
。以上のことをlブ「定の精度が得られる葦で繰り返し
実行することによって、レチクルローテーションの回転
量θRは極めて小さなものに追い込葦れる。ただし、こ
のような方法はランダムに発生する位置ずれに対しては
偶然を持つことになり、総合的なレチクルアライメント
時間を長くすることになる。The first embodiment of the present invention has been described above, and by performing the R-MIC check in step 200 in FIG. 10, the reticle alignment in step 201, and the RR measurement measurement in step 202 multiple times, the reticle rotation amount It is also possible to drive it to zero. To this end, a burping glass as shown in FIG. 6 is provided in the optical system of the R-MIC 17 shown in FIG. 1, so that the index image 1.7 a of the R-MIC 17 shown in FIG. It is configured so that it is displaced by a minute amount. And step 200
, 201 and 202 to determine the rotation amount θR of the reticle rotation, rotate the burping glass of the R-MIC 17, and move the index image 17a by a minute amount in the Y direction by an amount corresponding to the rotation amount θR. shift. Specifically, this operation moves the reference mark plate 300 and the reference mark 30Y from R to M.
After moving the IC 16 from the projection position of the index image L6a to the projection position of the index image 17a, the reference mark 30Y is further moved to Y.
(The index image 17a is moved slightly in the direction according to the rotation amount θR so that the index image 17a matches the reference mark 30Y at that time).
-Achieved by shaking a ping glass. Then, reticle alignment is performed again based on the adjusted index image 17a of the R-MIC 17 and the index image 16a of the R-MIC 16. After this alignment, the reticle rotation is measured again, and if the rotation amount θR falls within the predetermined accuracy depending on the accuracy of the detection system and the accuracy of the mechanical system, the next step 203 is executed. Readjust the noping glass of R-MIC17 again. By repeating the above steps with a method that provides a certain level of accuracy, the amount of rotation θR of reticle rotation can be reduced to an extremely small value. This results in a coincidence, which lengthens the overall reticle alignment time.
このため、本実施例のように1度だけRR測測定実行し
、その後はウエパの回転補正やステッピング座標の回転
等によって回転ずれを補正した方が時間的には尚速にな
る。もちろん、上記レチクルアライメントの方法はレチ
クルをほとんど交換しないようなときは、有効な方法で
ある。Therefore, it is faster in terms of time to perform the RR measurement only once as in this embodiment, and then correct the rotational deviation by correcting the rotation of the wafer, rotating the stepping coordinates, or the like. Of course, the reticle alignment method described above is an effective method when the reticle is rarely replaced.
次に本発明の第2の実施例を説明する。先の実施例でチ
ングローチージョンはレーザステップアライメント基の
スボント光SPyを使ってチップ両側のマークSyn、
Sy口′のY方向の変位を計測することによって検出し
た。第2の実施例ではDDA系加とDDAC64を使い
、レチクルRのマークR8を基準窓としてチップ両側の
マークをウェハステージの移動により検出することによ
ってチップローテーションを測定する。その測定手順を
第加図を用いて説明する。まずW−M I C21、2
2によってウェハWをグローバルアライメントし、座標
系XYと配列座標系αβとを一致させる。次にグローバ
ルアライメントのf青度とウニノーステージのステッピ
ンク精度に頼って、ウニノ・の中央付近のチップCを投
影レンズ1の直下に位置決めする。次にDDA系20に
よってレチクルRのマークR8を観察すると、チップC
の右側に、X方向に伸び友勝状マークDMIがマークR
8とともに検出される。そして、D D A C64に
よってマークRsのエツジRsl 、Rs2に対するマ
ークl)MlのY方向の位置ずれ竜ΔYMIを検出する
。次にウェハステージのY座標値を変化させることなく
X方向に移動し、チンプCの左側にX方向に伸びて形成
された線状マークDM2を、マークR8を介してDDA
系かで観察し、DDAC64によってマークR8に対す
るマークDM2のY方向の位置ずれ童ΔYM2を検出す
る。マークDMIとDM2の間隔LDは設計上予め決め
られているから、チンプローチ−ジョンの回転量θCは
近似的に弐a→によってめられる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the previous embodiment, the ching locusion was performed using the sub-bont light SPy based on the laser step alignment to mark Syn,
This was detected by measuring the displacement of the Sy port' in the Y direction. In the second embodiment, a DDA system and a DDAC 64 are used to measure the chip rotation by using the mark R8 of the reticle R as a reference window and detecting the marks on both sides of the chip by moving the wafer stage. The measurement procedure will be explained using Figure 1. First, W-M I C21, 2
2, the wafer W is globally aligned and the coordinate system XY and the array coordinate system αβ are matched. Next, relying on the f blueness of the global alignment and the stepping precision of the Unino stage, the chip C near the center of the Unino is positioned directly below the projection lens 1. Next, when mark R8 of reticle R is observed by DDA system 20, chip C
On the right side, the friendship mark DMI extending in the X direction is marked R.
