JPH10106938A - Aligner - Google Patents
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- JPH10106938A JPH10106938A JP8275411A JP27541196A JPH10106938A JP H10106938 A JPH10106938 A JP H10106938A JP 8275411 A JP8275411 A JP 8275411A JP 27541196 A JP27541196 A JP 27541196A JP H10106938 A JPH10106938 A JP H10106938A
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- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
更に詳しくは、半導体集積回路,液晶ディスプレイ等の
微細回路パターン等のフォトリソグラフィ工程で使用さ
れる露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus,
More specifically, the present invention relates to an exposure apparatus used in a photolithography process for a fine circuit pattern of a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display, or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル等(以下、「レチクル」と総称する)のパターン
の像を投影光学系を介して感光材が塗布されたウエハ又
はガラスプレート等の基板(以下、「ウエハ」と総称す
る)上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使用
されている。この種の投影露光装置として近年は、ウエ
ハを2次元的に移動自在なステージ上に載置し、このス
テージによりウエハを歩進(ステッピング)させて、レ
チクルのパターンの像をウエハ上の各ショット領域に順
次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リ
ピート方式の露光装置、特に、縮小投影型の露光装置
(ステッパー)が比較的多く用いられている。2. Description of the Related Art When a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured by a photolithography process, an image of a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle") is exposed to a photosensitive material through a projection optical system. There is used a projection exposure apparatus that projects onto each shot area on a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, collectively referred to as a “wafer”) on which is coated. In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a wafer is mounted on a two-dimensionally movable stage, and the wafer is moved (stepped) by this stage, and an image of a reticle pattern is shot on each wafer. 2. Description of the Related Art A so-called step-and-repeat type exposure apparatus that repeats an operation of sequentially exposing an area, particularly, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is relatively frequently used.
【0003】例えば、半導体素子はウエハ上に多数層の
回路パターンを重ねて露光することにより形成される。
そして、2層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露
光する際には、ウエハ上の既に形成された回路パターン
とレチクルのパターンの像との位置合わせ、即ちウエハ
とレチクルとの位置合わせ(アライメント)を精確に行
う必要がある。このアライメントのためにウエハ上には
既存の回路パターンと共に位置検出用のマーク(アライ
メントマーク)が形成されており、このマークをアライ
メントセンサにより位置検出することで回路パターンの
位置を正確に認識することができる。[0003] For example, semiconductor elements are formed by superposing and exposing a multi-layer circuit pattern on a wafer.
Then, when projecting and exposing the circuit pattern of the second and subsequent layers on the wafer, the alignment between the already formed circuit pattern on the wafer and the image of the reticle pattern, that is, the alignment between the wafer and the reticle (alignment) ) Must be performed accurately. For this alignment, a mark for position detection (alignment mark) is formed on the wafer together with the existing circuit pattern, and the position of the circuit pattern can be accurately recognized by detecting the position of the mark with an alignment sensor. Can be.
【0004】ウエハが載置されるステージ(以下、「ウ
エハステージ」と称する)の位置は、レーザ干渉計を用
いて精密に計測され、アライメント時のステージの位置
を正確に計測すると共に、ウエハ上の各ショット領域を
正しく露光位置に合わせるようにステージ位置を合わせ
込んで、重ね合わせ露光が行われる。一般にレーザ干渉
計は、ウエハへの露光位置の中心を交点とする直交する
2軸の計測システムにより構成される。このように、露
光位置と干渉計計測軸が同一直線上であると、ウエハス
テージが微小回転しても、その回転誤差はレーザ干渉計
によるステージ座標計測値には影響せず、正確な位置計
測及び位置決めが可能である。[0004] The position of a stage on which a wafer is mounted (hereinafter, referred to as a "wafer stage") is precisely measured using a laser interferometer, and the position of the stage during alignment is accurately measured. The overlay exposure is performed by adjusting the stage position so that each shot area is correctly aligned with the exposure position. In general, a laser interferometer is configured by a two-axis orthogonal measurement system having an intersection at the center of an exposure position on a wafer. As described above, when the exposure position and the interferometer measurement axis are on the same straight line, even if the wafer stage is slightly rotated, the rotation error does not affect the stage coordinate measurement value by the laser interferometer, and accurate position measurement is performed. And positioning is possible.
【0005】ところで、現在使用されているアライメン
トセンサの方式としては、露光波長以外の光束でウエハ
上のマークの位置を検出する方式が一般的であり、ウエ
ハマーク検出光学系(アライメントセンサ)の一部とし
て投影光学系を使用する方式(以下、「TTL(Throug
h The Lens)方式」と称する)や、専用の位置検出光学
系を使用する方式(以下「オフ・アクシス(off-Axis)
方式」と称する)がある。これらの方式では、レチクル
とウエハとを直接位置合わせするのではなく、投影露光
装置内(一般にはウエハステージ上)に設けた基準マー
クを介して間接的に位置合わせを行う。As an alignment sensor system currently used, a system for detecting the position of a mark on a wafer with a light beam other than the exposure wavelength is generally used. (Hereinafter referred to as “TTL (Throug
h The Lens) method, or a method that uses a dedicated position detection optical system (hereinafter “off-Axis”).
System "). In these systems, the reticle and the wafer are not directly aligned, but are indirectly adjusted via a reference mark provided in a projection exposure apparatus (generally, on a wafer stage).
【0006】一例として、オフ・アクシス方式について
具体的に説明する。先ず、重ね合わせ露光に先立ってレ
チクル上の位置合わせマークのウエハステージ上への投
影像の位置に上記基準マークを位置合わせし、その時の
ウエハステージの位置を計測する。続いて、基準マーク
をウエハマーク検出光学系の下に移動し、ウエハマーク
検出光学系(アライメントセンサ)の検出基準に対して
位置合わせをし、この時にもウエハステージの位置を計
測する。これら2つのステージ位置の差をベースライン
量と呼び、上記のシーケンスをベースライン計測と呼
ぶ。As an example, the off-axis method will be specifically described. First, before the overlay exposure, the reference mark is aligned with the position of the alignment mark on the reticle projected on the wafer stage, and the position of the wafer stage at that time is measured. Subsequently, the reference mark is moved below the wafer mark detection optical system, and is aligned with the detection reference of the wafer mark detection optical system (alignment sensor). At this time, the position of the wafer stage is measured. The difference between these two stage positions is called a baseline amount, and the above sequence is called a baseline measurement.
【0007】ウエハへの重ね合わせ露光時には、ウエハ
上のアライメントマークをウエハマーク検出光学系に対
して位置合わせし、ウエハステージを、そのときのウエ
ハステージの位置からベースライン量だけずれた位置に
移動して露光を行うことで、ウエハ上の既存の回路パタ
ーンとレチクルパターンの像とを重ね合わせることがで
きる。At the time of overlay exposure on a wafer, the alignment mark on the wafer is aligned with the wafer mark detection optical system, and the wafer stage is moved to a position shifted by a baseline amount from the position of the wafer stage at that time. By performing the exposure, the existing circuit pattern on the wafer and the image of the reticle pattern can be superimposed.
【0008】しかしながら、露光装置の構成によっては
アライメントセンサによるマークの検出位置と露光位置
とが大きく(例えば数十mm)離れる場合もある。この
乖離の方向が、アライメントセンサの計測方向と一致し
ていれば特に問題はないが、計測方向と直交する方向に
乖離している場合には、マーク位置計測時にステージの
微小回転に伴う計測誤差が生じてしまう恐れがある。However, depending on the configuration of the exposure apparatus, the position where the mark is detected by the alignment sensor and the exposure position may be far apart (for example, several tens of mm). There is no particular problem if the direction of the deviation is coincident with the measurement direction of the alignment sensor, but if the deviation is in the direction perpendicular to the measurement direction, the measurement error due to the minute rotation of the stage during mark position measurement May occur.
