JP3604801B2 - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents

Description

【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の説明でも明らかなように、アライメント誤差の低減のためには、回転／倍率を装置の基準に合わせることが不可欠である。しかし、現状では装置の基準合わせを行う場合には、焼き付けを行うウエハが必要であり、これは、ある期間をおいて定期的に確認および補正を行う上では大きな負荷となる。さらに、焼き付け後に、現像と計測が必要であることは言うまでもないことであり、トータルでかなり長時間の間、装置を止めてしまうことになる。
【００１５】
また、マスク基準プレート４に対して、あるトレランスで位置合わせを行ったマスク３で隣接重ね焼きを行っているため、焼き付けて得られるマスク３とＸＹステージ１３の回転、投影レンズ８の倍率のずれ量にはマスク３のアライメント残差が含まれてしまう。
【００１６】
より精度良く装置の基準合わせを行うためには、マスク３のアライメント残差を予め保存しておいて、マスク３とＸＹステージ１４の回転の計算、投影レンズ８の倍率計算時に反映する等の操作を行う必要がある。
【００１７】
本発明で解決しようとしている課題は、上述のような回転および倍率の誤差を求める負荷および時間を少なくすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る第１の露光装置は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第１マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第３マークを有する、前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第１マークと、前記マスクに形成された複数の第２マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記複数の第３マークと前記マスクに形成された複数の第４マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第２マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第３マークと前記複数の第４マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする。
この第１の露光装置に係る好ましい実施例において、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第１マークおよび前記第２マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする。また、前記検出手段により検出されるべき前記第１マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第２マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする。また、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第３マークおよび前記第４マークの像を撮像することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る第２の露光装置は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光装置であって、
第１マークを有し、前記基板を移動させる基板ステージと、
複数の第５マークを有し、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材と、
前記投影光学系を介して、前記第１マークと、前記複数の第５マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記複数の第５マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算手段と
を有することを特徴とする。
この第２の露光装置に係る好ましい実施例において、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源からの光により照明された前記第１マークおよび前記第５マークの像を撮像する撮像手段を含むことを特徴とする。また、前記検出手段により検出されるべき前記第１マークを、前記基板ステージにより、前記複数の第５マークそれぞれに対応した位置に移動させることを特徴とする。また、前記基準部材は、複数の部分に分離して設けられていることを特徴とする。また、前記基準部材は、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての第３マークを有することを特徴とする。ここで、前記第５マークと前記第３マークとは異なるマークであることを特徴とする。さらに、前記検出手段は、前記パターンを投影するための光源とは異なる光源からの光により照明された前記第３マークおよび前記第４マークの像を撮像することを特徴とする。
本発明に係る第１の露光方法は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第１マークと、前記マスクに形成された複数の第２マークのそれぞれとの間の位置ずれ、および前記投影光学系に関して前記マスクの側に設けられた基準部材に配された、前記マスクを位置合せするための基準マークとしての複数の第３マークと、前記マスクに形成された複数の第４マークとの間の対応するものどうしそれぞれの位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第２マークに関する複数の位置ずれおよび前記複数の第３マークと前記複数の第４マークとの間の複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする。
本発明に係る第２の露光方法は、
投影光学系を介してマスクのパターンを基板に投影する露光方法であって、
前記投影光学系を介して、前記基板を移動させる基板ステージに形成された第１マークと、前記投影光学系に関して前記マスクの配されるべき位置の側であって当該位置とは異なる位置に設けられた基準部材に形成された複数の第５マークのそれぞれとの間の位置ずれを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記複数の第５マークに関する複数の位置ずれに基づいて、前記投影光学系の光軸まわりの回転方向に関する前記基準部材と前記基板ステージとの間の位置誤差および前記投影光学系の倍率誤差の少なくとも一方を求める演算工程と
を有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態によれば、マスクを感光基板（ウエハ）に転写するための照明手段と投影レンズと、その照明光の光量を制御するシャッタと、その照明光の範囲を制御するブレードと、感光基板と装置のキャリブレーションに使用するキャリブレーションプレートを搭載して投影レンズの光軸に対し平行方向および垂直方向へ駆動するＸ、Ｙ、θおよびＺステージと、それらのステージの平行および垂直方向の駆動位置を計測する手段と、マスクと感光基板上のパターンおよびマスクとキャリブレーションプレート上のパターンを投影レンズを介して重ね合わせて同時に計測できる手段と、マスクを位置合わせするためのマスク基準プレートを投影レンズの鏡筒上に持ちそのマスク基準プレートとマスク上のマークを重ね合わせて同時に計測できる手段と、その計測により求まったずれ量を元に所定の量だけマスクをＸ、Ｙ、θ方向へ駆動する手段とを有する露光装置において、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙ、θステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれをマスクを介在させて計測し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の実施の他の形態によれば、上記の露光装置において、マスクを介在させることなく、マスク基準プレートの座標とＸ、Ｙおよびθステージの座標のずれ、および投影レンズ倍率のずれを計測し、合わせ込みを自動で行うことを特徴とする。
【００２２】
【作用】
図２に示すように従来マスクとウエハをＴＴＬオンアクシスでアライメントしたり、マスク３をマスク基準マーク４にアライメントする時に使用していた、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’を利用する。このＴＴＬオンアクシススコープ２、２’の対物ミラーを２Ａ、２Ａ’の位置に移動し、その位置で光ファイバ２０で導いたランプ１からの露光照明光でマスク３のマーク３Ａ、３Ｂと投影レンズ８を通してＸＹステージ１４上のキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを照明する。その反射光を同じＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のカメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）で画像データとして取り込み、ずれ量を計測する。
【００２３】
マーク１５Ａは、図１に示す従来の露光装置においては、グローバルアライメント用のＴＴＬオフアクシススコープユニット５を位置合わせするために１個が設けられている。そこで、ＸＹステージ１４を移動してマーク１５Ａをマーク３Ａと３Ｂの投影位置に順次し、各ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’で、その時の画像を取り込み、ずれ量を求める。マーク３Ａと３Ｂの距離はマスク３の設計値で予め分かっているので、例えば、以下のようにしてマスク３とＸＹステージ１４の回転、および投影レンズ８の倍率が求まる。
【００２４】
【表２】

【００２５】
したがって、例えば、回転ずれはθアンドチルトステージ１３を駆動して、投影レンズ倍率は図示しないマスクステージまたは倍率補正用レンズを駆動して補正する。
【００２６】
【実施例１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
マスクを介在させて計測を行う場合の実施例について述べる。
本発明の一実施例に係るシステム構成を示した図２と、図２の装置における計測フローチャートである図３に従って具体的な計測方法の説明を行う。
【００２７】
まず初めに、図２を使って本実施例のシステムの構成について説明する。
マスク３のマークとＸＹステージ１４上のキャリブレーションプレート１５上のマークを、投影レンズ８を通して重ね合わせて計測できるＴＴＬオンアクシススコープ２、２’を図２のようにマスク３と露光照明ランプ１の間に設ける。
このＴＴＬオンアクシススコープ２、２’はマスク３上を任意の位置に独立に駆動可能である。
【００２８】
ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’が各々、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動した時には、マスク３とマスク基準プレート４、４’の各マークが同時に観察でき、２Ａ、２Ａ’の位置へ駆動した時はマスク３と投影レンズ８を介してＸＹステージ１４上のマークを同時に観察することが可能である。
【００２９】
マスク基準プレート４、４’上のマークを観察する場合は照明ユニット６から光ファイバ７、７’で導かれた光でマークを照明する。このとき、ランプ１からの光（露光光）をＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に導くためのシャッタ１９は閉じられている。また、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のフォーカス合わせに関しては、マスク基準プレート４、４’は製造時にＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に対し合わせ込みが行われており、マスク３に関しては、マスク３のガラス厚のバラツキは存在するがＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のフォーカス深度が充分にあるため、無視できる。
【００３０】
一方、ＸＹステージ１４上のキャリブレーションプレート１５上のマークを観察する場合は、露光光をＴＴＬオンアクシススコープ２、２’に導くためのシャッタ１９が開かれ、偏光ビームスプリッタ２１、２１’（図示省略）で分光された光で、マスク３のマークとＸＹステージ１４上のマークが照明される。
【００３１】
ＸＹステージ１４上のマークに関しては投影レンズ８を介して観察しているため、フォーカス合わせが必要となる。フォーカス合わせの方法は、光オートフォーカスユニット９でキャリブレーションプレート１５のＺ方向の位置を確認しながら、θアンドチルトステージ１３をＺ方向へ駆動してマークを上下動させ、マークの画像のコントラストとフォーカス位置の関係を表すデータを採る。一般に、コントラストとその時のフォーカス位置のデータはグラフにすると、上または下に凸の形になる。よって、このグラフからピーク位置または、ディップ位置を求めることで、画像のベストフォーカス位置とする。また、気圧、温度および露光状態により、投影レンズ８のベストフォーカス位置は時々刻々と変化している。これにより、当然、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’の画像フォーカスのベストピント位置も変化することになる。この変化に対しては、気圧、温度および露光状態を常時モニタしながらフォーカス変化量を計算し、光オートフォーカスユニット９でＺ方向の位置を計測しながらθアンドチルトステージ１３を駆動してリアルタイムで補正を行っている。
【００３２】
ＸＹステージ１４の上には、ＸＹ平面上でθ方向およびＺ方向と任意の傾き方向へ駆動できるθアンドチルトステージ１３が配置され、その上にさらにバーミラー１６とウエハチャック１２とキャリブレーションプレート１５が配置されている。
【００３３】
ＸＹステージ１４の位置はバーミラー１６とレーザ干渉計１７により、常にモニタされている。さらに、ＸＹステージ１４の位置計測系および駆動系は、図２では１軸しか図示していないが、実際には３軸以上あり、ＸＹ方向は元より、ＸＹ平面でのθ方向に関する制御も行っている。Ｚ方向および傾きに関しては、光オートフォーカスユニット９により、その位置が計測されθアンドチルトステージ１３を駆動することで制御されている。
【００３４】
図２では、マスク３上のマークは、投影レンズ８の光軸を中心に対称な３Ａ、３Ｂの２つのマークしか図示していないが、マスク３上の任意の位置に複数個、置くことが可能である。
【００３５】
次に、図３を使って図２の装置における具体的な計測方法について説明を行う。
（ステップ１０１）
初めに、マスク３とマスク基準プレート４、４’のアライメントを行う。
方法は、図２の照明ユニット６から光ファイバ７にて導かれた光でマスク基準プレート４の下から、マスク基準プレート４上のマークとマスク３のマーク（どちらも図示省略）を照明する。照明された各マークをＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のミラーを、２Ｃ、２Ｃ’の位置へ駆動することにより、カメラ２Ｄ、２Ｄ’（図示省略）へ画像として取り込む。取り込んだ画像データをデジタル処理してマスク基準プレート４、４’とマスク３のずれ量を求める。ずれ量は、Ｘ、Ｙシフトとθの３つである。
【００３６】
（ステップ１０２）
次に、求まったずれ量がトレランス内に収まっているか／否かを判定する。
トレランス判定は、Ｘ、Ｙシフトとθの各々について行い、どれかひとつでも、トレランスをオーバーしていれば、「否」の判定となる。
【００３７】
（ステップ１０３）
トレランス外であれば、ステップ１０１で求めたずれ量を元に、マスクステージ（図示省略）を駆動して追い込みを行う。
ここで駆動を行う場合、スループットを重視するのであれば、トレランスをオーバーしたずれに対してだけ行えば良いし、駆動により発生するかも知れない他成分を懸念するのであれば、トレランス判定の結果に関わりなく、Ｘ、Ｙ、θ全てを駆動すれば良い。
追い込みを行った後、再度、ステップ１０１へ戻り、計測を行い、ステップ１０２にてトレランス判定を行う。
【００３８】
（ステップ１０２）
トレランス判定を行っている以上、トレランスが０でない限りトレランス以下の追い込み残差が、存在してしまうことは明らかである。この残差は保存しておいて、最終的にマスク基準プレート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投影レンズ８の倍率の経時変化の計算をする時に考慮する。
【００３９】
トレランス内に追い込まれていれば、次の計測動作へ移る。
【００４０】
（ステップ１０４Ａ）
次に、マスク基準プレート４、４’とＸＹステージ１４との回転、および投影レンズ８の倍率の計測準備のための、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のミラーを２Ａ、２Ａ’の位置へ駆動する。この位置はマスク３上のマーク３Ａ、３Ｂが観察できる位置である。
ＸＹステージ１４で、キャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａをマスク３上のマーク３Ａの投影位置へ駆動する。観察用の露光光シャッタ１９を開いて露光光を光ファイバ２０でＴＴＬオンアクシススコープ２へ導く。図示していないが、ＴＴＬオンアクシススコープ２’にも同様に光ファイバで露光光を導いている。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ２１でマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを照明する。このようにして照明された光は、キャリブレーションプレート１５上で反射され再度、ＴＴＬオンアクシススコープ２に戻ってくる。再度、偏光ビームスプリッタ２１を通った光は、今度はカメラ２Ｄへと進む。カメラ２Ｄでは、このようにして入って来た光を画像として取り込み計測を行う。
【００４１】
（ステップ１０５Ａ）
続いて、画像のコントラストが最良となるＺ方向の位置を求める。
すなわち、光オートフォーカスユニットでキャリブレーションプレート１５のＺ方向位置を計測、同時に画像を取り込む。取り込んだ画像をデジタル処理して、キャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａのコントラストを計算する。一定量、θアンドチルトステージ１３をＺ方向へ駆動し、その位置を光オートフォーカスユニット９で計測し、再度、コントラストを計算する。このような操作を一定回数繰り返し行う。
このようにして採ったＺ位置とキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａのコントラストの関係データからコントラストが良くなるＺ位置を決定する。
【００４２】
θアンドチルトステージ１３と光オートフォーカスユニット９を使って、上記の方法で決定したＺ位置へキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを追い込む。
【００４３】
（ステップ１０６Ａ）
マークのコントラストが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル処理してマスク３上のマーク３Ａとキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求める。
３Ａおよび３Ｂと１５Ａの各マークは種々のものが考えられるが、その内のいくつかを図４（Ａ）（Ｂ）に示す。基本的には、ＸとＹの直交する各方向が独立して計測できるようなマークである。
【００４４】
（ステップ１０４Ｂ）
今度は、ＸＹステージ１４で、キャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａをマスク３上のマーク３Ｂの投影位置へ駆動する。
観察用の露光光シャッタ１９を開いて露光光を光ファイバ（図示省略）でＴＴＬオンアクシススコープ２’へ導く。導かれた露光光は偏光ビームスプリッタ（図示省略）でマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａを照明する。
以後は、ステップ１０４Ａと同様にカメラ（図示省略）で画像を取り込んで計測を行う。
【００４５】
（ステップ１０５Ｂ）
ステップ１０５Ａの時と同様に画像のコントラストが良くなるＺ方向の位置を求める。
方法は、ステップ１０５Ａと同様であるので、説明は省略する。
ここで、ステップ１０５Ａで求めたＺ位置をそのまま使用しないのは、以下の２つの理由からである。
▲１▼ＸＹステージ１４が駆動されることにより発生する、Ｚ方向の変化が存在する。この量は微小であるが、装置の基準である、マスク基準プレートとＸ、Ｙ、θステージの合わせ込みの精度を確保するためには、無視できない。
▲２▼光オートフォーカスユニット９のビームの当たる位置が異なるため、キャリブレーションプレート１５の凹凸の影響および、取り付け誤差による傾きの影響を受けてしまう。つまり、ステップ１０５Ａで求めたＺ位置へ光オートフォーカスユニット９で計測しながら追い込んでも、マーク１５Ａのコントラストが最良になるとは限らない。
【００４６】
（ステップ１０６Ｂ）
マークのコントラストが最良となる位置で画像データを取り込み、デジタル処理してマスク３上のマーク３Ｂとキャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａとの相対的ずれ量を求める。
【００４７】
（ステップ１０７）
ステップ１０６Ａおよびステップ１０６Ｂで求めたＸ、Ｙの各ずれ量と、マスク３のマスク基準プレート４、４’に対する合わせ込み残差量と、投影レンズ８の光軸を原点とした時の、マーク３Ａ、３Ｂのマーク座標から、マスク基準プレート４、４’とＸＹステージ１４の回転と投影レンズ８の倍率を計算により求める。
前回の、同計測値との比較から、経時変化量を求める。
【００４８】
（ステップ１０８）
ステップ１０７で求めた回転、倍率の経時変化の量を元に、装置に補正をかける。補正をかけるための幾通りかの方法を述べておく。
まず、回転に関しては、
▲１▼θアンドチルトステージ１３のθ機構を利用して求まった回転量だけθアンドチルトステージ１３を回転することにより合わせ込む方法、および
▲２▼ＸＹステージ１４の走りを求まった回転量に合わせて階段補正する方法等
がある。
【００４９】
マスク３をマスク基準プレート４とＸＹステージ１４の回転量だけ回転する方法もあるが、この方法は相対位置合わせであり、基準合わせとはならない。
【００５０】
一方、レンズ倍率に関しては、
▲１▼投影レンズ８がウエハ側がテレセントリックでマスク側が非テレセントリックな場合は、マスク３の位置を光軸方向（Ｚ方向）に動かすことで、投影像の大きさを求まった倍率の経時変化分だけ変えることができる。
▲２▼投影レンズ内に倍率補正用の駆動レンズ等がある場合には、そのレンズ等を求まった倍率の経時変化分だけ駆動することで合わせ込みを行う。
【００５１】
【実施例２】
次に、マスクを介在させずに計測を行う場合の実施例について説明する。
本発明の第２の実施例に係るシステム構成を図５に示し、実施例１との違いを主に、説明を行う。
【００５２】
まず、実施例との大きな違いはマスク基準プレート４、４’上にマーク４Ａ、４Ｂを配置したことである。これにより、マスクがなくても計測が可能であり、もし、マスクがあってもマスクの４Ａ、４Ｂに相当する位置にパターンがなく、しかも、透過領域であれば計測が可能となる。
【００５３】
続いて具体的な説明を行っていく。ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’を各々２Ａ、２Ａ’の位置へ駆動することで、マスク基準マーク４、４’上のマーク４Ａ、４Ｂが照明／観察できる。このとき、ＸＹステージ１４上のキャリブレーションプレート上のマーク１５Ａを、マーク４Ａ、４Ｂの投影位置へ駆動して各々のずれ量を計測すれば、マスク基準プレート４、４’の座標と、ＸＹステージ１４の座標の回転と投影レンズ８の倍率が求まる。
【００５４】
ここで、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’のフォーカスはマスク３が存在する状態でマスク３上のマークに合うように調整されているため、マスク３が存在しないと、マスク基準プレート４、４’上のマーク４Ａ、４Ｂはデフォーカスして観察されてしまう。そこで、ＴＴＬオンアクシススコープ２、２’内にフォーカス位置調整用のレンズ２２を設け、このレンズを光軸方向に駆動することで、フォーカス合わせを行う。
【００５５】
また、キャリブレーションプレート１５上のマーク１５Ａのコントラストが最良となる位置もＺ方向にずれるため、コントラストが最良となる位置の検出が短時間で済むように、あらかじめ、ずらした位置（計算値）から計測を開始する。このようにして、フォーカス合わせを行ったあと計測は、実施例１と同様となる。
【００５６】
また、実施例１で述べたと同様に、マスク基準プレート４、４’も図示以外に、任意の位置に複数個、配置することが可能である。
【００５７】
以上のように、本発明によれば、上述のような回転および倍率の誤差を求める負荷および時間を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の装置のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るシステム構成を示す図である。
【図３】図２のシステムにおける計測フローチャートを示す図である。
【図４】図２のシステムで使用するマークを例示する図である。
【図５】本発明の別の実施例に係るシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
１：ランプ、２：ＴＴＬオンアクシススコープ、２’：ＴＴＬオンアクシススコープ、２Ａ、２Ａ’、２Ｃ、２Ｃ’：対物ミラー、２Ｄ、２Ｄ’：カメラ、３：マスク、３Ａ、３Ｂ：マーク、４、４’：マスク基準プレート、４Ａ、４Ｂ：マーク、５：ＴＴＬオフアクシススコープユニット、５Ａ、５Ｂ：ビームスプリッタ、５Ｃ：カメラユニット、５Ｄ：ＴＴＬオフアクシススコープユニットスコープ基準マーク、６：照明ユニット、７、７’：光ファイバ、８：投影レンズ、９：光オートフォーカスユニット、９Ａ：出射光ユニット、９Ｂ：受光ユニット、１１：ウエハ、１２：Ｚステージ、１３：θアンドチルトステージ、１４：ＸＹステージ、１５：キャリブレーションプレート、１５Ａ：マーク、１６：バーミラー、１７：レーザ干渉計、１８：モータ、１９：カメラ、２０：光ファイバ、２１、２１’：偏光ビームスプリッタ、２２：レンズ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reduction projection exposure apparatus used for manufacturing a fine circuit pattern in an LSI manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a configuration diagram of a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus. In FIG. 1, a lamp 1 constitutes an exposure illumination system, and illumination light from the lamp 1 illuminates a mask 3 via an illumination optical system and a shutter (both not shown).
[0003]
In the apparatus shown in FIG. 1, first, the mask 3 is aligned with respect to the mask reference plate 4. The marks on the mask 3 and the mask reference plate 4 are illuminated from below the mask reference plate 4 by the illumination unit 6 with light guided by the optical fiber 7. Although an example using the illumination unit 6 is described here, the light for illuminating the mark on the mask reference plate 4 may be guided from the lamp 1 by a fiber. The image of the illuminated mark is captured as image data by the camera 2D via the objective mirror 2C of the TTL on-axis scope 2 driven to the position 2C.
[0004]
The captured image data is subjected to image processing, and a mask stage (not shown) is driven in the X, Y, and θ directions based on the determined shift amount, whereby the mask 3 is aligned with the mask reference plate 4.
[0005]
Although only one side is shown in FIG. 1, a similar mask reference plate 4 and TTL on-axis scope 2 are formed on the opposite side with respect to the optical axis of the projection lens 8.
[0006]
The pattern of the mask 3 aligned with the mask reference plate 4 is reduced to a predetermined magnification (for example, ５) by the projection lens 8 and projected onto the wafer 11.
[0007]
The wafer 11 is vacuum-adsorbed and fixed to a wafer chuck (not shown). The wafer chuck rotates on a plane perpendicular to the optical axis with a Z stage (Z / S) 12 that drives the wafer chuck in the optical axis direction of the reduction projection lens 8, and holds the wafer in the optical axis direction. It is mounted on a tilting θ-and-tilt stage (θ & Tilt / S) 13 and an XY stage (XY / S) 14 for driving on a plane perpendicular to the optical axis. The position of the wafer 11 in the optical axis direction of the projection lens 8 is measured by the optical autofocus unit 9. More specifically, the optical autofocus unit 9 includes an emission light unit 9A and a light receiving unit 9B for receiving the reflected light of the emitted light from the surface of the wafer 11, and the light receiving position of the wafer 11 at the light receiving unit 9B. The Z position can be measured. The wafer 11 is controlled in the Z direction by the optical autofocus unit 9 and the Z stage 12, and is always adjusted to the best focus position of the projection lens 8.
[0008]
The step amount and the direction in the step and repeat are measured in the X, Y, and θ directions by the bar mirror 16 on the θ-and-tilt stage 13 and the laser interferometer 17 (the bar mirror and the laser for controlling the Y-direction and the θ-direction). The interferometer is not shown in the drawings) and is constantly driven and controlled by a motor 18.
[0009]
The alignment for the mark on the wafer 11 is TTL off-axis (off).
(Axis) Scope unit 5 performs global alignment using non-exposure light. Details regarding the global alignment measurement sequence are omitted here. The configuration of the TTL off-axis scope unit 5 will be briefly described.
The TTL off-axis scope unit 5 includes two polarization beam splitters 5A and 5B, a non-exposure light source and camera unit 5C, and a TTL off-axis scope unit scope reference mark 5D.
The non-exposure light emitted from the non-exposure light source and the camera unit 5C passes through the polarizing beam splitter 5B and is incident on the projection lens 8 by 5A. Here, as the non-exposure light, light having a different wavelength from the exposure light, such as a HeNe laser, is used.
[0010]
The light incident on the projection lens 8 illuminates the measurement mark on the wafer 11 or the calibration plate 15. The light illuminating the measurement mark is reflected and returns to the TTL off-axis scope unit 5 via the projection lens 8 again. The returned light enters the non-exposure light source and the camera unit 5C via the polarization beam splitters 5A and 5B, and reaches the camera as an image via the correction optical system in the non-exposure light source and the camera unit 5C. On the other hand, the TTL off-axis scope reference mark 5D is illuminated with light guided from the illumination unit 6 by an optical fiber. The illuminated image enters the non-exposure light source and the camera unit 5C via the polarizing beam splitter 5B, and reaches the camera as an image. In this way, each image is measured to determine the amount of deviation of the measurement mark on the wafer 11 or the calibration plate 15 from the TTL off-axis scope reference mark 5D.
The pattern of the mask 3 is sequentially exposed on the wafer 11 by a series of operations as described above.
[0011]
In such a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus, when performing exposure in multiple steps, it is important to reduce the alignment error each time.
In particular, in the case of TTL off-axis global alignment, not only a shift error caused by a change in the baseline, but also an alignment error caused by the rotation of the mask 3 and the XY stage 14 and an alignment error caused by the magnification of the projection lens 8 are severe. Management is required.
[0012]
In order to reduce such rotation / magnification alignment errors, a step-and-repeat type reduced projection exposure apparatus is adapted by performing reference adjustment of the apparatus in the following procedure.
[0013]
[Table 1]

[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As is apparent from the above description of the related art, it is essential to adjust the rotation / magnification to the reference of the apparatus in order to reduce the alignment error. However, at present, when the reference of the apparatus is adjusted, a wafer to be burned is necessary, and this becomes a heavy load in performing a periodic check and correction after a certain period. Further, it goes without saying that development and measurement are necessary after printing, and the apparatus is stopped for a considerably long time in total.
[0015]
In addition, since the mask 3 is positioned adjacent to the mask reference plate 4 with a certain tolerance and is overprinted, the rotation of the mask 3 obtained by printing and the rotation of the XY stage 13 and the deviation of the magnification of the projection lens 8 The amount includes the alignment residual of the mask 3.
[0016]
In order to adjust the reference of the apparatus with higher accuracy, the operation of storing the alignment residual of the mask 3 in advance and calculating the rotation of the mask 3 and the XY stage 14 and reflecting the result when calculating the magnification of the projection lens 8 is performed. Need to do.
[0017]
The problem to be solved by the present invention is:Find the rotation and magnification errors as described aboveloadandTimeSmallIs to get rid of it.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a first exposure apparatus according to the present invention includes:
An exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A substrate stage having a first mark and moving the substrate;
Having a plurality of third marks as reference marks for aligning the mask, a reference member provided on the side of the mask with respect to the projection optical system,
Position deviation between the first mark and each of the plurality of second marks formed on the mask via the projection optical systemAnd corresponding positional deviations between corresponding ones of the plurality of third marks and the plurality of fourth marks formed on the mask.Detecting means for detecting
A plurality of displacements of the plurality of second marks detected by the detection means;And a plurality of displacements between the plurality of third marks and the plurality of fourth marksBased on the rotation direction around the optical axis of the projection optical systemReference memberCalculating means for determining at least one of a position error between the substrate optical system and the substrate stage and a magnification error of the projection optical system;
It is characterized by having.
In a preferred embodiment of the first exposure apparatus, the detection unit includes an imaging unit that captures images of the first mark and the second mark illuminated by light from a light source for projecting the pattern. It is characterized by including. Further, the first mark to be detected by the detecting means is moved to a position corresponding to each of the plurality of second marks by the substrate stage. Also,PreviousThe detection means captures images of the third mark and the fourth mark illuminated by light from a light source different from a light source for projecting the pattern.
[0019]
Further, the second exposure apparatus according to the present invention includes:
An exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A substrate stage having a first mark and moving the substrate;
A plurality of fifth marks, wherein the mask isOf the position to be arranged~ sideAnd different from the positionA reference member provided in the
Detecting means for detecting a displacement between the first mark and each of the plurality of fifth marks via the projection optical system;
Based on a plurality of positional deviations with respect to the plurality of fifth marks detected by the detection means, based on a rotational direction of the projection optical system around an optical axis;Reference memberCalculating means for determining at least one of a position error between the substrate optical system and the substrate stage and a magnification error of the projection optical system;
It is characterized by having.
In a preferred embodiment of the second exposure apparatus, the detection unit includes an imaging unit that captures an image of the first mark and the fifth mark illuminated by light from a light source for projecting the pattern. It is characterized by including. Further, the first mark to be detected by the detection means is moved to a position corresponding to each of the plurality of fifth marks by the substrate stage. Further, the reference member is provided separately in a plurality of portions. Further, the reference member includes a reference mark for aligning the mask.AndAnd a third mark. Here, the fifth mark and the third mark are different marks.SaFurther, the detection means captures an image of the third mark and the fourth mark illuminated by light from a light source different from a light source for projecting the pattern.
The first exposure method according to the present invention comprises:
An exposure method for projecting a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
Positional deviation between a first mark formed on a substrate stage for moving the substrate and each of a plurality of second marks formed on the mask via the projection optical systemA plurality of third marks as reference marks for positioning the mask, the plurality of third marks being arranged on a reference member provided on the side of the mask with respect to the projection optical system, and the plurality of third marks formed on the mask. The corresponding misalignment between the four marks and the corresponding onesA detecting step of detecting
A plurality of displacements of the plurality of second marks detected in the detection step;And a plurality of displacements between the plurality of third marks and the plurality of fourth marksBased on the rotation direction around the optical axis of the projection optical systemReference memberA calculating step of determining at least one of a position error between the and the substrate stage and a magnification error of the projection optical system;
It is characterized by having.
The second exposure method according to the present invention comprises:
An exposure method for projecting a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A first mark formed on a substrate stage for moving the substrate via the projection optical system;Of the position to be arranged~ sideAnd different from the positionA detecting step of detecting a positional shift between each of the plurality of fifth marks formed on the reference member provided in
Based on a plurality of displacements of the plurality of fifth marks detected in the detection step, based on a rotation direction of the projection optical system around an optical axis.Reference memberA calculating step of determining at least one of a position error between the and the substrate stage and a magnification error of the projection optical system;
It is characterized by having.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to one embodiment of the present invention, an illuminating unit and a projection lens for transferring a mask onto a photosensitive substrate (wafer), a shutter for controlling a light amount of the illuminating light, and a blade for controlling a range of the illuminating light An X, Y, θ and Z stage mounted on a photosensitive substrate and a calibration plate used for calibration of the apparatus and driven in a direction parallel and perpendicular to the optical axis of the projection lens; Means for measuring the drive position in the vertical direction, means for simultaneously measuring the mask and the pattern on the photosensitive substrate and the mask and the pattern on the calibration plate via a projection lens, and a mask for aligning the mask Hold the reference plate on the projection lens barrel and superimpose the mask reference plate and the mark on the mask simultaneously. In an exposure apparatus having a means capable of measuring and a means for driving a mask in X, Y, and θ directions by a predetermined amount based on a displacement amount obtained by the measurement, the coordinates of a mask reference plate and an X, Y, θ stage And the deviation of the magnification of the projection lens are measured with a mask interposed, and the alignment is automatically performed.
[0021]
Further, according to another embodiment of the present invention, in the above-described exposure apparatus, the deviation of the coordinates of the mask reference plate from the coordinates of the X, Y, and θ stages, and the deviation of the magnification of the projection lens, without interposing a mask. Is measured, and alignment is automatically performed.
[0022]
[Action]
As shown in FIG. 2, TTL on-axis scopes 2 and 2 'which are conventionally used when aligning a mask and a wafer with TTL on-axis or when aligning mask 3 with mask reference mark 4 are used. The objective mirrors of the TTL on-axis scopes 2 and 2 ′ are moved to the positions 2A and 2A ′, and the marks 3A and 3B of the mask 3 and the projection lens are exposed to the exposure illumination light from the lamp 1 guided by the optical fiber 20 at that position. 8 illuminates the mark 15A on the calibration plate 15 on the XY stage 14. The reflected light is captured as image data by cameras 2D and 2D '(not shown) of the same TTL on-axis scopes 2 and 2', and the shift amount is measured.
[0023]
In the conventional exposure apparatus shown in FIG. 1, one mark 15A is provided for aligning the TTL off-axis scope unit 5 for global alignment. Therefore, the XY stage 14 is moved to sequentially move the mark 15A to the projection positions of the marks 3A and 3B, and the TTL on-axis scopes 2 and 2 'take in the images at that time and calculate the shift amount. Since the distance between the marks 3A and 3B is known in advance by the design value of the mask 3, for example, the rotation of the mask 3 and the XY stage 14 and the magnification of the projection lens 8 are obtained as follows.
[0024]
[Table 2]

[0025]
Accordingly, for example, the rotational deviation is corrected by driving the θ-and-tilt stage 13 and the magnification of the projection lens is corrected by driving a mask stage or a magnification correcting lens (not shown).
[0026]
Embodiment 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
An embodiment in which measurement is performed with a mask interposed will be described.
A specific measurement method will be described with reference to FIG. 2 showing a system configuration according to an embodiment of the present invention and FIG. 3 which is a measurement flowchart in the apparatus of FIG.
[0027]
First, the configuration of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The TTL on-axis scopes 2 and 2 ′, which can measure the mark of the mask 3 and the mark of the calibration plate 15 on the XY stage 14 through the projection lens 8, are superimposed on the mask 3 and the exposure illumination lamp 1 as shown in FIG. Provide between them.
The TTL on-axis scopes 2 and 2 'can be independently driven to arbitrary positions on the mask 3.
[0028]
When the TTL on-axis scopes 2 and 2 'are driven to the positions 2C and 2C', respectively, the marks on the mask 3 and the mask reference plates 4 and 4 'can be observed simultaneously, and when the TTL on-axis scopes 2 and 2' are driven to the positions 2A and 2A '. Can simultaneously observe marks on the XY stage 14 via the mask 3 and the projection lens 8.
[0029]
When observing the marks on the mask reference plates 4 and 4 ', the marks are illuminated by the light guided by the optical fibers 7 and 7' from the illumination unit 6. At this time, the shutter 19 for guiding the light (exposure light) from the lamp 1 to the TTL on-axis scopes 2 and 2 'is closed. Regarding the focus adjustment of the TTL on-axis scopes 2 and 2 ′, the mask reference plates 4 and 4 ′ are aligned with the TTL on-axis scopes 2 and 2 ′ at the time of manufacturing. Although the glass thickness variation of 3 exists, it can be ignored since the TTL on-axis scopes 2 and 2 ′ have a sufficient depth of focus.
[0030]
On the other hand, when observing the mark on the calibration plate 15 on the XY stage 14, the shutter 19 for guiding the exposure light to the TTL on-axis scopes 2 and 2 'is opened, and the polarization beam splitters 21 and 21' (shown in FIG. The mark on the mask 3 and the mark on the XY stage 14 are illuminated with the light dispersed in the step (omitted).
[0031]
Since the mark on the XY stage 14 is observed through the projection lens 8, it is necessary to perform focusing. The focus is adjusted by driving the θ-and-tilt stage 13 in the Z-direction while moving the mark up and down while checking the position of the calibration plate 15 in the Z-direction with the optical auto-focusing unit 9 so as to move the mark up and down. Data representing the relationship between focus positions is taken. In general, the data of the contrast and the focus position at that time have a convex shape upward or downward in a graph. Therefore, the peak position or the dip position is obtained from this graph to determine the best focus position of the image. The best focus position of the projection lens 8 changes every moment depending on the atmospheric pressure, the temperature, and the exposure state. This naturally changes the best focus position of the image focus of the TTL on-axis scopes 2 and 2 '. For this change, the focus change amount is calculated while constantly monitoring the atmospheric pressure, the temperature, and the exposure state, and the θ-and-tilt stage 13 is driven in real time by driving the θ-and-tilt stage 13 while measuring the position in the Z direction by the optical autofocus unit 9. Correction has been performed.
[0032]
On the XY stage 14, a θ-and-tilt stage 13 that can be driven in any desired tilt direction in the θ-direction and the Z-direction on the XY plane is arranged, and further thereon a bar mirror 16, a wafer chuck 12, and a calibration plate 15 are placed. Are located.
[0033]
The position of the XY stage 14 is constantly monitored by the bar mirror 16 and the laser interferometer 17. Further, although only one axis is shown in FIG. 2 for the position measurement system and the drive system of the XY stage 14, there are actually three or more axes, and control is performed not only in the XY direction but also in the θ direction in the XY plane. ing. The position of the Z direction and the tilt is measured by the optical autofocus unit 9 and is controlled by driving the θ-and-tilt stage 13.
[0034]
FIG. 2 shows only two marks 3A and 3B symmetrical about the optical axis of the projection lens 8 as the marks on the mask 3, but a plurality of marks may be placed at arbitrary positions on the mask 3. It is possible.
[0035]
Next, a specific measurement method in the apparatus of FIG. 2 will be described with reference to FIG.
(Step 101)
First, alignment between the mask 3 and the mask reference plates 4, 4 'is performed.
The method illuminates a mark on the mask reference plate 4 and a mark on the mask 3 (both not shown) from below the mask reference plate 4 with light guided by the optical fiber 7 from the illumination unit 6 in FIG. Each of the illuminated marks is captured as an image by cameras 2D and 2D '(not shown) by driving the mirrors of TTL on-axis scopes 2 and 2' to positions 2C and 2C '. The captured image data is digitally processed to determine the amount of displacement between the mask reference plates 4 and 4 'and the mask 3. The shift amounts are X, Y shift and θ.
[0036]
(Step 102)
Next, it is determined whether or not the obtained shift amount falls within the tolerance.
The tolerance determination is performed for each of the X, Y shifts and θ, and if any one of them exceeds the tolerance, the determination is “No”.
[0037]
(Step 103)
If it is outside the tolerance, the mask stage (not shown) is driven based on the amount of deviation obtained in step 101 to perform the drive-in.
When driving is performed here, if importance is placed on the throughput, it is sufficient to perform only the deviation that exceeds the tolerance.If there is a concern about other components that may be generated by driving, the result of the tolerance determination may be used. Regardless, it is sufficient to drive all of X, Y, and θ.
After performing the run-in, the process returns to step 101 again, performs measurement, and in step 102, tolerance determination is performed.
[0038]
(Step 102)
As long as the tolerance is determined, it is clear that there is a run-in residual less than the tolerance unless the tolerance is zero. The residual is stored and is considered when finally calculating the rotation of the mask reference plates 4 and 4 'and the XY stage 14 and the change over time of the magnification of the projection lens 8.
[0039]
If it is within the tolerance, it moves to the next measurement operation.
[0040]
(Step 104A)
Next, the mirrors of the TTL on-axis scopes 2 and 2 'are driven to the positions 2A and 2A' for preparing the rotation of the mask reference plates 4 and 4 'and the XY stage 14 and the measurement of the magnification of the projection lens 8. I do. This position is a position where the marks 3A and 3B on the mask 3 can be observed.
The XY stage 14 drives the mark 15A on the calibration plate 15 to the projection position of the mark 3A on the mask 3. The exposure light shutter 19 for observation is opened, and the exposure light is guided to the TTL on-axis scope 2 by the optical fiber 20. Although not shown, the exposure light is similarly guided to the TTL on-axis scope 2 'by an optical fiber. The guided exposure light illuminates the mark 3A on the mask 3 and the mark 15A on the calibration plate 15 by the polarization beam splitter 21. The light illuminated in this manner is reflected on the calibration plate 15 and returns to the TTL on-axis scope 2 again. The light that has passed through the polarizing beam splitter 21 again proceeds to the camera 2D this time. The camera 2D captures the light thus entered as an image and performs measurement.
[0041]
(Step 105A)
Subsequently, a position in the Z direction at which the contrast of the image is the best is obtained.
That is, the position of the calibration plate 15 in the Z direction is measured by the optical autofocus unit, and an image is captured at the same time. The captured image is digitally processed, and the contrast of the mark 15A on the calibration plate 15 is calculated. After a certain amount, the θ-and-tilt stage 13 is driven in the Z direction, the position is measured by the optical autofocus unit 9, and the contrast is calculated again. Such an operation is repeated a certain number of times.
The Z position at which the contrast is improved is determined from the relationship data between the Z position thus taken and the contrast of the mark 15A on the calibration plate 15.
[0042]
The mark 15A on the calibration plate 15 is driven to the Z position determined by the above method using the θ-and-tilt stage 13 and the optical autofocus unit 9.
[0043]
(Step 106A)
Image data is fetched at a position where the contrast of the mark is the best, and digitally processed to determine a relative shift amount between the mark 3A on the mask 3 and the mark 15A on the calibration plate 15.
Various marks can be considered for the marks 3A, 3B and 15A, some of which are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). Basically, the mark is such that each direction orthogonal to X and Y can be measured independently.
[0044]
(Step 104B)
Next, the XY stage 14 drives the mark 15A on the calibration plate 15 to the projection position of the mark 3B on the mask 3.
The exposure light shutter 19 for observation is opened, and the exposure light is guided to the TTL on-axis scope 2 'by an optical fiber (not shown). The guided exposure light illuminates the mark 3B on the mask 3 and the mark 15A on the calibration plate 15 by a polarization beam splitter (not shown).
Thereafter, as in step 104A, an image is captured by a camera (not shown) and measurement is performed.
[0045]
(Step 105B)
As in step 105A, a position in the Z direction at which the contrast of the image is improved is obtained.
Since the method is the same as that of step 105A, the description is omitted.
Here, the Z position obtained in step 105A is not used as it is for the following two reasons.
(1) There is a change in the Z direction caused by driving the XY stage 14. Although this amount is minute, it cannot be ignored in order to ensure the accuracy of aligning the X, Y, and θ stages with the mask reference plate, which is the reference of the apparatus.
{Circle around (2)} Since the position where the beam of the optical autofocus unit 9 hits is different, the calibration plate 15 is affected by the unevenness and the inclination due to the mounting error. That is, even if the optical autofocus unit 9 moves to the Z position determined in step 105A while measuring, the contrast of the mark 15A is not always the best.
[0046]
(Step 106B)
Image data is fetched at the position where the contrast of the mark is the best, and digitally processed to determine the relative displacement between the mark 3B on the mask 3 and the mark 15A on the calibration plate 15.
[0047]
(Step 107)
The X and Y shift amounts obtained in steps 106A and 106B, the alignment residual amounts of the mask 3 with respect to the mask reference plates 4 and 4 ', and the mark 3A when the optical axis of the projection lens 8 is set as the origin. 3B, the rotation of the mask reference plates 4 and 4 'and the XY stage 14 and the magnification of the projection lens 8 are calculated.
From the comparison with the previous measurement value, the amount of change with time is obtained.
[0048]
(Step 108)
The apparatus is corrected based on the amount of change in rotation and magnification with time obtained in step 107. Here are some ways to make the correction.
First, regarding rotation,
{Circle around (1)} a method of rotating the θ-and-tilt stage 13 by the rotation amount obtained by using the θ-mechanism of the θ-and-tilt stage 13 and
{Circle around (2)} Method of correcting stairs in accordance with the determined amount of rotation of XY stage 14
There is.
[0049]
There is also a method of rotating the mask 3 by the amount of rotation of the mask reference plate 4 and the XY stage 14, but this method is a relative position adjustment and not a reference adjustment.
[0050]
On the other hand, regarding the lens magnification,
{Circle around (1)} When the projection lens 8 is telecentric on the wafer side and non-telecentric on the mask side, the position of the mask 3 is moved in the optical axis direction (Z direction), so that the magnitude of the projected image is determined by the temporal change in magnification. Can be changed.
{Circle around (2)} When a projection lens includes a driving lens for magnification correction or the like in the projection lens, alignment is performed by driving the lens or the like by the determined temporal change in magnification.
[0051]
Embodiment 2
Next, a description will be given of an embodiment in which measurement is performed without a mask.
A system configuration according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. 5, and a description will be given mainly of differences from the first embodiment.
[0052]
First, a major difference from the embodiment is that marks 4A and 4B are arranged on mask reference plates 4 and 4 '. As a result, measurement can be performed without a mask, and if a mask is present, there is no pattern at positions corresponding to 4A and 4B of the mask, and measurement can be performed as long as it is a transmission region.
[0053]
Next, a specific description will be given. By driving the TTL on-axis scopes 2 and 2 'to the positions 2A and 2A', respectively, the marks 4A and 4A on the mask reference marks 4 and 4 'are moved.BCan be illuminated / observed. At this time, the mark 15A on the calibration plate on the XY stage 14 isB, And the respective displacement amounts are measured, the coordinates of the mask reference plates 4 and 4 ′, the rotation of the coordinates of the XY stage 14, and the magnification of the projection lens 8 can be obtained.
[0054]
Here, the focus of the TTL on-axis scopes 2 and 2 'is adjusted to match the mark on the mask 3 in a state where the mask 3 is present. The upper marks 4A and 4B are defocused and observed. Therefore, a focus position adjusting lens 22 is provided in the TTL on-axis scopes 2 and 2 ', and the lens is driven in the optical axis direction to perform focusing.
[0055]
Further, since the position where the contrast of the mark 15A on the calibration plate 15 is the best is also shifted in the Z direction, the position (the calculated value) shifted in advance is determined so that the position where the contrast is the best can be detected in a short time. Start measurement. The measurement after focusing is performed in the same manner as in the first embodiment.
[0056]
Further, as described in the first embodiment, a plurality of mask reference plates 4 and 4 'can be arranged at arbitrary positions other than those shown.
[0057]
As described above, according to the present invention,Rotation as above andmagnificationLoad to find the error oftimeReducebe able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a conventional device.
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a measurement flowchart in the system of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a mark used in the system of FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram showing a system configuration according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: lamp, 2: TTL on axis scope, 2 ': TTL on axis scope, 2A, 2A', 2C, 2C ': objective mirror, 2D, 2D': camera, 3: mask, 3A, 3B: mark, 4 4 ': mask reference plate, 4A, 4B: mark, 5: TTL off-axis scope unit, 5A, 5B: beam splitter, 5C: camera unit, 5D: TTL off-axis scope unit scope reference mark, 6: illumination unit, 7, 7 ′: optical fiber, 8: projection lens, 9: optical autofocus unit, 9A: emission light unit, 9B: light receiving unit, 11: wafer, 12: Z stage, 13: θ-and-tilt stage, 14: XY Stage, 15: calibration plate, 15A: mark, 16: bar mirror, 17: laser Interferometer, 18: motor, 19: camera, 20: optical fiber, 21, 21 ': a polarizing beam splitter, 22: lens.

Claims (13)

An exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A substrate stage having a first mark and moving the substrate;
Having a plurality of third marks as reference marks for aligning the mask, a reference member provided on the side of the mask with respect to the projection optical system,
Via the projection optical system, positional deviation between the first mark and each of the plurality of second marks formed on the mask , and the plurality of third marks and the plurality of marks formed on the mask Detecting means for detecting the respective positional deviations between corresponding ones of the fourth marks ,
Based on a plurality of displacements of the plurality of second marks detected by the detection means and a plurality of displacements of the plurality of third marks and the plurality of fourth marks, the light of the projection optical system is An exposure apparatus, comprising: calculation means for obtaining at least one of a position error between the reference member and the substrate stage in a rotation direction about an axis and a magnification error of the projection optical system. 2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the detection unit includes an imaging unit configured to capture an image of the first mark and the second mark illuminated with light from a light source for projecting the pattern. 3. apparatus. 2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first mark to be detected by the detection unit is moved to a position corresponding to each of the plurality of second marks by the substrate stage. 3. 2. The exposure according to claim 1 , wherein the detection unit captures an image of the third mark and the fourth mark illuminated by light from a light source different from a light source for projecting the pattern. apparatus. An exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A substrate stage having a first mark and moving the substrate;
Having a plurality of fifth marks, a reference member provided at a position different from the position on the side of the position where the mask is to be arranged with respect to the projection optical system,
Detecting means for detecting a displacement between the first mark and each of the plurality of fifth marks via the projection optical system;
A position error between the reference member and the substrate stage with respect to a rotation direction around the optical axis of the projection optical system and the projection based on a plurality of displacements of the plurality of fifth marks detected by the detection unit. An exposure device comprising: an arithmetic unit for obtaining at least one of a magnification error of the optical system. 6. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the detection unit includes an imaging unit configured to capture an image of the first mark and the fifth mark illuminated by light from a light source for projecting the pattern. apparatus. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the first mark to be detected by the detection means is moved to a position corresponding to each of the plurality of fifth marks by the substrate stage. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the reference member is provided separately in a plurality of portions. The exposure apparatus according to claim 5 , wherein the reference member has a third mark as a reference mark for aligning the mask. The exposure apparatus according to claim 9 , wherein the fifth mark and the third mark are different marks. The said detection means picks up the image of the said 3rd mark illuminated with the light from the light source different from the light source for projecting the said pattern, and the 4th mark formed in the said mask, The Claims characterized by the above-mentioned. 10. The exposure apparatus according to 9 . An exposure method for projecting a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
Positional deviation between a first mark formed on a substrate stage for moving the substrate and each of a plurality of second marks formed on the mask via the projection optical system, and the projection optical system Correspondence between a plurality of third marks arranged on a reference member provided on the side of the mask as reference marks for positioning the mask and a plurality of fourth marks formed on the mask A detecting step for detecting a positional shift between the objects to be performed ;
The light of the projection optical system is detected based on a plurality of displacements of the plurality of second marks detected in the detection step and a plurality of displacements of the plurality of third marks and the plurality of fourth marks. An exposure method comprising: calculating at least one of a position error between the reference member and the substrate stage in a rotation direction about an axis and a magnification error of the projection optical system. An exposure method for projecting a mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
A first mark formed on a substrate stage for moving the substrate via the projection optical system, and a first mark provided on a side different from the position where the mask is to be arranged with respect to the projection optical system. A detecting step of detecting a positional deviation between each of the plurality of fifth marks formed on the reference member,
A position error between the reference member and the substrate stage with respect to a rotation direction around the optical axis of the projection optical system and the projection based on a plurality of displacements of the plurality of fifth marks detected in the detection step; A calculating step of obtaining at least one of a magnification error of the optical system.

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