Detected together with 8. Then, the edge Rsl of the mark Rs and the Y-direction positional deviation ΔYMI of the mark 1) Ml with respect to Rs2 are detected by the DDC64. Next, the wafer stage is moved in the X direction without changing the Y coordinate value, and the linear mark DM2, which is formed on the left side of the chimp C and extending in the X direction, is moved to the DDA via mark R8.
The DDAC 64 detects a positional deviation ΔYM2 of the mark DM2 in the Y direction with respect to the mark R8. Since the distance LD between the marks DMI and DM2 is predetermined in design, the amount of rotation θC of the chin approach can be approximately determined by 2a→.
尚、DDA系2)が鑵光光と同一波長の照明光をレチク
ルRのマークR8K照射するように構成されているとき
は、ウェハステージがX方向に移動する間、その照明光
を遮断する必要がある。Note that when the DDA system 2) is configured to irradiate mark R8K on the reticle R with illumination light of the same wavelength as the wafer light, it is necessary to block the illumination light while the wafer stage moves in the X direction. There is.
次に本発明の第3の実施例を第21図、第22図に基づ
いて説明する。今1での各実施例においては、レチクル
ローテーションの回転−3ll:RCの測定と、チング
ローチージョンの回転量θCの測定とを個別に行ない、
演算によりその偏差の回転量Δθをめていた。第3の実
施例はその演算を行なうことなく直接回転量Δθを検出
するようにしたものである。第21図は第1図に示した
縮小投影型間光装置のレチクルステージ2付近を部分的
に示す斜視図であり、第1図と同一の部材には同一の符
号を付けである。本実施例ではDDA系か、ミラー2(
laと同一構成のダイ・パイ・ダイアライメント系、す
なわちDDA系が、ミラー20a’を投影レンズ1の光
軸AXを中心に回転対称の位置に設ける。Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 21 and 22. In each Example 1, the measurement of the rotation -3ll:RC of the reticle rotation and the measurement of the rotation amount θC of the chingrotation are performed separately.
The rotation amount Δθ of the deviation was determined by calculation. In the third embodiment, the rotation amount Δθ is directly detected without performing the calculation. FIG. 21 is a perspective view partially showing the vicinity of the reticle stage 2 of the reduction projection type optical system shown in FIG. 1, and the same members as in FIG. 1 are given the same reference numerals. In this embodiment, the DDA system or mirror 2 (
A die-pie-die alignment system, ie, a DDA system, having the same configuration as la is provided with a mirror 20a' at a position rotationally symmetrical about the optical axis AX of the projection lens 1.
これに対応してレチクルRにはパターン領域Prを挾ん
でマークR8の反対側に、同様の窓状のマークRslを
形成しておく。DDA系Wはミラー加a′で折り返され
たマークRs’の像を観察するとともに、投影レシズ1
を介してウェハ上のマークも観察する。Correspondingly, a similar window-like mark Rsl is formed on the reticle R on the opposite side of the mark R8 across the pattern region Pr. The DDA system W observes the image of the mark Rs' reflected by the mirror a', and at the same time, the projection lens 1
The marks on the wafer are also observed through the wafer.
