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JPS59161815A - Device for detecting rotational deflection of exposing equipment - Google Patents

Device for detecting rotational deflection of exposing equipment

Info

Publication number
JPS59161815A
JPS59161815A JP58035737A JP3573783A JPS59161815A JP S59161815 A JPS59161815 A JP S59161815A JP 58035737 A JP58035737 A JP 58035737A JP 3573783 A JP3573783 A JP 3573783A JP S59161815 A JPS59161815 A JP S59161815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
wafer
reticle
pattern
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58035737A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0352207B2 (en
Inventor
Shoichi Tanimoto
昭一 谷元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Kogaku KK filed Critical Nikon Corp
Priority to JP58035737A priority Critical patent/JPS59161815A/en
Publication of JPS59161815A publication Critical patent/JPS59161815A/en
Priority to US06/800,094 priority patent/US4629313A/en
Priority to US06/897,644 priority patent/US4711567A/en
Publication of JPH0352207B2 publication Critical patent/JPH0352207B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591Testing optical components
    • GPHYSICS
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
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    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface

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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)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform an excellent exposure even when there exists a rotational deflection present on an optical image by a method wherein, when a material to be exposed whereon a mask pattern is be transferred is placed on a stage is exposed on a two- dimensional movable stage, a local part of the optical image of the pattern is detected by a microscopic aperture part, the surface of which is aligned with the material to be exposed, and the stage is controlled by the result of said detection. CONSTITUTION:The light outputted from an illumination light source 1 to be used for exposure is focussed by the first condenser lens 2, is made incident on the second condenser lens 3 through a shutter 4a, and the light emitted from the lens 3 is made to be incident on the test reticle 5 supported by a holder 15. At this point, light-transmissing marks RR and RL and provided on the reticle, and they are controlled by the light- shielding materials 4b and 4c which are provided on the lens 3. Then, the beam of light passed through a mark is projected on the microscopic aperture member 8, having the surface aligned with the semiconductor wafer 10 by a gap sensor 12 using a projection lens 6, while this light is converted into an electric signal using a photoelectric detector 9, and the stage 7 mounting the wafer 10 thereon is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は露光装置用の(ロ)転偏位検出装置に関し、特
に高密度集積回路の転写マスクパターンを半導体基板(
ウェハ)上に露光する装置においてマスクパターンの光
学像に対し回転偏位なしにウェハの位置決めを行なうた
めの位置決め系に利用して好適な回転偏位検出装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a (b) dislocation detection device for exposure equipment, and in particular to a transfer mask pattern for a high-density integrated circuit on a semiconductor substrate (
The present invention relates to a rotational deviation detection device suitable for use in a positioning system for positioning a wafer without rotational deviation with respect to an optical image of a mask pattern in an apparatus for exposing a wafer.

大規模集積回路(LSI)パターンの微細化は年々進行
しているが、微細化に対する要求を満たし、且つ生産性
の高い回路パターン焼付は装置として縮小投影型露光装
置が普及してきている。従来よシ用いられてきたこれら
の装置においては、シリコンウェハに焼付けされるべき
パターンの何倍か(例えば5倍)のレチクルパターンが
投影レンズによって縮小投影され、1回の露光で焼付け
されるのはウェハ上で対角長21馴の正方形よりもノ」
飄さい程度の領域である。従って直径125権位のウェ
ハ全面にパターンを焼付けるには、ウェハをステージに
載せて一定距離移動させては露光を繰返す、いわゆるス
テップアンドリピート方式を採用している。
The miniaturization of large-scale integrated circuit (LSI) patterns is progressing year by year, and reduction projection exposure apparatuses have become popular as devices for printing circuit patterns that meet the demands for miniaturization and are highly productive. In these conventionally used devices, a reticle pattern that is several times (for example, 5 times) the size of the pattern to be printed on the silicon wafer is reduced and projected by a projection lens, and printed in one exposure. is larger than a square with diagonal length 21 on the wafer.
This is a rather casual area. Therefore, in order to print a pattern on the entire surface of a wafer with a diameter of about 125 mm, a so-called step-and-repeat method is used in which the wafer is placed on a stage, moved a certain distance, and exposed repeatedly.

LSIの製造においては、数層以上のパターンがウェハ
上に順次形成されていくが、異なるJ−間のパターンの
重ね合せ誤差(位置ずれ)を一定値以下にしておかなけ
れば1層間の導電または絶縁状態が意図するものでなく
なシ、LSIの機能を果すことができなくなる。例えば
1μmの最小線幅の[5+路に対しては、せいぜい0.
2μm程度の位置ずれしか許されない。このような焼付
は時の位置ずれは、大別して回転偏位と平行偏位とに分
けられる。第1図は前記回転偏位が生じた状態を誇張し
て示す禮明図で、実線の長方形パターン領域P1は既に
ウニ・・上に形成されている回路パターン領域であり、
この領域P+に対して微小量だけ回転した状態で破線で
示す長方形パターン領域P2が重ね合せて露光焼付けさ
れる。この場合、領域P1の対角線の中心Oは領域P2
の対角線の中心と完全に一致しているものとすると、中
心O以外の個所では領域P1に対して領域P2に(ロ)
転偏位が生じることになる。
In LSI manufacturing, several layers or more of patterns are sequentially formed on a wafer, but if the overlay error (positional shift) of patterns between different J- is not kept below a certain value, conductivity between one layer or If the insulation state is not as intended, the LSI will no longer be able to perform its functions. For example, for a [5+ path with a minimum line width of 1 μm, at most 0.
Only a positional deviation of about 2 μm is allowed. The positional deviations caused by such seizure can be broadly classified into rotational deviations and parallel deviations. FIG. 1 is an exaggerated diagram showing the state in which the rotational deviation has occurred, and the solid line rectangular pattern area P1 is a circuit pattern area that has already been formed on the sea urchin.
A rectangular pattern area P2 shown by a broken line is exposed and printed while being rotated by a very small amount with respect to this area P+ and superimposed thereon. In this case, the center O of the diagonal line of area P1 is the area P2
Assuming that it completely coincides with the center of the diagonal line of
Dislocation will occur.

従来の縮小投影型露光装着においては、ステップアンド
リピート動作を行なうに際して、ウェハボルダを介して
ウェハを載置するステージを、その移動平面をなす直交
座標の原点を基準にして移動しては位置決めし、一方マ
スクとして回路パターンの描かれたレチクルについては
、ウェハ上でのこのレチクルの投影像が前記IU交座標
に対して回転偏位をできるだけ持たなくなるような位置
決めをして固定しておき、このような状態で、前記直交
座標系の座標位置を与えてステージを移動し、所定位置
に位置決めして露光するという一連のステップアンドリ
ピート方式の露光焼付けを行なうようにしていた。とこ
ろでレチクルの位置決めの際に用いる位置検出器(例え
ばレチクルアライメント顕微鏡)の検出中心がずれてい
る場合、位置検出器を基準に位置決めされたレチクルは
、ステージの直交座標系に対して位置決め誤差を持つの
で、ウニ・・上に焼付けられるパターン領域は一般に回
転偏差を生じることになる。従来、この回転偏位の補正
は、実際にレティクルパターンを繰返してウェハに焼付
け、焼付けられたウェハ上のパターンを光学顕微鏡等で
観測し、隣シ合って焼付けられたパターン相互間の偏位
量を測定し7.その測定値から位置検出器の検出中心の
ずれを逆に求めて補正を行なっていた。しかしながらこ
のような方法ではウェハ上にパターンを焼付け、それを
現像してから回転偏位の量を観察して求めるので多大の
手間と時間を費し、そのうえ補正の精度も高くはなく、
回転偏位を要因とする回路パターンの位置ずれを0.1
μm以下に押え込むことは極めて困難であった。
In conventional reduction projection type exposure mounting, when performing a step-and-repeat operation, the stage on which the wafer is placed via the wafer boulder is moved and positioned based on the origin of the orthogonal coordinates that form the movement plane. On the other hand, a reticle on which a circuit pattern is drawn as a mask is positioned and fixed so that the projected image of this reticle on the wafer has as little rotational deviation as possible with respect to the IU orthogonal coordinates. In this state, a series of step-and-repeat exposure printing processes are performed in which coordinate positions of the orthogonal coordinate system are given, the stage is moved, and the stage is positioned at a predetermined position and exposed. By the way, if the detection center of the position detector used to position the reticle (for example, a reticle alignment microscope) is off, the reticle positioned based on the position detector will have a positioning error with respect to the orthogonal coordinate system of the stage. Therefore, the pattern area printed on the sea urchin generally causes rotational deviation. Conventionally, this rotational deviation has been corrected by actually printing a reticle pattern repeatedly onto a wafer, observing the printed pattern on the wafer using an optical microscope, etc., and calculating the amount of deviation between adjacent printed patterns. Measure 7. The deviation of the detection center of the position detector was calculated from the measured value and corrected. However, in this method, a pattern is printed on the wafer, the pattern is developed, and then the amount of rotational deviation is observed and determined, which takes a lot of time and effort, and the accuracy of the correction is not high.
The positional deviation of the circuit pattern due to rotational deviation is reduced to 0.1
It was extremely difficult to reduce the thickness to below μm.

本発明は前述の諸問題点を解決して、回転偏位を短詩I
I]で高精度に検出することを可能とする回転偏位検出
装置を提供することを目的とし、マスクパターン毎の露
光作業を高い重ね合せ精度で高能率に行なえるようにし
た露光装鎗用位置決め系の実現を可能にするものである
The present invention solves the above-mentioned problems and converts rotational deviation into short poems.
The purpose of this product is to provide a rotational deviation detection device that enables high-precision detection with high precision, and is designed for use with an exposure tool that enables exposure work for each mask pattern to be carried out with high overlay accuracy and high efficiency. This makes it possible to realize a positioning system.

