JP3491206B2 - Positioning method and apparatus, and exposure method and apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体デバイス
や液晶表示デバイス等を製造するためのリソグラフィ工
程で使用される露光装置において、マスクパターンを順
次感光基板上の各ショット領域に露光するために、統計
的手法を用いて予測した配列座標に基づいて各ショット
領域の位置決めを行う場合に適用して好適な位置合わせ
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., for exposing a mask pattern to each shot area on a photosensitive substrate in order. The present invention relates to a positioning method suitable for application when positioning each shot area based on the array coordinates predicted using a statistical method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に半導体素子は、ウエハ上に例えば
数層〜十数層の回路パターンを重ね合わせて形成される
ので、ステッパ等の投影露光装置で２層目以降の回路パ
ターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上で既
に回路パターンが形成された各ショット領域とこれから
露光するマスクとしてのレチクルのパターン像との位置
合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライ
メント）を高精度に行う必要がある。斯かる位置合わせ
を行うためのアライメント装置は、大別して、ウエハ上
の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウ
エハマーク）の位置を検出して光電信号を生成するアラ
イメントセンサと、その光電信号を処理してそのウエハ
マークの本来の位置からのずれ量を求める信号処理系
と、求めたずれ量に応じてウエハ、又はレチクルの位置
を補正する位置決め機構と、から構成されている。2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor element is formed by superposing, for example, several to ten and several layers of circuit patterns on a wafer. Therefore, a projection exposure apparatus such as a stepper can be used to project the circuit patterns of the second and subsequent layers onto the wafer. When projection exposure is performed, it is possible to accurately align each shot area where a circuit pattern is already formed on the wafer with the pattern image of the reticle as a mask to be exposed, that is, the alignment between the wafer and the reticle with high accuracy. Need to do. The alignment device for performing such alignment is roughly classified into an alignment sensor that detects a position of an alignment mark (wafer mark) attached to each shot area on a wafer and generates a photoelectric signal, and an alignment sensor that detects the photoelectric signal. The signal processing system includes a signal processing system that obtains a deviation amount of the wafer mark from the original position by processing, and a positioning mechanism that corrects the position of the wafer or reticle according to the obtained deviation amount.

【０００３】そのアライメントセンサの方式には、レチ
クル上のアライメントマーク（レチクルマーク）と、ウ
エハマークとを投影光学系を介して同時に観察（検出）
するＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式と、レチクル
マークは検出せずに投影光学系を介してウエハマークだ
けを検出するＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式と、投
影光学系から離れた検出系を介してウエハマークだけを
検出するオフ・アクシス方式とがある。As the alignment sensor method, an alignment mark (reticle mark) on a reticle and a wafer mark are simultaneously observed (detected) via a projection optical system.
TTR (through the reticle) method, TTL (through the lens) method that detects only the wafer mark through the projection optical system without detecting the reticle mark, and the detection system remote from the projection optical system There is an off-axis method in which only the wafer mark is detected via the.

【０００４】これらの内で、ＴＴＲ方式、又はＴＴＬ方
式に関しては、投影光学系を介してウエハマークを検出
すると共に、投影光学系は露光光に対して最も色収差が
良くなるように設計されているため、望ましい光はレー
ザビーム（単色光）、又は露光光と同じ程度の波長域の
準単色光（例えば水銀ランプのｇ線、ｉ線等の輝線スペ
クトル）である。従って、ＴＴＲ方式、又はＴＴＬ方式
のアライメントセンサとしては、ドット列パターン状の
ウエハマークとスリット状に集光されるレーザビームと
を相対走査し、所定方向に発生する回折光を検出するこ
とによりそのウエハマークの位置を検出するレーザ・ス
テップ・アライメント（以下、「ＬＳＡ」と言う）方
式、又は回折格子状のウエハマークに対して複数方向か
らレーザビームを照射し、そのウエハマークから同一方
向に射出される複数の回折光の干渉光の位相よりそのウ
エハマークの位置を検出する２光束干渉方式（以下、
「ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）方式」
と言う）のように、検出光としてレーザビームを使用す
るものが主に使用されている。ＬＳＡ方式、及びＬＩＡ
方式のアライメントセンサは、例えば特開平２−２７２
３０５号公報に開示されている。Among these, in the TTR method or the TTL method, the wafer mark is detected through the projection optical system, and the projection optical system is designed to have the best chromatic aberration with respect to the exposure light. Therefore, the desirable light is a laser beam (monochromatic light) or a quasi-monochromatic light having a wavelength range similar to that of the exposure light (for example, a bright line spectrum such as a g-line or an i-line of a mercury lamp). Therefore, as a TTR or TTL alignment sensor, a dot row pattern wafer mark and a slit-shaped laser beam are relatively scanned to detect diffracted light generated in a predetermined direction. A laser step alignment (hereinafter referred to as “LSA”) method for detecting the position of a wafer mark, or a laser beam is irradiated from a plurality of directions on a diffraction grating wafer mark and the wafer mark is emitted in the same direction. A two-beam interference method for detecting the position of the wafer mark from the phase of the interference light of a plurality of diffracted light (hereinafter,
"LIA (Laser Interferometric Alignment) method"
The one using a laser beam as the detection light is mainly used. LSA method and LIA
The alignment sensor of the type is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-272.
This is disclosed in Japanese Patent No. 305.

【０００５】一方、オフ・アクシス方式では、投影光学
系による制限が無いため、ウエハマークの照明光はどの
ようなものであってもよいため、上述のＬＳＡ方式、又
はＬＩＡ方式のアライメントセンサも使用できる。更
に、オフ・アクシス方式としては、ハロゲンランプ等か
らの所定の帯域幅（例えば幅２００ｎｍ程度）の照明光
（ブロードバンド光）でウエハマークを照明し、このウ
エハマークの像を撮像して得られる撮像信号を画像処理
してウエハマークの位置を求める画像処理方式（以下、
「ＦＩＡ（Field Image Alignment)方式」と呼ぶ）のア
ライメントセンサも使用されている。On the other hand, in the off-axis method, since there is no limitation by the projection optical system, the illumination light of the wafer mark may be any light. Therefore, the above-mentioned LSA method or LIA method alignment sensor is also used. it can. Further, as an off-axis method, an image obtained by illuminating a wafer mark with illumination light (broadband light) having a predetermined bandwidth (for example, a width of about 200 nm) from a halogen lamp and capturing an image of the wafer mark An image processing method for obtaining the position of the wafer mark by image-processing the signal (hereinafter,
An alignment sensor of "FIA (Field Image Alignment) method" is also used.

【０００６】また、それらのアライメント装置を用いて
ウエハの各ショット領域のアライメントを行う方法とし
て、エンハンスト・グローバル・アライメント（以下、
「ＥＧＡ」と言う）方式のアライメント方法が提案され
ている（例えば特開昭６１−４４４２９号公報参照）。
このＥＧＡ方式では、ウエハ上の多数のショット領域中
から選択されたショット領域（サンプルショット）に付
設されたウエハマークの位置を検出し、この検出結果を
統計処理することにより、ウエハ上の各ショット領域の
座標位置が算出され、この算出された座標位置に基づい
て各ショット領域の位置決めが行われる。Further, as a method of aligning each shot area of a wafer using these alignment devices, an enhanced global alignment (hereinafter, referred to as
An "EGA" type alignment method has been proposed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429).
In this EGA method, the position of a wafer mark attached to a shot area (sample shot) selected from a large number of shot areas on the wafer is detected, and the detection result is statistically processed to obtain each shot on the wafer. The coordinate position of the area is calculated, and the positioning of each shot area is performed based on the calculated coordinate position.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来のアラ
イメントセンサの内で、ＦＩＡ方式のアライメントセン
サは、広帯域の照明光を使用するため、ウエハ上に塗布
されたフォトレジスト層での薄膜干渉の影響を受けにく
いと共に、ウエハマークの非対称性の影響を受けにくい
という利点がある。そのため、特にウエハマークの非対
称性が大きい場合や、薄膜干渉の影響を避けたい場合等
には、ウエハマークの位置計測をＦＩＡ方式のアライメ
ントセンサで行うことが望ましい。Among the conventional alignment sensors as described above, the FIA type alignment sensor uses illumination light in a wide band, so that the thin film interference in the photoresist layer coated on the wafer is eliminated. There is an advantage that it is not easily influenced and is not easily influenced by the asymmetry of the wafer mark. Therefore, especially when the asymmetry of the wafer mark is large, or when it is desired to avoid the influence of thin film interference, it is desirable to measure the position of the wafer mark with an FIA alignment sensor.

【０００８】しかしながら、ＦＩＡ方式のアライメント
センサでは、広帯域の照明光を使用するため、光学系の
製造誤差等に起因して僅かに残留してしまう収差（色収
差等）によって、プロセスウエハの種類によってはウエ
ハマークの位置の検出結果に若干のオフセット（プロセ
スオフセット）が重畳される可能性があるという不都合
がある。However, since the FIA type alignment sensor uses a wide range of illumination light, it may depend on the type of the process wafer due to a slight residual aberration (chromatic aberration etc.) due to manufacturing errors of the optical system. There is a disadvantage that a slight offset (process offset) may be superimposed on the detection result of the position of the wafer mark.

【０００９】また、上述のＥＧＡ方式でアライメントを
行う際にも、特にウエハマークの非対称性が大きい場合
や、薄膜干渉の影響を避けたい場合等には、アライメン
トセンサとしてはＦＩＡ方式を使用することが望まし
い。しかしながら、この場合にもプロセスウエハの種類
によっては検出結果にプロセスオフセットが重畳される
可能性がある。更に、ＥＧＡ方式は位置決め精度とスル
ープット（単位時間当りのウエハの処理枚数）との両方
を高める方式であるため、そのプロセスオフセットの影
響を除くためにスループットが大きく低下するのは望ま
しくない。Also, when performing alignment by the above-mentioned EGA method, especially when the asymmetry of the wafer mark is large or when it is desired to avoid the influence of thin film interference, the FIA method should be used as the alignment sensor. Is desirable. However, even in this case, the process offset may be superimposed on the detection result depending on the type of the process wafer. Further, since the EGA method is a method that improves both the positioning accuracy and the throughput (the number of processed wafers per unit time), it is not desirable that the throughput be greatly reduced in order to eliminate the influence of the process offset.

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ＦＩＡ方式（撮
像方式）のアライメントセンサを使用して位置合わせを
行う場合に、スループットを大きく低下させることな
く、位置合わせ精度を向上できる位置合わせ方法を提供
することを目的とする。更に本発明は、例えばＦＩＡ方
式のようなアライメントセンサを使用してＥＧＡ方式で
アライメントを行う際に、スループットを大きく低下さ
せることなく、位置合わせ精度を向上できる位置合わせ
方法を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a positioning method that can improve the positioning accuracy without significantly reducing the throughput when the positioning is performed using the FIA method (imaging method) alignment sensor. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a positioning method capable of improving the positioning accuracy without significantly reducing the throughput when performing the EGA method alignment using an alignment sensor such as the FIA method. To do.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による第１の位置
合わせ方法は、基板（Ｗ）上に設計上の配列座標に従っ
て２次元的に配列された複数のショット領域（Ｓ_n)中の
所定の計測対象とする複数のショット領域に付設された
位置合わせ用マーク（ＭＸ_n)の位置を、その基板の移動
位置を規定する静止座標系（Ｘ，Ｙ）上で検出し、この
検出結果に基づいてそれら複数のショット領域のそれぞ
れを静止座標系（Ｘ，Ｙ）上で移動させて所定の基準位
置に位置合わせする方法、即ちダイ・バイ・ダイ方式、
又はＥＧＡ方式等で位置合わせを行う方法において、所
定の計測対象とする複数のショット領域中の少なくとも
１つのショット領域に付設された位置合わせ用マークの
位置を、撮像素子（３４Ｘ）で計測対象のマークの像を
撮像して画像処理によりその計測対象のマークの位置を
求める撮像方式の第１のアライメントセンサ（３６）
と、受光素子（８）で計測対象のマークからの光を光電
変換して得られた信号を処理してその計測対象のマーク
の位置を求める第２のアライメントセンサ（１０）とを
用いて計測する第１工程を有する。According to a first alignment method of the present invention, a predetermined position in a plurality of shot areas (S _n ) arranged two-dimensionally on a substrate (W) in accordance with design arrangement coordinates. The positions of the alignment marks (MX _n ) attached to the plurality of shot areas to be measured by are detected on the stationary coordinate system (X, Y) that defines the moving position of the substrate, and the detection results are obtained. A method of moving each of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system (X, Y) to align with a predetermined reference position, that is, a die-by-die system,
Alternatively, in the method of performing the alignment by the EGA method or the like, the position of the alignment mark attached to at least one shot area in the plurality of shot areas to be the predetermined measurement targets is measured by the image sensor (34X). A first alignment sensor (36) of an image pickup system that picks up an image of a mark and obtains the position of the mark to be measured by image processing
And a second alignment sensor (10) for processing the signal obtained by photoelectrically converting the light from the mark to be measured by the light receiving element (8) to obtain the position of the mark to be measured. There is a first step.

【００１２】更に、この第１の位置合わせ方法では、第
１及び第２のアライメントセンサ（３６，１０）の計測
結果の差分より第１のアライメントセンサ（３６）の計
測結果のオフセット量を求める第２工程と、その所定の
計測対象とする複数のショット領域中の残されたショッ
ト領域に付設された位置合わせ用マークの位置を、第１
のアライメントセンサ（３６）を用いて計測した後、第
１のアライメントセンサ（３６）の計測結果をその第２
工程で求めたオフセット量で補正する第３工程と、を有
し、この第３工程で補正して得られた計測結果に基づい
てそれら複数のショット領域のそれぞれをその基準位置
に位置合わせするものである。Further, in the first alignment method, the offset amount of the measurement result of the first alignment sensor (36) is obtained from the difference between the measurement results of the first and second alignment sensors (36, 10). The two steps and the position of the alignment mark attached to the remaining shot area among the plurality of shot areas to be measured in the predetermined step are
Measurement using the first alignment sensor (36), the measurement result of the first alignment sensor (36)
A third step of correcting with the offset amount obtained in the step, and aligning each of the plurality of shot areas with the reference position based on the measurement result obtained by the correction in the third step. Is.