さて、第21図に示した2つのDDA系加、20′を用
いると、第2層目以降のレチクルに対しては第10図の
ステップ202(RR測定〕が省略でき、さらにステッ
プ210(CR測測定では直接回転量Δθを測定するこ
とになる。その回転量Δθの測定手順を第22図を使っ
て説明する。まずW−MIC21,22の平行出しを基
準マーク板30を使って行なった後、ウェハ上のマーク
Wy7.Wθ12を各々スボント光wys、wθSに合
わせるウニノ・アライメントを実行する。これによって
ウニノ・上のチンプCの配列座標系αβとウニノ・ステ
ージの座標系XYとの回転誤差が除去される。第22図
はその配列座標系αβと座標系XYとが一致した場合を
示し、座標系XYにおいてチッグCは回転量θCだけ正
方向に回転し、レチクルRのパターン領域Prは回転量
θRだけ負方向に回転して重なっているものとする。そ
して、チンプCの右側のマークDMIがレチクルRのマ
ークR8のエツジR51とRs2 の中心すなわち線1
1r上に位置合せされるようにウェハステージをX座標
値を変えることr、((Y方向に位置決めする。Now, if the two DDA system adders 20' shown in FIG. 21 are used, step 202 (RR measurement) in FIG. In the measurement, the amount of rotation Δθ is directly measured.The procedure for measuring the amount of rotation Δθ will be explained using FIG. After that, Unino alignment is performed to align marks Wy7 and Wθ12 on the wafer with the sub-light beams wys and wθS, respectively.This eliminates the rotation error between the alignment coordinate system αβ of the Chimp C on the Unino and the coordinate system XY of the Unino stage. FIG. 22 shows a case where the array coordinate system αβ and the coordinate system XY match. In the coordinate system Assume that they are rotated in the negative direction by the amount of rotation θR and overlap. Then, the mark DMI on the right side of chimp C is the center of edges R51 and Rs2 of mark R8 on reticle R, that is, line 1.
Changing the X coordinate value of the wafer stage so that it is aligned on r, ((positioning in the Y direction).
このときci’U60はウェハステージのY座標値Y。At this time, ci'U60 is the Y coordinate value Y of the wafer stage.
を読み込む。次にチッグCの左側のマークDM2がマー
クRS /の中心(線1r)と一致するようにウェハス
テージをX座標値を変えることなくY方向に位置決めし
、CPU60はそのときのY座標値Y。Load. Next, the wafer stage is positioned in the Y direction without changing the X coordinate value so that the mark DM2 on the left side of the tick C coincides with the center (line 1r) of the mark RS/, and the CPU 60 determines the Y coordinate value Y at that time.
を読み込む。マークRsとRs’ のウニノ1上での間
隔は、マークDMIとDM2の間隔と等しいものと、し
て間隔LDとすると、回転量θC1θRがともに極めて
小さいので、CPU60は近似式1.IQに基づいてΔ
θを計算する。Load. Assuming that the distance between marks Rs and Rs' on Unicorn 1 is equal to the distance between marks DMI and DM2, and the distance is LD, then both rotation amounts θC1θR are extremely small, so the CPU 60 uses approximation formula 1. Δ based on IQ
Calculate θ.
Δθ中エビー心・・・・・・・・・ αOD
回転量Δθをめた後は、第1の実施例と同様にウェハを
座標系XYに対してΔθだけ傾けて再アライメントし、
Δθだけ傾いた座標系αβに沿ってステップアンドリピ
ート方式の露光が行なわれる。Ebbie center in Δθ... αOD After determining the rotation amount Δθ, the wafer is tilted by Δθ with respect to the coordinate system XY and realigned, as in the first embodiment.