【0009】このため、このような構成の装置のレーザ
干渉計システムは、直交する2次元のステージ座標を計
測するのみでなく、ステージの回転量も計測できるよ
う、3軸以上の計測システムを有する構成となってい
る。そして、このうち2軸は互いに平行な計測軸であ
り、この2軸の計測値の差からステージの回転を計測で
きる。For this reason, the laser interferometer system of the apparatus having such a configuration has a measurement system with three or more axes so that it can measure not only the orthogonal two-dimensional stage coordinates but also the rotation amount of the stage. It has a configuration. Two of these axes are parallel measurement axes, and the rotation of the stage can be measured from the difference between the measured values of the two axes.
【0010】アライメント時のステージ回転が計測でき
れば、ステージ回転があっても、アライメント計測値を
そのステージ回転量分だけ補正することで、誤差のない
正確な位置計測が可能となる。If the stage rotation at the time of alignment can be measured, even if there is stage rotation, accurate position measurement without errors can be performed by correcting the alignment measurement value by the amount of stage rotation.
【0011】また、ウエハの搭載されるステージは一般
に極めて高精度なものではあるが、上記2次元の移動に
伴って、僅かながらではあるがその回転量も変化(一般
に「ヨーイング」と呼ばれる)する。これに対して、レ
チクルを固定のままとすると回転したウエハステージ上
のウエハに対してレチクルの投影像は回転したものとな
ってしまい位置ずれが生じてしまう。これを防止するた
めに、上述のレーザ干渉計で計測されたウエハステージ
の回転量に基づいてレチクル(レチクルの載置されるレ
チクルステージ)を回転補正し、常に正確な位置合わせ
を行っている装置もある。Although the stage on which the wafer is mounted is generally of extremely high precision, the amount of rotation changes slightly (generally called "yawing") with the two-dimensional movement. . On the other hand, if the reticle is kept fixed, the projected image of the reticle will be rotated with respect to the wafer on the rotated wafer stage, and a position shift will occur. In order to prevent this, an apparatus that corrects the rotation of the reticle (the reticle stage on which the reticle is mounted) based on the rotation amount of the wafer stage measured by the above-mentioned laser interferometer, and always performs accurate alignment. There is also.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の装置
においては、ステージの位置または回転量の計測は、可
動なるステージ上に設けられた反射鏡(一般に「移動
鏡」と呼ばれる)と、装置内のステージ以外の部分に設
けられた反射鏡(一般に「固定鏡」と呼ばれる)との相
対位置、または相対回転量の変化として計測される。従
って、もしこれらの反射鏡の位置が、例えば熱膨張等に
よってズレてしまうと、重ね合わせ結果も大きくズレて
しまい、このため生産される半導体集積回路が不良品と
なる恐れがある。In the conventional apparatus as described above, the measurement of the position or the amount of rotation of the stage is performed by using a reflecting mirror (generally called a "moving mirror") provided on a movable stage and an apparatus. It is measured as a change in relative position with respect to a reflecting mirror (generally referred to as a “fixed mirror”) or a relative rotation amount provided on a portion other than the stage inside. Therefore, if the positions of the reflecting mirrors are shifted due to, for example, thermal expansion or the like, the superposition result is also greatly shifted, and the semiconductor integrated circuit to be manufactured may be defective.
【0013】一般に露光装置では、露光動作の開始に伴
って、ウエハステージが高速で移動(ステッピング)を
繰り返し、ウエハに対して高いエネルギ(露光光)が照
射されるので、これらのエネルギによって装置本体の温
度は上昇していく傾向にあり、移動鏡や固定鏡の温度、
またはその取り付け部の温度も上昇することとなる。Generally, in an exposure apparatus, the wafer stage repeatedly moves (steps) at a high speed with the start of the exposure operation, and the wafer is irradiated with high energy (exposure light). Temperature tends to rise, the temperature of moving mirrors and fixed mirrors,
Alternatively, the temperature of the mounting portion also increases.
【0014】このため、それらの部分の熱変形により、
上記重ね合わせズレが生じる恐れがあった。特に、固定
鏡の回転変動は、前述したウエハステージの回転測定に
も大きく影響を与え、結果的にレチクル上のパターンと
ウエハ上のパターンとの重ねあわせ精度が劣化するとい
う不都合があった。Therefore, due to the thermal deformation of those parts,
There was a possibility that the above-mentioned misalignment would occur. In particular, the fluctuation of the rotation of the fixed mirror has a large effect on the rotation measurement of the wafer stage described above, and as a result, there is a disadvantage that the overlay accuracy of the pattern on the reticle and the pattern on the wafer is deteriorated.
【0015】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1ないし4に記載の発明の目的は、固定鏡の
位置変動及び回転に起因するマスクのパターンと感光基
板との重ねあわせ精度の劣化を抑制ないしは防止するこ
とができる露光装置を提供することにある。The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to superimpose a mask pattern and a photosensitive substrate caused by positional fluctuation and rotation of a fixed mirror. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of suppressing or preventing deterioration in accuracy.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、感光基板(W)を保持して少なくとも2次元平面内
を移動可能な基板ステージ(16)と、前記基板ステー
ジ(16)に設けられた移動鏡(34)と前記基板ステ
ージ外の装置固定部に設けられた固定鏡(36)との相
対位置関係から前記基板ステージ(16)の位置を計測
するレーザ干渉計システム(50)とを備え、マスク
(R)に形成されたパターンの像を前記感光基板(W)
上に転写する露光装置において、前記固定鏡(36)又
はその取り付け部(38)を局所的に恒温化する局所温
調機構(40、42)を設けたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate stage (16) capable of holding a photosensitive substrate (W) and moving in at least a two-dimensional plane, and comprising: A laser interferometer system (50) for measuring a position of the substrate stage (16) from a relative positional relationship between a provided movable mirror (34) and a fixed mirror (36) provided on an apparatus fixing part outside the substrate stage. And an image of the pattern formed on the mask (R) is transferred to the photosensitive substrate (W).
In the exposure apparatus for transferring images upward, local temperature control mechanisms (40, 42) for locally maintaining the temperature of the fixed mirror (36) or its mounting portion (38) are provided.
【0017】これによれば、局所温調機構により、固定
鏡又はその取り付け部を局所的に恒温化することが可能
になる。このため、例えば固定鏡又はその取付け部に熱
変形が生ずるのを未然に防止することができ、これによ
り固定鏡の位置変動及び回転に起因するレーザ干渉計シ
ステムによる基板ステージの位置の計測誤差の発生を抑
制ないしは回避することができ、結果的に基板ステージ
の位置決め精度を向上させ、ひいてはマスクのパターン
と感光基板との重ねあわせ精度の劣化を抑制ないしは防
止することが可能になる。According to this, the local temperature control mechanism makes it possible to locally maintain the temperature of the fixed mirror or its mounting portion. For this reason, for example, it is possible to prevent thermal deformation of the fixed mirror or the mounting portion thereof, and thereby, a measurement error of the position of the substrate stage by the laser interferometer system due to the position fluctuation and rotation of the fixed mirror. The occurrence can be suppressed or avoided, and as a result, the positioning accuracy of the substrate stage can be improved, and as a result, it is possible to suppress or prevent the deterioration of the overlay accuracy between the mask pattern and the photosensitive substrate.