【００１３】次に、本発明の第２の位置合わせ方法で
は、基板（Ｗ）上に設計上の配列座標に従って２次元的
に配列された複数のショット領域の内、予め選択された
複数のショット領域（Ｓ₁ 〜Ｓ₈)に付設された位置合わ
せ用マークの基板（Ｗ）の移動位置を規定する静止座標
系（Ｘ，Ｙ）上での位置を検出し、この検出結果を統計
処理してその設計上の配列座標から静止座標系（Ｘ，
Ｙ）上の座標への変換パラメータを算出し、この算出さ
れた変換パラメータ、及びその設計上の配列座標に基づ
いて算出したそれら複数のショット領域の座標位置に基
づいて基板（Ｗ）の移動位置を制御することによって、
それら複数のショット領域のそれぞれを所定の基準位置
に順次位置合わせする方法、即ちＥＧＡ方式の位置合わ
せ方法において、それら予め選択された複数のショット
領域（Ｓ₁ 〜Ｓ₈)中の少なくとも１つのショット領域に
付設された位置合わせ用マークの位置を、撮像素子（３
４Ｘ）で計測対象のマークの像を撮像して画像処理によ
りその計測対象のマークの位置を求める撮像方式の第１
のアライメントセンサ（３６）と、受光素子（８）で計
測対象のマークからの光を光電変換して得られた信号を
処理してその計測対象のマークの位置を求める第２のア
ライメントセンサ（１０）とを用いて計測する第１工程
を有する。Next, according to the second alignment method of the present invention, a plurality of shots selected in advance from a plurality of shot areas arranged two-dimensionally on the substrate (W) according to the design arrangement coordinates. The position on the stationary coordinate system (X, Y) that defines the moving position of the substrate (W) of the alignment mark attached to the area (S _{1 to} S ₈ ) is detected, and the detection result is statistically processed. From the designed array coordinates to the stationary coordinate system (X,
Y) A conversion parameter to the coordinates on the substrate is calculated, and the moving position of the substrate (W) is calculated based on the calculated conversion parameter and the coordinate positions of the plurality of shot areas calculated based on the designed arrangement coordinates. By controlling
In a method of sequentially aligning each of the plurality of shot areas with a predetermined reference position, that is, in an EGA type alignment method, at least one shot in the plurality of preselected shot areas (S _{1 to} S ₈ ). The position of the alignment mark attached to the area is determined by the image sensor (3
4X) is a first imaging method in which an image of a mark to be measured is picked up and the position of the mark to be measured is obtained by image processing.
Alignment sensor (36) and a second alignment sensor (10) that processes the signal obtained by photoelectrically converting the light from the mark to be measured by the light receiving element (8) to obtain the position of the mark to be measured. ) And have the 1st process of measuring using.

【００１４】更にこの第２の位置合わせ方法では、第１
及び第２のアライメントセンサ（３６，１０）の検出結
果を個別に統計処理してそれぞれその設計上の配列座標
から静止座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標への第１及び第２の
変換パラメータを算出し、これら２つの変換パラメータ
の差分よりその第１の変換パラメータのオフセット量を
求める第２工程と、それら予め選択された複数のショッ
ト領域（Ｓ₁ 〜Ｓ₈)中の残されたショット領域に付設さ
れた位置合わせ用マークの位置を、第１のアライメント
センサ（３６）を用いて計測した後、その第１のアライ
メントセンサの計測結果を統計処理して得られるその設
計上の配列座標から静止座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標への
変換パラメータをその第２工程で求めたオフセット量で
補正する第３工程と、を有し、この第３工程で得られた
変換パラメータ及びその設計上の配列座標よりそれら複
数のショット領域のそれぞれの静止座標系（Ｘ，Ｙ）上
での座標位置を算出するものである。Further, in this second alignment method, the first
And first and second conversion parameters for statistically processing the detection results of the second and second alignment sensors (36, 10) individually and converting the designed array coordinates into coordinates on the stationary coordinate system (X, Y). And a second step of calculating the offset amount of the first conversion parameter from the difference between these two conversion parameters, and the remaining shots in the plurality of preselected shot areas (S _{1 to} S ₈ ). The position of the alignment mark attached to the area is measured by using the first alignment sensor (36), and then the designed array coordinates obtained by statistically processing the measurement result of the first alignment sensor. To a coordinate on the stationary coordinate system (X, Y) from the third step of correcting the conversion parameter with the offset amount obtained in the second step, and the conversion parameter and the conversion parameter obtained in the third step. And the coordinate position of each of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system (X, Y) is calculated from the designed array coordinates.

【００１５】また、本発明の第３の位置合わせ方法は、
Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚の基板内の各基板毎に、ＥＧ
Ａ方式で位置合わせする場合に、その統計演算によって
算出された座標位置に従ってｋ（ｋは２以上でＮ以下の
整数）枚目以降の基板上の複数のショット領域のそれぞ
れをその基準位置に対して位置合わせするのに先だっ
て、（ｋ−１）枚目までの基板の内少なくとも１枚につ
いては、２つのアライメントセンサ（３６，１０）を用
いて位置計測を行うと共に、それぞれのアライメントセ
ンサで計測された座標位置の統計演算結果の差分、及び
それぞれのアライメントセンサで計測された座標位置の
ショット領域内での統計演算結果を求めて記憶し（ステ
ップ１０３〜１０５）、ｋ枚目以降の位置合わせに際し
ては、それら２つのアライメントセンサの内の一方のア
ライメントセンサ（３６）のみにより計測対象とするシ
ョット領域の位置計測を行い（ステップ１１０）、この
計測結果を統計演算して得られた結果を、既に記憶した
それら２つのアライメントセンサで計測された座標位置
の統計演算結果の差分を用いて補正し（ステップ１１
１）、この補正結果に基づいて位置合わせするものであ
る。次に、本発明の位置合わせ装置は、本発明の第３の
位置合わせ方法に対応して、Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚
の基板内の各基板毎に、この基板上に設計上の配列座標
に従って２次元的に配列された複数のショット領域のそ
れぞれを、その基板の移動位置を規定する静止座標系内
の所定の基準位置に対して位置合わせするに際して、そ
の複数のショット領域の内、予め選択されたショット領
域のその静止座標系における座標位置を計測し、この計
測された複数の座標位置を統計演算することによって、
その複数のショット領域のそれぞれのその静止座標系上
における座標位置を算出し、この算出された座標位置に
従ってその基板の移動位置を制御することによって、そ
の複数のショット領域のそれぞれをその基準位置に対し
て順次位置合わせする装置において、その統計演算によ
って算出された座標位置に従ってｋ（ｋは２以上でＮ以
下の整数）枚目以降の基板上の複数のショット領域のそ
れぞれをその基準位置に対して位置合わせするのに先だ
って、（ｋ−１）枚目までの基板の内少なくとも１枚に
ついては、２つのアライメントセンサ（３６，１０）を
用いて位置計測を行うと共に、それぞれのアライメント
センサで計 測された座標位置の統計演算結果の差分、及
びそれぞれのアライメントセンサで計測された座標位置
のショット領域内での統計演算結果を求めて記憶する記
憶手段と、ｋ枚目以降の位置合わせに際しては、その２
つのアライメントセンサの内の一方のアライメントセン
サのみにより計測対象とするショット領域の位置計測を
行い、この計測結果を統計演算して得られた結果を、既
に記憶したその２つのアライメントセンサで計測された
座標位置の統計演算結果の差分を用いて補正し、この補
正結果に基づいて位置合わせする位置合わせ手段と、を
有するものである。 The third alignment method of the present invention is
For each of the N (N is an integer of 2 or more) substrates, EG
When aligning by the A method, according to the coordinate position calculated by the statistical calculation, each of the plurality of shot regions on the kth (k is an integer of 2 or more and N or less) substrate and thereafter is set to the reference position. Prior to the position alignment by using the two alignment sensors (36, 10), the position measurement is performed on at least one of the (k-1) th substrates, and each alignment sensor measures the position. The difference between the statistical calculation results of the coordinate positions obtained and the statistical calculation results of the coordinate positions measured by the respective alignment sensors within the shot area are obtained and stored (steps 103 to 105), and the kth and subsequent positions are aligned. In this case, only one of the two alignment sensors (36) is used to measure the position of the shot area to be measured. Was carried out (step 110), the measurement result statistical calculation obtained results, already corrected using the difference between the statistical calculation result of the coordinate position measured by the two alignment sensors stored (step 11
1), alignment is performed based on the correction result. Next, the alignment device of the present invention is the third device of the present invention.
Corresponding to the alignment method, N (N is an integer of 2 or more)
For each board in the board, the design array coordinates on this board
Of multiple shot areas arranged two-dimensionally according to
Each of them is in the static coordinate system that defines the moving position of the board.
When aligning with the predetermined reference position of
Of multiple shot areas selected in advance
The coordinate position of the area in its static coordinate system is measured and
By statistically calculating the measured coordinate positions,
On its stationary coordinate system for each of its multiple shot areas
Calculate the coordinate position in
Therefore, by controlling the moving position of the substrate,
Each of the multiple shot areas of the
In the device that sequentially aligns the
According to the coordinate position calculated by k (k is 2 or more and N or less)
(Lower integer) The number of shot areas on the substrate after the first one.
To align each with its reference position
So that at least one of the (k-1) th substrates
As for the two alignment sensors (36, 10)
Position measurement is performed using each alignment
Statistical calculation result of the total measurement coordinate position sensor difference及
And the coordinate position measured by each alignment sensor
Of the statistical calculation result in the shot area of
When aligning the storage means and the kth and subsequent sheets,
One of the two alignment sensors
Position measurement of the shot area to be measured only by
The result obtained by statistically calculating this measurement result is
Measured by the two alignment sensors stored in
This difference is corrected using the difference in the statistical calculation results of the coordinate position.
Positioning means for positioning based on the positive result,
I have.

【００１６】[0016]

【作用】斯かる本発明の第１の位置合わせ方法によれ
ば、ダイ・バイ・ダイ方式、又はＥＧＡ方式等で位置合
わせを行う際に、計測対象とするショット領域の少なく
とも１つについては、撮像方式（ＦＩＡ方式）の第１の
アライメントセンサ（３６）と、例えばＬＩＡ方式の第
２のアライメントセンサ（１０）とで計測を行って、例
えばオフセットについては、その第２のアライメントセ
ンサ（１０）の計測値を用いるため、そのオフセットの
計測結果の差分を求めて記憶しておく。そして、残りの
ショット領域については、第１のアライメントセンサ
（３６）で計測を行った後、オフセットについては記憶
してある差分で補正を行う。これにより、位置合わせ精
度が向上する。According to the first alignment method of the present invention, at least one of the shot areas to be measured when performing alignment by the die-by-die system or the EGA system, Measurement is performed by the first alignment sensor (36) of the imaging method (FIA method) and the second alignment sensor (10) of the LIA method, for example, the second alignment sensor (10) for the offset. Since the measurement value of is used, the difference between the offset measurement results is obtained and stored. Then, the remaining shot areas are measured by the first alignment sensor (36), and then the offset is corrected by the stored difference. This improves the alignment accuracy.

【００１７】次に、第２の位置合わせ方法によれば、１
枚の基板（ウエハ等）についてＥＧＡ方式で位置合わせ
を行う際に、少なくとも１つのショット領域に関して２
つのアライメントセンサ（３６，１０）の計測結果より
それぞれ変換パラメータ中の例えばオフセットパラメー
タが求められて、記憶される。その後、残りのショット
領域（サンプルショット）の計測をＦＩＡ方式の第１の
アライメントセンサ（３６）で行い、計測結果から求め
た変換パラメータ中のオフセットパラメータを記憶して
ある差分で補正することにより、変換パラメータが正確
に求められる。Next, according to the second alignment method, 1
When performing alignment by EGA method on one substrate (wafer or the like), at least one shot area is
From the measurement results of the one alignment sensor (36, 10), for example, the offset parameter in the conversion parameters is obtained and stored. After that, the remaining shot area (sample shot) is measured by the first alignment sensor (36) of the FIA method, and the offset parameter in the conversion parameter obtained from the measurement result is corrected by the stored difference, The conversion parameters are accurately determined.

【００１８】次に、第３の位置合わせ方法によれば、２
枚以上のＮ枚の基板について順次ＥＧＡ方式で位置合わ
せを行う際に、始めの少なくとも１枚については２つの
アライメントセンサの計測結果より個別に変換パラメー
タを求め、その中の所定の変換パラメータの差分を求め
ておく。そして、残りの基板については、一方の例えば
ＦＩＡ方式のアライメントセンサの計測結果より求めた
変換パラメータを記憶してある差分で補正して得られた
パラメータを使用する。Next, according to the third alignment method, 2
When aligning the N or more substrates sequentially by the EGA method, the conversion parameters are individually obtained from the measurement results of the two alignment sensors for at least the first one, and the difference between the predetermined conversion parameters among them is calculated. Ask for. Then, for the remaining substrates, the parameters obtained by correcting the conversion parameters obtained from the measurement result of one of the alignment sensors of the FIA system, for example, by the stored difference are used.

【００１９】[0019]

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の一実施
例につき図面を参照して説明する。図２は本実施例で使
用されるアライメント装置を備えた投影露光装置の要部
の構成を示し、この図２において、露光用の照明光（水
銀ランプからのｇ線、ｉ線、あるいはエキシマレーザ光
源からの紫外線パルス光）ＩＬはコンデンサーレンズＣ
Ｌを介してレチクルＲのパターン領域ＰＡを均一な照度
分布で照射する。パターン領域ＰＡを通った照明光ＩＬ
は、例えば両側（片側でもよい）テレセントリックな投
影光学系ＰＬに入射し、ウエハＷに達する。投影光学系
ＰＬは照明光ＩＬの波長に関して最良に収差補正されて
おり、その波長のもとでレチクルＲとウエハＷとは互い
に共役になっている。以下では、投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図２の
紙面に平行にＸ軸を取り、図２の紙面に垂直にＹ軸を取
って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the alignment method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a configuration of a main part of a projection exposure apparatus equipped with an alignment apparatus used in this embodiment. In FIG. 2, illumination light for exposure (g line, i line from a mercury lamp, or excimer laser) is shown. (UV pulsed light from the light source) IL is a condenser lens C
The pattern area PA of the reticle R is illuminated via L with a uniform illuminance distribution. Illumination light IL passing through the pattern area PA
Enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides (may be one side) and reaches the wafer W. The projection optical system PL has the best aberration correction with respect to the wavelength of the illumination light IL, and the reticle R and the wafer W are conjugated with each other under the wavelength. In the following, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the paper surface of FIG. 2 in the plane perpendicular to the Z axis, and the Y axis is taken perpendicular to the paper surface of FIG. Explain.

【００２０】さて、レチクルＲは２次元的に微動可能な
レチクルステージＲＳに保持され、レチクルＲはその周
辺に形成されたレチクルアライメントマークがミラー１
６、対物レンズ１７、マーク検出系１８からなるレチク
ルアライメント系で検出されることによって、投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに関して位置決めされる。一方、ウエ
ハＷは駆動系１３によって２次元的に移動するウエハス
テージＳＴ上に載置され、ウエハステージＳＴの座標値
は干渉計１２により逐次計測される。ステージコントロ
ーラ１４は干渉計１２からの座標計測値等に基づいて駆
動系１３を制御して、ウエハステージＳＴの移動や位置
決めを制御する。ウエハステージＳＴ上にはベースライ
ン計測等で使用する基準マークＦＭが設けられている。
ベースライン計測とは、アライメントセンサの検出中心
と、投影光学系ＰＬの露光フィールドの中心との間隔
（ベースライン）の計測を行うことであり、本例ではそ
のベースラインは予め求められている。The reticle R is held on a reticle stage RS which can be finely moved two-dimensionally, and the reticle R has a reticle alignment mark formed on the periphery thereof on the mirror 1.
6, the objective lens 17 and the mark detection system 18 detect the reticle alignment system to position the optical system AX with respect to the optical axis AX. On the other hand, the wafer W is mounted on the wafer stage ST which is two-dimensionally moved by the drive system 13, and the coordinate value of the wafer stage ST is sequentially measured by the interferometer 12. The stage controller 14 controls the drive system 13 based on the coordinate measurement values from the interferometer 12 and controls the movement and positioning of the wafer stage ST. A reference mark FM used for baseline measurement and the like is provided on the wafer stage ST.
Baseline measurement is to measure the interval (baseline) between the detection center of the alignment sensor and the center of the exposure field of the projection optical system PL, and in this example, the baseline is obtained in advance.