Step-and-repeat exposure is performed along a coordinate system αβ tilted by Δθ.
また、D D A C64にマークR5(R5’)とマ
ークDMI(DM2)とのずれ量を検出する(幾能があ
る場合は、マークR5(R8’)の中心(線11r)と
マークDMI(DM2)とのY方向に関するずれ量ΔY
、 (ΔYt)を線1rを零として正負の極性を考慮し
てめた後、式aQと同様に、
を演算することができる。このようにD D A C6
4の処理回路側にずれ量の検出機能がある場合は、テン
グローチージョンの計測のためにウェハステージを微動
させることもなく、より高速な計測が可能となる。In addition, the amount of deviation between the mark R5 (R5') and the mark DMI (DM2) is detected in the D D A C64 (if there is a geometrical function, the center (line 11r) of the mark R5 (R8') and the mark DMI ( DM2) deviation amount ΔY in the Y direction
, (ΔYt) with the line 1r as zero and considering the positive and negative polarities, it is possible to calculate the following in the same manner as the equation aQ. Like this D D A C6
If the processing circuit 4 has a function for detecting the amount of deviation, the wafer stage does not have to be moved slightly for the purpose of measuring the tengo groove, and faster measurement is possible.
さらに本実施例のように2つマークRs、 Rs’をパ
ターン領域Prの両側に設けると、レチクルアライメン
ト後であっても基準マーク板30を便ってレチクルロー
テーションの計測が可能である。この場合、まずレチク
ルRのマークRs と基準マーク板30のマーク30Y
とを位1区合せした後、マークRS /とマーク30Y
がDDA系20′で観゛察できるようにウェハステージ
をそのY座標値を変化させることなくX方向に移動させ
、マークRS /とマーク30YとのY方向の位置ずれ
謳゛をめれば、回転量θRを計則したことになる。Furthermore, if two marks Rs and Rs' are provided on both sides of the pattern area Pr as in this embodiment, reticle rotation can be measured using the reference mark plate 30 even after reticle alignment. In this case, first mark Rs on reticle R and mark 30Y on reference mark plate 30 are
After matching 1 place with and, mark RS / and mark 30Y
If the wafer stage is moved in the X direction without changing its Y coordinate value so that it can be observed by the DDA system 20', and the positional deviation in the Y direction between the mark RS/ and the mark 30Y is found, This means that the rotation amount θR has been calculated.
以上、本発明の3つの実施例を説明したが、特に第3の
実施例に示したようにチップローテーションとレチクル
ロープ−ジョンとの差Δθヲ、座標系XYを介“rるこ
となく直接泪測する方法は、レーザ干渉側のような高精
度、高分解能の位置検出装置を持たない露光装置にも応
用できる。例えば位置検出精度の低いエンコーダ等によ
ってウェハステージの位置を計測する露光装置では、ウ
ェハのグローバルアライメントの終了後、ウェハ上の配
列座標に従うようにステップアンドリピート方式でウニ
ハスデージを正確に送ることは難しく、1チツプの露光
の1負01jに、例えばダイ・パイ・ダイ方式でそのチ
ップとレチクルとのアライメントを行なうのが普通であ
る。そこで@3の実施例のように、レチクルローテーシ
ョンとチンプローチ−ジョンとの差Δθを直接検出し、
ウニノ・ステージの座標系XYに対してウェハをΔθだ
け傾けてグローバルアライメントすれば、ウェハ上のチ
ップとレチクルとの相対的な回転ずれは除去される。Three embodiments of the present invention have been described above, and in particular, as shown in the third embodiment, the difference Δθ between the tip rotation and the reticle rope rotation can be directly expressed without using the coordinate system XY. The measuring method can also be applied to exposure equipment that does not have a high-precision, high-resolution position detection device such as the laser interference side.For example, in an exposure equipment that measures the position of the wafer stage using an encoder with low position detection accuracy, After the global alignment of the wafer is completed, it is difficult to accurately send the unihasdage using a step-and-repeat method to follow the array coordinates on the wafer. Therefore, as in the example @3, the difference Δθ between the reticle rotation and the chin approach is directly detected.