【0018】この場合において、前記レーザ干渉計シス
テムは、基板ステージの2次元座標位置のみを計測でき
るシステムであっても良いが、請求項2に記載の発明の
如く、前記レーザ干渉計システムは、少なくとも3軸の
計測軸を有し、前記基板ステージ(16)の2次元的な
座標値と回転量を計測するシステムであっても良い。か
かる場合には、局所温調機構によって固定鏡又はその取
り付け部分を局所的に恒温化することにより固定鏡の位
置変動及び回転が防止されるので、レーザ干渉計システ
ムにより計測される基板ステージの2次元座標位置及び
回転量の計測誤差の発生を抑制ないしは回避することが
でき、結果的に基板ステージの位置決め精度及びマスク
のパターンと感光基板との重ねあわせ精度を向上させる
ことが可能になる。In this case, the laser interferometer system may be a system capable of measuring only the two-dimensional coordinate position of the substrate stage. The system may have at least three measurement axes and measure the two-dimensional coordinate values and the rotation amount of the substrate stage (16). In such a case, the local temperature control mechanism locally fixes the fixed mirror or its mounting portion to prevent the position fluctuation and rotation of the fixed mirror, so that the position of the substrate stage 2 measured by the laser interferometer system is reduced. The occurrence of measurement errors in the dimensional coordinate position and the amount of rotation can be suppressed or avoided, and as a result, the accuracy of positioning the substrate stage and the accuracy of overlaying the pattern of the mask with the photosensitive substrate can be improved.
【0019】請求項1に記載の露光装置は勿論、請求項
2に記載の露光装置も、必ずしも投影光学系を備える必
要はなく、例えばプロキシミティタイプの露光装置であ
っても良いが、請求項3に記載の露光装置の如く、前記
マスク(R)のパターンを前記感光基板(W)上に投影
する投影光学系(PL)と、前記投影光学系を介さない
で前記感光基板上の位置合わせマークの位置を検出する
マーク検出系(18)とを更に備えている場合に、固定
鏡(36)又はその取り付け部(38)を局所的に恒温
化する局所温調機構(40、42)はより大きな効果を
発揮する。すなわち、投影光学系を介さないで感光基板
上の位置合わせマークの位置を検出するマーク検出系を
用いる場合には、位置合わせマークの計測軸と基板ステ
ージの計測軸(通常は投影光学系の中心が原点である)
とが異なることに起因していわゆるアッベ誤差が生ずる
が、固定鏡に回転が生じないので、ウエハステージの回
転を固定鏡を基準としてレーザ干渉計システムにより正
確に計測することにより、その計測結果に基づいてアラ
イメントマークの計測値を補正することにより、アッベ
誤差に起因するマスクのパターンと感光基板との重ねあ
わせ精度の劣化をも防止することができるからである。The exposure apparatus according to claim 2 as well as the exposure apparatus according to claim 1 need not necessarily include a projection optical system, and may be, for example, a proximity type exposure apparatus. As in the exposure apparatus according to item 3, a projection optical system (PL) that projects the pattern of the mask (R) onto the photosensitive substrate (W), and alignment on the photosensitive substrate without passing through the projection optical system. When the apparatus further includes a mark detection system (18) for detecting the position of the mark, the local temperature control mechanism (40, 42) for locally maintaining the temperature of the fixed mirror (36) or its mounting part (38) is: Greater effect. That is, when a mark detection system that detects the position of an alignment mark on a photosensitive substrate without using a projection optical system is used, the measurement axis of the alignment mark and the measurement axis of the substrate stage (usually the center of the projection optical system) Is the origin)
Although the Abbe error occurs due to the difference between the two, there is no rotation of the fixed mirror, so the rotation of the wafer stage is accurately measured by the laser interferometer system based on the fixed mirror, and the measurement result This is because, by correcting the measurement value of the alignment mark based on the above, it is possible to prevent the deterioration of the overlay accuracy between the mask pattern and the photosensitive substrate due to Abbe error.
【0020】上記請求項1ないし3に記載の発明に係る
局所温調機構は、固定鏡又はその取り付け部を局所的に
恒温化するものであれば、その仕組みはどのようなもの
であっても良く、例えば請求項4に記載の発明の如く、
局所温調機構は、恒温化された流体(42a)を前記固
定鏡又はその取り付け部の近傍に供給するものであって
も良い。この場合、供給される恒温化された流体と固定
鏡又はその取り付け部との間で、熱交換が行われ、固定
鏡及び取付け部の熱変形が防止される。The local temperature control mechanism according to any one of the first to third aspects of the present invention is not limited as long as the fixed mirror or the mounting portion thereof is locally thermostated. Well, for example, as in the invention of claim 4,
The local temperature control mechanism may supply the constant temperature fluid (42a) to the vicinity of the fixed mirror or the mounting portion thereof. In this case, heat is exchanged between the supplied constant-temperature fluid and the fixed mirror or the mounting portion thereof, and thermal deformation of the fixed mirror and the mounting portion is prevented.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図3に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
A description will be given based on FIG.
【0022】図1には、一実施形態に係る露光装置10
の概略構成が示されている。この露光装置10は、ステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置(い
わゆるステッパー)である。FIG. 1 shows an exposure apparatus 10 according to one embodiment.
Is schematically shown. The exposure apparatus 10 is a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper).
【0023】この露光装置10は、マスクとしてのレチ
クルRを露光用照明光で照明する照明系12、レチクル
Rを保持するレチクルステージ14、レチクルRに形成
されたパターン(原版)PAの像を感光基板としてのウ
エハW上に投影する投影光学系PL、ウエハWを保持し
て基準平面内を2次元移動するとともに所定角度範囲内
で回転可能な基板ステージとしてのウエハステージ1
6、ウエハWに形成された位置検出用マークとしてのア
ライメントマーク(ウエハマーク)を検出するマーク検
出系としてのオフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡
18、ウエハステージ16の位置及び回転を計測するレ
ーザ干渉計システム50、ウエハステージ16を駆動す
る駆動系22、装置全体を統括的に制御するミニコンピ
ュータ(又はマイクロコンピュータ)から成る主制御装
置24等を備えている。The exposure apparatus 10 includes an illumination system 12 for illuminating a reticle R as a mask with illumination light for exposure, a reticle stage 14 for holding the reticle R, and an image of a pattern (original) PA formed on the reticle R. A projection optical system PL that projects onto a wafer W as a substrate, a wafer stage 1 as a substrate stage that holds the wafer W, moves two-dimensionally in a reference plane, and is rotatable within a predetermined angle range.
6. Off-axis type alignment microscope 18 as a mark detection system for detecting an alignment mark (wafer mark) as a position detection mark formed on wafer W, laser interferometer for measuring the position and rotation of wafer stage 16 The system includes a system 50, a drive system 22 for driving the wafer stage 16, a main controller 24 including a minicomputer (or microcomputer) for controlling the entire apparatus.
【0024】照明系12は、光源(水銀ランプ又はエキ
シマレーザ等)、シャッタ、ブラインド、インプットレ
ンズ、フライアイレンズ、リレーレンズ、メインコンデ
ンサレンズ(いずれも図示せず)等を含んで構成されて
いる。The illumination system 12 includes a light source (a mercury lamp or an excimer laser or the like), a shutter, a blind, an input lens, a fly-eye lens, a relay lens, a main condenser lens (all not shown), and the like. .