【００２１】次に、本実施例でウエハＷ上の各ショット
領域に付設されているアライメントマークとしてのウエ
ハマークにつき説明する。図３（ａ）はウエハＷ上の１
つのショット領域Ｓ_n と、このショット領域Ｓ_nに付設
されたウエハマークＭＸ_n ，ＭＹ_n との位置関係を示
し、この図３（ａ）において、ショット領域Ｓ_n の４辺
はスクライブラインＳＣＬで囲まれ、スクライブライン
ＳＣＬの直交する２辺のそれぞれの中心部分にＸ方向に
所定ピッチで配列されたウエハマークＭＸ_n 、及びＹ方
向に所定ピッチで配列されたウエハマークＭＹ_n が形成
されている。ショット領域Ｓ_n の中心点ＳＣは、露光時
には投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上にある。そして、ウエ
ハマークＭＸ_n ，ＭＹ_n はそれぞれ中心ＳＣを原点にＸ
方向、Ｙ方向のそれぞれに伸びた直線ＣＸ，ＣＹ上に位
置する。ウエハマークＭＸ_n はＸ方向の位置検出に使わ
れ、ウエハマークＭＹ_nはＹ方向の位置検出に使われ、
それぞれ複数本の線状パターンを平行に並べたマルチマ
ークとなっている。Next, a wafer mark as an alignment mark attached to each shot area on the wafer W in this embodiment will be described. FIG. 3A shows 1 on the wafer W.
The positional relationship between one shot area S _n and the wafer marks MX _n and MY _n attached to this shot area S _n is shown. In FIG. 3A, four sides of the shot area S _n are scribe lines SCL. Wafer marks MX _n arrayed at a predetermined pitch in the X direction and wafer marks MY _n arrayed at a predetermined pitch in the Y direction are formed in the central portions of the two sides of the scribe line SCL that are orthogonal to each other. . The center point SC of the shot area S _n is on the optical axis AX of the projection optical system PL during exposure. Then, the wafer marks MX _n and MY _n are X-based with the center SC as the origin.
It is located on straight lines CX and CY extending in the Y direction and the Y direction, respectively. The wafer mark MX _n is used for position detection in the X direction, the wafer mark MY _n is used for position detection in the Y direction,
Each is a multi-mark in which a plurality of linear patterns are arranged in parallel.

【００２２】図３（ｂ）はマークＭＸ_n の拡大図であ
り、Ｙ方向に伸びた５本の線状パターンＰ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ
₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ がＸ方向にほぼ一定のピッチで配列され
ている。図３（ｃ）はそのウエハマークＭＸ_n のＸ方向
の断面構造を示し、ここでは５本の線状パターンＰ₁ 〜
Ｐ₅ はウエハＷの下地から突出した凸状に形成され、そ
の上面はフォトレジスト層ＰＲで被覆されている。図３
（ａ）にも示したように、ショット領域Ｓ_n の中心ＳＣ
を通るＹ軸と平行な直線ＣＸはウエハマークＭＸ _n の中
央の線状パターンＰ₃ の幅中心を通るものとする。な
お、ウエハマークＭＹ_n に関しても同様で、５本の線状
パターンからなり、中央の線状パターンの中心線が直線
ＣＹと一致している。FIG. 3B shows the mark MX._nIs an enlarged view of
, Five linear patterns P extending in the Y direction₁, P₂, P
₃, P_Four, P_FiveAre arranged in the X direction at a substantially constant pitch
ing. FIG. 3C shows the wafer mark MX._nX direction
The cross-sectional structure of the five linear patterns P is shown here.₁~
P_FiveIs formed in a convex shape protruding from the base of the wafer W.
Is covered with a photoresist layer PR. Figure 3
As shown in (a), the shot area S_nCenter SC
The straight line CX parallel to the Y-axis passing through is the wafer mark MX. _nin
Central linear pattern P₃Shall pass through the width center of. Na
Wafer mark MY_nThe same applies to 5 linear lines
It consists of patterns, the center line of the central linear pattern is a straight line
It matches CY.

【００２３】図２に戻り、本実施例では、第１のアライ
メントセンサとしてのオフ・アクシス方式でＦＩＡ方式
（撮像方式）のアライメントセンサ（以下、「ＦＩＡ
系」と呼ぶ）３６と、第２のアライメントセンサとして
のＴＴＬ方式でＬＩＡ方式（２光束干渉方式）のアライ
メントセンサ（以下、「ＬＩＡ系」と呼ぶ）１０とが設
けられている。本実施例では、図３に示すウエハマーク
ＭＸ_n ，ＭＹ_n をＴＴＬ方式のＬＩＡ系１０と、オフ・
アクシス方式のＦＩＡ系３６とで共通に検出対象とす
る。なお、ＬＩＡ系１０とＦＩＡ系３６とで検出対象と
するウエハマークを別にしてもよい。この場合、異なる
種類のウエハマークの位置ずれ量が予め求められていれ
ば問題は無い。Returning to FIG. 2, in this embodiment, an off-axis FIA system (imaging system) alignment sensor (hereinafter referred to as "FIA") is used as the first alignment sensor.
36) and an alignment sensor (hereinafter referred to as “LIA system”) 10 of a TTL type and LIA type (two-beam interference type) as a second alignment sensor. In this embodiment, the wafer marks MX _n and MY _n shown in FIG. 3 are turned off by the TTL LIA system 10.
The detection target is commonly used by the FIA system 36 of the axis system. The LIA system 10 and the FIA system 36 may have different wafer marks to be detected. In this case, there is no problem if the positional deviation amounts of different types of wafer marks are obtained in advance.

【００２４】次にアライメントセンサの構成につき詳細
に説明する。先ず、後者のＬＩＡ系１０において、レー
ザ光源１からのレーザビームＬＢはＨｅ−Ｎｅレーザ光
等の赤色単色光で、ウエハＷ上のフォトレジスト層に対
して非感光性である。このレーザビームＬＢは音響光学
変調素子等を含むヘテロダインビーム生成光学系２に入
射し、ヘテロダインビーム生成光学系２から周波数が僅
かに異なり互いに可干渉の２本のレーザビームＬＢ１及
びＬＢ２が所定の交差角で射出される。Next, the configuration of the alignment sensor will be described in detail. First, in the latter LIA system 10, the laser beam LB from the laser light source 1 is red monochromatic light such as He—Ne laser light and is non-photosensitive to the photoresist layer on the wafer W. This laser beam LB is incident on the heterodyne beam generating optical system 2 including an acousto-optic modulator, and the two laser beams LB1 and LB2, which have a slightly different frequency from each other and are coherent with each other, cross a predetermined intersection. Ejected at the corner.

【００２５】射出された２本のレーザビームＬＢ１，Ｌ
Ｂ２は、ミラー３ａ、レンズ系４を経て一度フーリエ変
換された後、ミラー３ｂ、対物レンズ６を経て逆フーリ
エ変換された後、レチクルＲの下方に４５°の傾斜角で
斜設されたミラー７で反射されて投影光学系ＰＬの視野
の周辺に入射する。そして、レーザビームＬＢ１，ＬＢ
２は投影光学系ＰＬの瞳ＥＰ付近で再びフーリエ変換さ
れた後、それぞれ平行光束としてウエハＷ上にＸＺ平面
内で所定の交差角で入射する。この場合、ミラー７はレ
チクルＲのパターン領域ＰＡの周辺よりも外側で、且つ
投影光学系ＰＬの視野内にあるように固定される。従っ
て、ウエハＷ上に交差するレーザビームＬＢ１，ＬＢ２
は、パターン領域ＰＡの投影像の外側に位置する。この
交差する１対のレーザビームによってウエハＷの各ショ
ット領域に付設された回折格子状のアライメントマーク
（ウエハマーク）のＸ方向の位置を検出するには、その
ウエハマークのピッチと２つのレーザビームの交差角と
を所定の関係にして、そのウエハマークから回折格子が
同一方向に射出されるようにする。Two emitted laser beams LB1, L
B2 is once Fourier-transformed through the mirror 3a and the lens system 4, then is inverse-Fourier-transformed through the mirror 3b and the objective lens 6, and then is obliquely provided below the reticle R at a tilt angle of 45 °. Is reflected by and enters the periphery of the visual field of the projection optical system PL. Then, the laser beams LB1 and LB
After being Fourier-transformed again in the vicinity of the pupil EP of the projection optical system PL, the light beams 2 are incident on the wafer W as parallel light beams at a predetermined crossing angle in the XZ plane. In this case, the mirror 7 is fixed outside the periphery of the pattern area PA of the reticle R and within the visual field of the projection optical system PL. Therefore, the laser beams LB1 and LB2 intersecting on the wafer W are
Are located outside the projected image of the pattern area PA. To detect the position in the X direction of the diffraction grating-shaped alignment mark (wafer mark) attached to each shot area of the wafer W by the pair of intersecting laser beams, the pitch of the wafer mark and the two laser beams are used. The crossing angle is set to a predetermined relationship so that the diffraction grating is emitted from the wafer mark in the same direction.

【００２６】図５は、ウエハＷ上の所定のウエハマーク
ＭＸ_n に２本のレーザビームＬＢＬ１，ＬＢ２が対称に
照射されている状態を示し、この図５において、ウエハ
マークＭＸ_n から一方のレーザビームＬＢ１の＋１次回
折光と他方のレーザビームＬＢ２の−１次回折光とより
なる回折光ＬＢ３が垂直上方に射出されている。レーザ
ビームＬＢ１とレーザビームＬＢ２とは周波数が僅かに
異なる可干渉光であるため、回折光ＬＢ３は、その周波
数差をビート周波数として光強度が変化するヘテロダイ
ンビームである。また、そのウエハマークＭＸ_n のＸ方
向の位置に応じてその回折光ＬＢ３の位相が変化するた
め、その回折光ＬＢ３を光電変換して得られるビート信
号の位相を、例えば参照用のヘテロダインビームを光電
変換して得られるビート信号の位相と比較することによ
り、そのウエハマークＭＸ_n のＸ方向の位置が極めて高
い分解能（例えば数ｎｍ程度）で求められる。FIG. 5 shows a state in which a predetermined wafer mark MX _n on the wafer W is symmetrically irradiated with two laser beams LBL1 and LB2. In FIG. 5, one laser beam from the wafer mark MX _n is irradiated. Diffracted light LB3 including the + 1st-order diffracted light of the beam LB1 and the -1st-order diffracted light of the other laser beam LB2 is emitted vertically upward. Since the laser beam LB1 and the laser beam LB2 are coherent lights having slightly different frequencies, the diffracted light LB3 is a heterodyne beam in which the light intensity changes with the frequency difference as the beat frequency. Further, since the phase of the diffracted light LB3 changes according to the position of the wafer mark MX _{n in} the X direction, the phase of the beat signal obtained by photoelectrically converting the diffracted light LB3 is, for example, a reference heterodyne beam. By comparing with the phase of the beat signal obtained by photoelectric conversion, the position of the wafer mark MX _{n in} the X direction can be obtained with extremely high resolution (for example, about several nm).

【００２７】図２に戻り、ウエハＷ上のウエハマークか
らほぼ垂直上方に発生する回折光は、投影光学系ＰＬ、
ミラー７、対物レンズ６、及びミラー３ｂを経て、２本
の入射側のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２の間に配置され
た小型のミラー５で反射されて、受光素子８に達する。
受光素子８で光電変換して得られるビート信号は、干渉
計１２からのウエハステージＳＴの位置計測信号ＰＤＳ
と共に、ＬＩＡ演算ユニット９に供給される。ＬＩＡ演
算ユニット９には、ヘテロダインビーム生成光学系２内
で生成される基準のヘテロダインビームを光電変換して
得られる参照ビート信号も供給され、ＬＩＡ演算ユニッ
ト９では２つのビート信号の位相を比較して、計測対象
のウエハマークのＸ方向への位置の情報ＡＰ₁ を求め、
この情報を主制御系５０に供給する。Returning to FIG. 2, the diffracted light generated substantially vertically upward from the wafer mark on the wafer W is projected by the projection optical system PL,
After passing through the mirror 7, the objective lens 6, and the mirror 3b, the light is reflected by the small mirror 5 arranged between the two incident side laser beams LB1 and LB2, and reaches the light receiving element 8.
The beat signal obtained by photoelectric conversion by the light receiving element 8 is a position measurement signal PDS of the wafer stage ST from the interferometer 12.
At the same time, it is supplied to the LIA arithmetic unit 9. A reference beat signal obtained by photoelectrically converting a standard heterodyne beam generated in the heterodyne beam generation optical system 2 is also supplied to the LIA calculation unit 9, and the LIA calculation unit 9 compares the phases of the two beat signals. To obtain information AP ₁ of the position of the wafer mark to be measured in the X direction,
This information is supplied to the main control system 50.

【００２８】このとき、例えば基準ビート信号の位相と
ウエハマークに対応するビート信号の位相とが合致して
いるときには、例えばウエハステージＳＴのＸ座標が、
そのままそのウエハマークのＸ座標となり、基準ビート
信号とウエハマークに対応するビート信号との位相がず
れているときには、その位相のずれ量を変位に換算した
値に、そのウエハステージＳＴのＸ座標を加算した座標
がそのウエハマークのＸ座標となる。また、ビート信号
の位相はウエハマークの例えば１／２ピッチ周期で３６
０°変化するため、予めサーチアライメント（後述）等
により例えばウエハマークの１／２ピッチ以下の精度で
ウエハＷの位置決めを行う必要がある。At this time, for example, when the phase of the reference beat signal and the phase of the beat signal corresponding to the wafer mark match, for example, the X coordinate of the wafer stage ST is
If the reference beat signal and the beat signal corresponding to the wafer mark are out of phase with each other as the X coordinate of the wafer mark as it is, the X coordinate of the wafer stage ST is converted into a value obtained by converting the amount of the phase deviation into displacement. The added coordinate becomes the X coordinate of the wafer mark. In addition, the phase of the beat signal is, for example, 36 at a 1/2 pitch cycle of the wafer mark.
Since it changes by 0 °, it is necessary to perform the positioning of the wafer W by search alignment (described later) or the like with an accuracy of, for example, ½ pitch of the wafer mark or less.

【００２９】以上において、レーザ光源１、ヘテロダイ
ンビーム生成光学系２、ミラー３ａ，３ｂ、レンズ系
４、ミラー５、対物レンズ６、ミラー７、受光素子８、
ＬＩＡ演算ユニット９、及び投影光学系ＰＬが、ウエハ
Ｗに対するＬＩＡ系１０を構成する。なお、このＬＩＡ
系１０はＸ軸用のウエハマークの位置を検出するための
アライメントセンサであり、同一構成でＹ軸用のウエハ
マークのＹ方向の位置を検出するためのＬＩＡ系（不図
示）も備えられている。In the above, the laser light source 1, the heterodyne beam generation optical system 2, the mirrors 3a and 3b, the lens system 4, the mirror 5, the objective lens 6, the mirror 7, the light receiving element 8,
The LIA operation unit 9 and the projection optical system PL form an LIA system 10 for the wafer W. In addition, this LIA
The system 10 is an alignment sensor for detecting the position of the wafer mark for the X axis, and is also provided with a LIA system (not shown) for detecting the position of the wafer mark for the Y axis in the Y direction with the same configuration. There is.

【００３０】次に、第１のアライメントセンサとしての
ＦＩＡ系３６において、ハロゲンランプ２０から発生し
た広帯域の光は、コンデンサーレンズ２１によって光ガ
イド２２の一端面に集光される。光ガイド２２を通った
光は、フォトレジスト層の感光波長（短波長）域と赤外
波長域とをカットするフィルター２３を通って、レンズ
系２４を介してハーフミラー２５に達する。ここで反射
された照明光は、ミラー２６でほぼ水平に反射された
後、対物レンズ２７に入射し、更に投影光学系ＰＬの鏡
筒下部の周辺に投影光学系ＰＬの視野を遮光しないよう
に固定されたプリズム（ミラー）２８で反射されてウエ
ハＷをほぼ垂直に照射する。ここでは図示していない
が、光ガイド２２の射出端から対物レンズ２７までの光
路中には、適当な照明視野絞りが対物レンズ２７に関し
てウエハＷと共役な位置に設けられる。また、対物レン
ズ２７はテレセントリック系とし、その開口絞り（瞳と
同じ）の面２７ａには光ガイド２２の射出端の像が形成
され、ケーラー照明が行われる。対物レンズ２７の光軸
はウエハＷ上では垂直となるように定められ、マーク検
出時に光軸の倒れによるマーク位置のずれが生じないよ
うになっている。Next, in the FIA system 36 as the first alignment sensor, the broadband light generated from the halogen lamp 20 is condensed on one end surface of the light guide 22 by the condenser lens 21. The light passing through the light guide 22 passes through the filter 23 that cuts the photosensitive wavelength (short wavelength) region and the infrared wavelength region of the photoresist layer, and reaches the half mirror 25 through the lens system 24. The illumination light reflected here is reflected substantially horizontally by the mirror 26, then enters the objective lens 27, and the field of the projection optical system PL is not blocked around the lower part of the lens barrel of the projection optical system PL. It is reflected by the fixed prism (mirror) 28 and irradiates the wafer W almost vertically. Although not shown here, in the optical path from the exit end of the light guide 22 to the objective lens 27, an appropriate illumination field diaphragm is provided at a position conjugate with the wafer W with respect to the objective lens 27. Further, the objective lens 27 is a telecentric system, and an image of the exit end of the light guide 22 is formed on the surface 27a of the aperture stop (same as the pupil), and Koehler illumination is performed. The optical axis of the objective lens 27 is set to be vertical on the wafer W so that the mark position does not shift due to the tilt of the optical axis when the mark is detected.

【００３１】さて、ウエハＷからの反射光は対物レンズ
２８、ハーフミラー２５を通り、レンズ系２９によって
指標板３０に結像される。この指標板３０は対物レンズ
２７とレンズ系２９とによってウエハＷと共役に配置さ
れ、矩形の透明窓内にＸ方向とＹ方向とのそれぞれに伸
びた直線状の指標マークを有する。従って、ウエハＷ上
のウエハマークの像は指標板３０の透明窓内に結像さ
れ、このウエハマーク像及び指標マークからの光束は、
第１リレー系３１を経てハーフミラー３２に入射し、ハ
ーフミラー３２で２分割された光束が第２リレー系３３
Ｘ及びＳＳＹを介してそれぞれＣＣＤカメラ等の撮像素
子３４Ｘ及び３４Ｙ上に結像する。撮像素子３４Ｘ，３
４Ｙからの撮像信号はＦＩＡ（フィールド・イメージ・
アライメント）演算ユニット３５に、干渉計１２からの
位置計測信号ＰＤＳと共に供給される。ＦＩＡ演算ユニ
ット３５は指標板３０上の指標マークに対するウエハマ
ーク像のずれを撮像信号の波形に基づいて求める。この
場合、Ｘ軸用の撮像素子３４Ｘからの撮像信号を処理す
ることによりウエハマークのＸ方向の位置が検出され、
Ｙ軸用の撮像素子３４Ｙからの撮像信号を処理すること
によりウエハマークのＹ方向の位置が検出される。The reflected light from the wafer W passes through the objective lens 28 and the half mirror 25 and is imaged on the index plate 30 by the lens system 29. The index plate 30 is arranged conjugate with the wafer W by the objective lens 27 and the lens system 29, and has linear index marks extending in the X direction and the Y direction in a rectangular transparent window. Therefore, the image of the wafer mark on the wafer W is formed in the transparent window of the index plate 30, and the light flux from the wafer mark image and the index mark is
The light flux that has entered the half mirror 32 through the first relay system 31 and is split into two by the half mirror 32 is the second relay system 33.
Images are formed on the image pickup devices 34X and 34Y such as CCD cameras via X and SSY, respectively. Image sensor 34X, 3
The image pickup signal from 4Y is FIA (field image
The alignment) calculation unit 35 is supplied with the position measurement signal PDS from the interferometer 12. The FIA calculation unit 35 determines the deviation of the wafer mark image from the index mark on the index plate 30 based on the waveform of the image pickup signal. In this case, the position of the wafer mark in the X direction is detected by processing the image pickup signal from the X-axis image pickup device 34X,
The position of the wafer mark in the Y direction is detected by processing the image pickup signal from the Y-axis image pickup device 34Y.

【００３２】図４はＸ軸用の撮像素子３４Ｘによって検
出されるウエハマークＭＸ_n の様子を示し、図４に示す
ように、検出すべきウエハマークＭＸ_n を指標板３０
（図２参照）上の指標マーク３０ａ，３０ｂの間に位置
決めし、そのときのウエハステージＳＴの精密なＸ方向
の位置ＸＡを求めておく。撮像素子３４Ｘはウエハマー
クＭＸ_n の５本の線状パターンＰ₁ 〜Ｐ₅ と指標マーク
３０ａ，３０ｂとの像を走査線ＳＬに沿って電気的に走
査する。このとき、例えば１本の走査線だけではＳＮ比
の点で不利なので、破線で示したビデオサンプリング領
域ＶＳＡに入る複数の水平走査線によって得られる撮像
信号のレベルを水平方向の各画素毎に加算平均するとよ
い。撮像信号には両側に指標マーク３０ａ，３０ｂのそ
れぞれに対した立上りと立下りとの波形部分があり、こ
れらの位置（画素上の位置）ＸＲ₁，ＸＲ₂ は予め求め
てあり、その中点の位置ＸＲ₀ も求めてある。FIG. 4 shows a state of the wafer mark MX _n detected by the X-axis image pickup device 34X. As shown in FIG. 4, the wafer mark MX _n to be detected is indicated by the index plate 30.
(See FIG. 2) Positioning is performed between the index marks 30a and 30b on the upper side, and a precise position XA in the X direction of the wafer stage ST at that time is obtained. Imaging device 34X is electrically scanned along five linear patterns P ₁ to P ₅ and index marks 30a of the wafer mark MX _n, the image of the 30b to the scan line SL. At this time, for example, since only one scanning line is disadvantageous in terms of SN ratio, the levels of the image pickup signals obtained by a plurality of horizontal scanning lines in the video sampling area VSA indicated by the broken line are added for each pixel in the horizontal direction. Good to average. The image pickup signal has waveform portions of rising and falling with respect to each of the index marks 30a and 30b on both sides, and these positions (positions on pixels) XR ₁ and XR ₂ have been obtained in advance, and their midpoints. The position XR _{0 of is} also obtained.

【００３３】一方、撮像素子３４ＸはウエハマークＭＸ
_n の明視野像を光電検出しているため、５本の線状パタ
ーンＰ₁ 〜Ｐ₅ のそれぞれの左右の段差エッジでは光の
散乱によって対物レンズ２７へ戻る光が極端に減少す
る。このため、線状パターンＰ ₁ 〜Ｐ₅ のそれぞれの左
エッジ、右エッジは黒い線のように撮像される。従っ
て、撮像信号上の波形は各線状パターンの左エッジ、右
エッジに対応した位置でボトムとなる。On the other hand, the image pickup device 34X has a wafer mark MX.
_nSince 5 bright field images are photoelectrically detected, 5 linear patterns
Pawn P₁~ P_FiveAt the left and right step edges of each
The light returning to the objective lens 27 is extremely reduced due to the scattering.
It Therefore, the linear pattern P ₁~ P_FiveEach left of
The edge and the right edge are imaged like black lines. Obey
The waveform on the imaging signal is the left edge and right of each linear pattern.
It becomes the bottom at the position corresponding to the edge.

【００３４】ＦＩＡ演算ユニット３５は、このような波
形に基づいてウエハマークＭＸ_n （パターンＰ₁ 〜
Ｐ₅ ）の中心（直線ＣＸ）のＸ方向の位置Ｘｍを計算す
る。更に詳しく述べるなら、ＦＩＡ演算ユニット３５は
パターンＰ₁ 〜Ｐ₅ のそれぞれの中心位置を左、右のエ
ッジ位置に基づいて算出した後、５本の線状パターンＰ
₁〜Ｐ₅ の各位置を加算して５で除算して、中心となる
べきＸ方向のマーク位置を検出する。Based on such a waveform, the FIA operation unit 35 performs wafer mark MX _n (patterns P ₁ to
The position Xm in the X direction of the center (straight line CX) of P ₅ ) is calculated. More specifically, the FIA operation unit 35 calculates the center position of each of the patterns P _{1 to} P ₅ based on the left and right edge positions, and then calculates the five linear patterns P.
_The positions of _{1 to} P ₅ are added and divided by 5, and the mark position in the X direction to be the center is detected.

【００３５】そして、ＦＩＡ演算ユニット３５は先に求
めておいた位置ＸＲ₀ とマーク計測位置Ｘｍとの差ΔＸ
Ｆ（＝ＸＲ₀ −Ｘｍ）を算出し、ウエハステージＳＴが
位置決めされたときの位置ＸＡに差ΔＸＦを加えて得ら
れた値をマーク位置情報ＡＰ２として主制御系５０に出
力する。また、ＦＩＡ系３６において、フィルター２３
を通ったウエハＷの照明光は、ウエハＷ上のウエハマー
クを含む局所領域（ショット領域よりも小さい）をほぼ
均一な照度で照明し、波長域は２００ｎｍ程度の幅に定
められる。The FIA operation unit 35 then calculates the difference ΔX between the previously determined position XR ₀ and the mark measurement position Xm.
F (= XR ₀ −Xm) is calculated, and a value obtained by adding the difference ΔXF to the position XA when the wafer stage ST is positioned is output to the main control system 50 as mark position information AP2. Further, in the FIA system 36, the filter 23
The illumination light of the wafer W passing through illuminates a local area (smaller than the shot area) including the wafer mark on the wafer W with a substantially uniform illuminance, and the wavelength range is set to a width of about 200 nm.

【００３６】そして、ハロゲンランプ２０から符号順に
ＦＩＡ演算ユニット３５までの部材によって、ＦＩＡ系
３６が構成される。また、対物レンズ２７、レンズ系２
９、リレー系３１，３３Ｘ（又は３３Ｙ）によるテレセ
ントリック結像光学系には波長帯域幅で２００ｎｍ程度
の光が通るため、当然それに対応した色収差の補正を行
っておく必要がある。更に、対物レンズ２７のウエハ側
の開口数（Ｎ．Ａ．）は投影光学系ＰＬの開口数よりも
小さくしておくとよい。The members from the halogen lamp 20 to the FIA operation unit 35 in the order of codes form a FIA system 36. In addition, the objective lens 27 and the lens system 2
9. Since the light having a wavelength bandwidth of about 200 nm passes through the telecentric imaging optical system including the relay systems 31, 33X (or 33Y), it is naturally necessary to correct the chromatic aberration corresponding thereto. Further, the numerical aperture (NA) of the objective lens 27 on the wafer side is preferably set smaller than the numerical aperture of the projection optical system PL.

【００３７】本実施例ではプリズム２８によって、対物
レンズ２７の観察視野域を投影光学系ＰＬの鏡筒下面に
一部もぐり込ませ、極力投影光学系ＰＬの視野に近づけ
ている。一般にこの種の投影露光装置には、投影光学系
ＰＬの結像面とウエハＷの表面との間隔（ずれ）を精密
に検出するフォーカスセンサと、ウエハＷ上のショット
領域の面と投影光学系ＰＬの結像面との相対的な傾きを
検出するレベリングセンサとが設けられている。このフ
ォーカスセンサやレベリングセンサは、投影光学系ＰＬ
の投影視野が存在するウエハＷ上に斜めから赤外域の光
束を照射し、その反射光の受光位置のずれを求めてフォ
ーカスとレベリングを行うように構成されている。この
際に、対物レンズ２７の開口数が小さいと、対物レンズ
２７の焦点深度が深くなり、そのフォーカスセンサの検
出結果により合焦を行うと、ほぼＦＩＡ系３６でも合焦
状態で検出が行われる。In the present embodiment, the observation field area of the objective lens 27 is made to partly go under the lens barrel of the projection optical system PL by the prism 28 so as to be as close as possible to the field of view of the projection optical system PL. Generally, in this type of projection exposure apparatus, a focus sensor that accurately detects the distance (deviation) between the image plane of the projection optical system PL and the surface of the wafer W, the surface of the shot area on the wafer W, and the projection optical system. A leveling sensor for detecting the relative inclination of the PL with the image plane is provided. The focus sensor and the leveling sensor are used in the projection optical system PL.
The wafer W in which the projection field of view exists is obliquely irradiated with a light flux in the infrared region, and the shift of the light receiving position of the reflected light is obtained to perform focusing and leveling. At this time, if the numerical aperture of the objective lens 27 is small, the depth of focus of the objective lens 27 becomes deep, and if focusing is performed based on the detection result of the focus sensor, almost FIA system 36 also performs detection in the focused state. .

【００３８】また、図２中の構成でオフ・アクシス方式
のＦＩＡ系３６の検出中心（指標板３０の中心の共役像
の位置）は投影光学系ＰＬの中心から離れているので、
干渉計１２の計測位置と投影光学系ＰＬの中心とを結ぶ
直線、即ち測長軸（測長ビーム中心線）上にそのＦＩＡ
系３６の検出中心を設けることによって、アッベ誤差
（ステージの傾きによる軸外エラー）を最小限に抑えて
いる。Further, in the configuration shown in FIG. 2, the detection center of the off-axis type FIA system 36 (the position of the conjugate image of the center of the index plate 30) is away from the center of the projection optical system PL.
The FIA is on a straight line connecting the measurement position of the interferometer 12 and the center of the projection optical system PL, that is, the measurement axis (measurement beam center line).
By providing the detection center of the system 36, the Abbe error (off-axis error due to the tilt of the stage) is minimized.

【００３９】また、アライメント実行時はウエハの大ま
かな位置合せのためのサーチアライメント（グローバル
アライメント）と、高精度にアライメントするファイン
アライメントとを行う必要がある。このサーチアライメ
ントに関しては、例えば特開昭６０−１３０７４２号公
報に開示されているように、ＴＴＬ方式のアライメント
系とオフ・アクシス方式のアライメント系とを混用する
方法もある。本実施例の装置では、通常は処理速度の速
いＴＴＬ方式のＬＩＡ系１０によってウエハ上の３ヶ
所、又は２ヶ所のアライメントマークを検出してサーチ
アライメントを行うシーケンスを採る。しかしながら、
ウエハ下地、又はフォトレジスト層の厚みや種類によっ
てアライメントが正常に行われない場合（特にマーク検
出がうまくいかない場合）もあるので、オフ・アクシス
方式の広帯域幅の照明波長を用いたＦＩＡ系３６を使っ
てサーチアライメントを実行するようにシーケンスを切
換える手段も設けられている。この場合、ＴＴＬ方式の
ＬＩＡ系１０でサーチアライメントを行うときのマーク
検出時間、マーク検出信号の大きさや歪み等を判定し
て、シーケンスを切り換える。When performing the alignment, it is necessary to perform search alignment (global alignment) for rough alignment of the wafer and fine alignment for highly accurate alignment. Regarding this search alignment, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-130742, there is a method in which a TTL alignment system and an off-axis alignment system are mixed. The apparatus of the present embodiment employs a sequence in which a TTL LIA system 10 which normally has a high processing speed detects alignment marks at three or two positions on a wafer to perform search alignment. However,
Since the alignment may not be performed normally (especially when the mark detection does not work well) depending on the thickness or type of the wafer base or the photoresist layer, the FIA system 36 using the off-axis wide-bandwidth illumination wavelength is used. There is also provided means for switching the sequence so as to execute the search alignment. In this case, the mark detection time when performing search alignment in the TTL LIA system 10, the magnitude and distortion of the mark detection signal, etc. are determined and the sequence is switched.

【００４０】次に、ＴＴＬ方式のＬＩＡ系１０、オフ・
アクシス方式のＦＩＡ系３６、及びステージコントロー
ラ１４等を統轄制御する主制御系５０について説明す
る。主制御系５０は干渉計１２からの位置情報ＰＤＳを
常時入力しているものとする。アライメント（ＡＬＧ）
データ記憶部５０１は、ＬＩＡ演算ユニット９からのマ
ーク位置情報ＡＰ₁ と、ＦＩＡ演算ユニット３５からの
マーク位置情報ＡＰ₂ との両方を入力可能となってい
る。Next, the TTL LIA system 10 is turned off.
The FIA system 36 of the axis system, and the main control system 50 that controls the stage controller 14 and the like will be described. It is assumed that the main control system 50 constantly inputs the position information PDS from the interferometer 12. Alignment (ALG)
The data storage unit 501 can input both the mark position information AP ₁ from the LIA calculation unit 9 and the mark position information AP ₂ from the FIA calculation unit 35.

【００４１】ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アラ
イメント）演算ユニット５０２は、ＡＬＧデータ記憶部
５０１に記憶された各マーク位置情報に基づいて統計的
な演算手法によりウエハ上の実際のショット配列座標値
を算出するもので、その算出結果はシーケンスコントロ
ーラ５０６に送られる。詳しくは、特開昭６１−４４４
２９号公報に開示されている。The EGA (enhanced global alignment) calculation unit 502 calculates the actual shot array coordinate values on the wafer by a statistical calculation method based on each mark position information stored in the ALG data storage unit 501. The calculation result is sent to the sequence controller 506. For details, see JP-A-61-444.
No. 29 publication.

【００４２】露光（ＥＸＰ）ショットマップデータ部５
０３はウエハ上の露光すべきショット領域（正確にはこ
れに付設されたウエハマーク）の配列座標値の設計値を
格納し、この設計値はＥＧＡ演算ユニット５０２とシー
ケンスコントローラ５０６とに送られる。アライメント
（ＡＬＧ）ショットマップデータ部５０４はウエハ上の
計測対象とするショット領域（サンプルショット）の配
列座標値の設計値を格納し、この座標値はＥＧＡ演算ユ
ニット５０２とシーケンスコントローラ５０６とへ送ら
れる。補正データ記憶部５０５にはアライメント用の各
種データ、あるいは露光ショットに対する位置決めの補
正用のデータ等が格納され、これら補正データはＡＬＧ
データ記憶部５０１やシーケンスコントローラ５０６へ
送られる。シーケンスコントローラ５０６は上記各デー
タに基づいて、アライメント時やステップ・アンド・リ
ピート方式の露光時のウエハステージＳＴの移動を制御
するための一連の手順を決定する。Exposure (EXP) shot map data section 5
Reference numeral 03 stores the design value of the array coordinate value of the shot area to be exposed on the wafer (more precisely, the wafer mark attached to this), and this design value is sent to the EGA arithmetic unit 502 and the sequence controller 506. The alignment (ALG) shot map data unit 504 stores design values of array coordinate values of shot areas (sample shots) to be measured on the wafer, and these coordinate values are sent to the EGA arithmetic unit 502 and the sequence controller 506. . The correction data storage unit 505 stores various data for alignment, data for correction of positioning for an exposure shot, and the like, and these correction data are ALG.
It is sent to the data storage unit 501 and the sequence controller 506. The sequence controller 506 determines a series of procedures for controlling the movement of the wafer stage ST during alignment or during step-and-repeat exposure, based on the above-mentioned data.

【００４３】次に本実施例の代表的なアライメントシー
ケンスを説明する。ここでは高いスループットと、高い
アライメント精度との両立を得ることができるエンハン
スト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式につい
て説明するが、詳細については特開昭６１−４４４２９
号公報に開示されているので、その原理についてはここ
では簡単に説明する。Next, a typical alignment sequence of this embodiment will be described. Here, an enhanced global alignment (EGA) method capable of achieving both high throughput and high alignment accuracy will be described. For details, see JP-A-61-44429.
Since it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP-A No. 2003-242, the principle will be briefly described here.

【００４４】ＥＧＡ方式では、ウエハＷ上の複数個（例
えば３〜９個）のショット領域のウエハマークの位置を
計測し、その計測値に最小自乗近似法を適用して、ウエ
ハステージＳＴのステージ座標系、即ち干渉計１２によ
るＸ方向、及びＹ方向の計測値によって規定される座標
系（Ｘ，Ｙ）内での微小回転誤差（ローテーション）
θ、ウエハ上のショット配列（又はウエハステージＳＴ
の走り）の直交度ｗ、ウエハの線形な微小伸縮による誤
差（スケーリング）Ｒｘ，Ｒｙ、及びウエハのＸ，Ｙ方
向の微小位置ずれであるオフセットＯｘ，Ｏｙのパラメ
ータを求める。そして、それら各パラメータを介在とし
て設計上のショット配列座標を実際に露光すべきショッ
ト配列座標（ウエハステージＳＴのステッピング位置座
標）に変換して、ウエハ上の各ショット領域Ｓ_n へレチ
クルＲのパターン領域ＰＡの像を重ね合わせ露光してい
く。In the EGA method, the positions of the wafer marks in a plurality of (for example, 3 to 9) shot areas on the wafer W are measured, and the least square approximation method is applied to the measured values to determine the stage of the wafer stage ST. Minute rotation error (rotation) in the coordinate system, that is, in the coordinate system (X, Y) defined by the measured values in the X and Y directions by the interferometer 12.
θ, shot array on wafer (or wafer stage ST
Parameters of the errors (scaling) Rx and Ry due to the linear minute expansion and contraction of the wafer, and the offsets Ox and Oy which are the minute positional deviations of the wafer in the X and Y directions. Then, the designed shot array coordinates are converted into shot array coordinates (stepping position coordinates of the wafer stage ST) to be actually exposed through these parameters, and the pattern of the reticle R to each shot area S _n on the wafer. The images of the area PA are superimposed and exposed.

【００４５】ここでウエハ上の各ショット領域Ｓ_n の設
計上の配列座標値を（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）とし、実際のス
テッピングにより位置決めするウエハの座標値、即ちそ
れら各ショット領域のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での配
列座標値を（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）とすると次の（数１）の
関係がある。Here, the designed array coordinate value of each shot area S _n on the wafer is (Dxn, Dyn), and the coordinate value of the wafer to be positioned by the actual stepping, that is, the stage coordinate system (X , Y) where the array coordinate values are (Fxn, Fyn), there is the following relationship (Equation 1).

【００４６】[0046]

【数１】 [Equation 1]

【００４７】ここで変換行列Ａ，Ｏは、スケーリングＲ
ｘ，Ｒｙ、ローテーションθ、直交度ｗ、及びオフセッ
トＯｘ，Ｏｙよりなる６個の変換パラメータを用いて、
それぞれ近似的に次の（数２）、（数３）で表される。Here, the transformation matrices A and O are scaling R
Using 6 conversion parameters consisting of x, Ry, rotation θ, orthogonality w, and offsets Ox, Oy,
They are approximately represented by the following (Equation 2) and (Equation 3), respectively.

【００４８】[0048]

【数２】 [Equation 2]

【００４９】[0049]

【数３】 [Equation 3]

【００５０】そして、ウエハ上の複数のショット領域か
ら予め選択されたショット領域（サンプルショット）に
付設されたウエハマークの位置を計測する。この場合、
ｎ番目（ｎ＝１，２，…）のサンプルショットをもＳ_n
で表し、サンプルショットＳ _n に付設されたウエハマー
クＭＸ_n ，ＭＹ_n の位置をアライメントセンサにより計
測して得られた配列座標値を（Ｍｘｎ，Ｍｙｎ）とす
る。次に、そのサンプルショットＳ_n の設計上の配列座
標（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を（数１）に代入して得られる計
算上の配列座標値を（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）として、この配
列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）と実測値（Ｍｘｎ，Ｍｙ
ｎ）との誤差、即ちアライメント誤差（Ｅｘｎ，Ｅｙ
ｎ）（＝（Ｍｘｎ−Ｆｘｎ，Ｍｙｎ−Ｆｙｎ））を求め
る。その後、全てのサンプルショットについて求めたア
ライメント誤差の自乗和、即ち残留誤差成分が最小とな
るように、変換行列Ａ，Ｏの各パラメータの値を決定す
る。Then, a plurality of shot areas on the wafer
To a preselected shot area (sample shot)
The position of the attached wafer mark is measured. in this case,
Even the nth (n = 1, 2, ...) Sample shot is S_n
Represented by, sample shot S _nWafer maker attached to
Ku MX_n, MY_nThe position of the
Let the array coordinate values obtained by measurement be (Mxn, Myn)
It Next, the sample shot S_nDesigned constellation
Total obtained by substituting the mark (Dxn, Dyn) into (Equation 1)
The calculated array coordinate value is (Fxn, Fyn), and this array
Column coordinate values (Fxn, Fyn) and measured values (Mxn, My)
n), that is, alignment error (Exn, Ey
n) (= (Mxn-Fxn, Myn-Fyn))
It After that, all the sample shots
The sum of squares of the alignment error, that is, the residual error component is minimized.
The value of each parameter of the transformation matrices A and O
It

【００５１】サンプルショットの個数をＭ個とすると、
その残留誤差成分は次の（数４）で表される。一例とし
て、その（数４）を６個の変換パラメータで偏微分した
結果をそれぞれ０とおいた連立方程式を解くことによ
り、それら６個の変換パラメータの値が求められ、変換
行列Ａ，Ｏが定まる。If the number of sample shots is M,
The residual error component is represented by the following (Equation 4). As an example, by solving a system of equations in which the result of partial differentiation of (Equation 4) with 6 conversion parameters is set to 0, the values of these 6 conversion parameters are obtained, and the conversion matrices A and O are determined. .

【００５２】[0052]

【数４】 [Equation 4]

【００５３】こうして変換行列Ａ，Ｏ が決まると、後
は設計上の配列座標（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を（数１）に代
入して、配列座標（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を求め、これに基
づいてウエハステージＳＴを位置決めして露光していけ
ばよい。ここで図２に示した主制御系５０に対応付けて
みると、ウエハ上の全部のショット領域の設計上の配列
座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）はＥＸＰショットマップデー
タ部５０３に記憶され、サンプルショットの設計上の座
標値はＡＬＧショットマップデータ部５０４に記憶さ
れ、そして（数１）〜（数３）、及び変換行列Ａ，Ｏを
決定する最小自乗近似の演算式はＥＧＡ演算ユニット５
０２に記憶されている。When the transformation matrices A and O are determined in this manner, the design array coordinates (Dxn, Dyn) are then substituted into (Equation 1) to obtain the array coordinates (Fxn, Fyn), and the wafer is calculated based on this. The stage ST may be positioned and exposed. Here, associating with the main control system 50 shown in FIG. 2, the designed array coordinate values (Dxn, Dyn) of all shot areas on the wafer are stored in the EXP shot map data unit 503, and sample shots are stored. The design coordinate values of the above are stored in the ALG shot map data unit 504, and the arithmetic expression of the least square approximation for determining the equations (1) to (3) and the transformation matrices A and O is the EGA arithmetic unit 5.
It is stored in 02.

【００５４】本実施例では、２つのアライメントセンサ
が備えられているため、サンプルショットの各ウエハマ
ークの座標値を検出するアライメントセンサによって、
得られる（数１）の変換行列Ａ，Ｏのパラメータが２通
りとなる。即ち、ＬＩＡ系１０の計測結果に基づいてＥ
ＧＡ方式のアライメントを実行すると、（数１）中の６
個の変換パラメータ、即ちスケーリングＲｘ，Ｒｙ、ロ
ーテーションθ、直交度ｗ、及びオフセットＯｘ，Ｏｙ
が求められる。同様に、ＦＩＡ系３６の計測結果に基づ
いてＥＧＡ方式のアライメントを実行すると、（数１）
中の６個の変換パラメータ、即ちスケーリングＲｘ，Ｒ
ｙ、ローテーションθ、直交度ｗ、及びオフセットＯ
ｘ，Ｏｙが求められる。しかしながら、例えばＦＩＡ系
３６の計測結果に基づいて得られた変換パラメータ中に
は、所定の偏りのあることがある。そこで、そのような
偏りのあるパラメータについては、ＬＩＡ系１０の計測
結果に基づいて得られる変換パラメータで補正して使用
することとする。Since two alignment sensors are provided in this embodiment, the alignment sensor for detecting the coordinate value of each wafer mark of the sample shot
There are two parameters of the obtained transformation matrices A and O of (Equation 1). That is, based on the measurement result of the LIA system 10, E
When the GA method alignment is executed, 6 out of (Equation 1)
Transformation parameters, namely scaling Rx, Ry, rotation θ, orthogonality w, and offsets Ox, Oy.
Is required. Similarly, when the EGA alignment is executed based on the measurement result of the FIA system 36, (Equation 1)
6 conversion parameters, namely scaling Rx, R
y, rotation θ, orthogonality w, and offset O
x, Oy is required. However, for example, the conversion parameter obtained based on the measurement result of the FIA system 36 may have a certain bias. Therefore, such a biased parameter is used after being corrected by the conversion parameter obtained based on the measurement result of the LIA system 10.

【００５５】次に、本実施例において１ロットのウエハ
について、それぞれＥＧＡ方式で位置合わせ（アライメ
ント）を行いながら露光を行う場合の動作の一例につ
き、図１のフローチャートを参照して説明する。以下の
動作は、ウエハ上の所定の回路パターン層（プロセスレ
イヤ）への露光を行う場合の動作を示している。そし
て、そのプロセスレイヤでは、予め試作時の実験及び評
価の結果、ＦＩＡ方式のアライメントセンサによる計測
結果に基づいて求めたＥＧＡパラメータ中のオフセット
Ｏｘ，Ｏｙにほぼ一定の傾向を有する誤差、即ち真値か
らの所定の偏り（以下、「プロセスオフセット」とも呼
ぶ）が混入しているが、他のパラメータの誤差は小さ
く、一方、ＬＩＡ方式のアライメントセンサによる計測
結果に基づいて求めたＥＧＡパラメータ中でオフセット
Ｏｘ，Ｏｙの誤差は小さいことが分かっているものとす
る。Next, an example of the operation in the case where exposure is performed while aligning (alignment) the wafers of one lot in the present embodiment by the EGA method will be described with reference to the flowchart of FIG. The following operation shows the operation when exposing a predetermined circuit pattern layer (process layer) on the wafer. Then, in the process layer, an error having a substantially constant tendency in the offsets Ox and Oy in the EGA parameter, which is obtained based on the result of the experiment and the evaluation in the trial manufacture and the measurement result by the FIA alignment sensor, that is, the true value Deviation from other parameters (hereinafter also referred to as "process offset") is mixed, but the error of other parameters is small, while the offset in the EGA parameter obtained based on the measurement result by the LIA alignment sensor It is assumed that the error between Ox and Oy is known to be small.

【００５６】先ず、主制御系５０に対して、ＦＩＡ系３
６を用いる第１のＥＧＡ方式のアライメントシーケンス
と、ＬＩＡ系１０を用いる第２のＥＧＡ方式のアライメ
ントシーケンスとを記憶させ、ウエハ上で計測対象とす
るショット領域（サンプルショット）の配列は、第１及
び第２のＥＧＡ方式のアライメントシーケンスで同じに
設定しておく。そして、２つのアライメントシーケンス
によりそれぞれ求められるＥＧＡパラメータの内で、オ
フセットＯｘ，Ｏｙのみは第２のアライメントシーケン
スにより求められたＥＧＡパラメータに基づいて後述の
ように補正を行うが、他のパラメータについては第１の
アライメントシーケンスにより求められたＥＧＡパラメ
ータをそのまま用いるようにしておく。First, with respect to the main control system 50, the FIA system 3
The first EGA alignment sequence using 6 and the second EGA alignment sequence using the LIA system 10 are stored, and the arrangement of shot areas (sample shots) to be measured on the wafer is the first. And the second EGA alignment sequence is set to be the same. Then, of the EGA parameters obtained by the two alignment sequences, only the offsets Ox and Oy are corrected as described below based on the EGA parameters obtained by the second alignment sequence, but other parameters are The EGA parameter obtained by the first alignment sequence is used as it is.

【００５７】具体的に、図１のステップ１０１におい
て、１ロットの先頭のウエハＷを図２のウエハステージ
ＳＴ上にロードする。図６は、露光対象のウエハＷを示
し、この図６において、ウエハＷ上にはウエハＷ上の座
標系（試料座標系）（ｘ，ｙ）に沿って多数のショット
領域が配列されているが、その中の計測対象のサンプル
ショットＳ₁,Ｓ₂,…，Ｓ₈ のみを示してある。その後、
ステップ１０２において、サーチアライメント（グロー
バルアライメント）を行う。即ち、ウエハＷ上には各シ
ョット領域に付設されるウエハマークとは別に、大まか
な位置合わせ用のアライメントマークが試料座標系
（ｘ，ｙ）に沿って数個形成されている。そこで、例え
ば図２のＬＩＡ系１０（Ｙ軸用のＬＩＡ系も含む、以下
同様）、又はＦＩＡ系３６によりそれらのアライメント
マークのステージ座標系（静止座標系）（Ｘ，Ｙ）での
座標値を計測し、この計測結果に基づいて、試料座標系
（ｘ，ｙ）からステージ座標系（Ｘ，Ｙ）への近似的な
変換パラメータ（スケーリング、ローテーション、オフ
セット等）を求めて、図２の主制御系５０内のＥＧＡ演
算ユニット５０２内のメモリに記憶しておく。Specifically, in step 101 of FIG. 1, the first wafer W of one lot is loaded on the wafer stage ST of FIG. FIG. 6 shows a wafer W to be exposed. In FIG. 6, a large number of shot areas are arranged on the wafer W along a coordinate system (sample coordinate system) (x, y) on the wafer W. However, only the sample shots S ₁ , S ₂ , ..., S ₈ of the measurement target among them are shown. afterwards,
In step 102, search alignment (global alignment) is performed. That is, on the wafer W, several alignment marks for rough alignment are formed along the sample coordinate system (x, y) in addition to the wafer marks attached to each shot area. Therefore, for example, the coordinate values in the stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) of those alignment marks by the LIA system 10 (including the LIA system for the Y axis, the same applies hereinafter) in FIG. 2 are used. Of the sample coordinate system (x, y) to the stage coordinate system (X, Y) on the basis of the measurement result, and the approximate conversion parameters (scaling, rotation, offset, etc.) of FIG. It is stored in the memory in the EGA arithmetic unit 502 in the main control system 50.

【００５８】その後、ＥＧＡ方式のアライメントを行う
際には、計測対象のウエハマークの試料座標系（ｘ，
ｙ）での配列座標と、その近似的な変換パラメータとか
ら、ＥＧＡ演算ユニット５０２においてそのウエハマー
クのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値が算出され、
この座標値がシーケンスコントローラ５０６を介してス
テージコントローラ１４に供給される。そして、この供
給された座標値に基づいて、計測対象のウエハマークが
ＦＩＡ系３６の観察視野、又はＬＩＡ系１０からのレー
ザビームの照射領域に移動される。Thereafter, when performing the EGA type alignment, the sample coordinate system (x,
The coordinate value in the stage coordinate system (X, Y) of the wafer mark is calculated in the EGA calculation unit 502 from the array coordinate in y) and its approximate conversion parameter,
This coordinate value is supplied to the stage controller 14 via the sequence controller 506. Then, based on the supplied coordinate values, the wafer mark to be measured is moved to the observation visual field of the FIA system 36 or the irradiation region of the laser beam from the LIA system 10.

【００５９】次にステップ１０３において、図２のＦＩ
Ａ系３６を用いて、図６のウエハＷ上のサンプルショッ
トＳ₁ 〜Ｓ₈ の各ウエハマーク（ＭＸ₁,ＭＹ₁)〜（ＭＸ
₈,ＭＹ₈)のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値を計測
して、ＥＧＡ方式のアライメントを実行する。これによ
り得られる計測値をＥＧＡ演算ユニット５０２で演算処
理することにより、設計上の配列座標からステージ座標
系上の座標への変換パラメータであるＥＧＡパラメータ
（以下、「ＦＩＡパラメータ」と呼ぶ）が算出される。
このＦＩＡパラメータは、スケーリングＲｘ，Ｒｙ、ロ
ーテーションθ、直交度ｗ、及びオフセットＯｘ，Ｏｙ
から構成されている。Next, in step 103, the FI of FIG.
Using the A system 36, the wafer marks (MX ₁ , MY ₁ ) to (MX ₁ ) of the sample shots S _{1 to} S ₈ on the wafer W of FIG.
The coordinate values of the stage coordinate system (X, Y) of ( ₈ , MY ₈ ) are measured, and the EGA method alignment is executed. The EGA calculation unit 502 calculates the EGA parameter (hereinafter, referred to as “FIA parameter”) which is a conversion parameter from the designed array coordinate to the coordinate on the stage coordinate system, by calculating the measurement value obtained by the calculation. To be done.
The FIA parameters are scaling Rx, Ry, rotation θ, orthogonality w, and offsets Ox, Oy.
It consists of

【００６０】その後、ステップ１０４において、図２の
ＬＩＡ系１０を用いて、図６のウエハＷ上のサンプルシ
ョットＳ₁ 〜Ｓ₈ の各ウエハマーク（ＭＸ₁,ＭＹ₁)〜
（ＭＸ ₈,ＭＹ₈)のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値
を計測して、ＥＧＡ方式のアライメントを実行する。こ
れにより得られる計測値をＥＧＡ演算ユニット５０２で
演算処理することにより、設計上の配列座標からステー
ジ座標系上の座標への変換パラメータであるＥＧＡパラ
メータ（以下、「ＬＩＡパラメータ」と呼ぶ）が算出さ
れる。このＬＩＡパラメータも、スケーリングＲｘ，Ｒ
ｙ、ローテーションθ、直交度ｗ、及びオフセットＯ
ｘ，Ｏｙから構成されている。Then, in step 104, the process shown in FIG.
Using the LIA system 10, a sample wafer on the wafer W shown in FIG.
Yot S₁~ S₈Each wafer mark (MX₁, MY₁) ~
(MX ₈, MY₈) Coordinate values in the stage coordinate system (X, Y)
Is measured, and the EGA method alignment is executed. This
The measured value obtained by this is calculated by the EGA calculation unit 502.
By performing arithmetic processing, the stay coordinates can be calculated from the designed array coordinates.
The EGA parameter that is the conversion parameter to the coordinates on the coordinate system
Meter (hereinafter referred to as "LIA parameter") is calculated
Be done. This LIA parameter is also scaled Rx, R
y, rotation θ, orthogonality w, and offset O
It is composed of x and Oy.

【００６１】次のステップ１０５において、ＬＩＡパラ
メータ内のオフセットＯｘ，ＯｙからＦＩＡパラメータ
の内のオフセットＯｘ，Ｏｙをそれぞれ差し引いて差Δ
Ｏｘ，ΔＯｙを算出し、この差ΔＯｘ，ΔＯｙを主制御
系５０内の補正データ記憶部５０５に格納する。そし
て、ここで計測を行ったウエハＷに対しては、ステップ
１０６において、スケーリングＲｘ，Ｒｙ、ローテーシ
ョンθ、直交度ｗについては、ＦＩＡパラメータの値を
使用し、オフセットＯｘ，ＯｙについてはＬＩＡパラメ
ータの値を使用して、ＥＧＡ演算ユニット５０５により
設計上の配列座標から全ショット領域のステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）での配列座標（露光座標）を算出する。その
後、ステップ１０７に移行して、ステップ１０６で算出
された配列座標をシーケンスコントローラ５０６を介し
てステージコントローラ１４に順次供給することによ
り、ウエハＷ上の各ショット領域を順次投影光学系ＰＬ
の露光フィールド内に位置決めしてそれぞれレチクルＲ
のパターン像を露光する。In the next step 105, the difference Δ is obtained by subtracting the offsets Ox, Oy in the FIA parameter from the offsets Ox, Oy in the LIA parameter.
Ox, ΔOy is calculated, and the difference ΔOx, ΔOy is stored in the correction data storage unit 505 in the main control system 50. Then, for the wafer W measured here, in step 106, the values of the FIA parameter are used for the scaling Rx, Ry, the rotation θ, and the orthogonality w, and the values of the LIA parameter are used for the offsets Ox, Oy. Using the values, the EGA calculation unit 505 calculates the array coordinates (exposure coordinates) in the stage coordinate system (X, Y) of all shot areas from the designed array coordinates. Then, the process proceeds to step 107, and the array coordinates calculated in step 106 are sequentially supplied to the stage controller 14 via the sequence controller 506 to sequentially project each shot area on the wafer W into the projection optical system PL.
Positioned in the exposure field of each reticle R
The pattern image of is exposed.

【００６２】１枚目のウエハＷの全ショット領域への露
光が終了した後、ステップ１０８に移行して露光済みの
ウエハＷを搬出し、このロット内でその次に露光するｉ
枚目（ｉ＝２，３，…）のウエハを図２のウエハステー
ジＳＴ上にロードする。この実施例では、同一ロット内
ではプロセスの状態に大きな差はないことを前提とし
て、ＦＩＡ系３６による計測結果に基づいて求めたＦＩ
Ａパラメータ中のオフセットＯｘ，Ｏｙに混入されてい
る偏り（プロセスオフセット）は、ロット内でほぼ一定
値であるとみなす。そこで、２枚目以降のウエハについ
ては、ＦＩＡ系３６のみでＥＧＡ方式のアライメントを
行い、求められたＦＩＡパラメータ中のオフセットＯ
ｘ，Ｏｙについては１枚目のウエハで求めた差を用いて
補正することとする。After the exposure of all shot areas of the first wafer W is completed, the process goes to step 108 to carry out the exposed wafer W, and the next wafer is exposed in this lot i.
The second (i = 2, 3, ...) Wafer is loaded on the wafer stage ST of FIG. In this embodiment, the FI obtained based on the measurement result by the FIA system 36 is premised on that there is no great difference in the process state within the same lot.
The bias (process offset) mixed in the offsets Ox and Oy in the A parameter is regarded as a substantially constant value within the lot. Therefore, for the second and subsequent wafers, the EGA system alignment is performed only by the FIA system 36, and the offset O in the obtained FIA parameter is set.
x and Oy are corrected using the difference obtained for the first wafer.

【００６３】従って、シーケンスとしては、ステップ１
０９でステップ１０２と同様にサーチアライメントを実
行した後、ステップ１１０に移行してそのｉ枚目のウエ
ハ上の図６と同じ配列のサンプルショットについて、Ｆ
ＩＡ系３６を用いてウエハマークの座標値を計測し、こ
の計測結果を処理してＥＧＡパラメータ（ＦＩＡパラメ
ータ）の値を算出する。続くステップ１１１において、
スケーリングＲｘ，Ｒｙ、ローテーションθ、直交度ｗ
については、直前のステップ１１０で求めたＦＩＡパラ
メータの値を使用し、オフセットＯｘ，Ｏｙについて
は、直前のステップ１１０で求めたＦＩＡパラメータに
ステップ１０５で求めて記憶してある差ΔＯｘ，ΔＯｙ
を加算した値を使用して、ＥＧＡ演算ユニット５０５に
より設計上の配列座標から全ショット領域のステージ座
標系（Ｘ，Ｙ）での配列座標（露光座標）を算出する。
その後、ステップ１１２に移行して、ステップ１１１で
算出された配列座標に基づいて、ウエハ上の各ショット
領域を順次露光位置に位置決めして、それぞれレチクル
Ｒのパターン像を露光する。Therefore, the sequence is step 1
In step 09, search alignment is performed in the same manner as in step 102, and then step 110 is performed, in which the sample shot of the same array as that in FIG.
The coordinate value of the wafer mark is measured using the IA system 36, and the measurement result is processed to calculate the value of the EGA parameter (FIA parameter). In the following step 111,
Scaling Rx, Ry, rotation θ, orthogonality w
Regarding the offsets Ox and Oy, the values of the FIA parameters obtained in the immediately preceding step 110 are used. For the offsets Ox and Oy, the differences ΔOx and ΔOy obtained and stored in the FIA parameters obtained in the immediately preceding step 110 are stored.
The EGA calculation unit 505 calculates the array coordinate (exposure coordinate) in the stage coordinate system (X, Y) of the entire shot area by using the value obtained by adding the.
After that, the process proceeds to step 112, where each shot area on the wafer is sequentially positioned at the exposure position based on the array coordinates calculated in step 111, and the pattern image of the reticle R is exposed.

【００６４】次に、ステップ１１３において、このロッ
ト内で露光すべきウエハが残っているかどうかを判定
し、露光すべきウエハがあるときには、ステップ１０８
〜１１２を繰り返してアライメント及び露光を行う。そ
して、ステップ１１３において露光すべきウエハが尽き
たときにこの工程を終了する。このように本実施例で
は、基本的にＦＩＡ系３６を用いてＥＧＡ方式でアライ
メントを行っているため、ウエハマークの非対称性の影
響やウエハ上のフォトレジスト層での薄膜干渉の影響を
受けにくい利点がある。但し、ＦＩＡ系３６の計測結果
より算出されるＥＧＡパラメータ（ＦＩＡパラメータ）
の内で、オフセットＯｘ，Ｏｙにほぼ一定の偏りがある
場合には、オフセットＯｘ，ＯｙについてはＬＩＡ系１
０で計測した結果から求められる差を用いて補正してい
る。従って、オフセットＯｘ，Ｏｙについても、誤差が
小さくなり全体として高い位置合わせ精度が得られてい
る。更に、ＬＩＡ系１０で計測を行うのは１枚のウエハ
のみであるため、露光工程のスループットは殆ど低下し
ない利点もある。Next, in step 113, it is judged whether or not there are wafers to be exposed in this lot. If there are wafers to be exposed, step 108 is executed.
Repeat 112 to 112 to perform alignment and exposure. Then, when the wafers to be exposed run out in step 113, this process is ended. As described above, in the present embodiment, since the alignment is basically performed by the EGA method using the FIA system 36, the influence of the asymmetry of the wafer mark and the influence of the thin film interference in the photoresist layer on the wafer are less likely to occur. There are advantages. However, the EGA parameter (FIA parameter) calculated from the measurement result of the FIA system 36
In the case where the offsets Ox and Oy have a substantially constant deviation, the LIA system 1 is used for the offsets Ox and Oy.
It is corrected by using the difference obtained from the result measured at 0. Therefore, the offsets Ox and Oy also have small errors, and high alignment accuracy is obtained as a whole. Further, since the LIA system 10 performs measurement on only one wafer, there is an advantage that the throughput of the exposure process is hardly reduced.

【００６５】なお、図１の実施例ではＦＩＡパラメータ
とＬＩＡパラメータとの差を求めるために、ロット内の
先頭のウエハについてのみＦＩＡ系３６とＬＩＡ系１０
とでそれぞれサンプルショットの計測を行っている。し
かしながら、例えばロットの先頭から数枚のウエハにつ
いては、それぞれＦＩＡ系３６を用いたＥＧＡ方式のア
ライメント、及びＬＩＡ系１０を用いたＥＧＡ方式のア
ライメントを行い、それ以降のウエハについては、先頭
から数枚のウエハについて求めたＦＩＡパラメータの平
均値とＬＩＡパラメータの平均値との差分を用いてＥＧ
Ａパラメータの補正を行うようにしてもよい。In the embodiment of FIG. 1, in order to obtain the difference between the FIA parameter and the LIA parameter, only the first wafer in the lot is processed by the FIA system 36 and the LIA system 10.
And sample shots are measured respectively. However, for example, the EGA method alignment using the FIA system 36 and the EGA method alignment using the LIA system 10 are performed for several wafers from the beginning of the lot, and the subsequent wafers are counted from the beginning. EG is calculated by using the difference between the average value of the FIA parameters and the average value of the LIA parameters obtained for one wafer.
The A parameter may be corrected.

【００６６】また、図１のステップ１０３及び１０４の
ようにＥＧＡパラメータの補正値を求めるためのサンプ
ルショットの個数を、図１のステップ１１０で計測対象
となるような通常のサンプルショットの個数に比べて多
くしてもよい。更に、そのＥＧＡパラメータの補正値を
求める際に、ウエハ上の全ショット領域をサンプルショ
ットとしてみなして計測を行ってもよい。Further, the number of sample shots for obtaining the correction value of the EGA parameter as in steps 103 and 104 of FIG. 1 is compared with the number of normal sample shots to be measured in step 110 of FIG. You may increase it. Furthermore, when obtaining the correction value of the EGA parameter, all shot areas on the wafer may be regarded as sample shots for measurement.

【００６７】次に、本実施例でアライメント及び露光を
行う場合の動作の他の例につき説明する。この例では１
枚のウエハにＥＧＡ方式でアライメントを行って露光を
行う場合を扱い、図６のウエハＷを露光対象のウエハと
する。この場合、先ず図６のウエハＷ上の計測対象のサ
ンプルショットＳ₁ 〜Ｓ₈ 中の１番目のサンプルショッ
トＳ₁ に付設されたウエハマークＭＸ₁,ＭＹ₁ について
は、図２のＦＩＡ系３６及びＬＩＡ系１０（Ｙ軸用のＬ
ＩＡ系も含む）の双方で位置検出を行う。この結果、Ｆ
ＩＡ系３６で計測されるサンプルショットＳ₁の座標を
（ＸＭ_F1，ＹＭ_F1）、ＬＩＡ系１０で計測されるサンプ
ルショットＳ₁の座標を（ＸＭ_L1，ＹＭ_L1）として、そ
れらの差分（ΔＸ_FL，ΔＹ_FL）、即ち（ＸＭ_L1−Ｘ
Ｍ_F1，ＹＭ_L1−ＹＭ_F1）を求めて記憶する。Next, another example of the operation when performing alignment and exposure in this embodiment will be described. 1 in this example
The case where alignment is performed on a single wafer by the EGA method to perform exposure will be handled, and the wafer W in FIG. 6 will be the wafer to be exposed. In this case, first, the wafer the wafer mark MX ₁ which is attached to the first sample shot S ₁ sample shot in S ₁ to S ₈ of the measurement target on W, MY ₁ in FIG. 6, FIA system of FIG 36 And LIA system 10 (L for Y axis)
The position detection is performed by both (including the IA system). As a result, F
The coordinates of the sample shot S ₁ measured by the IA system 36 are (XM _F1 , YM _F1 ) and the coordinates of the sample shot S ₁ measured by the LIA system 10 are (XM _L1 , YM _L1 ), and their difference (ΔX _{FL, ΔY FL),} namely (XM _L1 -X
M _F1 , YM _L1 −YM _F1 ) is obtained and stored.

【００６８】その後、残りのサンプルショットＳ₂ 〜Ｓ
₈ については、ＦＩＡ系３６のみでウエハマークの位置
検出を行い、全部のサンプルショットＳ₁ 〜Ｓ₈ につい
てＦＩＡ系３６で検出された座標にその差分（ΔＸ_FL，
ΔＹ_FL）を加算して得られる座標を用いて、ＥＧＡ方式
でアライメントを行う。これにより、ウエハＷ上でＦＩ
Ａ系３６の計測結果の偏りがほぼ一定の場合には、その
偏りが補正されて正確に位置合わせが行われる。After that, the remaining sample shots S _{2 to} S ₂
For ₈ performs position detection of the wafer mark only the FIA system 36, the difference ([Delta] X _FL for all the sample shots S ₁ to S ₈ to the coordinates detected by the FIA system 36,
Alignment is performed by the EGA method using the coordinates obtained by adding ΔY _FL ). As a result, the FI on the wafer W is
When the deviation of the measurement result of the A system 36 is substantially constant, the deviation is corrected and the alignment is accurately performed.

【００６９】なお、本発明はＥＧＡ方式でアライメント
を行う場合のみでなく、例えばダイ・バイ・ダイ方式で
アライメント及び露光を行う場合にも適用される。例え
ば図６のウエハＷに対してダイ・バイ・ダイ方式でアラ
イメントを行うときには、先ず１番目のショット領域に
対して、図２のＦＩＡ系３６及びＬＩＡ系１０の両方で
ウエハマークの座標検出を行って、検出結果の差分を記
憶する。そして、ＦＩＡ系３６の検出結果をその差分で
補正した座標に基づいて、その１番目のショット領域の
位置合わせを行って露光を行う。その後、２番目以降の
ショット領域については、ＦＩＡ系３６で検出した座標
を１番目のショット領域について求めた差分で補正して
得られる座標に基づいて、位置合わせ及び露光を行う。
これにより、高精度に位置合わせが行われる。The present invention is applicable not only to the case of performing the alignment by the EGA method, but also to the case of performing the alignment and the exposure by the die-by-die method, for example. For example, when performing alignment by the die-by-die method on the wafer W of FIG. 6, first, the coordinate detection of the wafer mark is performed on both the FIA system 36 and the LIA system 10 of FIG. 2 for the first shot area. The difference between the detection results is stored. Then, based on the coordinates obtained by correcting the detection result of the FIA system 36 by the difference, the first shot area is aligned and exposure is performed. After that, with respect to the second and subsequent shot areas, alignment and exposure are performed based on the coordinates obtained by correcting the coordinates detected by the FIA system 36 with the difference obtained for the first shot area.
Thereby, the alignment is performed with high accuracy.

【００７０】なお、上述実施例では、図２のＦＩＡ系３
６がオフ・アクシス方式、ＬＩＡ系１０がＴＴＬ方式と
なっているが、ＦＩＡ系３６を例えばＴＴＬ方式、又は
ＴＴＲ方式で使用してもよく、逆にＬＩＡ系１０をオフ
・アクシス方式、又はＴＴＲ方式で使用してもよい。ま
た、上述実施例では、ＦＩＡ系３６により求めたＥＧＡ
パラメータ（ＦＩＡパラメータ）の補正を行うためにＬ
ＩＡ系１０でウエハマークの位置計測を行っているが、
ＬＩＡ系１０の代わりに、ウエハマークとスリット状に
集光されるレーザビームとを相対走査するレーザ・ステ
ップ・アライメント（ＬＳＡ）方式のアライメントセン
サ等を使用してもよい。In the above embodiment, the FIA system 3 shown in FIG. 2 is used.
6 is an off-axis system and LIA system 10 is a TTL system, but FIA system 36 may be used in, for example, a TTL system or a TTR system, and conversely, LIA system 10 is an off-axis system or a TTR system. You may use it by the method. Further, in the above embodiment, the EGA obtained by the FIA system 36
L to correct the parameter (FIA parameter)
The position of the wafer mark is measured by the IA system 10,
Instead of the LIA system 10, a laser step alignment (LSA) type alignment sensor or the like that relatively scans a wafer mark and a laser beam condensed in a slit shape may be used.

【００７１】更に、上述実施例では、ＥＧＡ方式として
通常のＥＧＡ方式が適用されているが、ウエハ上のサン
プルショットに対して例えばウエハの中心からの距離に
応じて定まる重みを付して得られる残留誤差成分が最小
になるように変換パラメータの値を決定する、所謂重み
付けＥＧＡ方式にも本発明は同様に適用される。このよ
うに本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。Further, in the above-described embodiment, the normal EGA method is applied as the EGA method, but the sample shot on the wafer is obtained by weighting the sample shots according to the distance from the center of the wafer, for example. The present invention is similarly applied to the so-called weighted EGA method in which the value of the conversion parameter is determined so that the residual error component is minimized. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【００７２】[0072]

【発明の効果】本発明の第１の位置合わせ方法によれ
ば、計測対象の複数のショット領域中の所定のショット
領域については、２つのアライメントセンサで位置検出
を行って、その検出結果の差分より撮像方式（ＦＩＡ方
式）の第１のアライメントセンサの検出結果のオフセッ
ト値（プロセスオフセット）を求め、残りのショット領
域については第１のアライメントセンサの検出結果をそ
のオフセット値で補正している。従って、撮像方式のア
ライメントセンサの長所を活かすことができると共に、
スループット（単位時間当りの基板の処理枚数）をそれ
程低下させることなく、その撮像方式のアライメントセ
ンサの短所を補って高い位置合わせ精度が得られる利点
がある。According to the first alignment method of the present invention, with respect to a predetermined shot area among a plurality of shot areas to be measured, the position is detected by two alignment sensors, and the difference between the detection results is detected. The offset value (process offset) of the detection result of the first alignment sensor of the imaging method (FIA method) is obtained, and the detection result of the first alignment sensor is corrected by the offset value for the remaining shot areas. Therefore, the advantages of the image pickup type alignment sensor can be utilized, and
There is an advantage that a high alignment accuracy can be obtained by compensating for the disadvantages of the alignment sensor of the imaging method without significantly reducing the throughput (the number of substrates processed per unit time).

【００７３】また、第２の位置合わせ方法によれば、Ｅ
ＧＡ方式でアライメントを行う際に、撮像方式のアライ
メントセンサの長所を活かすことができると共に、スル
ープットをそれ程低下させることなく、その撮像方式の
アライメントセンサの短所を補って高い位置合わせ精度
が得られる利点がある。また、本発明の第３の位置合わ
せ方法によれば、例えば１ロットのウエハ等のＮ枚の基
板に対して順次位置合わせを行う際に、先頭から数枚の
基板については、２種類のアライメントセンサ（例えば
ＦＩＡ系及びＬＩＡ系）を使って同一のサンプルショッ
ト配列で位置検出が行われる。そして、両センサの検出
結果よりそれぞれ求めたＥＧＡパラメータ中の所定のパ
ラメータの差分が記憶され、それ以降の基板の位置合わ
せを行うときには、例えばＦＩＡ方式の第１のアライメ
ントセンサのみを使ってＥＧＡ方式のアライメントを行
い、例えばオフセット等の所定のパラメータについては
記憶してある差分で補正して位置合わせが行われる。従
って、スループットを大きく低下させることなく、高精
度に位置合わせが行われる。According to the second alignment method, E
When performing alignment by the GA method, the advantages of the image pickup type alignment sensor can be utilized, and the disadvantages of the image pickup method alignment sensor can be compensated and high alignment accuracy can be obtained without significantly lowering the throughput. There is. Further, according to the third alignment method of the present invention, when N substrates such as one lot of wafers are sequentially aligned, two types of alignment are performed for the first few substrates. Position detection is performed with the same sample shot array using a sensor (for example, FIA system and LIA system). Then, the difference of the predetermined parameters among the EGA parameters obtained respectively from the detection results of both sensors is stored, and when performing the subsequent substrate alignment, for example, using only the first alignment sensor of the FIA system, the EGA system is used. Alignment is performed, and for example, a predetermined parameter such as an offset is corrected by the stored difference to perform the alignment. Therefore, the alignment is performed with high accuracy without significantly reducing the throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による位置合わせ方法の一実施例が適用
された露光動作を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an exposure operation to which an embodiment of a positioning method according to the present invention is applied.

【図２】実施例で使用される投影露光装置の要部を示す
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of a projection exposure apparatus used in an embodiment.

【図３】（ａ）はウエハ上のショット領域及びウエハマ
ークの一例を示す拡大平面図、（ｂ）はウエハマークを
示す拡大平面図、（ｃ）は図３（ｂ）の断面図である。3A is an enlarged plan view showing an example of a shot area and a wafer mark on a wafer, FIG. 3B is an enlarged plan view showing a wafer mark, and FIG. 3C is a sectional view of FIG. 3B. .

【図４】ＦＩＡ方式のアライメントセンサによる観察像
の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an observation image by an FIA type alignment sensor.

【図５】ＬＩＡ方式のアライメントセンサの検出原理の
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a detection principle of an LIA type alignment sensor.

【図６】実施例で露光対象とされるウエハＷ上のサンプ
ルショットの配列の一例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an example of an array of sample shots on a wafer W to be exposed in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＳＴ ウエハステージ ８ 受光素子 １０ ＬＩＡ系 ３４Ｘ，３４Ｙ 撮像素子 ３６ ＦＩＡ系 ５０ 主制御系 ５０２ ＥＧＡ演算ユニット ５０５ 補正データ記憶部 Ｓ₁ 〜Ｓ₈ サンプルショット ＷＸ₁ Ｘ軸のウエハマーク ＷＹ₁ Ｙ軸のウエハマークR Reticle PL Projection optical system W Wafer ST Wafer stage 8 Light receiving element 10 LIA system 34X, 34Y Imaging element 36 FIA system 50 Main control system 502 EGA calculation unit 505 Correction data storage S _{1 to} S ₈ Sample shot WX ₁ X axis Wafer mark WY ₁ Wafer mark on Y-axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 基板上に設計上の配列座標に従って２次
元的に配列された複数のショット領域中の所定の計測対
象とする複数のショット領域に付設された位置合わせ用
マークの位置を、前記基板の移動位置を規定する静止座
標系上で検出し、該検出結果に基づいて前記複数のショ
ット領域のそれぞれを前記静止座標系上で移動させて所
定の基準位置に位置合わせする方法において、 前記所定の計測対象とする複数のショット領域中の少な
くとも１つのショット領域に付設された位置合わせ用マ
ークの位置を、撮像素子で計測対象のマークの像を撮像
して画像処理により前記計測対象のマークの位置を求め
る撮像方式の第１のアライメントセンサと、受光素子で
計測対象のマークからの光を光電変換して得られた信号
を処理して前記計測対象のマークの位置を求める第２の
アライメントセンサとを用いて計測する第１工程と、 前記第１及び第２のアライメントセンサの計測結果の差
分より前記第１のアライメントセンサの計測結果のオフ
セット量を求める第２工程と、 前記所定の計測対象とする複数のショット領域中の残さ
れたショット領域に付設された位置合わせ用マークの位
置を、前記第１のアライメントセンサを用いて計測した
後、前記第１のアライメントセンサの計測結果を前記第
２工程で求めたオフセット量で補正する第３工程と、を
有し、 該第３工程で補正して得られた計測結果に基づいて前記
複数のショット領域のそれぞれを前記基準位置に位置合
わせすることを特徴とする位置合わせ方法。1. The position of a positioning mark attached to a plurality of shot areas to be a predetermined measurement target among a plurality of shot areas two-dimensionally arranged on a substrate according to a design arrangement coordinate is defined as above. In a method of detecting on a stationary coordinate system that defines a moving position of a substrate, and moving each of the plurality of shot areas based on the detection result on the stationary coordinate system to align with a predetermined reference position, The position of the alignment mark attached to at least one shot area in the plurality of shot areas to be measured as a predetermined measurement target, the image of the mark of the measurement object is picked up by an image sensor, and the mark of the measurement target is subjected to image processing. A first alignment sensor of an imaging method for determining the position of the measurement target, and a signal obtained by photoelectrically converting light from the mark of the measurement target by the light receiving element to process the signal of the measurement target. A first step of measuring using a second alignment sensor for determining the position of the peak, and an offset amount of the measurement result of the first alignment sensor from the difference between the measurement results of the first and second alignment sensors. The second step of obtaining and the position of the alignment mark attached to the remaining shot area in the plurality of shot areas to be the predetermined measurement target are measured using the first alignment sensor, and then, A third step of correcting the measurement result of the first alignment sensor with the offset amount obtained in the second step, and the plurality of shots based on the measurement result obtained by the correction in the third step. A positioning method, wherein each of the areas is positioned at the reference position. 【請求項２】 基板上に設計上の配列座標に従って２次
元的に配列された複数のショット領域の内、予め選択さ
れた複数のショット領域に付設された位置合わせ用マー
クの前記基板の移動位置を規定する静止座標系上での位
置を検出し、 該検出結果を統計処理して前記設計上の配列座標から前
記静止座標系上の座標への変換パラメータを算出し、該
算出された変換パラメータ、及び前記設計上の配列座標
に基づいて算出した前記複数のショット領域の座標位置
に基づいて前記基板の移動位置を制御することによっ
て、前記複数のショット領域のそれぞれを所定の基準位
置に順次位置合わせする方法において、 前記予め選択された複数のショット領域中の少なくとも
１つのショット領域に付設された位置合わせ用マークの
位置を、撮像素子で計測対象のマークの像を撮像して画
像処理により前記計測対象のマークの位置を求める撮像
方式の第１のアライメントセンサと、受光素子で計測対
象のマークからの光を光電変換して得られた信号を処理
して前記計測対象のマークの位置を求める第２のアライ
メントセンサとを用いて計測する第１工程と、 前記第１及び第２のアライメントセンサの検出結果を個
別に統計処理してそれぞれ前記設計上の配列座標から前
記静止座標系上の座標への第１及び第２の変換パラメー
タを算出し、該２つの変換パラメータの差分より前記第
１の変換パラメータのオフセット量を求める第２工程
と、 前記予め選択された複数のショット領域中の残されたシ
ョット領域に付設された位置合わせ用マークの位置を、
前記第１のアライメントセンサを用いて計測した後、前
記第１のアライメントセンサの計測結果を統計処理して
得られる前記設計上の配列座標から前記静止座標系上の
座標への変換パラメータを前記第２工程で求めたオフセ
ット量で補正する第３工程と、を有し、 該第３工程で得られた前記変換パラメータ及び前記設計
上の配列座標より前記複数のショット領域のそれぞれの
前記静止座標系上での座標位置を算出することを特徴と
する位置合わせ方法。2. A movement position of the substrate of a positioning mark attached to a plurality of preselected shot regions among a plurality of shot regions two-dimensionally arranged on the substrate according to design arrangement coordinates. The position on the stationary coordinate system that defines is detected, the detection result is statistically processed to calculate a conversion parameter from the designed array coordinate to the coordinate on the stationary coordinate system, and the calculated conversion parameter is calculated. , And controlling the moving position of the substrate based on the coordinate positions of the plurality of shot areas calculated based on the designed array coordinates, thereby sequentially positioning each of the plurality of shot areas at a predetermined reference position. In the aligning method, the position of the alignment mark attached to at least one shot area among the plurality of preselected shot areas is measured by an image sensor. A signal obtained by photoelectrically converting light from the mark to be measured by the first alignment sensor of an image pickup system that captures an image of the mark to be measured and determines the position of the mark to be measured by image processing. And a second step of measuring the position of the mark to be measured by using a second alignment sensor, and statistically processing the detection results of the first and second alignment sensors individually, A second step of calculating first and second conversion parameters from the designed array coordinates to coordinates on the stationary coordinate system, and obtaining an offset amount of the first conversion parameter from a difference between the two conversion parameters; , The position of the alignment mark attached to the remaining shot area in the plurality of preselected shot areas,
After the measurement is performed using the first alignment sensor, the conversion parameter from the designed array coordinates obtained by statistically processing the measurement result of the first alignment sensor to the coordinates on the stationary coordinate system is set to the first. A third step of correcting with the offset amount obtained in the second step, and the stationary coordinate system of each of the plurality of shot areas based on the conversion parameters and the design arrangement coordinates obtained in the third step. A positioning method characterized by calculating the coordinate position above. 【請求項３】 Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚の基板内の各
基板毎に、該基板上に設計上の配列座標に従って２次元
的に配列された複数のショット領域のそれぞれを、前記
基板の移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位
置に対して位置合わせするに際して、前記複数のショッ
ト領域の内、予め選択されたショット領域の前記静止座
標系における座標位置を計測し、該計測された複数の座
標位置を統計演算することによって、前記複数のショッ
ト領域のそれぞれの前記静止座標系上における座標位置
を算出し、該算出された座標位置に従って前記基板の移
動位置を制御することによって、前記複数のショット領
域のそれぞれを前記基準位置に対して順次位置合わせす
る方法において、 前記統計演算によって算出された座標位置に従ってｋ
（ｋは２以上でＮ以下の整数）枚目以降の基板上の複数
のショット領域のそれぞれを前記基準位置に対して位置
合わせするのに先だって、（ｋ−１）枚目までの基板の
内少なくとも１枚については、２つのアライメントセン
サを用いて位置計測を行うと共に、それぞれのアライメ
ントセンサで計測された座標位置の統計演算結果の差
分、及びそれぞれのアライメントセンサで計測された座
標位置のショット領域内での統計演算結果を求めて記憶
し、 ｋ枚目以降の位置合わせに際しては、前記２つのアライ
メントセンサの内の一方のアライメントセンサのみによ
り計測対象とするショット領域の位置計測を行い、該計
測結果を統計演算して得られた結果を、既に記憶した前
記２つのアライメントセンサで計測された座標位置の統
計演算結果の差分を用いて補正し、該補正結果に基づい
て位置合わせすることを特徴とする位置合わせ方法。3. For each substrate in N (N is an integer of 2 or more) substrates, each of a plurality of shot regions two-dimensionally arranged on the substrate according to design arrangement coordinates is defined as above. When aligning with respect to a predetermined reference position in a static coordinate system that defines the moving position of the substrate, of the plurality of shot areas, measure the coordinate position in the static coordinate system of a preselected shot area, By statistically calculating the plurality of measured coordinate positions, the coordinate position of each of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system is calculated, and the movement position of the substrate is controlled according to the calculated coordinate position. Accordingly, in the method of sequentially aligning each of the plurality of shot areas with respect to the reference position, in accordance with the coordinate position calculated by the statistical calculation, k
(K is an integer of 2 or more and N or less) Prior to aligning each of the plurality of shot areas on the second and subsequent substrates with respect to the reference position, For at least one sheet, position measurement is performed using two alignment sensors, the difference between the statistical calculation results of the coordinate positions measured by each alignment sensor, and the shot area of the coordinate position measured by each alignment sensor. The position of the shot area to be measured is measured by only one of the two alignment sensors, and the position of the shot area is measured when the kth and subsequent sheets are aligned. The difference between the statistical calculation results of the coordinate positions measured by the two alignment sensors already stored is the result obtained by statistically calculating the result. A positioning method characterized in that the correction is performed using the minute and the position is adjusted based on the correction result. 【請求項４】 前記２つのアライメントセンサは、計測
対象の像を撮像して画像処理により前記計測対象の位置
を求める撮像方式の第１のアライメントセンサと、前記
計測対象からの光を光電変換して得られた信号を処理し
て前記計測対象の位置を求める第２のアライメントセン
サと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の位置合
わせ方法。4. The first alignment sensor of an image pickup system for picking up an image of a measurement target and obtaining a position of the measurement target by image processing, and photoelectrically converting light from the measurement target. The alignment method according to claim 3, further comprising: a second alignment sensor that processes a signal obtained as described above to obtain the position of the measurement target. 【請求項５】 前記差分を用いて補正される対象は、前
記統計演算結果を用いて算出された、前記ショット領域
の設計上の配列座標から前記静止座標系上の座標への変
換パラメータのうちの所定の偏りのあるパラメータを含
むことを特徴とする請求項３又は４に記載の位置合わせ
方法。5. An object to be corrected by using the difference is a conversion parameter calculated from the statistical calculation result from the designed array coordinate of the shot area to the coordinate on the stationary coordinate system. 5. The alignment method according to claim 3, further comprising a parameter having a predetermined bias of. 【請求項６】 前記差分を用いて補正される対象は、前
記変換パラメータのうちのオフセットを示すパラメータ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の位置合わせ方
法。6. The alignment method according to claim 5, wherein the object to be corrected using the difference includes a parameter indicating an offset among the conversion parameters. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか一項に記載の位置
合わせ方法を用いて前記所定の基準位置に順次位置合わ
せされた前記複数のショット領域を、投影光学系を介し
たレチクルのパターン像でそれぞれ露光する工程を含む
ことを特徴とする露光方法。7. The reticle of the reticle, which is arranged through the projection optical system, with the plurality of shot areas sequentially aligned with the predetermined reference position by using the alignment method according to claim 1. An exposure method comprising the step of exposing each with a pattern image. 【請求項８】 前記２つのアライメントセンサは、前記
計測対象を前記投影光学系を介して検出する方式のセン
サと、前記計測対象を前記投影光学系から離れた検出系
を介して検出するセンサと、を含むことを特徴とする請
求項７に記載の露光方法。8. The two alignment sensors include a sensor that detects the measurement target through the projection optical system, and a sensor that detects the measurement target through a detection system distant from the projection optical system. The exposure method according to claim 7, further comprising: 【請求項９】 Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚の基板内の各
基板毎に、該基板上に設計上の配列座標に従って２次元
的に配列された複数のショット領域のそれぞれを、前記
基板の移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位
置に対して位置合わせするに際して、前記複数のショッ
ト領域の内、予め選択されたショット領域の前記静止座
標系における座標位置を計測し、該計測された複数の座
標位置を統計演算することによって、前記複数のショッ
ト領域のそれぞれの前記静止座標系上における座標位置
を算出し、該算出された座標位置に従って前記基板の移
動位置を制御することによって、前記複数のショット領
域のそれぞれを前記基準位置に対して順次位置合わせす
る装置において、 前記統計演算によって算出された座標位置に従ってｋ
（ｋは２以上でＮ以下の整数）枚目以降の基板上の複数
のショット領域のそれぞれを前記基準位置に対して位置
合わせするのに先だって、（ｋ−１）枚目までの基板の
内少なくとも１枚については、２つのアライメントセン
サを用いて位置計測を行うと共に、それぞれのアライメ
ントセンサで計測された座標位置の統計演算結果の差
分、及びそれぞれのアライメントセンサで計測された座
標位置のショット領域内での統計演算結果を求めて記憶
する記憶手段と、 ｋ枚目以降の位置合わせに際しては、前記２つのアライ
メントセンサの内の一方のアライメントセンサのみによ
り計測対象とするショット領域の位置計測を行い、該計
測結果を統計演算して得られた結果を、既に記憶した前
記２つのアライメントセンサで計測された座標位置の統
計演算結果の差分を用いて補正し、該補正結果に基づい
て位置合わせする位置合わせ手段と、を有することを特
徴とする位置合わせ装置。9. For each substrate in N (N is an integer of 2 or more) substrates, each of a plurality of shot areas arranged two-dimensionally on the substrate according to design arrangement coordinates is defined as above. When aligning with respect to a predetermined reference position in a static coordinate system that defines the moving position of the substrate, of the plurality of shot areas, measure the coordinate position in the static coordinate system of a preselected shot area, By statistically calculating the plurality of measured coordinate positions, the coordinate position of each of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system is calculated, and the movement position of the substrate is controlled according to the calculated coordinate position. As a result, in the device for sequentially aligning each of the plurality of shot areas with respect to the reference position, in accordance with the coordinate position calculated by the statistical calculation, k
(K is an integer of 2 or more and N or less) Prior to aligning each of the plurality of shot areas on the second and subsequent substrates with respect to the reference position, For at least one sheet, position measurement is performed using two alignment sensors, and the difference between the statistical calculation results of the coordinate positions measured by each alignment sensor and the shot area of the coordinate position measured by each alignment sensor. And a storage means for obtaining and storing the statistical calculation result in the inside, and at the time of the k-th and subsequent alignments, the position of the shot area to be measured is measured by only one of the two alignment sensors. , The result of statistically calculating the measurement result is a statistic of coordinate positions measured by the two alignment sensors already stored. A position adjusting device that corrects using a difference between calculation results and performs position adjustment based on the correction result. 【請求項１０】 前記２つのアライメントセンサのうち
の一方は、計測対象の像を撮像して画像処理により前記
計測対象の位置を求める撮像方式の第１のアライメント
センサであり、その他方は、前記計測対象からの光を光
電変換して得られた信号を処理して前記計測対象の位置
を求める第２のアライメントセンサであることを特徴と
する請求項９に記載の位置合わせ装置。10. One of the two alignment sensors is a first alignment sensor of an image pickup system that captures an image of a measurement target and obtains the position of the measurement target by image processing, and the other is the above-mentioned alignment sensor. The alignment device according to claim 9, wherein the alignment device is a second alignment sensor that processes a signal obtained by photoelectrically converting light from the measurement target to obtain the position of the measurement target. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の位置合わせ
装置を用いて前記所定の基準位置に順次位置合わせされ
た前記複数のショット領域を、投影光学系を介したレチ
クルのパターン像でそれぞれ露光することを特徴とする
露光装置。11. The plurality of shot areas sequentially aligned with the predetermined reference position by using the alignment apparatus according to claim 9 or 10 is exposed with a pattern image of a reticle through a projection optical system. An exposure apparatus characterized by: 【請求項１２】 前記２つのアライメントセンサのうち
の一方は、前記計測対象を前記投影光学系を介して検出
する方式のセンサであり、その他方は、前記計測対象を
前記投影光学系から離れた検出系を介して検出するセン
サであることを特徴とする請求項１１に記載の露光装
置。12. One of the two alignment sensors is a sensor of a type that detects the measurement target via the projection optical system, and the other of the two alignment sensors separates the measurement target from the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the exposure apparatus is a sensor that detects the light through a detection system.