If global alignment is performed by tilting the wafer by Δθ with respect to the coordinate system XY of the Unino stage, the relative rotational deviation between the chips on the wafer and the reticle can be eliminated.
このためダイ・パイ・ダイ方式で各チッグ毎にレチクル
とのアライメントをすれば、極めて高ntJXな重ね合
せが達成されるとともに、アライメント時間を不必要に
長くすることがないという利点がある。このように、レ
ーザ干渉計による位置検出装置を持たない露光装置では
ウニノーステージは単にX方向とY方向にのみ粗動し、
レチクルステージ2はX方向とY方向に微動するような
構成にし、ウニノ・をIΔ・0だけ回転補正した後、ダ
イ・ノ(イ・ダイアライメントすることによって同様の
効果が得られる。Therefore, if alignment with the reticle is performed for each tick using the die-pie-die method, an extremely high ntJX overlay can be achieved and there is an advantage that the alignment time is not unnecessarily lengthened. In this way, in exposure equipment that does not have a position detection device using a laser interferometer, the Unino stage simply moves coarsely in the X and Y directions.
The reticle stage 2 is configured to move slightly in the X and Y directions, and a similar effect can be obtained by performing rotational correction by IΔ·0 and then performing die alignment.
また上記第1〜第3の各実施例で、チップローテーショ
ンの測定のだめのマーク3yn、Syn’、やマークD
MI、DM2は、それぞれチップの中心0を通る線上に
一致して設けたが、チップの両側のマークを結ぶ線は必
らずしも中心Oを通る必要はない。また一対のマークは
チップの対角線上に配置してもよい。チップの対角線は
チップの左右の辺の間隔よりも長いので、そのようにす
るとチンプローチ−ジョンの計III kg度が向上す
るという利点がある。さらに、ウニノ・ローテーション
を補正する場合は、特開昭56−102823号公報に
開示されているようにウニ/%の残存回転誤差を計測し
、ウニノ・の再アライメント(ステップ211)時にレ
チクルローテーション、チングローチージョンとともに
ウニノーローテーションも含めてウェハの回転補正を行
なうとよい。In addition, in each of the first to third embodiments, the marks 3yn, Syn', and the mark D are used for chip rotation measurement.
Although MI and DM2 are provided to coincide with the lines passing through the center 0 of the chip, the lines connecting the marks on both sides of the chip do not necessarily need to pass through the center 0. Further, the pair of marks may be arranged diagonally on the chip. Since the diagonal of the tip is longer than the distance between the left and right sides of the tip, this has the advantage of improving the total chin progression by 3 kg. Furthermore, when correcting Unino rotation, the residual rotation error of Uni/% is measured as disclosed in JP-A-56-102823, and the reticle rotation is corrected at the time of Unino realignment (step 211). It is advisable to correct wafer rotation by including rotation rotation as well as rotation rotation.
以上、本発明は縮小投影型系光装置にのみ適用されるも
のはなく、例えば軟X線を用いてプロキシミfイ方式で
露光するX線露光装置であっても、ステップアンドリピ
ート方式であれば全く同様の効果が得られる。As described above, the present invention is not applicable only to reduction projection type optical systems; for example, even if the present invention is an Exactly the same effect can be obtained.