【0025】この照明系12は、光源からの露光用の照
明光によってレチクルRの下面(パターン形成面)のパ
ターンPAを均一な照度分布で照明する。ここで、露光
用照明光は、単色光(又は準単色光)であり、その波長
(露光波長)は例えば水銀輝線(i線)の365nmで
あり、KrFエキシマーレーザの248nm等である。The illumination system 12 illuminates the pattern PA on the lower surface (pattern forming surface) of the reticle R with uniform illumination distribution by illumination light for exposure from a light source. Here, the illumination light for exposure is monochromatic light (or quasi-monochromatic light), and its wavelength (exposure wavelength) is, for example, 365 nm of mercury emission line (i-line), and 248 nm of KrF excimer laser.
【0026】レチクルステージ14上にはレチクルRが
真空吸着等によって固定されており、このレチクルステ
ージ14は、不図示の駆動系によってX方向(図1にお
ける紙面左右方向)、Y方向(図1における紙面直交方
向)及びθ方向(XY面内の回転方向)に微小駆動可能
とされている。A reticle R is fixed on the reticle stage 14 by vacuum suction or the like. The reticle stage 14 is driven by a driving system (not shown) in the X direction (the horizontal direction in FIG. 1) and the Y direction (in FIG. 1). It can be finely driven in the direction perpendicular to the paper surface) and in the θ direction (the rotation direction in the XY plane).
【0027】前記投影光学系PLは、その光軸AXがレ
チクルステージ14の移動面に直交するZ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックで、所定の縮小倍率
β(βは例えば1/5)を有するものが使用されてい
る。このため、後述するようにレチクルRのパターンP
AとウエハW上のショット領域との位置合わせ(アライ
メント)が行われた状態で、照明光によりレチクルRが
均一な照度で照明されると、パターン形成面のパターン
PAが投影光学系PLにより縮小倍率βで縮小されて、
フォトレジストが塗布されたウエハW上に投影され、ウ
エハW上の各ショット領域(例えば各LSIチップの領
域)にパターンPAの縮小像が形成される。The optical axis AX of the projection optical system PL is set in the Z-axis direction orthogonal to the plane of movement of the reticle stage 14. Here, both sides are telecentric, and a predetermined reduction magnification β (β is, for example, 1/5) is obtained. Are used. Therefore, as described later, the pattern P of the reticle R
When the reticle R is illuminated with uniform illuminance by the illumination light in a state where the alignment between the A and the shot area on the wafer W has been performed (alignment), the pattern PA on the pattern formation surface is reduced by the projection optical system PL. Scaled down by a factor β,
A projected image is projected onto the wafer W coated with the photoresist, and a reduced image of the pattern PA is formed in each shot area (for example, an area of each LSI chip) on the wafer W.
【0028】ウエハWは不図示のウエハホルダ介してウ
エハステージ16上に固定されている。ウエハステージ
16は、実際には、ベース30上をY方向(図1の紙面
直交方向)に移動するYステージと、このYステージ上
をX方向(図1の紙面左右方向)に移動するXステージ
と、このXステージ上に搭載され、前記ウエハホルダと
一体的にZ軸回りに微小角度範囲内で回転可能なθステ
ージとを含んで構成されているが、図1では、これらが
代表してウエハステージ16として図示されている。The wafer W is fixed on the wafer stage 16 via a wafer holder (not shown). The wafer stage 16 is actually a Y stage that moves on the base 30 in the Y direction (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1), and an X stage that moves on the Y stage in the X direction (the horizontal direction of the paper surface of FIG. 1). And a θ stage mounted on the X stage and rotatable within a small angle range around the Z axis integrally with the wafer holder. In FIG. 1, these are representative wafers. Shown as stage 16.
【0029】また、このウエハステージ16上には、そ
の表面がウエハWの表面と同じ高さになるように基準板
FPが固定されている。この基準板FPの表面には、ベ
ースライン計測等に用いられる基準マークを含む各種の
基準マークが形成されている。A reference plate FP is fixed on the wafer stage 16 so that its surface is at the same height as the surface of the wafer W. On the surface of the reference plate FP, various reference marks including a reference mark used for baseline measurement or the like are formed.
【0030】前記アライメント顕微鏡18は、投影光学
系PLのY軸方向の一側面(図1ににおける紙面手前側
の面)に取付け部材18A(図2参照)を介して固定さ
れており、本実施形態では画像処理方式のものが用いら
れている。このアライメント顕微鏡18は、ハロゲンラ
ンプ等のブローバンドな照明光を発する光源、対物レン
ズ、指標板、CCD等の撮像素子及び信号処理回路、演
算回路等(いずれも図示省略)を含んで構成されてい
る。このアライメント顕微鏡18を構成する光源から発
せられた照明光がアライメント顕微鏡18内部の対物レ
ンズを通過した後ウエハW(又は基準板FP)上に照射
され、そのウエハW表面の不図示のウエハマーク領域か
らの反射光がアライメント顕微鏡18内部に戻り、対物
レンズ、指標板を順次透過してCCD等の撮像面上にウ
エハマークの像、及び指標板上の指標の像が結像され
る。これらの像の光電変換信号が信号処理回路により処
理され、演算回路によってウエハマークと指標との相対
位置が算出される。The alignment microscope 18 is fixed to one side surface (the surface on the near side in FIG. 1) of the projection optical system PL via a mounting member 18A (see FIG. 2). In the embodiment, an image processing system is used. The alignment microscope 18 includes a light source that emits blow-band illumination light such as a halogen lamp, an objective lens, an index plate, an image sensor such as a CCD, a signal processing circuit, an arithmetic circuit, and the like (all not shown). I have. Illumination light emitted from a light source constituting the alignment microscope 18 passes through an objective lens inside the alignment microscope 18 and is irradiated onto a wafer W (or a reference plate FP), and a wafer mark area (not shown) on the surface of the wafer W The reflected light from the mirror returns to the inside of the alignment microscope 18, sequentially passes through the objective lens and the index plate, and forms an image of the wafer mark and an image of the index on the index plate on an imaging surface such as a CCD. The photoelectric conversion signals of these images are processed by the signal processing circuit, and the arithmetic circuit calculates the relative position between the wafer mark and the index.
【0031】次に、レーザ干渉計システム50について
説明する。このレーザ干渉計システム50は、ウエハス
テージ16の上面に固定された移動鏡34、投影光学系
PLの側面に固定鏡取付け部としての固定鏡支持部材3
8を介して固定された固定鏡36及びこれらの移動鏡3
4、固定鏡36にレーザビームをそれぞれ投射して、そ
れぞれの反射光を受光することにより、ウエハステージ
16の位置及び回転を移動鏡34と固定鏡36との相対
的な位置関係として計測するレーザ干渉計20とから構
成されている。本実施形態では、実際には、X軸にほぼ
直交する反射面を有するX移動鏡34Xと、Y軸にほぼ
直交する反射面を有するY移動鏡34Yとが設けられ、
これと同様に、固定鏡もX軸にほぼ直交する反射面を有
するX固定鏡36Xと、Y軸にほぼ直交する反射面を有
するY固定鏡36Yとが設けられ、これらに対応してレ
ーザ干渉計もX軸方向位置計測用のものが2つ、Y軸方
向位置計測用のものが1つ設けられているが、図1で
は、これらが移動鏡34、固定鏡36、レーザ干渉計2
0として代表的に示されている(図2参照)。Next, the laser interferometer system 50 will be described. The laser interferometer system 50 includes a movable mirror 34 fixed on the upper surface of the wafer stage 16 and a fixed mirror support member 3 as a fixed mirror mounting portion on a side surface of the projection optical system PL.
8 and the movable mirrors 3
4. A laser that projects a laser beam onto the fixed mirror 36 and receives each reflected light, thereby measuring the position and rotation of the wafer stage 16 as a relative positional relationship between the movable mirror 34 and the fixed mirror 36. And an interferometer 20. In the present embodiment, actually, an X moving mirror 34X having a reflecting surface substantially orthogonal to the X axis and a Y moving mirror 34Y having a reflecting surface substantially orthogonal to the Y axis are provided.
Similarly, the fixed mirror is also provided with an X fixed mirror 36X having a reflecting surface substantially perpendicular to the X axis and a Y fixed mirror 36Y having a reflecting surface substantially perpendicular to the Y axis. Two meters for measuring the position in the X-axis direction and one for measuring the position in the Y-axis direction are provided. In FIG. 1, these are the moving mirror 34, the fixed mirror 36, and the laser interferometer 2.
It is typically shown as 0 (see FIG. 2).
【0032】ここで、図2に基づいて、上記レーザ干渉
計システム50を構成する移動鏡、固定鏡、レーザ干渉
計の構成及び配置等について説明する。Here, the configuration and arrangement of the movable mirror, the fixed mirror, and the laser interferometer constituting the laser interferometer system 50 will be described with reference to FIG.
【0033】図2には、固定鏡及びその周辺部の概略平
面図が拡大して示されている。図2において、ウエハス
テージ16のX軸方向の一端(図2における右端)に
は、X移動鏡34XがY軸方向に延設され、Y軸方向の
一端(図2における上端)にはY移動鏡34YがX軸方
向に延設されている。FIG. 2 is an enlarged schematic plan view of the fixed mirror and its peripheral portion. 2, an X-moving mirror 34X extends in the Y-axis direction at one end of the wafer stage 16 in the X-axis direction (the right end in FIG. 2), and the Y-movement mirror 34X moves at one end in the Y-axis direction (the upper end in FIG. 2). The mirror 34Y extends in the X-axis direction.
【0034】また、投影光学系PLのX軸方向の一側面
には、X軸にほぼ直交する反射面を有するX固定鏡36
Xが固定鏡支持部材(固定鏡取り付け部)38Xを介し
て取り付けられ、投影光学系PLのY軸方向の一側面に
は、Y軸にほぼ直交する反射面を有するY固定鏡36Y
が固定鏡支持部材(固定鏡取り付け部)38Yを介して
取り付けられている。On one side of the projection optical system PL in the X-axis direction, an X fixed mirror 36 having a reflecting surface substantially orthogonal to the X-axis is provided.
X is mounted via a fixed mirror support member (fixed mirror mounting portion) 38X, and a Y fixed mirror 36Y having a reflection surface substantially orthogonal to the Y axis on one side surface of the projection optical system PL in the Y axis direction.
Are mounted via a fixed mirror support member (fixed mirror mounting portion) 38Y.
【0035】X固定鏡36X、X移動鏡34Xに対向し
てX軸方向位置計測用の2つのレーザ干渉計20X1 、
20X2 が設けられ、Y固定鏡36Y、Y移動鏡34Y
に対向してY軸方向位置計測用のレーザ干渉計20Yが
設けられている。以下の説明において、X軸方向位置計
測用の2つのレーザ干渉計20X1 、20X2 の計測軸
をそれぞれX1 軸、X2 軸と呼び、Y軸方向位置計測用
のレーザ干渉計20Yの計測軸をY軸(ウエハステージ
16の移動軸であるY軸と一致)と呼ぶものとする。Two laser interferometers 20X 1 for measuring the position in the X-axis direction facing the X fixed mirror 36X and the X movable mirror 34X,
20X 2 are provided, Y fixed mirror 36Y, Y movable mirror 34Y
A laser interferometer 20Y for measuring the position in the Y-axis direction is provided to face the camera. In the following description, the measurement axes of the two laser interferometers 20X 1 and 20X 2 for measuring the position in the X-axis direction are referred to as X 1 axis and X 2 axis, respectively, and the measurement of the laser interferometer 20Y for measuring the position in the Y axis direction is performed. The axis is referred to as the Y axis (coincides with the Y axis that is the movement axis of wafer stage 16).
【0036】X軸方向位置計測用の一方のレーザ干渉計
20X1 は、固定鏡36X、移動鏡34Xに対してX軸
に平行な方向の測長ビームBrX1 、BmX1 をそれぞ
れ投射して、それぞれの反射光を受光して固定鏡36X
と移動鏡34XとのX1 軸方向の相対位置を計測する。
また、X軸方向位置計測用の他方のレーザ干渉計20X
2 は、固定鏡36X、移動鏡34Xに対してX軸に平行
な方向の測長ビームBrX2 、BmX2 をそれぞれ投射
して、それぞれの反射光を受光して固定鏡36Xと移動
鏡34XとのX2 軸方向の相対位置を計測する。[0036] While laser interferometer 20X 1 of the X-axis direction position for measurement, the fixed mirror 36X, measurement beams BRX 1 in a direction parallel to the X axis, BMX 1 and by projecting respectively moving mirror 34X, Receives each reflected light and fixed mirror 36X
Measuring the X 1 axial relative position between the moving mirror 34X.
The other laser interferometer 20X for measuring the position in the X-axis direction
2 projects the length measurement beams BrX 2 , BmX 2 in the direction parallel to the X axis to the fixed mirror 36X and the movable mirror 34X, receives the respective reflected lights, and measuring the relative position of the X 2 axis direction.
【0037】ここで、X1 軸及びX2 軸の2つのビーム
のそれぞれは、露光位置(投影光学系PLの中心C1 、
すなわちウエハステージ座標系の原点)と同軸にはな
く、それぞれY軸方向の一方と他方の側にD2 /2だけ
離れている。従って、レーザ干渉計20X1 と20X2
の計測値の平均値を用いることで、露光位置と同軸にあ
る1軸(X軸)の干渉計と全く等価な計測が可能であ
る。また、これらのレーザ干渉計20X1 、20X2 の
計測軸であるX1 軸とX2 軸は、距離D2 だけ離れて、
かつ平行に設定されているので、2つのレーザ干渉計2
0X1 、20Y2 の計測値の差をD2 で割った値により
ウエハステージ16の回転角(回転量)を計測すること
ができる。Here, each of the two beams of the X 1 axis and the X 2 axis is positioned at the exposure position (the center C 1 of the projection optical system PL,
That is not coaxial with the wafer stage coordinate system origin) are separated by D 2/2 in one and the other side of the respective Y-axis direction. Therefore, the laser interferometer 20X 1 and 20X 2
By using the average value of the measured values, it is possible to perform a measurement completely equivalent to a one-axis (X-axis) interferometer coaxial with the exposure position. Moreover, these X 1 axis and the X 2 axis is the measurement axis of the laser interferometer 20X 1, 20X 2 by a distance D 2 apart,
And two laser interferometers 2
The rotation angle (rotation amount) of the wafer stage 16 can be measured by dividing the difference between the measurement values of 0X 1 and 20Y 2 by D 2 .
【0038】Y軸方向位置計測用のレーザ干渉計20Y
は、固定鏡36Y、移動鏡34Yに対してY軸方向の測
長ビームBrY、BmYをそれぞれ投射して、それぞれ
の反射光を受光して固定鏡36Yと移動鏡34YとのY
軸方向の相対位置を計測する。Laser interferometer 20Y for position measurement in Y-axis direction
Respectively project the length measurement beams BrY and BmY in the Y-axis direction onto the fixed mirror 36Y and the movable mirror 34Y, receive the respective reflected lights, and receive the reflected light Y from the fixed mirror 36Y and the movable mirror 34Y.
Measure the relative position in the axial direction.
【0039】すなわち、固定鏡36X、36Yとウエハ
ステージ16上の移動鏡34X、34Yとの相対位置関
係が、Y軸の干渉計ビーム(BmYとBrY)と、X1
軸の干渉計ビーム(BmX1 とBrX1 )とX2 軸の干
渉計ビーム(BmX2 とBrX2 )とによって計測され
る。That is, the relative positional relationship between the fixed mirrors 36X and 36Y and the movable mirrors 34X and 34Y on the wafer stage 16 is determined by the interferometer beams (BmY and BrY) on the Y axis and X 1.
Is measured by the interferometer beams of the shaft (BMX 1 and BRX 1) and the interferometer beam of X 2 axis (BMX 2 and BRX 2).
【0040】前記レーザ干渉計20(20X1 、20X
2 、20Y)の計測値が主制御装置24に供給されてお
り、主制御装置24ではレーザ干渉計20の計測値に基
づいて前述したようにしてウエハステージ16の位置及
び回転量を固定鏡と移動鏡の相対位置関係として計測す
る。また、主制御装置24では、ウエハステージ16の
位置決めの際等には、レーザ干渉計20の計測値をモニ
タしつつ駆動系22を介してウエハステージ16、すな
わちウエハWを位置決めするようになっている。The laser interferometer 20 (20X 1 , 20X
2 , 20Y) are supplied to the main controller 24. The main controller 24 determines the position and the rotation amount of the wafer stage 16 with the fixed mirror based on the measurement values of the laser interferometer 20 as described above. It is measured as the relative positional relationship of the moving mirror. Further, the main controller 24 positions the wafer stage 16, that is, the wafer W via the drive system 22 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 20, for example, when positioning the wafer stage 16. I have.
【0041】ところで、前述したアライメント顕微鏡1
8は、その中心(検出位置)C2 が、投影光学系PLの
露光位置(中心)C1 に対して、Y方向にD1 だけ離れ
て設置されている。このアライメント顕微鏡18は、X
方向、Y方向の両方向についてウエハW上のマークの位
置計測を行うためのものである。従って、X方向の計測
については、その計測位置がX1 軸,X2 軸の何れのレ
ーザ干渉計の軸上にもなく、このままでは計測時のウエ
ハステージ16の回転が位置計測誤差となる可能性があ
る。Incidentally, the aforementioned alignment microscope 1
8, the center (detection position) C 2 is, to an exposure position (center) C 1 of the projection optical system PL, and are disposed apart D 1 in the Y direction. This alignment microscope 18
This is for measuring the position of the mark on the wafer W in both the direction and the Y direction. Thus, for measurement of the X-direction, the measurement position X 1 axis, without on the axis of any laser interferometer X 2 axis, possible for the rotation of the measurement during the wafer stage 16 in this state the position measurement error There is.
【0042】しかし、本実施形態の装置10では、前述
の如くレーザ干渉計20X1 、20X2 の計測値の差を
D2 で割った値によりウエハステージ16の回転角(回
転量)を計測することができ、この回転量に距離D1 を
掛けた値だけ、上述したX方向の計測値を補正すること
で、アライメントマーク計測時のウエハステージ16の
回転による位置計測誤差を補正することができる。However, in the apparatus 10 of this embodiment, the rotation angle (rotation amount) of the wafer stage 16 is measured by a value obtained by dividing the difference between the measurement values of the laser interferometers 20X 1 and 20X 2 by D 2 as described above. it can, by a value obtained by multiplying the distance D 1 to the rotation amount, by correcting the measurement value in the X direction as described above, it is possible to correct the position measurement error caused by the rotation of the wafer stage 16 at the time of the alignment mark measurement .
【0043】このように、ステージの位置あるいは回転
量の検出には、固定鏡36X、36Yの位置及び回転が
基準として使用されている。そのため、固定鏡36X、
36Yが環境変化等の要因により温度変化し、熱変形し
てしまうと、 a.露光時のステージ位置の決定に関する誤差 b.アライメントマーク計測時のステージ位置の決定に
関する誤差 c.アライメントマーク計測時のステージ回転量補正に
関する誤差 d.レチクルの回転補正に関する誤差 などのさまざまな誤差要因を生じ、投影像の重ね合わせ
精度を劣化させてしまう。本実施形態の装置10では、
レーザ干渉計の計測ビームがウエハステージ座標系の座
標軸と一致していない、X固定鏡36Xの変形、主とし
て回転に起因して上記a.〜d.のような誤差が生じて
しまう。As described above, the position and rotation of the fixed mirrors 36X and 36Y are used as a reference for detecting the position or rotation of the stage. Therefore, fixed mirror 36X,
If the temperature of 36Y changes due to environmental change or the like and the heat is deformed, a. Error in determining stage position during exposure b. Error in determining stage position when measuring alignment mark c. Error related to stage rotation amount correction during alignment mark measurement d. Various error factors such as an error relating to the reticle rotation correction are generated, and the overlay accuracy of the projected images is deteriorated. In the device 10 of the present embodiment,
The measurement beam of the laser interferometer does not coincide with the coordinate axis of the wafer stage coordinate system. ~ D. Such an error occurs.
【0044】これを防止するために、本実施形態では、
図1、図3に示されるように、温度調整器40及び温調
パイプ42が設けられており、これによって固定鏡36
X、36Y及び固定鏡支持部材38X、38Yの温度を
恒温化するようになっている。すなわち、本実施形態で
は、温度調整器40と温調パイプ42とによって局所温
調機構が構成されている。In order to prevent this, in this embodiment,
As shown in FIGS. 1 and 3, a temperature controller 40 and a temperature control pipe 42 are provided, and
The temperatures of X, 36Y and fixed mirror support members 38X, 38Y are made constant. That is, in the present embodiment, the local temperature control mechanism is configured by the temperature controller 40 and the temperature control pipe 42.
【0045】これを更に詳述すると、温調パイプ42
は、図3に示されるように固定鏡支持部材38Xの内部
に配設され、ここでは、固定鏡裏面及び両端の取付け脚
部の内壁に接するような状態となっている。この温調パ
イプ42は、温度調整器40にその両端が接続されてい
る。この温度調整器40は、ヒータ及びクーラーとこれ
らの制御系(いずれも図示せず)とから構成され、予め
設定された目標温度(例えば露光装置10が収納される
不図示のチャンバ内の設定温度(例えば21℃〜23
℃)より幾分低めの温度)になるように所定の温度調整
精度の範囲内で温調パイプ42に流す流体(液体又は気
体)42aの温度を調整する。本実施形態では、温度調
整の対象となる流体として不活性な液体、より具体的に
はフッソ系の液体などが使用される。This will be described in more detail.
Is disposed inside the fixed mirror support member 38X as shown in FIG. 3, and is in contact with the back surface of the fixed mirror and the inner walls of the mounting legs at both ends. The temperature control pipe 42 has both ends connected to the temperature controller 40. The temperature controller 40 includes a heater and a cooler and a control system (not shown) for the heater and the cooler, and sets a predetermined target temperature (for example, a set temperature in a chamber (not shown) in which the exposure apparatus 10 is stored). (For example, 21 ° C. to 23
The temperature of the fluid (liquid or gas) 42a flowing through the temperature control pipe 42 is adjusted within a range of a predetermined temperature adjustment accuracy so that the temperature is slightly lower than (° C). In the present embodiment, an inert liquid, more specifically, a fluorine-based liquid or the like is used as a fluid to be subjected to temperature adjustment.
【0046】従って、本実施形態では、上記の恒温化さ
れた流体(以下、「恒温流体」という)42aの作用に
より、固定鏡支持部材38X、さらには固定鏡36Xが
恒温化され、たとえ周囲の環境に温度変動が起きてもこ
の部分は局所的に恒温化される。ここで、温度調整器4
0と固定鏡支持部材38Xとの間の空間部分における温
調パイプ42内の恒温流体42aとパイプ42の外部と
の熱交換を防止するため、当該温調パイプ42の温度調
整器40と固定鏡支持部材38Xとの間の部分には、断
熱素材を巻き付ける等の処置を施すことが望ましい。Therefore, in the present embodiment, the fixed mirror support member 38X and the fixed mirror 36X are thermostated by the action of the fluid (hereinafter, referred to as "constant thermofluid") 42a whose temperature is constant. Even if the temperature fluctuates in the environment, this part is locally thermostated. Here, the temperature controller 4
In order to prevent heat exchange between the constant temperature fluid 42a in the temperature control pipe 42 and the outside of the pipe 42 in the space between the zero and the fixed mirror support member 38X, the temperature controller 40 of the temperature control pipe 42 and the fixed mirror It is desirable to perform a treatment such as winding a heat insulating material around the portion between the support member 38X.
【0047】なお、図示は省略したが固定鏡61Y側に
も、同様の温度調整器及び温調パイプから成る局所温調
機構が設けられている。Although not shown, a local temperature control mechanism including a similar temperature controller and a temperature control pipe is also provided on the fixed mirror 61Y side.
【0048】次に、上述のようにして構成された露光装
置10の露光時の動作について説明する。前提として不
図示のレチクル顕微鏡を用いて行われるレチクルRの投
影光学系PLに対する位置合わせ(レチクルアライメン
ト)は終了しているものとする。Next, the operation of the exposure apparatus 10 configured as described above during exposure will be described. It is assumed that alignment of the reticle R with the projection optical system PL (reticle alignment) using a reticle microscope (not shown) has been completed.
【0049】まず、重ね合わせ露光に先立って、ウエハ
W上の位置検出マークを検出するアライメント顕微鏡1
8の位置(検出中心)C2 と投影光学系PLの中心C1
(通常は、レチクルパターンの中心であるレチクルセン
タに一致)との位置関係を計測するベースライン計測が
行われる。なお、本実施形態においても、ベースライン
計測シーケンスは公知のオフ・アクシスアライメント系
を備えた投影露光装置と同様であるから、その詳しい説
明は省略する。First, prior to the overlay exposure, the alignment microscope 1 detects a position detection mark on the wafer W.
8 position (detection center) C2 and the center C1 of the projection optical system PL
Baseline measurement is performed to measure the positional relationship with the reticle pattern (usually coincident with the center of the reticle pattern). In the present embodiment, the baseline measurement sequence is the same as that of a projection exposure apparatus having a well-known off-axis alignment system, and a detailed description thereof will be omitted.
【0050】本実施形態の露光装置10では、上記のベ
ースライン計測の後に、ウエハWへの重ね合わせ露光が
開始される。すなわち、ウエハW上の不図示のウエハア
ライメントマークを、アライメント顕微鏡18により位
置検出する。そして、主制御装置24ではこのときのウ
エハアライメントマークと前述のアライメント顕微鏡1
8内の指標マーク中心との相対位置関係と、ウエハステ
ージ16の位置(レーザ干渉計20の出力値)との和
を、マーク位置として認識する。なお、このとき、主制
御装置では先に述べたようにして、ウエハステージ16
の回転量を計測して、この回転量にD1 を掛けた値だ
け、X方向の計測値を補正する。In the exposure apparatus 10 of this embodiment, after the above-described baseline measurement, the overlay exposure on the wafer W is started. That is, the position of an unillustrated wafer alignment mark on the wafer W is detected by the alignment microscope 18. Then, main controller 24 controls the wafer alignment mark at this time and alignment microscope 1 described above.
The sum of the relative positional relationship with the center of the index mark in 8 and the position of the wafer stage 16 (the output value of the laser interferometer 20) is recognized as the mark position. At this time, in the main controller, as described above, the wafer stage 16
By measuring the amount of rotation, this rotation amount by the value obtained by multiplying the D 1, corrects the measurement value in the X direction.
【0051】続いて、主制御装置24ではこのマーク位
置からベースライン量とウエハアライメントマークの設
計座標の和だけウエハW(即ちウエハステージ16)
を、レーザ干渉計20の計測値に基づいて移動する。Subsequently, main controller 24 calculates the amount of wafer W (ie, wafer stage 16) from this mark position by the sum of the base line amount and the design coordinates of the wafer alignment mark.
Is moved based on the measurement value of the laser interferometer 20.
【0052】これにより、レチクルR上のパターンPA
の投影像と、ウエハW上の既存のパターンとは正確に位
置合わせされるので、この状態で照明系12内の不図示
のシャッタを開いて露光を行いウエハWにレチクルR上
のパターンを投影転写する。このとき、上で計測された
ウエハステージ16の回転量に基づいて主制御装置24
はレチクルRを保持するレチクルステージ14を不図示
の駆動系を介して駆動し、ウエハステージ16の回転分
だけレチクルRも回転し、パターン投影像をより正確に
ウエハ10上に重ね合わせても良い。Thus, the pattern PA on the reticle R
Is precisely aligned with the existing pattern on the wafer W. In this state, a shutter (not shown) in the illumination system 12 is opened to perform exposure, and the pattern on the reticle R is projected on the wafer W. Transcribe. At this time, main controller 24 is controlled based on the amount of rotation of wafer stage 16 measured above.
May drive the reticle stage 14 holding the reticle R via a drive system (not shown), and rotate the reticle R by the rotation of the wafer stage 16 so that the pattern projection image can be superimposed on the wafer 10 more accurately. .
【0053】このようにして、ウエハW上の各ショット
領域を順次レチクルパターンの像の投影位置に移動させ
つつ、露光(投影転写)を繰り返し行うことにより、ス
テップ・アンド・リピート方式の露光が行われる。By repeating the exposure (projection transfer) while sequentially moving each shot area on the wafer W to the projection position of the image of the reticle pattern, the exposure of the step-and-repeat method is performed. Will be
【0054】上記の露光動作の開始に伴って、ウエハス
テージ16が高速で移動(ステッピング)を繰り返し、
ウエハWに対して高いエネルギ(露光光)が照射される
ので、これらのエネルギによって装置本体の温度は上昇
していくが、本実施形態の場合、温度調整器40及び温
調パイプ42内の恒温流体によって、固定鏡36X、3
6Y及び支持部材38X、38Yの温度上昇を防止する
ことができるので、支持部材38X、38Yの熱変形に
起因する固定鏡反射面の位置変動及び回転を防止するこ
とができ、干渉計20のヨーイング計測誤差の発生や、
チップローテーション(レチクル回転)の誤差や、アラ
イメント顕微鏡18のX軸方向の計測誤差(ドリフト)
を減少させることができ、これにより安定したアライメ
ント精度、ひいてはウエハWとレチクルパターン重ねあ
わせ精度を高精度に極めて安定的に確保することが可能
になる。With the start of the above-described exposure operation, the wafer stage 16 repeatedly moves (steps) at a high speed.
Since the wafer W is irradiated with high energy (exposure light), the temperature of the apparatus main body increases due to the energy. In the case of the present embodiment, the temperature inside the temperature controller 40 and the temperature control pipe 42 is constant. Depending on the fluid, the fixed mirrors 36X, 3
Since the temperature rise of the support members 38X and 38Y can be prevented, the position fluctuation and rotation of the fixed mirror reflecting surface caused by the thermal deformation of the support members 38X and 38Y can be prevented, and the yawing of the interferometer 20 can be prevented. The occurrence of measurement errors,
Error in tip rotation (reticle rotation) and measurement error (drift) in the X-axis direction of the alignment microscope 18
Can be reduced, and thereby, stable alignment accuracy, and thus, accuracy of superimposing the wafer W and the reticle pattern can be ensured with high accuracy and extremely stably.
【0055】ここで、上記ステップ・アンド・リピート
方式の露光動作は、露光に先立って複数のショット内の
各アライメントマークを検出し、それらの検出値を統計
処理して露光ショットの配列を決め、その配列に基づい
て全ショットの露光を行ういわゆるEGA(エンハンス
ト・グローバル・アライメント)方式で行っても良く、
ウエハW上の各ショット領域内のアライメントマークを
逐次検出してそのショットに重ね合わせ露光を行ういわ
ゆるダイ・バイ・ダイ方式で行っても良い。特に、後者
のダイ・バイ・ダイ方式による場合には、露光開始後に
ステッピングの都度、アライメントマークの検出及びア
ライメントを行なうので、恒温流体による固定鏡36の
回転変動防止の効果はより大きなものとなる。Here, in the exposure operation of the step-and-repeat method, prior to exposure, each alignment mark in a plurality of shots is detected, and the detected values are statistically processed to determine the arrangement of exposure shots. A so-called EGA (Enhanced Global Alignment) method of exposing all shots based on the array may be used.
A so-called die-by-die method may be used in which alignment marks in each shot area on the wafer W are sequentially detected and the shots are overlaid and exposed. In particular, in the latter die-by-die method, the alignment mark is detected and aligned each time stepping is performed after the start of exposure, so that the effect of preventing the rotation fluctuation of the fixed mirror 36 by the constant temperature fluid becomes greater. .
【0056】なお、上記実施形態では、固定鏡は投影光
学系PLに固定するものとしたが、固定鏡の設置場所は
これに限らず、移動鏡の設けられるステージ(可動部)
以外の部分であれば、どのような場所に設置しても構わ
ない。このような場合も上記実施形態例と同等の効果を
得ることができる。また、上述した局所温調機構(4
0、42)により、アライメント顕微鏡18の取り付け
部材18Aを同時に恒温化するようにしても良い。この
場合には、前述したベースライン量のドリフトを低減さ
せることが可能になるというメリットがある。In the above-described embodiment, the fixed mirror is fixed to the projection optical system PL. However, the place where the fixed mirror is installed is not limited to this, and the stage (movable part) on which the movable mirror is provided is provided.
Any place other than the above may be installed. In such a case, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, the local temperature control mechanism (4)
0, 42), the temperature of the mounting member 18A of the alignment microscope 18 may be kept constant at the same time. In this case, there is an advantage that the drift of the baseline amount described above can be reduced.
【0057】なお、上記実施形態では本発明が投影露光
装置に適用された場合について説明したが、本発明の適
用範囲がこれに限定されるものではなく、X線プロキシ
ミティー露光装置や電子線露光装置に対しても好適に適
用可能である。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a projection exposure apparatus has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this, and an X-ray proximity exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus may be used. The present invention can be suitably applied to an apparatus.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし4
に記載の発明によれば、固定鏡及びその取付け部の熱変
動に起因する固定鏡の位置変動及び回転を防止して、マ
スクのパターンと感光基板との重ねあわせ精度の劣化を
抑制ないしは防止することができるという従来にない優
れた効果がある。As described above, claims 1 to 4
According to the invention described in (1), the position fluctuation and rotation of the fixed mirror caused by the heat fluctuation of the fixed mirror and its mounting portion are prevented, and the deterioration of the overlay accuracy of the pattern of the mask and the photosensitive substrate is suppressed or prevented. There is an unprecedented excellent effect that it can be performed.
【図1】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示
す図である。FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to one embodiment.
【図2】図1の固定鏡及びその周辺部の概略平面図であ
る。FIG. 2 is a schematic plan view of the fixed mirror of FIG. 1 and a peripheral portion thereof.
【図3】図2の固定鏡取付け部内の温調パイプの配置と
とともに温度調整器による恒温化の様子を示す拡大断面
図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an arrangement of a temperature control pipe in a fixed mirror mounting portion of FIG. 2 and a state of constant temperature by a temperature controller.
10 露光装置 16 ウエハステージ(基板ステージ) 18 アライメント顕微鏡(マーク検出系) 34 移動鏡 36 固定鏡 38 固定鏡支持部材 40 温度調整器 42 温調パイプ 42a 流体 50 レーザ干渉計システム PL 投影光学系 W ウエハ(感光基板) R レチクル(マスク) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exposure apparatus 16 Wafer stage (substrate stage) 18 Alignment microscope (mark detection system) 34 Moving mirror 36 Fixed mirror 38 Fixed mirror support member 40 Temperature controller 42 Temperature control pipe 42a Fluid 50 Laser interferometer system PL Projection optical system W Wafer (Photosensitive substrate) R reticle (mask)
Claims (4)
面内を移動可能な基板ステージと、前記基板ステージに
設けられた移動鏡と前記基板ステージ外の装置固定部に
設けられた固定鏡との相対位置関係から前記基板ステー
ジの位置を計測するレーザ干渉計システムとを備え、マ
スクに形成されたパターンの像を前記感光基板上に転写
する露光装置において、 前記固定鏡又はその取り付け部を局所的に恒温化する局
所温調機構を設けたことを特徴とする露光装置。A substrate stage capable of holding a photosensitive substrate and moving in at least a two-dimensional plane; a movable mirror provided on the substrate stage; and a fixed mirror provided on a device fixing part outside the substrate stage. A laser interferometer system that measures the position of the substrate stage from a relative positional relationship, and an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask onto the photosensitive substrate. An exposure apparatus, comprising:
も3軸の計測軸を有し、前記ステージの2次元的な座標
値と回転量を計測するシステムであることを特徴とする
請求項1に記載の露光装置。2. The system according to claim 1, wherein the laser interferometer system has at least three measurement axes and measures a two-dimensional coordinate value and a rotation amount of the stage. Exposure equipment.
に投影する投影光学系と、前記投影光学系を介さないで
前記感光基板上の位置合わせマークの位置を検出するマ
ーク検出系とを更に備えたことを特徴とする請求項2に
記載の露光装置。A projection optical system for projecting the mask pattern onto the photosensitive substrate; and a mark detection system for detecting a position of an alignment mark on the photosensitive substrate without passing through the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 2, wherein:
を前記固定鏡又はその取り付け部の近傍に供給すること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の
露光装置。4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the local temperature control mechanism supplies the temperature-regulated fluid to the vicinity of the fixed mirror or a mounting portion thereof. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8275411A JPH10106938A (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Aligner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8275411A JPH10106938A (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Aligner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10106938A true JPH10106938A (en) | 1998-04-24 |
Family
ID=17555132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8275411A Pending JPH10106938A (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Aligner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10106938A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008043913A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Seiko Epson Corp | Temperature adjustment device, operation device, temperature adjustment method, image recognition device, temperature adjustment method for image recognition device, and unit assembly device |
-
1996
- 1996-09-26 JP JP8275411A patent/JPH10106938A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008043913A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Seiko Epson Corp | Temperature adjustment device, operation device, temperature adjustment method, image recognition device, temperature adjustment method for image recognition device, and unit assembly device |
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