すなわち本発明の露光装置用の回転偏位検出装置では、
マスクのパターンをステップアンドリピート方式でウェ
ハ等の被露光物に順次露光するために前記被露光物を載
せてその移動平面をなす直交座標系の両座標軸方向に2
次元移動可能なステージを備えており、このステージに
は、該ステージに投影される前記マスクパターンの光学
像中の予じめ定められた局所部分、例えばマスクパター
ンに付されたマークの像などを検出する光電検出手段が
設けられている。この光電検出手段によって検出される
前記局所部分のiIJ記直交座標系での座標位置を検出
するために、例えば前記ステージの前記直交座標系の原
点を基準とする位置を、前記ステージが移動して前記光
電検出手段が前記局所部分を検出したときに測定するレ
ーザー干渉計などの位置検出手段が装備されている。さ
らに、好ましくはプログラム制御と各種演算処堆を統括
的に果し得るように、マイクロコンピュータ等によって
構成された制御手段が組合わされ、この制御手段により
、互いに異なる複む個所の前記光学像局所部分について
前記位置検出手段によって検出された位置情報から前記
マスクパターン光学像の前記直交座標系の座標軸に対す
る回転偏位蓋(傾き)が算出される。本発明の好適な応
用例では、前記直交座標系に対しこの回転偏位邦゛を相
殺するように座標軸を回転した別の直交座標系が定めら
れ、この別の直交座標糸の座標軸方向にステージをステ
ップ移動させて位置決めが行なわれるようになされてい
る。
That is, in the rotational deviation detection device for an exposure apparatus of the present invention,
In order to sequentially expose a mask pattern onto an object to be exposed, such as a wafer, in a step-and-repeat method, two coordinates are set in the directions of both coordinate axes of an orthogonal coordinate system that forms a plane on which the object to be exposed is placed and moves.
A dimensionally movable stage is provided, and a predetermined local portion of the optical image of the mask pattern projected onto the stage, for example, an image of a mark attached to the mask pattern, is displayed on the stage. Photoelectric detection means are provided for detection. In order to detect the coordinate position of the local portion detected by this photoelectric detection means in the iIJ orthogonal coordinate system, for example, the stage moves to a position based on the origin of the orthogonal coordinate system of the stage. A position detecting means such as a laser interferometer is provided to measure when the photoelectric detecting means detects the local portion. Preferably, a control means constituted by a microcomputer or the like is combined so as to perform program control and various arithmetic processing in an integrated manner, and this control means controls the local portions of the optical image at different and complex points. The rotational deviation (inclination) of the mask pattern optical image with respect to the coordinate axes of the orthogonal coordinate system is calculated from the position information detected by the position detecting means. In a preferred application example of the present invention, another orthogonal coordinate system is defined in which the coordinate axes are rotated so as to offset this rotational deviation with respect to the orthogonal coordinate system, and the stage is moved in the direction of the coordinate axis of this another orthogonal coordinate thread. Positioning is performed by moving step by step.

本加明によればステージの移動座標軸に対するマスクパ
ターン光学像の回転偏位自体?小さくする代りに、この
回転偏位が存在してもそれが焼付パターンに実直的に影
響しなくなるようにステージのステップ移動を位置制御
可能である。
According to the present invention, is the rotational deviation of the mask pattern optical image with respect to the movement coordinate axis of the stage itself? Instead of making it smaller, it is possible to control the position of the step movement of the stage so that even if this rotational deviation exists, it has no practical effect on the printing pattern.

本発明を実殉例図面と共に詳述すれば以下の通りである
The present invention will be explained in detail with reference to actual example drawings as follows.

第2図は本発明の帥(転偏位検出装置の適用対象例とし
ての縮小投影型露光装置の概略を示す構成図で、露光用
照明光源1からの照明光は第1コ/デンサレンズ2によ
って一度収束さtiたのち、第2コンデンサレンズ6に
達する。その光路中、光が収束される位置′には照明光
の通過を所望時に遮断するためのシャッタ4aが設けら
れている。第2コンデンサレンズ6を通った光束は、マ
スクとしてのテスト・レチクル(以下単にレチクルと云
う)5を照明する。このレチクル5を透過した光束は結
像光学系としての投影レンズ6に入射する。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a reduction projection type exposure apparatus as an example of the application of the present invention (displacement detection apparatus). Once converged, it reaches the second condenser lens 6.In the optical path, a shutter 4a is provided at a position where the light is converged to block the passage of the illumination light at a desired time.The second condenser The light beam passing through the lens 6 illuminates a test reticle (hereinafter simply referred to as "reticle") 5 serving as a mask.The light beam passing through this reticle 5 enters a projection lens 6 serving as an imaging optical system.

この投影レンズ6は、そのレチクル5側すなわち物体側
が非テレセンドリンクで、像側かテレセンドリンクな光
学系である。投影レンズ6の山王のステージ7は、普段
は半導体ウェハ10を載せてその移動平面をなす第1直
交座標系XY方向に2次元移動するものでアシ、前記ウ
エノ・10は、ステージ7と一体に2次元移動するウエ
ノ・ホルダ11上に載置される。ウェハホルダ11はス
テージ7に対して微少回転と上下動とができるように設
けられている。このウエノ・ホルダ11は、投影レンズ
乙によるレチクル50回路パターン(図示せず)の投影
像がウェハ10の表面に結像するように、すなわち焦点
合わせがで“きるように上下動する。
The projection lens 6 is an optical system in which the reticle 5 side, that is, the object side, is a non-telecenter link, and the image side is a telecenter link. The Sanno stage 7 of the projection lens 6 normally carries a semiconductor wafer 10 and moves two-dimensionally in the X and Y directions of the first orthogonal coordinate system, which forms the plane of movement of the semiconductor wafer 10. It is placed on a ueno holder 11 that moves two-dimensionally. The wafer holder 11 is provided so that it can be slightly rotated and moved up and down relative to the stage 7 . This Ueno holder 11 moves up and down so that the projected image of the circuit pattern (not shown) of the reticle 50 by the projection lens B is formed on the surface of the wafer 10, that is, so that focusing can be performed.

さてレチクル5の下面には、前記1i:!回路パターン
の他に、光透過性のマークRR,RLが左右両端の所定
位置(局所部分)に描かれている。レチクル5のマーク
RRを透過した光束t!に着目すると、光束1.は投影
レンズ6によって集束されてその像側から光束t2とな
って射出され、ステージ7に設けられた微小開口部材8
上にマークRRの像を結像する。この微小開口部材8に
は、それを通過した光音受光して′離党信号を出力する
光゛直変換手段としての光電検出器9カ5組合さ九てお
シ、また微小開口部材8の開口面(dステージ7上のウ
ェハ10の表面の高さとほぼ一致するように定められ、
従って微小開口部材8゛と光電検出器9は前述のように
ウエノ・ホルダ11の上揺動に伴って一体に上下動する
ようになされている。このような焦点合わせのために、
投影レンズ6とウエノ・10の表面(または微小開口部
材8の開口面)との間隔を計測するギャップセンサ12
力;設けられている。
Now, on the bottom surface of the reticle 5, the above 1i:! In addition to the circuit pattern, light-transmissive marks RR and RL are drawn at predetermined positions (local portions) on both left and right ends. Luminous flux t transmitted through mark RR of reticle 5! Focusing on the luminous flux 1. is focused by the projection lens 6 and emitted as a light beam t2 from the image side, and is emitted from the small aperture member 8 provided on the stage 7.
An image of mark RR is formed thereon. The minute aperture member 8 has a combination of nine photoelectric detectors and five combinations of photoelectric detectors as optical direct conversion means for receiving the light sound that has passed therethrough and outputting a defective signal. surface (determined to approximately match the height of the surface of the wafer 10 on the d stage 7,
Therefore, the minute aperture member 8' and the photoelectric detector 9 are configured to move up and down together as the ueno holder 11 swings upward, as described above. For this kind of focusing,
A gap sensor 12 that measures the distance between the projection lens 6 and the surface of the Ueno 10 (or the aperture surface of the minute aperture member 8)
power: provided.

このギャップセンサ12とウエノ・ホルタ−11の上下
動機構とによって自動焦点調整が可能であシ、ウエノ・
10上にレチクル50回路ノくターンを焼付ける際、ウ
ヱノ・10の表面の高さを検出して、常にコントラスト
の高い投影像力5転写できるようになっている。
Automatic focus adjustment is possible with this gap sensor 12 and the vertical movement mechanism of the Ueno Holter 11.
When printing 50 circuit turns on the reticle 10, the height of the surface of the reticle 10 is detected so that a high contrast projection image can be transferred at all times.

一方、ステージ7の第1直交座標系XYでの位置は、レ
ーザ干渉計によってステージ7に固定された反射鏡1で
の距離をレーザ光を甲いて演11定することによシ求め
られるようになされておシ、第2図ではX軸方向(紙面
で左右方向)のレーザ干渉計16と反射鏡14のみが示
されている〃;、ステージ7の移動平面を成すX軸と直
交するY軸方向(紙面の表裏方向)に関しても同様にレ
ーザ干渉計と反射鏡との別の組合せ力S設けられている
ことは述べるまでもない。これらのレーザ干渉計によっ
て、装置に予じめ設定される第1直交座標糸XYの原点
に対するステージ7の位置座標イ直力(そのステップ移
動中に逐次計測されるものであり、この第1直交座標系
XYの原点は、この実施@1では投影レンズ6、の光軸
上にあシ、従って前S己X軸およびY軸方向の両レーザ
干渉計は、それらの各レーザ光束が成す2つの測定軸の
交点力5投影レンズ60光軸上に位置するように配電さ
れている。
On the other hand, the position of the stage 7 in the first orthogonal coordinate system However, in FIG. 2, only the laser interferometer 16 and the reflecting mirror 14 in the X-axis direction (horizontal direction in the paper) are shown; Needless to say, another combined force S of the laser interferometer and the reflecting mirror is similarly provided with respect to the direction (front and back directions of the page). These laser interferometers measure the positional coordinates of the stage 7 relative to the origin of the first orthogonal coordinate thread In this implementation @1, the origin of the coordinate system Power is distributed so that the intersection point of the measurement axis is located on the optical axis of the projection lens 60.

−i 7’(しfクルホルダ15は、レチクル5を保持
して第1直交座標系のXY平面と平行な平面内の第2の
直交座標系xyにて2次元移動可能でめシ。
-i7' (The reticle holder 15 holds the reticle 5 and is movable two-dimensionally in the second orthogonal coordinate system xy in a plane parallel to the XY plane of the first orthogonal coordinate system.

後述するレチクルアライメント制御系による駆動制御で
レチクル5の位置決めを行なうものである。
The reticle 5 is positioned under drive control by a reticle alignment control system, which will be described later.