(発明の効果)
以上説明した通り、本発明によれば、1枚の被露光基板
(ウニノ・)にマスク(レチクルンの)くターンを繰り
返し重ね合せ露光する際、レチクルローテーションとチ
ンプローチ−ジョンとがともに補正されるから露光方式
のちがい、又は−同露光方式であっても異なる露光装置
間での製造誤差等にかかわらず、被露光基板に転写され
たノ(ターンは常に極めて重ね合せ精度の高いものとな
る。この結果、製造された半導体素子の良品率が高まり
歩留りが著しく向上するという効果が得られる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, when a single substrate to be exposed (UNINO) is exposed by repeatedly overlapping turns of a mask (reticle), reticle rotation and chin-progression are performed. Because both are corrected, regardless of differences in exposure methods or manufacturing errors between different exposure devices even when using the same exposure method, the pattern (turn) transferred to the exposed substrate will always have extremely high overlay accuracy. As a result, the yield rate of manufactured semiconductor devices is increased and the yield is significantly improved.
さらにレチクルやウェハの回転ずれに関する位置決め精
度を追求しなくとも、基板移動手段(ウェハステーシフ
やマスク保持手段(レチクルステージ9の直交座標(座
標系xy)に対する位置決め精度を上けるだけで位置合
せ精度、再現性精度の高い露光装置を容易に得ることが
でさる利点もある。Furthermore, without pursuing positioning accuracy regarding rotational deviation of the reticle or wafer, alignment accuracy can be achieved simply by increasing the positioning accuracy with respect to the orthogonal coordinates (coordinate system Another advantage is that an exposure apparatus with high reproducibility accuracy can be easily obtained.
$1図は本発明の実施例による縮小投影型露光装置の概
略的な構成を示す斜視図、第2図はレーザステンプアラ
イメント系の光学配置図、第3図は基準マーク板30の
マークFMの形状を示す図、第4図は投影レンズのイメ
ージフィールドifとスポット光SFX、sPyの配置
を示す図、第5図はイメージフィールドifとオフ・ア
クシス方式のスポット光wys、wθSとの配置を示す
図、第6図はスポット光WθSをシフトさせるノ・−ピ
ングガラスの配置図、第7図は基準マーク板30の平面
図、第8図は第2層目のパターンを転写するためのレチ
クルの平面図、第9図は本実施例の露光装置における制
御系の回路ブロック図、第10図は本実施例の動作を説
明するだめのフローチャート図、第11図はイメージフ
ィールドifとレチクルアライメント顕微鏡の配置を示
す平面図、第12図は第1層目のパターンを転写するた
めのレチクルの平面図、第13図はレチクルローテーシ
ョンを補正する動作を説明する図、第14図は第1層目
のパターンが転写されたウェハの平面図、第15図はウ
ェハ上の各チップとアライメント用のマークの配置を示
す平面図、第16図はウェハ上の1つのチップの拡大図
、第17図はチップローテーションを説明する図、第1
8図はチンプローチ−ジョンとレチクルローグージョン
との関係を説明する図、第19図はチンプローチ−ジョ
ンとレチクルローテーションとを補正する様子を示す図
、第20図は本発明の第2の実施例によるチップローテ
ーションの測定動作を説明する図、第21図は本発明の
第3の実施例による露光装置のレチクル付近の構成を部
分的に示す斜視図、第22図は第21図の構成によるチ
ップローテーションの測定動作を説明する図である。
5、主要部分の符号の説明
l・・・投影レンズ、2・・・レチクルステージ、6・
・・Yスフ−’;、8・・・Xステージ、9・・・2ス
f−ジ、10・・・ウェハホルダー、 16 、17・
・・レチクルアライメント顕微鏡、18 、19・・・
レーザステクプアライメント系、20.21j・・・ダ
イ・パイ・ダイアライメント系、21 、22・・・ウ
ェハアライメント顕微鏡、60・・・プロセスサー(C
PU)、
R・・・レチクル、W・・・ウェハ。
出願人 日本光学工業株式会社
代理人 護送 隆男
[
第5図
第8図(a)
第6図
第7図
第8図(C)
均
第9図
第10図
第11図
第12図
第1,3図
第14図
第15図
第1b図 第17図
第18図
第1’?図FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an optical layout diagram of a laser stamp alignment system, and FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the image field if of the projection lens and the spot lights SFX and sPy. FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the image field if and the off-axis spot lights wys and wθS. 6 is a layout diagram of the no-ping glass that shifts the spot light WθS, FIG. 7 is a plan view of the reference mark plate 30, and FIG. 8 is a reticle for transferring the second layer pattern. 9 is a circuit block diagram of the control system in the exposure apparatus of this embodiment, FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment, and FIG. 11 is a diagram of the image field IF and reticle alignment microscope. FIG. 12 is a plan view of the reticle for transferring the first layer pattern, FIG. 13 is a diagram explaining the operation of correcting reticle rotation, and FIG. 14 is a plan view of the reticle for transferring the first layer pattern. FIG. 15 is a plan view showing the arrangement of each chip on the wafer and alignment marks, FIG. 16 is an enlarged view of one chip on the wafer, and FIG. 17 is a plan view of the wafer with the pattern transferred thereto. Diagram explaining chip rotation, 1st
Figure 8 is a diagram explaining the relationship between the chin approach and reticle rotation, Figure 19 is a diagram showing how the chin approach and reticle rotation are corrected, and Figure 20 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 21 is a perspective view partially showing the configuration near the reticle of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 22 is a diagram explaining the chip rotation measurement operation according to the third embodiment of the present invention. It is a figure explaining measurement operation of rotation. 5. Explanation of symbols of main parts l... Projection lens, 2... Reticle stage, 6.
...Y spacer';, 8...X stage, 9...2 stage, 10...wafer holder, 16, 17.
...Reticle alignment microscope, 18, 19...
Laser step alignment system, 20.21j... Die-pie-die alignment system, 21, 22... Wafer alignment microscope, 60... Processor (C
PU), R...reticle, W...wafer. Applicant Nippon Kogaku Kogyo Co., Ltd. Agent Takao Escort [Figure 5, Figure 8 (a) Figure 6, Figure 7, Figure 8 (C) Hitoshi, Figure 9, Figure 10, Figure 11, Figure 12, Figures 1 and 3 Figure 14 Figure 15 Figure 1b Figure 17 Figure 18 Figure 1'? figure
Claims (2)
スク保持手段と;mJ記第1パターンと整合し得る第2
パターンが所定の配列座標に沿って複数形成された被露
光基板を保持するとともに、該被露光基板を2次元的に
移動するための基板移動手段と;前記第1パターンと第
2パターンの相対的な回転誤差を検出する回転誤差検出
手段と;該回転誤差が補正されるように前記マスクと被
露光基板のいずれか一方を回転させる回転手段と;該回
転補正された前記第1パターンと前記複数の第2パター
ンの各々とを順次位置合せするように、前記基板移動手
段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする露光
装置の位1り合せ装置。(1) a mask holding means for holding a mask having a first pattern; a second mask that can be aligned with the first pattern;
a substrate moving means for holding a substrate to be exposed on which a plurality of patterns are formed along predetermined array coordinates and moving the substrate to be exposed two-dimensionally; a relative relationship between the first pattern and the second pattern; rotational error detection means for detecting a rotational error; rotation means for rotating either the mask or the substrate to be exposed so that the rotational error is corrected; and the rotationally corrected first pattern and the plurality of rotational errors. an alignment device for an exposure apparatus, further comprising a control means for controlling the substrate moving means so as to sequentially align each of the second patterns.