さらに第2コンデンサレンズ60入射側の両脇に配置さ
れているシャッタ4bおよび4Cは、照明光源1からレ
チクル5までの照明光路中でレチクル5のマークRRと
KLへの入射光だけを所望時に遮光するだめのものであ
シ、その配置位置は図示の位置に限定されるものではな
い。
Further, shutters 4b and 4C arranged on both sides of the incident side of the second condenser lens 60 block only the incident light to the marks RR and KL of the reticle 5 in the illumination optical path from the illumination light source 1 to the reticle 5 when desired. It is intended for use only, and its placement position is not limited to the illustrated position.

レチクル5には前述のように光透過性のマークRRとR
Lが設けられているが、このマークRRとRLは、具体
的には第6図に示したようにレチクル5のID’l路パ
ターン領域5aの周辺の遮光部分に例えばX軸方向に向
けて設けられた透光スリットである。このマークRRと
RLは、第6図の例ではレチクル5の中心を原点とする
第2直交座標素系xyのX軸上で互いに離れた2個所に
設けられているが、X軸上にも同様な透光性マークを設
けてもよい。
As mentioned above, the reticle 5 has optically transparent marks RR and R.
Specifically, as shown in FIG. 6, these marks RR and RL are placed in the light shielding area around the ID'l path pattern area 5a of the reticle 5, for example, in the X-axis direction. This is a transparent slit provided. In the example shown in FIG. 6, the marks RR and RL are provided at two locations apart from each other on the X-axis of the second orthogonal coordinate system xy whose origin is the center of the reticle 5, but A similar translucent mark may also be provided.

尚、レチクル5のパターンの投影レンズ乙による投影像
はxy座標に関して反転像となるので、第6図ではレチ
クル5の座標系xyとステージ7の座標系XYの方向を
逆にして示しである。
Incidentally, since the image projected by the projection lens B of the pattern of the reticle 5 is an inverted image with respect to the xy coordinates, the directions of the coordinate system xy of the reticle 5 and the coordinate system XY of the stage 7 are reversed in FIG.

従って、レチクル5をしオクルホルダ15に載置して固
定したときに、これらY軸と、投影レンズ6の光軸と、
Y軸との6軸を含む平面が規定できて、しかもy軸と、
投影レンズ6の光軸を、Y軸との6軸を含む別の平面が
規定できれば、ステージ7に対するレチクル50回転側
位は零となることになる。
Therefore, when the reticle 5 is placed and fixed on the ocular holder 15, these Y-axes and the optical axis of the projection lens 6,
A plane including 6 axes including the Y axis can be defined, and the y axis and
If the optical axis of the projection lens 6 can be defined as another plane including six axes including the Y axis, the rotational position of the reticle 50 with respect to the stage 7 will be zero.

書てステージ7には、前述のようにレチクル5のマーク
RRとRLの投影像を検出する微小開口部材8が設けら
れている。この微小開口部材8は、第4図(a)に示す
ように、円形状のガラス板全面にクロム層などを蒸着し
、そのクロム層の一部にスリット開口8aを形成したも
のである。第4図(b)は第4図(a)のA−AIfl
J矢視断面図であシ、スリット開口8aの長手方向はス
テージ7の第1直交座標系XYのX軸方向と一致するよ
うに定められ、またスリット開口8aのY軸方向の巾寸
法は、投影光学系の縮小率等を考慮に入れてマークRR
又はRLが部材8の開口面上に結像されたときの該マー
クの投影像のY軸方向の巾寸法と略等しくなるように定
められている。
The writing stage 7 is provided with the minute aperture member 8 that detects the projected images of the marks RR and RL on the reticle 5, as described above. As shown in FIG. 4(a), this micro-aperture member 8 is made by depositing a chromium layer or the like on the entire surface of a circular glass plate, and forming a slit opening 8a in a part of the chromium layer. Figure 4(b) is A-AIfl in Figure 4(a).
The longitudinal direction of the slit opening 8a is determined to coincide with the X-axis direction of the first orthogonal coordinate system XY of the stage 7, and the width dimension of the slit opening 8a in the Y-axis direction is Mark RR, taking into consideration the reduction ratio of the projection optical system, etc.
Alternatively, RL is determined to be approximately equal to the width dimension in the Y-axis direction of the projected image of the mark when the image is formed on the aperture surface of the member 8.

前記第1直交座標系XYの原点が投影レンズ乙の光軸上
にあることは前述した通シである。本実m filにお
けるレーザ干渉計によるステージ7の位置座標の測定は
1通常知られている方式と変シなくX軸方向とY #i
!方向の各レーザ干渉計内のデジタルカウンタによって
デジタル測定方式で行なわれる。このカウンタは、ステ
ージ7の移動に従ってその計数値を増減させるものでめ
シ、装置の電源投入時などには、ステージ7の原点位置
を定めてその原点位置でこりカウンタを零にリセット或
いは成る定められた一定値にプリセットする必要がめる
が、このステージ7の原点位置への定位を前述スリット
開口8aを利用して行なうことができる、すなわちこの
場合、光電検出器9の出力によってスリット開口8aと
マークRR(又はRL)の像とが一致したこと全検知し
、このときにY軸方向のレーザ干渉計内のカウンタ(X
カウンタ)を零にリセットする。正確にはレチクル5の
回転偏位を考慮に入れて、マークRRO像とマークRL
の像とがそれぞれスリット開口8aと一致したときのX
カウンタの計数値YrとYtとから、Xカウンタが(Y
r + Yz)/2となるようにステージ7をY軸方向
に位置決めしたところでXカウンタを零にリセットし、
Y軸の原点位置決めを行なう。
As mentioned above, the origin of the first orthogonal coordinate system XY is on the optical axis of the projection lens B. The measurement of the position coordinates of the stage 7 by the laser interferometer in this actual m fil is the same as the normally known method, and is carried out in the X-axis direction and in the Y#i direction.
! The measurement is carried out in a digital manner by a digital counter in each laser interferometer in the direction. This counter increases or decreases its count value as the stage 7 moves.When turning on the power of the device, etc., the origin position of the stage 7 is determined and the stiffness counter is reset to zero at that origin position, or the counter value is reset to zero at that origin position. However, it is possible to orient the stage 7 to the origin position by using the slit aperture 8a. In other words, in this case, the output of the photoelectric detector 9 marks the slit aperture 8a. It is fully detected that the image of RR (or RL) coincides with the image of RR (or RL), and at this time, the counter (X
counter) to zero. More precisely, taking into account the rotational deviation of the reticle 5, the mark RRO image and the mark RL
X when the images of and respectively coincide with the slit opening 8a
From the count values Yr and Yt of the counter, the X counter (Y
After positioning the stage 7 in the Y-axis direction so that r + Yz)/2, reset the X counter to zero,
Performs the origin positioning of the Y-axis.

X軸方向についても同様で、図示しないがレチクル5の
X軸上に同様の透光マークを一対設けておき、また微小
開口部材8にスリン1−8aと直交する方向に延在した
別のスリット開口を設けておいて、同様の手順でX軸方
向のレーザ干渉計内のカウンタ(Xカウンタ)の零リセ
ットを行なえばよい。このようにして座標糸XYの原点
設定が果され、以後ステージ7はこの原点を基準とする
第1直交座標系XYの位置座標をもって2次元移動中に
わたシ逐次位置測定されることになる。
The same goes for the X-axis direction; although not shown, a pair of similar transparent marks are provided on the X-axis of the reticle 5, and another slit is provided in the minute aperture member 8 extending in a direction perpendicular to the suline 1-8a. An opening may be provided and the counter (X counter) in the laser interferometer in the X-axis direction may be reset to zero using the same procedure. In this way, the origin of the coordinate thread XY is set, and thereafter the position of the stage 7 is successively measured during two-dimensional movement using the position coordinates of the first orthogonal coordinate system XY with this origin as a reference.

さて、この実施例の装置には言らにウェハ10の位置合
わせに用いるアライメント顕微鏡(WAM: Wafe
r Alignment Microscope  )
が備えられており、その配置は第6図に示した通りであ
る。すなわち、この顕微鏡はウニ・・10上に後述の如
く形成されたアライメント用の特定の形状のウエノ・マ
ークを先車検出するもので、第6図に示すように投影レ
ンズ6の鏡筒の周囲にWL WXおよびWRの6本をオ
フ・アクシス(off axis )で固定配置してろ
る。第1のアライメント顕微鏡WLは、ウニ・・10の
Y軸方向の位置を検出するだめのもので、その検出中心
(観察中心)が基準状態でY軸上に位置するように配置
されている。第2のアライメントa微dWXは、ウニ/
110のX軸方向の位置全検出するもので、その検出中
心(観察中心)が基準状態でX軸上に位置するように配
置されている。このように両アライメント顕微1孔とW
Xの検出中心をそれぞれY軸上とX軸上とに一致させる
のは、ウエノ・10の位置検出に際してアツベ誤差を無
くすためである。第5のアライメント顕微樺WRは、第
1のアライメント顕微鏡WLと対になってウェハ10の
回転ずれを検出するもので、基準状態においてその検出
中心(観察中心)と第2のアライメン)Th微4WLの
検出中心とを結ぶ線分がX軸と平行になるように配装置
されている。
Now, the apparatus of this embodiment includes an alignment microscope (WAM) used for positioning the wafer 10.
r Alignment Microscope)
are provided, and their arrangement is as shown in FIG. That is, this microscope detects a specific shape of the Ueno mark for alignment formed on the Uni... 10 as described later, and as shown in FIG. Six of the WL, WX and WR are fixedly arranged off axis. The first alignment microscope WL is for detecting the position of the sea urchin 10 in the Y-axis direction, and is arranged so that its detection center (observation center) is located on the Y-axis in the reference state. The second alignment a fine dWX is
110 in the X-axis direction, and is arranged so that its detection center (observation center) is located on the X-axis in the reference state. In this way, both alignment microscope holes 1 and W
The reason why the X detection center is made to coincide with the Y axis and the X axis is to eliminate Atsube errors when detecting the position of Ueno 10. The fifth alignment microscope WR is paired with the first alignment microscope WL to detect rotational deviation of the wafer 10, and in the reference state, the detection center (observation center) and the second alignment microscope) Th micro 4WL The device is arranged so that the line segment connecting the detection center of

これら6本のアライメント顕微鏡は、第1層目のパター
ン焼付けで第2層目以降の露光のアライメントのために
ウェハ上の回路パターンの内部または近傍ストリートラ
イン上に転写形成されfc特定の形状、例えば短かい線
状のウェハマークを、振動スリットまたはレーザ光振動
ビームで走査して検出する光電顕微鏡であシ、その検出
中心は例えば振動スリットや振動ビームの振動中心と一
致するように定められ、特に第6のアライメント顕微鏡
WRの光学系には、検出中心をY軸方向に微少変位させ
るために、回転可能な平行平板ガラス等が設けられてい
る。
These six alignment microscopes are used to print the first layer pattern and transfer it onto the street line inside or near the circuit pattern on the wafer for alignment of the second layer and subsequent exposure. A photoelectron microscope detects a short linear wafer mark by scanning it with a vibrating slit or vibrating beam of laser light.The detection center is set to coincide with the vibrating center of the vibrating slit or beam, and is particularly The optical system of the sixth alignment microscope WR is provided with a rotatable parallel plate glass or the like in order to slightly displace the detection center in the Y-axis direction.

第2図および第6図に示した装置を制御するための制御
系の主要構成は第5図のブロック図に示されている。装
置全体は、プログラムによる制御および各種演算処理が
可能なように、メモリ等を含むマイクロコンピュータ(
CPU)30によって統括制御される。CPU30は、
インターフェース(IF)31を介して周辺の検出部、
渓11定部、あるいは駆動部と、各種情報のやシ取シを
行なう。
The main structure of the control system for controlling the devices shown in FIGS. 2 and 6 is shown in the block diagram of FIG. The entire device is equipped with a microcomputer (including memory, etc.) to enable program control and various arithmetic processing.
It is centrally controlled by a CPU (CPU) 30. CPU30 is
A peripheral detection unit via an interface (IF) 31,
It collects and collects various information from the control section 11 or the drive section.

シャッタ駆動部62は、CPU、50の指令によって各
シャッタ4a+ 4b、 4c  の開閉動作を行ない
The shutter drive unit 62 opens and closes each shutter 4a+4b, 4c according to instructions from the CPU 50.

壕だレチクルアライメント制御系(R−ALG)33ハ
投影レンズ乙の光軸に対してレチクル5が所定の位IK
にくるようにレチクルホルダ15′f動かして位蓋合わ
せするものである。一方、ステーシ7の位値座標を計測
するために、前述のY軸用のレーザ干渉計16によって
読取られたステージ7のX軸方向の位置情報と、Y軸用
のレーザ干渉計64によって読取られたステージ7のY
軸方向の位置情報とが共にインターフェース31’&介
してCPU60に送られる。またステージ7を2次元移
動させるために、ステージ7をX軸方向に駆動するX軸
駆動部(X−ACT)35と、ステージ7をY@h方向
に駆動するX軸駆動部(Y−ACT)56とが、CPU
30の指令によって動作するように設けられており、ざ
らにステージ7上のウェハホルダ11を微小回転させる
ためのθ軸回転駆動部(θ−ACT)37と、ウニ・・
ホルダ11および微/JX開口部材8と光電検出器9の
組合せを一体的に上下動させるためのz@駆動部(Z−
ACT)38とが設けられ、CPU30の指令によって
動作するようになされている。前記光電検出器9の光電
出力信号もインターフェース61を介t、CCPU6O
K入力され、また焦点検出部(AFD)39は、第2図
に示したギャップセンサ12からの信号を受けとってウ
ェハ10の表面(又は微小開口部材8の開口面)と投影
レンズ乙の焦点位置のずれ情報(合焦情報)をインター
フェース51 を介してCPU60に与えるようになっ
ている。尚、CPU30には、インター7エース61を
介して、測定した結果や動作状態等を表示するためにモ
ニタ用のCRTディスプレイあるいはプリンタなどの出
力端末装置40も接続されている。
The reticle alignment control system (R-ALG) 33 C sets the reticle 5 at a predetermined position with respect to the optical axis of the projection lens B.
The reticle holder 15'f is moved so that the reticle holder 15'f is aligned. On the other hand, in order to measure the position value coordinates of the stage 7, the position information of the stage 7 in the X-axis direction read by the aforementioned Y-axis laser interferometer 16 and the position information read by the Y-axis laser interferometer 64 are used. Stage 7 Y
The axial position information is also sent to the CPU 60 via the interface 31'&. In addition, in order to move the stage 7 two-dimensionally, an X-axis drive unit (X-ACT) 35 that drives the stage 7 in the X-axis direction and an ) 56 is the CPU
A θ-axis rotation drive unit (θ-ACT) 37 for slightly rotating the wafer holder 11 on the stage 7, and a sea urchin...
A Z@ drive unit (Z-
ACT) 38 is provided and is configured to operate according to instructions from the CPU 30. The photoelectric output signal of the photoelectric detector 9 is also sent to the CCPU 60 via the interface 61.
In addition, the focus detection unit (AFD) 39 receives the signal from the gap sensor 12 shown in FIG. The information on the deviation (focus information) is provided to the CPU 60 via the interface 51. Note that an output terminal device 40 such as a CRT display for monitoring or a printer is also connected to the CPU 30 via an interface 61 to display measurement results, operating conditions, and the like.

また第6図に示したように、オフ・アクシス配置のアラ
イメン)Th微鏡WL、WX、WRは、光電顕微鏡また
はレーザースポット走査型のウェハ・マ−り検出手段で
6C1これらはそれぞれの検出中心がウェハ10上の所
定のウェハマークと一致すると、マーク検出信号をイン
ターフェース31を介してCPU30に与える。尚、こ
れらアライメント顕微鏡WL、WX)WRによるウニ・
・マークの検出に際してもギャップセンサ12と焦点検
出部69とによる合点情報がCPU30に入力されるこ
とは述べる丑でもない。
In addition, as shown in Fig. 6, the off-axis alignment microscopes WL, WX, and WR are photoelectron microscopes or laser spot scanning type wafer mark detection means, and 6C1 is the detection center of each of them. When the mark matches a predetermined wafer mark on the wafer 10, a mark detection signal is provided to the CPU 30 via the interface 31. In addition, sea urchin and
- It goes without saying that the matching point information from the gap sensor 12 and the focus detection section 69 is input to the CPU 30 when detecting a mark.

アライメント顕微鏡waには、振動スリットまたは振動
ビームの撮動中心や、レーザ光の送光々路をY軸方向に
微小量シフトさせるために、平行平板ガラスやプリズム
がCPU30の指令による制御で所望験だけ回転ないし
移動可能に設けられている。
In the alignment microscope wa, a parallel flat glass plate and a prism are controlled by the commands of the CPU 30 in order to shift the imaging center of the oscillating slit or the oscillating beam and the light transmission path of the laser beam by a minute amount in the Y-axis direction. It is rotatably or movably provided.

以上のような構成においてレチクル5がレチクルホルタ
15に載置され、レチクルアライメント制御系66でレ
チクル5のアライメントを行なったのチ、レチクル5の
パターンをウェハ10上に投影するとその光学1象は概
6゛図のようになる。
In the above configuration, the reticle 5 is placed on the reticle holter 15, and the reticle alignment control system 66 performs alignment of the reticle 5. When the pattern of the reticle 5 is projected onto the wafer 10, the optical image is approximately It will look like the figure 6.

第6図はレーザ干渉計13と64と計測されるステージ
7の第丁直交座標XYに対するレチクル5のパターン領
域5aの投影像5a’を示している。
FIG. 6 shows a projected image 5a' of the pattern area 5a of the reticle 5 with respect to the first orthogonal coordinate XY of the stage 7 to be measured with the laser interferometers 13 and 64.

レチクル5のマークRRとRLも像RR’とRL’とし
てそれぞれ投影像5a’のX軸上に沿った両脇に投影さ
れる。尚、ここではレチクル5の投影像の内部座標系x
yの原点をステージ7の直交座標系XYの原点0と一致
させ、投影レンズ乙による歪曲収差は無視し得るものと
して扱っている。通常、第2直交座標糸xyは第1直交
座標系XYに対して回転偏位による重ね合わせ誤差をも
ち、第61+はそれを誇張して示したもので、この回転
偏位量を角度eで表わしている。本発明のひとつの実施
態様においてはこの角度Cが無視できるほど/JQさく
なるように調整する代シに、焼付けられたパターンが実
質的に角度eの影響を受けなくなるようにステージ7を
移動制御することで回転偏位による重ね合わせ誤差をな
くそうとするものである。
The marks RR and RL on the reticle 5 are also projected as images RR' and RL' on both sides of the projection image 5a' along the X-axis, respectively. Note that here, the internal coordinate system x of the projected image of the reticle 5
The origin of y is made to coincide with the origin 0 of the orthogonal coordinate system XY of the stage 7, and the distortion caused by the projection lens B is treated as negligible. Normally, the second orthogonal coordinate thread xy has an overlay error due to rotational deviation with respect to the first orthogonal coordinate system It represents. In one embodiment of the present invention, instead of adjusting the angle C to be negligible/JQ small, the stage 7 is controlled to move so that the printed pattern is substantially unaffected by the angle e. This is intended to eliminate overlay errors due to rotational deviation.

第6図においてマーク像RL’とRR’はレチクル50
投影像の一部でろって、それらのy軸座標値は一致して
いるものとする。またレチクル5の投影面レベルは微小
開口部材8の開口面レベルと一致し、部材8はこの投影
面内をステージ7の移動と共に2次元移動するものとす
る。ここで角度6の淵1定法について述べると、まず、
微小開口部材8の開口面にレチクルの投影像が結像する
ように、ギャップセンサ12と焦点検出部69および2
軸駆動部68を用いて焦点合わせを行なう。その後、ス
テージ7を移動させてマーク像RR’とRL’をスリッ
ト開口8aで走査し、この走査時に得られる光電検出器
9の出力と、レーザ干渉計16と64の出力とにより、
マーク像RR’とRL’との第1直交座標系XYでの位
置を計測する。これは例えば第6図においてスリット開
口8aがY軸方向に移動してマーク像RR’又はRL’
を走査した際に、スリット開口8aとマーク像とが合致
した瞬間に光電検出器9がピーク値を示すから、このピ
ーク値の得られたときの住僧“をレーザ干渉計16と3
4で計測すればよい。このようにして計測されたマーク
像RR’のY座標値をYRIマーク像RL’のY座標値
をYLとし、ステージ7のX軸方向の移動量から求めた
マーク像RR’とRL’との間隔をtとすると、角度ε
は通常は微小角度であるので次の(1)式のように表わ
される。
In FIG. 6, mark images RL' and RR' are on the reticle 50.
It is assumed that the y-axis coordinate values of some of the projected images are the same. It is also assumed that the projection plane level of the reticle 5 coincides with the aperture plane level of the minute aperture member 8, and that the member 8 moves two-dimensionally within this projection plane together with the movement of the stage 7. Here, when discussing the Fuchi 1 law of angle 6, first,
The gap sensor 12 and focus detection units 69 and 2
Focusing is performed using the shaft drive section 68. Thereafter, the stage 7 is moved to scan the mark images RR' and RL' with the slit aperture 8a, and the output of the photoelectric detector 9 and the outputs of the laser interferometers 16 and 64 obtained during this scanning are used to
The positions of mark images RR' and RL' in the first orthogonal coordinate system XY are measured. For example, in FIG. 6, the slit opening 8a moves in the Y-axis direction and the mark image RR' or RL'
When scanning, the photoelectric detector 9 shows a peak value at the moment when the slit opening 8a and the mark image match, so the laser interferometer 16 and 3 detect the peak value when this peak value is obtained.
You can measure it with 4. The Y coordinate value of the mark image RR' thus measured is YRI, and the Y coordinate value of the mark image RL' is YL, and the mark images RR' and RL' obtained from the amount of movement of the stage 7 in the X-axis direction are If the interval is t, the angle ε
Since is usually a minute angle, it can be expressed as the following equation (1).

a = jan−1(YRYL)/l′″拷 CYR−
YL)/l  ・・・・・・甲・・・ (1)またレチ
クル5上でのマークRRとRLとの間隔が予じめ判って
いれば、その投影像RR’とRL’のX軸方向の間隔t
′も判るので、角度εは次の(2)式のように表わすこ
ともできる。
a = jan-1(YRYL)/l'''torture CYR-
YL)/l ......A... (1) Also, if the distance between the marks RR and RL on the reticle 5 is known in advance, the X axis of the projected images RR' and RL' direction spacing t
′ is also known, the angle ε can also be expressed as in the following equation (2).

t  =  sin ” (YR−YL)/l’ζ (
YR−YL )/l’ ・・・曲・・・・曲(2)この
ようにして予じめ角度εが求められ、以後のステップア
ンドリピート方式の露光操作におけるステージ7のステ
ンピンク脇動の方向補正情報として用いられる。
t = sin ” (YR-YL)/l'ζ (
YR-YL)/l'...Song...Song (2) In this way, the angle ε is obtained in advance, and the angle ε is calculated in advance for the lateral movement of stage 7 in the step-and-repeat exposure operation. Used as direction correction information.

以上の説明の中で、第6図においてマーク像RR’とR
L’が回路パターン領域像5a’から離れている程、回
転偏位量(角度C)の測定精度が向上する。また微小開
口部材8のスリット開口8 a’およびマーク像RR’
とRL  のスリット形状の長ざが長い程、検出光量が
増加するので+141i定精度が向上する。ここでtま
たはt′の長さが長くなるようにした場合、マーク像R
R’とRL’が繰返し露光される隣の回路パターン領域
像に重なるので、このようなときにはマーク像RR’と
RL’に対するレチクル5への照明光源からの入射光だ
けをシャッタ4bと40によシ選択的に遮光できるよう
にして、回転偏fff量(角度ε)の(llll定時の
みこれらシャッタ4bと4cを開き、回路パターンの露
光時−にはこれを閉じるようにする。
In the above explanation, in FIG. 6, mark images RR' and R
The farther L' is from the circuit pattern area image 5a', the more accurate the measurement of the amount of rotational deviation (angle C) is. In addition, the slit opening 8a' of the minute opening member 8 and the mark image RR'
As the length of the slit shape of and RL increases, the amount of detected light increases, and the +141i determination accuracy improves. Here, if the length of t or t' is made longer, the mark image R
Since R' and RL' overlap the image of the adjacent circuit pattern area that is repeatedly exposed, in such a case, only the light incident on the mark images RR' and RL' from the illumination light source to the reticle 5 is transmitted by the shutters 4b and 40. The shutters 4b and 4c are opened only at regular times of the rotational deviation fff amount (angle ε), and are closed when the circuit pattern is exposed.

尚、回転偏位量の抑1定精度がそれほど高くなくてもよ
い場合には、マーク像RR’やRb2のような特別なマ
ークを用いずに、回路パターン領域像58′内のX軸と
平杓な線、例えばパターン領域と周囲との境界線の像の
両端部(第6図にil、 i2の位置計測は、il、 
i2の明暗境界をスリット開口8aが横切ったときの光
電検出器9の出力信号立上りまたは立下シの中央でのレ
ーザ干渉計16゜34の計測値を用いて行なう。
Incidentally, if the accuracy of suppressing the amount of rotational deviation does not need to be so high, the X-axis in the circuit pattern area image 58' can be A flat line, for example, both ends of the image of the boundary line between the pattern area and the surroundings (il in Figure 6, i2 position measurement is il,
This is carried out using the measurement value of the laser interferometer 16° 34 at the center of the rise or fall of the output signal of the photoelectric detector 9 when the slit opening 8a crosses the bright/dark boundary of i2.

次に本実施例装置を用いた露光動作について説明する。Next, an exposure operation using the apparatus of this embodiment will be explained.

まずはじめに、ウェハ1oに対して回路パターンの第1
層目を焼付ける場合の露光動作を第7図、第8図および
第9図と共に説明すれIi以下の通りである。
First, the first circuit pattern on the wafer 1o is
Exposure operations when printing layers will be explained below with reference to FIGS. 7, 8, and 9.

この場合、ウェハ1oの表面には未だ回路パターンもア
ライメント用のウェハマークも存在しないから、ウェハ
1oは第5図に示すようにその外周部の一部建設けられ
た直線状の切欠きであるファセット(またはフラン))
1[]aを基準にしてウェハホルダ11上に載置され吸
着固定される。
In this case, since neither a circuit pattern nor a wafer mark for alignment exists on the surface of the wafer 1o yet, the wafer 1o has a linear cutout partially constructed on its outer periphery as shown in FIG. facet (or franc)
1[]a as a reference, it is placed on the wafer holder 11 and fixed by suction.

本実施例では、ファセットlOaの@線方向がステージ
7のX軸方向と一致するように位置決めされる。次いで
ギャップセンサ12と焦点検出部69および2軸駆動部
68によりウェハ1oの表面を投影結像面に焦点合わせ
する。その後、レーザ干渉計16と64、X軸部動部6
5およびY軸部動部66によシスチーシフを一定距離ず
つ移動させてはシャッタ4aを所定時間だけ開き、レチ
クル5のパターン領域5aの縮小投影像をウェハ10上
のフォトレジストに露光転写することを繰返す。この場
合、シャッタ4b、4cは閉じられ、マークRRとRL
の像がウェハ10上に転写されるのを防止する。このよ
うにしてウェハ10のほぼ全面にパターン領域5aの縮
小像がマトリックス状に転写され焼付けられることにな
る。
In this embodiment, the facet lOa is positioned so that the @ line direction coincides with the X-axis direction of the stage 7. Next, the surface of the wafer 1o is focused on the projection image plane by the gap sensor 12, the focus detection section 69, and the two-axis drive section 68. After that, the laser interferometers 16 and 64, the X-axis moving part 6
5 and the Y-axis moving part 66, the shutter 4a is opened for a predetermined period of time, and the reduced projected image of the pattern area 5a of the reticle 5 is exposed and transferred onto the photoresist on the wafer 10. Repeat. In this case, the shutters 4b and 4c are closed and the marks RR and RL are closed.
image is prevented from being transferred onto the wafer 10. In this way, the reduced image of the pattern area 5a is transferred and printed in a matrix on almost the entire surface of the wafer 10.

ここでもしレチクル5に前述したような角度巳の回転偏
位が存在したままステップアンドリピート方式の露光転
写を行なうと、ステージ7のX軸方向の歩進によって、
第7図に示すように、ウニI・10に次々と転写される
パターン領域Po + PHノ中心を結ぶ線分はX1i
l上に位置するものの個々のパターン領域は偏位角度ε
だけX軸(又はY軸)に対して回転した状態で転写され
てしまう。
Here, if step-and-repeat exposure transfer is performed while the reticle 5 has a rotational deviation of the above-mentioned angle, as the stage 7 moves in the X-axis direction,
As shown in FIG. 7, the line segment connecting the centers of pattern areas Po + PH, which are successively transferred to sea urchins I and 10, is X1i.
The individual pattern regions of those located on l have a deviation angle ε
The image is transferred in a rotated state with respect to the X axis (or Y axis).

そこで本実施例では前述のように予じめ求めておいた角
度εを用いてCPU30内でXY座標に対し角朋εだけ
回転した別の直交座標系αβ(以下第6直交座標系と云
う)を原点を一致させてウェハ10上に対して設定する
ものである。尚、ウェハ10上への転写に際し第1層目
のときは両直交座標系XYとαβの原点同士を必ずしも
一致させる必要はないが、第2層目以降についてはこの
原点の一致が必須である。
Therefore, in this embodiment, another orthogonal coordinate system αβ (hereinafter referred to as the sixth orthogonal coordinate system) rotated by the angle ε with respect to the XY coordinates is created in the CPU 30 using the angle ε determined in advance as described above. are set on the wafer 10 with the origin coincident. Note that when transferring onto the wafer 10, it is not necessary to make the origins of both the orthogonal coordinate systems XY and αβ coincide with each other for the first layer, but for the second and subsequent layers, it is essential that the origins coincide. .

今、ひとつのパターン領域Poを転写したのち、次のパ
ターン領域P1の転写のためにステージ7をX軸方向に
歩進させるに際して、ステージ7の歩進方向をα軸に沿
わせることで次の転写パターン領域は2里の代シにP2
となシ、このパターン領域P2と前記パターン領域Po
との配列をみれば判るように第6直交座標糸αβをウェ
ハ1o上での転写パターンのマトリクス配列座柳にする
ことで回転偏位(角度ε)が実質的に相殺されることに
なる。
Now, after transferring one pattern area Po, when moving the stage 7 in the X-axis direction to transfer the next pattern area P1, by aligning the advancing direction of the stage 7 along the α-axis, the next pattern area The transfer pattern area is P2 on the 2nd floor.
This pattern area P2 and the pattern area Po
As can be seen from the arrangement, the rotational deviation (angle ε) is substantially canceled by using the sixth orthogonal coordinate thread αβ as a matrix array of the transfer pattern on the wafer 1o.

そこで、ウェハ10内の配列座標を第6直交座標系αβ
に定めてこの座標軸αβに沿ってパターン領域露光位置
の位置決めをすることにし、ステージ7には第3の直交
座標系と第1の直交座標系との間の座標変換によってそ
のステッピング位置を与えるようにする。
Therefore, the array coordinates within the wafer 10 are set in the sixth orthogonal coordinate system αβ
The pattern area exposure position is determined along the coordinate axis αβ, and the stepping position is given to the stage 7 by coordinate transformation between the third orthogonal coordinate system and the first orthogonal coordinate system. Make it.

今、第8図のように、投影レンズ6で投影しているパタ
ーン領域をPop次に露光転写すべきパターン領域をP
2とし、パターン領域P2の中心を02とする。1だ第
611角座標糸αβにおけるパターン領域Poの中心O
の座標値を(C0,β0)、パターン領域P2の中心0
2の座標値を(αl、βl)とし、投影レンズ60光軸
、すなわちパターン領域Poの中心を原点とするステー
ジ7の第1直交座標XYに対してウニz−iQ上の配列
座標系αβが角#εだけ反時計方向に回転しておシ、座
標糸αβの原点Oが座標系XYの座標値(Xo 、Yo
 )を持っているものとする。
Now, as shown in FIG.
2, and the center of the pattern area P2 is 02. 1 is the center O of the pattern area Po in the 611th angular coordinate thread αβ
The coordinate value of (C0, β0) is the center 0 of the pattern area P2.
Let the coordinate values of 2 be (αl, βl), and the array coordinate system αβ on the sea urchin z-iQ with respect to the first orthogonal coordinate XY of the stage 7 whose origin is the optical axis of the projection lens 60, that is, the center of the pattern area Po. After rotating counterclockwise by angle #ε, the origin O of the coordinate thread αβ becomes the coordinate value (Xo, Yo
).

パターン領域Poの露光が終了し、パターン領域P2の
中心02と座標系XYの原点O(投影レンズ6の光11
11)とを一致はせるためには、ステージ7を現在の位
置、すなわち(Xo、Yo )から、第8図の辿シX軸
方向にΔX、 Y軸方向に△Yだけ移動させればよい。
The exposure of the pattern area Po is completed, and the center 02 of the pattern area P2 and the origin O of the coordinate system XY (the light 11 of the projection lens 6
11), the stage 7 should be moved from the current position (Xo, Yo) by ΔX in the X-axis direction and ΔY in the Y-axis direction as shown in FIG. .

ここでΔXとΔYは、 ΔX=  <C1−C0)可ε−(β1−β0)自εΔ
Y=(C1−αo)sfng+(β1−IO)邸εと表
わされ、角度Cが充分小さければ・ΔX=(C1−αG
)−(β!−β0)ε・・・・・・(3)ΔY=(C1
−α。)−(β1−β0)・・・・・・(4)と近似で
きる。
Here, ΔX and ΔY are ΔX= <C1-C0) possible ε-(β1-β0) self εΔ
It is expressed as Y=(C1-αo)sfng+(β1-IO)houseε, and if the angle C is small enough, ΔX=(C1-αG
)−(β!−β0)ε・・・・・・(3)ΔY=(C1
−α. )-(β1-β0)...(4) can be approximated.

第5図に示したCPU30にこの(3)(4)式をプロ
グラムしておき、さらに露光転写すべき各パターン領域
の中心位置を前記配列座標糸αβの座標値として予じめ
記憶させておき、先に検出しておいた角度eを用いて(
3) (4)式の演算を行ない、結果的に角度Cを相殺
するようにステージ7のステッピング移動を制御する。
Equations (3) and (4) are programmed into the CPU 30 shown in FIG. 5, and the center position of each pattern area to be exposed and transferred is stored in advance as the coordinate value of the array coordinate thread αβ. , using the angle e detected earlier (
3) Perform the calculation of equation (4), and control the stepping movement of the stage 7 so that the angle C is canceled out as a result.

このステッピングは、ステージ7の現在位置(Xo =
 Yo )に対してレーザ干渉計16と64のカウンタ
測定値を△X、ΔYだけ変化させるようにステージ7の
位置を移動させて行なうものであシ、例えばウエノ・1
0のファセット10aの石線と平行な一列をステップア
ンドリピート方式で露光転写するには、パターン領域の
中心座標値のうちIOとβlを互いに等しい値とし、α
l−α0をピッチEpとして、(3) (4)式から△
X =  Ep △y =  Ep 僧 ε となるようにステージ7のステッピングを行なえばよい
。例えば9個のパターン領域を一列に転写し7た場合、
第9図に示すようにこの一列のパターン領域E1〜E9
のそれぞれの中心Cl−C9は全てα軸上に運び、各パ
ターン領域E1〜E9のいずれもが座標系αβに関して
回転偏位なく並び、唯、座標系XYOX軸と平行にされ
たファセッN[laの直線に対してα軸が角度Cだけ傾
いているだけである。このようにして二列目、三列目も
同様に座標系αβ上にパターン領域を配列させながら露
光転写することで、ウェハ10の全面に、第7図の如き
回転偏位を生じることなく、配列座標系αβに従って整
列した転写パターンを得ることができる。尚、この第1
#目の転写によって、第2層目以降の重ね合わせのアラ
イメントのためのウニ・・マークが各パターン領域内ま
たはその近傍のストリートライン上に転写されることは
前述した通シである。
This stepping is based on the current position of stage 7 (Xo =
This is done by moving the position of the stage 7 so that the counter measurements of the laser interferometers 16 and 64 are changed by ΔX and ΔY with respect to Ueno 1.
In order to expose and transfer a line parallel to the stone line of the facet 10a of 0 using the step-and-repeat method, set IO and βl to be equal values among the center coordinate values of the pattern area, and α
If l-α0 is the pitch Ep, from equations (3) and (4), △
Stepping in stage 7 may be performed so that X = Ep △y = Ep ε. For example, if 9 pattern areas are transferred in a row, 7
As shown in FIG. 9, this row of pattern areas E1 to E9
The respective centers Cl-C9 of are all carried on the α axis, and all of the pattern areas E1 to E9 are aligned without any rotational deviation with respect to the coordinate system αβ, and only the facets N[la The α-axis is only inclined by an angle C with respect to the straight line. In this way, by exposing and transferring the pattern areas in the second and third rows while arranging them on the coordinate system αβ in the same way, the entire surface of the wafer 10 is free from rotational deviation as shown in FIG. Transfer patterns aligned according to the array coordinate system αβ can be obtained. Furthermore, this first
As described above, by the #th transfer, the sea urchin marks for alignment of overlapping in the second and subsequent layers are transferred onto the street lines within or in the vicinity of each pattern area.

このように、レチクル5が角度εの回転偏位を伴うよう
なセット条件下にあっても、ウニ・・10に転写された
第1層目のパターン領域はいずれも実質的に角度Cの影
響を受けることがない。
In this way, even if the reticle 5 is set under a setting condition that involves a rotational deviation of the angle ε, the pattern area of the first layer transferred to the sea urchin 10 is substantially affected by the angle C. I never receive it.

次に第2層目以降のパターンの重ね合わせ露光転写につ
いて第10図および第11図と共に説明する。
Next, the overlapping exposure transfer of patterns in the second and subsequent layers will be explained with reference to FIGS. 10 and 11.

第10図は、第6図に示した投影レンズ6、アライメン
ト顕微鏡WL、WX、WRの配置関係を第1直交座標X
Y平面上に示した説明図で、投影レンズ6の最大露光領
域6a内におけるレチクルパターン領域5aの投影領域
6bの中心、すなわち投影レンズ6の光軸は、第1直交
座標XYの原点に一致している。投影レンズ6の周囲の
所定位置に配電された各アライメント顕微@WL、 W
X、 WRはそれぞれの視野に見たてた破線の円で示さ
れてお)、それぞれの検出中心をLCIXCs B−C
とし、LCとRCOX軸方向の間隔をLとして示す。
FIG. 10 shows the arrangement relationship of the projection lens 6 and the alignment microscopes WL, WX, and WR shown in FIG.
In the explanatory diagram shown on the Y plane, the center of the projection area 6b of the reticle pattern area 5a within the maximum exposure area 6a of the projection lens 6, that is, the optical axis of the projection lens 6, coincides with the origin of the first orthogonal coordinate XY. ing. Each alignment microscope @WL, W distributed with power at a predetermined position around the projection lens 6
X, WR are indicated by dashed circles in each field of view), and each detection center is indicated by LCIXCs B-C.
The distance between LC and RCOX in the axial direction is shown as L.

第11図は、すでに第1層目のパターンが転写されてい
るウェハ10を模式的に示す平面図で、ウェハ10内の
成る一列のパターン領域E、+〜E6とその近傍のみを
描いである。パターン領域E。
FIG. 11 is a plan view schematically showing the wafer 10 on which the first layer pattern has already been transferred, and only depicts a row of pattern areas E, + to E6 in the wafer 10 and their vicinity. . Pattern area E.

〜E6の上下、左右のストリートライン上には、配列座
標系のβの各軸に沿って細長いアライメント用のウェハ
マークがすでに形成されている。ここでは、これらのウ
ェハマークのうち、α軸と平行な1本のストリートライ
ン上で互いに間隔がほぼLだけ離れた2つのウェハマー
クALとAR。
Elongated wafer marks for alignment have already been formed on the upper, lower, left and right street lines of ~E6 along each axis of β in the array coordinate system. Here, among these wafer marks, two wafer marks AL and AR are spaced apart from each other by approximately L on one street line parallel to the α axis.

それにβ軸と平行な1本のストリートライン上の1つの
ウェハマークAXを2層目以降の重ね合わせ露光のウェ
ハ10のアライメント用に使うものとする。
In addition, one wafer mark AX on one street line parallel to the β axis is used for alignment of the wafer 10 for overlapping exposure of the second and subsequent layers.

さて、第21il目のパターンの露光に先立って、レチ
クル5として第1層目のときとは異なる回路パターンの
ものがレチクルホルダ15にマウントされる。従って再
びレチクルによる回転偏位を考慮する必要がある。そこ
で第2層目のパターン露光に際しても、まずステージ7
を移動させてレチクル5の透光マークRRとRLの投影
像を微小開口部材8と光電検出器9とによって検出し、
レーザ干渉計13.34によってその位置座標を求め、
回転偏差を(1)又は(2)式に従って角度ε′として
検出しておく。
Now, prior to the exposure of the 21st pattern, a reticle 5 with a circuit pattern different from that in the first layer is mounted on the reticle holder 15. Therefore, it is necessary to consider the rotational deviation due to the reticle again. Therefore, when performing pattern exposure for the second layer, stage 7 is first exposed.
is moved to detect the projected images of the transparent marks RR and RL on the reticle 5 using the minute aperture member 8 and the photoelectric detector 9;
Find its position coordinates using a laser interferometer 13.34,
The rotational deviation is detected as an angle ε' according to equation (1) or (2).

次にアライメント顕微ψWLはWRの検出中心LCとR
Cの調整を行なうが、この調整では、第10図に示すよ
うに、アライメントm微鋭WLとWRの雨検出中心LC
とRCを結ぶ線分がXY座標平面上においてX軸に対し
前記角度ε′だけ傾くようにする。このためにはアライ
メント顕微鏡WRの検出中心RCを、第2層目のレチク
ルの回転偏位角度ε′からδy#L・ε′で求められる
変位量ayだけY軸方向に変化させればよい。これは、
具体的には、アライメント顕微鏡WRの光学系内部のバ
ーピングガラスやプリズム等の光学部品を回転またはシ
フト移動させることによシ微調整可能である。この場合
、検出中心RCを決った量だけ変位させるのに、バーピ
ングガラス等の回転角またはプリズム等の移動量を検出
する別の検出手段を設けてその検出信号を用いて行なっ
てもよいが、前記レーザ干渉計13.34を利用して行
なうほうが何かと好都合である。このレーザ干渉計13
.34を利用する場合においては、ステージ7に周定し
た位置決め用の微小開口部材8のスリット開口8aを利
用して、1ずアライメント顕微、QWLの検出中心LC
と、111記スリットh口8aのYI11方向の中心と
が一致するようにステージ7の位置決めを行ない、前記
レーザ干渉計64でそのときのY座標値y v−J、 
f計測する。次いでステージ7を距離したけX軸方向に
移動させて、同じスリット開口8aをアライメント顕微
@WRで検出できるようにする。このときレーザ干渉計
64によるY軸座標測定値が (y−1+δy)となる
ようにステージを位置決めし、その後に検出中心RCと
スリット開口8aの中心のY座標値が一致するようにア
ライメント顕微鏡WRの光学系内の光学部品を回転また
は移動させる。
Next, the alignment microscope ψWL is the detection center LC and R of WR.
In this adjustment, as shown in Fig. 10, the rain detection center LC of alignment m fine sharp WL and WR is
The line segment connecting RC and RC is made to be inclined by the angle ε' with respect to the X axis on the XY coordinate plane. For this purpose, the detection center RC of the alignment microscope WR may be changed in the Y-axis direction from the rotational deviation angle ε' of the second layer reticle by the displacement ay determined by δy#L·ε'. this is,
Specifically, fine adjustment is possible by rotating or shifting optical components such as burping glass and prisms inside the optical system of the alignment microscope WR. In this case, to displace the detection center RC by a predetermined amount, another detection means for detecting the rotation angle of the burping glass or the amount of movement of the prism or the like may be provided and the detection signal may be used. , it is more convenient to use the laser interferometers 13 and 34. This laser interferometer 13
.. 34, the slit opening 8a of the positioning minute aperture member 8 provided around the stage 7 is used to locate the detection center LC of the first alignment microscope and QWL.
The stage 7 is positioned so that the center of the 111th slit h opening 8a in the YI11 direction coincides, and the laser interferometer 64 calculates the Y coordinate value y v-J at that time.
Measure f. Next, the stage 7 is moved in the X-axis direction by a distance so that the same slit opening 8a can be detected by the alignment microscope @WR. At this time, the stage is positioned so that the Y-axis coordinate measurement value by the laser interferometer 64 becomes (y-1+δy), and then the alignment microscope WR is moved so that the detection center RC and the Y-coordinate value of the center of the slit opening 8a match. Rotate or move optical components within an optical system.

以上のようにしてアライメント顕微fiWLとWRの調
整が終了すると、次にウェーi o (第1層目の転写
パターンが形成されたもの)をホルダ11上に載置し、
真空等によシ吸着固定する。この場合、ウェハ10は7
アセツ) 10aを使ってホルダ11上に粗く位置決め
される。その後、ウニ・・10上の1つのストリートラ
イン上に距離りだけ離れて形成された2つのウェハマー
クAL、ARがそれぞれアライメントs微境WLとWR
の検出視野内に入るようにステージ7を位置決めする。
When the adjustment of the alignment microscopes fiWL and WR is completed as described above, the way i o (on which the first layer transfer pattern is formed) is placed on the holder 11,
Fix by suction using a vacuum, etc. In this case, the wafer 10 has 7
10a to roughly position it on the holder 11. After that, two wafer marks AL and AR formed on one street line on the sea urchin 10 at a distance apart are aligned at the alignment fine boundaries WL and WR, respectively.
The stage 7 is positioned so that it is within the detection field of view.

この位置決めは、ステージZ上の微小開口部材8に対す
るウェハ10の位置が概ね定めら九ているから、予じめ
アライメント顕微鏡WLとWRの検出中心LCとRCが
微小開口部材8のスリット開口8aと一致したときのス
テージ7の座標値を記憶しておくことで容易に行なうこ
とができる。
In this positioning, since the position of the wafer 10 with respect to the minute aperture member 8 on the stage Z is approximately determined, the detection centers LC and RC of the alignment microscopes WL and WR are aligned with the slit opening 8a of the minute aperture member 8 in advance. This can be easily done by storing the coordinate values of the stage 7 when they match.

さて、ウェハ10上の2つのつ王・・マークALとAR
がアライメント顕微鏡WRとWLによってとらえられる
と、アライメントa微鋭WLの検出中心LCとウェハマ
ークALとが一致し、アライメントa微鏡WRの検出中
心RCとウェハマークARとが一致するように、ウエノ
・ホルダ11をθ軸回転駆動部67によシ回転させる。
Now, the two kings on wafer 10... marks AL and AR.
is captured by the alignment microscopes WR and WL, the detection center LC of the alignment a micro-sharp WL matches the wafer mark AL, and the wafer mark is aligned so that the detection center RC of the alignment a micro-shape WR matches the wafer mark AR. - The holder 11 is rotated by the θ-axis rotation drive unit 67.

この際、ウェハホルダ11の回転中心をウェハマークA
Lの近傍に定めておくと、ホルダ11を回転したとき、
アライメント顕微dWLの検出中心LCからのウニ・・
マークALのずれ量は極めて小さくなる。この場合には
、実質的にアライメント顕微鏡WRの検出中心RCから
のウエノ・マークARのY軸方向のずれが零となるよう
にウェハホルダ11の微小回転またはステージ7のY軸
方向への微小移動を行なうだけでよい。このようにして
ウニI・10のステージ7に対する回転位置が定まると
ホルダ11はステージ7に固定される。
At this time, the rotation center of the wafer holder 11 is set at the wafer mark A.
If it is set near L, when the holder 11 is rotated,
Sea urchin from the detection center LC of alignment microscope dWL...
The amount of deviation of the mark AL becomes extremely small. In this case, the wafer holder 11 is slightly rotated or the stage 7 is slightly moved in the Y-axis direction so that the deviation of the Ueno mark AR in the Y-axis direction from the detection center RC of the alignment microscope WR becomes substantially zero. Just do it. When the rotational position of the sea urchin I/10 with respect to the stage 7 is determined in this manner, the holder 11 is fixed to the stage 7.

以上のようにしてウエノ・10内の配列座標系αβは第
12図に示す如くステージ7のXY座標軸に対して角度
ε′だけ傾いて位置決めされ、従って第2層目のレチク
ル50投影パターン領域Po′とウニ・・10上にすで
に存在する第1層目の各パターン領域E1〜&とは、そ
れぞれXY座標軸に対して反時計方向に角度ε′だけ傾
いた状態で設定される。このようなウエノ・10の位置
決めが終了すルト、ウェハマークALとアライメント顕
微鏡WLの検出中心LCとが一致したときのステージ7
のX座標値、およびステージ7を移動してウニ/Sマー
りAXとアライメント顕微鏡WXの検出中心XCとが一
致したときのステージ7のX座標値とに基づいて、CP
U30がパターン領域P。′ト、ウェハ10上の各パタ
ーン領域El〜E6 との中心の位置関係を求め、パタ
ーン領域PG’がElに重なるようにステージ7を移動
し、シャッタ4aを開いて露光する。次いでパターン領
域Po′をE2以下の第1層目パターン領域のそれぞれ
に順次重ね合わせるためにステージ7をステッピンク移
動するが、その際には前述(3) (4)式に基づいて
ステージ7を位置決めすれば、レチクル5の角度ε′の
回転偏位はウェハ10上の全てのパターン領域において
相殺され、従って第1層目と第2層目のパターン領域が
互いに回転偏位なく重ね合わされることになる。以下、
第3層目以降についても、アライメント顕微鏡WL、W
Rの調整を行ない、同様にステップアンドリピートの焼
付けが回転偏位の発生なしに行なわれる。
As described above, the array coordinate system αβ in the Ueno 10 is positioned at an angle ε' with respect to the XY coordinate axes of the stage 7 as shown in FIG. ' and sea urchin... Each of the pattern areas E1 to & of the first layer already existing on the 10 is set to be tilted by an angle ε' in the counterclockwise direction with respect to the XY coordinate axis. Stage 7 is when the positioning of the wafer 10 is completed and the wafer mark AL matches the detection center LC of the alignment microscope WL.
Based on the X coordinate value of CP
U30 is the pattern area P. Then, the positional relationship of the center with each pattern area El to E6 on the wafer 10 is determined, and the stage 7 is moved so that the pattern area PG' overlaps El, and the shutter 4a is opened for exposure. Next, the stage 7 is moved stepwise in order to sequentially overlap the pattern area Po' with each of the first layer pattern areas below E2. Once positioned, the rotational deviation of the angle ε' of the reticle 5 is canceled out in all pattern areas on the wafer 10, so that the pattern areas of the first layer and the second layer are overlapped with each other without any rotational deviation. become. below,
For the third and subsequent layers, alignment microscopes WL and W
By adjusting R, step-and-repeat printing is similarly performed without occurrence of rotational deviation.

尚、前述の実施例ではアライメント顕微@l’L。In addition, in the above-mentioned example, the alignment microscope @l'L.

WRの調整を微小開口部材8と光電検出器9とを用いて
行なったが、ウェハ10上にウェハマークALがあると
きはそれを用いても同様に調整が行なえる。この場合、
まずウェハマークALをアライメント顕微鏡WLの検出
中心LCと一致させたのちステージ7をX軸方向に移動
させ、アライメント顕微鏡WRがウェハマークALをそ
の検出視野内にとらえたらステージ7を停止し、その検
出中心RCとウェハマークALとが一致するように検出
中心RCを位置調整する。これによって両アライメント
顕微境WLとWRの検出中心LCとECを結ぶ線分がX
軸と平行になる。その後、予じめ求めておいた角度6′
に基づいてδγζLε′だけステージ7をY軸方向に移
動させて位置決めし、アライメント顕微鏡WRの検出中
心RCが再びウェハマークALと一致するように該アラ
イメント顕微鏡WRの光学系中のバーピングガラスやプ
リズム等を変位させればよい。
The WR was adjusted using the minute aperture member 8 and the photoelectric detector 9, but if there is a wafer mark AL on the wafer 10, the same adjustment can be made using that mark. in this case,
First, the stage 7 is moved in the X-axis direction after aligning the wafer mark AL with the detection center LC of the alignment microscope WL, and when the alignment microscope WR captures the wafer mark AL within its detection field of view, the stage 7 is stopped and the detection The detection center RC is positioned so that the center RC and the wafer mark AL coincide. As a result, the line segment connecting the detection centers LC and EC of both alignment microscope boundaries WL and WR is
become parallel to the axis. After that, the previously determined angle 6'
The stage 7 is moved and positioned by δγζLε' in the Y-axis direction based on etc. may be displaced.

また前述の実施例は投影型露光装置に適用した場合であ
るが1本発明はこれに限らず、マスクとウェハとを微小
間隙を介して対面させ、マスク側から露光用の光線或い
はX線等を照射し、ウエノ・上にマスクのパターン像を
転写しては一定距離だけマスクを゛平行移動させてこn
を繰返す所謂プロキシミテイ方式(近接方式)のステッ
プアンドリピート露光装置にも同様に適用可能であるこ
とは述べるまでもない。
Furthermore, although the above-mentioned embodiment is applied to a projection exposure apparatus, the present invention is not limited to this; a mask and a wafer are made to face each other through a minute gap, and exposure light, X-rays, etc. are applied from the mask side. irradiate the mask, transfer the pattern image of the mask onto the wafer, and then move the mask a certain distance in parallel.
Needless to say, the present invention is similarly applicable to a so-called proximity type step-and-repeat exposure apparatus that repeats the process.

以上のように、本発明によれば、レチクルのウェハ移動
系に対する回転偏位を定量的に短時間で精度よく求めて
露光に先立ってウニ・・移動方向を補正できるから、重
ねて焼付けられる回路パターン同士がレチクルの回転偏
位に起因して位置ずれを起すのを効果的に防止でき、レ
チクル毎に1度だけアライメント顕微鏡の調整をするだ
けで以後のステッピング中にレチクルの回転偏位が残ら
ず、従って回転偏位による重ね合わせ誤差の防止が極〈
短時間の調整で果し得るものである。また本発明ではレ
チクルパターンを露光用の投影光学系によって投影した
像そのものをステージ上の光電検出器で直接検出してレ
チクルパターン像のステージ移動座標系に対する回転偏
位を求めておシ、・このように本来的に像面湾曲や歪み
を少なくしである投影光学系のみを使って、他に検出光
学系を必要としないので、回転偏位の検出自体極めて高
精度で投影光学系と整合のとれたものとなシ、従ってそ
の回転偏位検出量による回転偏位相殺のための補正の精
度も検めて高精度とすることができるものである。
As described above, according to the present invention, the rotational deviation of the reticle relative to the wafer movement system can be determined quantitatively and accurately in a short time, and the direction of movement can be corrected prior to exposure. It can effectively prevent patterns from being misaligned with each other due to rotational deviation of the reticle, and by adjusting the alignment microscope only once for each reticle, rotational deviation of the reticle will not remain during subsequent stepping. Therefore, the prevention of overlay errors due to rotational deviation is extremely
This can be accomplished with a short amount of adjustment. In addition, in the present invention, the image of the reticle pattern projected by the projection optical system for exposure is directly detected by a photoelectric detector on the stage to determine the rotational deviation of the reticle pattern image with respect to the stage movement coordinate system. Since only the projection optical system, which inherently reduces field curvature and distortion, is used and no other detection optical system is required, the detection of rotational deviation itself is extremely accurate and can be done in alignment with the projection optical system. Therefore, the accuracy of the correction for canceling the rotational deviation based on the detected amount of rotational deviation can be checked to make it highly accurate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は重ね合わされたパターン相互間の回転偏位を示
す説明図、第2図は本発明の回転偏位検出装置の適用対
象例としての縮小投影型露光装置の概−路を示す構成図
、第6図はレチクルの透光マークの位置および投影レン
ズ周囲の6本のアライメント顕微鏡の配置の様子を第1
直交座標糸XYおよび第2直交座標糸xyとの関連で示
した模式斜視図、第4図(a) (b)は微小開口部材
の一例を示す平面図とそのA−A線矢視断面図、第5図
は実施例に係る露光装置制御系の構成を示すブロック図
、第6図はレチクルパターンのウェハ上での投影像を第
1および第2直交座標系の原点を一致させて示した拡大
図、第7図はステージの歩進によって次々に露光したと
きの隣シ合う転写パターンの回転偏位とその相殺を示す
説明図、第8図はステージの歩進に際しての位置決め座
標変換を示す説明図、第9図は第1層目の転写パターン
について回転偏位が相殺されることを示すウニ・・上の
転写パターン配列の説明図、第10図は投影レンズと各
アライメント顕微境の第1直又座標XY平面上での配置
関係を示す説明図、第11図はすでに第1層目のパター
ンが転写されたウニ・・の模式平面図、第12図は第2
層目のパターンの重ね合わせを示す説明図である。 1:照明光学系、2.3:コンデンサレンズ、4a、 
4b、 4c:シャッタ、  5ニレチクル、  5a
:パターン領域、  6:投影レンズ、  7:ステー
ジ、  8:微小開口部材、  8a:スリ lト開口
、9:光電検出器、  10:ウェハ、  11:ウエ
ハホルダ、  12:ギャップセンサ、  16:レー
ザ干渉計、  14:反射鏡、  15ニレチクルホル
タ、WL、 WX、 WRニアライメン)顕微鏡、60
:マイクロコンピュータ(CPU)、 61コインター
フエース、  62:シャンタ駆動部、 66:レチク
ルアライメント制御系、  64:レーザ干渉計、 3
5:X軸駆動部、 36:X軸駆動部、67:θ軸駆動
部、 68:Z軸駆動部、 69:焦点検出部、  R
R%RL:透光マーク% RR’ 、 RL’:マーク
像、  AL A凡AX:ウニ/)マーク、Es〜E9
;転写されたパターン領域。 代理人木村三朗 −7: 米j図 l 、+2図 X□ 2−3厘 士4図 オフ0口 Y オフ1口 オフ2口
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the rotational deviation between superimposed patterns, and FIG. 2 is a configuration diagram showing the outline of a reduction projection type exposure apparatus as an example to which the rotational deviation detection apparatus of the present invention is applied. , Figure 6 shows the position of the transparent mark on the reticle and the arrangement of the six alignment microscopes around the projection lens.
A schematic perspective view shown in relation to the orthogonal coordinate thread XY and the second orthogonal coordinate thread xy, FIG. , FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the exposure apparatus control system according to the embodiment, and FIG. 6 shows the projected image of the reticle pattern on the wafer with the origins of the first and second orthogonal coordinate systems aligned. An enlarged view, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the rotational deviation of adjacent transfer patterns and their cancellation when exposed one after another as the stage advances, and FIG. 8 shows the positioning coordinate transformation when the stage advances. An explanatory diagram, Fig. 9 is an explanatory diagram of the transfer pattern arrangement on the sea urchin showing that the rotational deviation of the first layer transfer pattern is canceled out, and Fig. 10 is an explanatory diagram of the transfer pattern arrangement on the surface of the projection lens and each alignment microscope boundary. An explanatory diagram showing the arrangement relationship on the coordinate XY plane, Figure 11 is a schematic plan view of the sea urchin to which the first layer pattern has already been transferred, and Figure 12 is the second layer pattern.
It is an explanatory view showing superposition of patterns of layers. 1: illumination optical system, 2.3: condenser lens, 4a,
4b, 4c: Shutter, 5th reticle, 5a
: pattern area, 6: projection lens, 7: stage, 8: minute aperture member, 8a: slit aperture, 9: photoelectric detector, 10: wafer, 11: wafer holder, 12: gap sensor, 16: laser interferometer , 14: Reflector, 15 Niticle Holter, WL, WX, WR Near Alignment) Microscope, 60
: Microcomputer (CPU), 61 coin interface, 62: Shunter drive unit, 66: Reticle alignment control system, 64: Laser interferometer, 3
5: X-axis drive section, 36: X-axis drive section, 67: θ-axis drive section, 68: Z-axis drive section, 69: Focus detection section, R
R%RL: Transparent mark% RR', RL': Mark image, AL A AX: Uni/) mark, Es~E9
; Transferred pattern area. Agent Saburo Kimura-7: Rice j figure l, +2 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マスクのパターンが転写される被露光物を載置して移動
平面をなす直交座標系の両座標軸方向に2次元移動可能
なステージと;該ステージに設けられ、前記マスクパタ
ーンの光学像中の予じめ定められた局所部分を検出する
光電検出手段と;前記ステージの移動によシ前記光電検
出手段で検出される前記光学g#局所部分の前記直交座
標糸における位置を検出する位置検出手段と:互いに異
なる柳数個所の前記光学像局所部分について前記位置検
出手段によって検出された位置情報に基づいとする露光
装置用の回転偏位検出装置。
a stage capable of two-dimensional movement in the directions of both coordinate axes of an orthogonal coordinate system forming a moving plane on which an exposed object to which a mask pattern is transferred; photoelectric detection means for detecting a predetermined local portion; position detection means for detecting the position of the optical g# local portion on the orthogonal coordinate thread detected by the photoelectric detection means as the stage moves; : A rotational deviation detecting device for an exposure apparatus based on positional information detected by the position detecting means for the optical image local portions at several different locations.
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