、該マスクを所定の直交座標に沿って移動するためのマ
スク保持手段と;前記第1パターンと整合し得る第2パ
ターンが所定の配列座標に沿ってJar定間隔で複数形
成された被露光基板を保持するとともに、該被露光基板
を前記直交座標に沿って2次元的に移動するための基板
移動手段と;前記第1パターンと第2パターンの相対的
な回転誤差を検出する回転誤差検出手段と;該回転誤差
が補正されるように前記マスクと被露光基板のいずれか
一方を回転させる回転手段と;前記第2パターンの配列
間隔に応じて前記基板移動手段を位置決めしたときに、
前記回転補正に起因して生じた前記第1パターンと第2
パターンの前記直交座標に沿った位置ずれを検出する位
置ずれ検出手段と:該位置ずれを補正するように前記基
板移動手段とマスク保持手段のいずれか一方を移動させ
る制御手段とを設けたことを特徴とする露光装置の位置
合せ装置。(2) a mask holding means for holding a mask having a first pattern and moving the mask along predetermined orthogonal coordinates; a second pattern that can be aligned with the first pattern is arranged at predetermined array coordinates; a substrate moving means for holding a plurality of exposed substrates formed at regular intervals along the Jar, and moving the exposed substrates two-dimensionally along the orthogonal coordinates; the first pattern and the second pattern; rotation error detection means for detecting a relative rotation error of the patterns; rotation means for rotating either the mask or the substrate to be exposed so that the rotation error is corrected; When positioning the substrate moving means accordingly,
The first pattern and the second pattern generated due to the rotation correction
A positional deviation detection means for detecting a positional deviation of a pattern along the orthogonal coordinates; and a control means for moving either the substrate moving means or the mask holding means so as to correct the positional deviation. Characteristic alignment device for exposure equipment.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042472A JPH0616479B2 (en) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | Positioning device for exposure equipment |
| US06/705,699 US4699515A (en) | 1984-02-28 | 1985-02-26 | Process of transfer of mask pattern onto substrate and apparatus for alignment therebetween |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042472A JPH0616479B2 (en) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | Positioning device for exposure equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60186845A true JPS60186845A (en) | 1985-09-24 |
| JPH0616479B2 JPH0616479B2 (en) | 1994-03-02 |
Family
ID=12637005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59042472A Expired - Lifetime JPH0616479B2 (en) | 1984-02-28 | 1984-03-06 | Positioning device for exposure equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616479B2 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62122126A (en) * | 1985-11-21 | 1987-06-03 | Toshiba Corp | Exposure method |
| JPS62277504A (en) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Canon Inc | Positioning device |
| JPS62277503A (en) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Canon Inc | Method and device for positioning |
| JPS62293718A (en) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Canon Inc | Exposure device |
| JPS63132425A (en) * | 1986-07-14 | 1988-06-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Correction of reduction aligner |
| US5227838A (en) * | 1990-01-18 | 1993-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Exposure system |
| JPH08195346A (en) * | 1995-10-09 | 1996-07-30 | Toshiba Corp | Exposure method |
| JPH08213311A (en) * | 1995-10-09 | 1996-08-20 | Toshiba Corp | Exposure equipment |
| US6341006B1 (en) | 1995-04-07 | 2002-01-22 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| JP2012060119A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying pattern to substrate |
-
1984
- 1984-03-06 JP JP59042472A patent/JPH0616479B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62122126A (en) * | 1985-11-21 | 1987-06-03 | Toshiba Corp | Exposure method |
| JPS62277504A (en) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Canon Inc | Positioning device |
| JPS62277503A (en) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Canon Inc | Method and device for positioning |
| JPS62293718A (en) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Canon Inc | Exposure device |
| JPS63132425A (en) * | 1986-07-14 | 1988-06-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Correction of reduction aligner |
| US5227838A (en) * | 1990-01-18 | 1993-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Exposure system |
| US6341006B1 (en) | 1995-04-07 | 2002-01-22 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| JPH08195346A (en) * | 1995-10-09 | 1996-07-30 | Toshiba Corp | Exposure method |
| JPH08213311A (en) * | 1995-10-09 | 1996-08-20 | Toshiba Corp | Exposure equipment |
| JP2012060119A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying pattern to substrate |
| US8570487B2 (en) | 2010-09-08 | 2013-10-29 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate |
| US8610898B2 (en) | 2010-09-08 | 2013-12-17 | Asml Netherlands B.V. | Self-referencing interferometer, alignment system, and lithographic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0616479B2 (en) | 1994-03-02 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |