JPH06196384A - 露光方法 - Google Patents
露光方法Info
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- JPH06196384A JPH06196384A JP4346072A JP34607292A JPH06196384A JP H06196384 A JPH06196384 A JP H06196384A JP 4346072 A JP4346072 A JP 4346072A JP 34607292 A JP34607292 A JP 34607292A JP H06196384 A JPH06196384 A JP H06196384A
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- shot
- shot area
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レチクルパターンの投影像とウエハ上のショ
ット領域との重ね合わせ精度を向上させる。 【構成】 ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉと
複数のサンプルショットの各々との距離に応じて、各サ
ンプルショットの座標位置に重み付けを行い、この重み
付けされた複数の座標位置を統計演算することによりｉ
番目のショット領域ＥＳｉの座標位置を決定する。さら
に、ｉ番目のショット領域ＥＳｉの座標位置の決定に際
して統計演算により算出される演算パラメータａ〜ｆの
うち、ｉ番目のショット領域のスケーリングを表すパラ
メータａ、ｄに基づいて投影光学系ＰＬの投影倍率を調
整するとともに、先に決定した座標位置に従ってウエハ
Ｗの移動位置を制御してｉ番目のショット領域ＥＳｉを
露光位置に位置決めする。
ット領域との重ね合わせ精度を向上させる。 【構成】 ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉと
複数のサンプルショットの各々との距離に応じて、各サ
ンプルショットの座標位置に重み付けを行い、この重み
付けされた複数の座標位置を統計演算することによりｉ
番目のショット領域ＥＳｉの座標位置を決定する。さら
に、ｉ番目のショット領域ＥＳｉの座標位置の決定に際
して統計演算により算出される演算パラメータａ〜ｆの
うち、ｉ番目のショット領域のスケーリングを表すパラ
メータａ、ｄに基づいて投影光学系ＰＬの投影倍率を調
整するとともに、先に決定した座標位置に従ってウエハ
Ｗの移動位置を制御してｉ番目のショット領域ＥＳｉを
露光位置に位置決めする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に配列された複
数のショット領域の各々にマスクのパターンを投影光学
系を介して転写する露光方法に関するものである。
数のショット領域の各々にマスクのパターンを投影光学
系を介して転写する露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ステップアンドリピート方式の投影露光
装置（ステッパー）では、基板（半導体ウエハ、ガラス
プレート）上に配列された複数のショット領域（チップ
パターン領域）の各々を、基板の移動位置を規定する静
止座標系（２組のレーザ干渉計によって規定される直交
座標系）内の所定の露光位置、すなわち投影光学系によ
るマスク（レチクル）のパターンの投影位置に対して順
次位置合わせするが、製造段階のチップでの不良品の発
生による歩留りの低下を防止するため、その位置合わせ
（アライメント）精度を常に高精度かつ安定に維持して
おくことが望まれている。現在ステッパーでは、例えば
特開昭６１─４４４２９号公報、特開昭６２─８４５１
６号公報、特開昭６２─２９１１３３号公報等に開示さ
れているように、ウエハ上のショット配列の規則性を統
計的手法によって精密に特定するエンハンスド・グロー
バル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となってい
る。
装置（ステッパー）では、基板（半導体ウエハ、ガラス
プレート）上に配列された複数のショット領域（チップ
パターン領域）の各々を、基板の移動位置を規定する静
止座標系（２組のレーザ干渉計によって規定される直交
座標系）内の所定の露光位置、すなわち投影光学系によ
るマスク（レチクル）のパターンの投影位置に対して順
次位置合わせするが、製造段階のチップでの不良品の発
生による歩留りの低下を防止するため、その位置合わせ
（アライメント）精度を常に高精度かつ安定に維持して
おくことが望まれている。現在ステッパーでは、例えば
特開昭６１─４４４２９号公報、特開昭６２─８４５１
６号公報、特開昭６２─２９１１３３号公報等に開示さ
れているように、ウエハ上のショット配列の規則性を統
計的手法によって精密に特定するエンハンスド・グロー
バル・アライメント（ＥＧＡ）方式が主流となってい
る。
【０００３】ＥＧＡ方式とは、１枚のウエハにおいて予
めサンプルショットとして選択された複数個（３個以上
必要であり、通常１０〜１５個程度）のショット領域の
みの座標位置を計測し、これらの計測値から統計演算処
理（最小二乗法等）を用いてウエハ上の全てのショット
領域の座標位置を算出した後、この算出した座標位置に
従って一義的にウエハステージをステッピングさせてい
くものである。このＥＧＡ方式は計測時間が短くて済
み、ランダムな計測誤差に対して平均化効果が期待でき
るという長所がある。
めサンプルショットとして選択された複数個（３個以上
必要であり、通常１０〜１５個程度）のショット領域の
みの座標位置を計測し、これらの計測値から統計演算処
理（最小二乗法等）を用いてウエハ上の全てのショット
領域の座標位置を算出した後、この算出した座標位置に
従って一義的にウエハステージをステッピングさせてい
くものである。このＥＧＡ方式は計測時間が短くて済
み、ランダムな計測誤差に対して平均化効果が期待でき
るという長所がある。
【０００４】ここで、ＥＧＡ方式で行われている統計処
理方法について述べる。さて、ウエハ上のｍ（ｍ≧３な
る整数）個のサンプルショットの設計上の座標位置を
（Ｘｎ、Ｙｎ）（ｎ＝１、２、・・・・、ｍ）とし、設計上
の座標位置からのずれ（ΔＸｎ、ΔＹｎ）について、次
式で表す線形モデルを仮定する。
理方法について述べる。さて、ウエハ上のｍ（ｍ≧３な
る整数）個のサンプルショットの設計上の座標位置を
（Ｘｎ、Ｙｎ）（ｎ＝１、２、・・・・、ｍ）とし、設計上
の座標位置からのずれ（ΔＸｎ、ΔＹｎ）について、次
式で表す線形モデルを仮定する。
【０００５】
【数１】
【０００６】さらにｍ個のサンプルショットの各々の実
際の座標位置（計測値）を（Δｘn、Δｙn ）としたと
き、このモデルを当てはめたときの残差の二乗和Ｅは次
式で表される。
際の座標位置（計測値）を（Δｘn、Δｙn ）としたと
き、このモデルを当てはめたときの残差の二乗和Ｅは次
式で表される。
【０００７】
【数２】
【０００８】従って、この式を最小にするようなパラメ
ータａ〜ｆを求めれば良い。ＥＧＡ方式では、上記の如
く算出されたパラメータａ〜ｆと設計上の座標位置とに
基づいて、ウエハ上の全てのショット領域の座標位置が
算出されることになる。ところで、半導体製造ラインに
おいてウエハは各種処理工程（熱処理工程等）を経て変
形するため、ウエハ上の各ショット領域はその大きさ、
さらには形状が変化することになる。従って、予め投影
光学系の結像特性、すなわち投影倍率や歪曲収差（ディ
ストーション）を調整して所定値に設定しておき、さら
にＥＧＡ方式を用いて各ショット領域を露光位置に位置
決めしても、レチクルパターンの投影像とショット領域
とがその全面にわたって正確に重ならないという問題が
ある。そこで、ＴＴＲ(Through The Reticle) 方式の複
数のアライメントセンサーを用いてレチクル上の複数の
アライメントマークとそれに対応したウエハ上の複数の
アライメントマークとを検出し、各マークでの位置ずれ
量からショット領域に対するパターン像の倍率誤差、さ
らには歪み誤差までも求め、これらの誤差が零となるよ
うに投影光学系の結像特性を調整することが提案されて
いる。
ータａ〜ｆを求めれば良い。ＥＧＡ方式では、上記の如
く算出されたパラメータａ〜ｆと設計上の座標位置とに
基づいて、ウエハ上の全てのショット領域の座標位置が
算出されることになる。ところで、半導体製造ラインに
おいてウエハは各種処理工程（熱処理工程等）を経て変
形するため、ウエハ上の各ショット領域はその大きさ、
さらには形状が変化することになる。従って、予め投影
光学系の結像特性、すなわち投影倍率や歪曲収差（ディ
ストーション）を調整して所定値に設定しておき、さら
にＥＧＡ方式を用いて各ショット領域を露光位置に位置
決めしても、レチクルパターンの投影像とショット領域
とがその全面にわたって正確に重ならないという問題が
ある。そこで、ＴＴＲ(Through The Reticle) 方式の複
数のアライメントセンサーを用いてレチクル上の複数の
アライメントマークとそれに対応したウエハ上の複数の
アライメントマークとを検出し、各マークでの位置ずれ
量からショット領域に対するパターン像の倍率誤差、さ
らには歪み誤差までも求め、これらの誤差が零となるよ
うに投影光学系の結像特性を調整することが提案されて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来技術においては、ウエハ上のショット領域毎に、
アライメントセンサーを用いて倍率誤差や歪み誤差を求
めなければならず、装置のスループットが低下するとい
う問題点があった。また、各種処理工程においてショッ
ト領域に付随したアライメントマークが破壊されると、
当該領域では倍率誤差や歪み誤差を正確に求めることが
できず、ショット領域とパターン像との重ね合わせ精度
が低下するという問題もあった。さらに、ＥＧＡ方式は
ウエハ上のショット配列誤差が線形であるものとして扱
っている、換言すればＥＧＡ演算は線形な１次近似であ
る。このため、ウエハ上の局所的な配列誤差変動、すな
わち非線形な要因には対応しきれないといった問題があ
った。
き従来技術においては、ウエハ上のショット領域毎に、
アライメントセンサーを用いて倍率誤差や歪み誤差を求
めなければならず、装置のスループットが低下するとい
う問題点があった。また、各種処理工程においてショッ
ト領域に付随したアライメントマークが破壊されると、
当該領域では倍率誤差や歪み誤差を正確に求めることが
できず、ショット領域とパターン像との重ね合わせ精度
が低下するという問題もあった。さらに、ＥＧＡ方式は
ウエハ上のショット配列誤差が線形であるものとして扱
っている、換言すればＥＧＡ演算は線形な１次近似であ
る。このため、ウエハ上の局所的な配列誤差変動、すな
わち非線形な要因には対応しきれないといった問題があ
った。
【００１０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であり、スループットを低下させることなく、ウエハ上
の全てのショット領域の各々に対してレチクルパターン
の投影像をその全面にわたって正確に重ね合わせること
が可能な露光方法を提供することを目的としている。
であり、スループットを低下させることなく、ウエハ上
の全てのショット領域の各々に対してレチクルパターン
の投影像をその全面にわたって正確に重ね合わせること
が可能な露光方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、基板Ｗ上に配列された複数のシ
ョット領域ＥＡの各々を、基板の移動位置を規定する静
止座標系ＸＹ内の所定の露光位置に順次位置決めして、
マスクＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介し
て転写する露光方法において、基板上のｉ番目のショッ
ト領域ＥＳｉに対してパターンを転写するのに先立ち、
複数のショット領域ＥＡのうち少なくとも３つのショッ
ト領域（サンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9)の静止座標系
上における座標位置を計測するとともに、ｉ番目のショ
ット領域と少なくとも３つのショット領域の各々との間
の距離に応じて、少なくとも３つのショット領域の座標
位置の各々に重み付けを行い、この重み付けされた複数
の座標位置を統計演算することによりｉ番目のショット
領域の静止座標系上での座標位置を決定することとし、
ｉ番目のショット領域の座標位置の決定に際して統計演
算により算出される複数のパラメータのうち、ｉ番目の
ショット領域の変形を表すパラメータ（Ｒｘ、Ｒｙ）に
基づいて投影光学系の投影倍率を調整するとともに、先
に決定した座標位置に従って基板の移動位置を制御して
ｉ番目のショット領域を露光位置に位置決めすることと
した。
ため本発明においては、基板Ｗ上に配列された複数のシ
ョット領域ＥＡの各々を、基板の移動位置を規定する静
止座標系ＸＹ内の所定の露光位置に順次位置決めして、
マスクＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介し
て転写する露光方法において、基板上のｉ番目のショッ
ト領域ＥＳｉに対してパターンを転写するのに先立ち、
複数のショット領域ＥＡのうち少なくとも３つのショッ
ト領域（サンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9)の静止座標系
上における座標位置を計測するとともに、ｉ番目のショ
ット領域と少なくとも３つのショット領域の各々との間
の距離に応じて、少なくとも３つのショット領域の座標
位置の各々に重み付けを行い、この重み付けされた複数
の座標位置を統計演算することによりｉ番目のショット
領域の静止座標系上での座標位置を決定することとし、
ｉ番目のショット領域の座標位置の決定に際して統計演
算により算出される複数のパラメータのうち、ｉ番目の
ショット領域の変形を表すパラメータ（Ｒｘ、Ｒｙ）に
基づいて投影光学系の投影倍率を調整するとともに、先
に決定した座標位置に従って基板の移動位置を制御して
ｉ番目のショット領域を露光位置に位置決めすることと
した。
【００１２】さらに投影光学系の投影倍率の調整ととも
に、統計演算により決定されるｉ番目のショット領域近
傍の少なくとも２つのショット領域の各々の静止座標系
上での座標位置に基づいてｉ番目のショット領域の歪み
を算出し、この算出した歪みに応じて投影光学系の歪曲
収差を補正することとした。
に、統計演算により決定されるｉ番目のショット領域近
傍の少なくとも２つのショット領域の各々の静止座標系
上での座標位置に基づいてｉ番目のショット領域の歪み
を算出し、この算出した歪みに応じて投影光学系の歪曲
収差を補正することとした。
【００１３】
【作用】本発明では、基板上のショット領域毎に、少な
くとも３つのショット領域（サンプルショット）の座標
位置の各々に重み付けを与えた上で統計演算を行うた
め、基板が非線形な線分を持っていてもｉ番目のショッ
ト領域の座標位置を正確に決定することができる。しか
も、ｉ番目のショット領域において統計演算により算出
される変形を表すパラメータを用いて投影光学系の投影
倍率を調整するため、ｉ番目のショット領域に対してマ
スクのパターンの投影像をその全面にわたって正確に重
ね合わせることが可能となる。さらに、ｉ番目のショッ
ト領域近傍の少なくとも２つのショット領域の各々の座
標位置からｉ番目のショット領域の歪み量を算出し、こ
の算出した歪み量に応じて投影光学系の歪曲収差を補正
するため、投影倍率調整のみに比べてｉ番目のショット
領域に対するマスクのパターンの投影像の重ね合わせ精
度を向上させることができる。
くとも３つのショット領域（サンプルショット）の座標
位置の各々に重み付けを与えた上で統計演算を行うた
め、基板が非線形な線分を持っていてもｉ番目のショッ
ト領域の座標位置を正確に決定することができる。しか
も、ｉ番目のショット領域において統計演算により算出
される変形を表すパラメータを用いて投影光学系の投影
倍率を調整するため、ｉ番目のショット領域に対してマ
スクのパターンの投影像をその全面にわたって正確に重
ね合わせることが可能となる。さらに、ｉ番目のショッ
ト領域近傍の少なくとも２つのショット領域の各々の座
標位置からｉ番目のショット領域の歪み量を算出し、こ
の算出した歪み量に応じて投影光学系の歪曲収差を補正
するため、投影倍率調整のみに比べてｉ番目のショット
領域に対するマスクのパターンの投影像の重ね合わせ精
度を向上させることができる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明による露光方法を適用するのに
好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図、図２は図
１に示した投影露光装置の制御系のブロック図である。
図１において、露光用照明系（不図示）からの照明光Ｉ
Ｌ（ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ等）は、コンデンサー
レンズＣＬを介してレチクルステージＲＳ上に載置され
たレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で照
明する。レチクルステージＲＳは、駆動系１９によって
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと垂直な面内で２次元移動
し、かつ光軸方向（Ｚ方向）に微動可能に構成されてい
る。パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、両側テ
レセントリックな投影光学系ＰＬに入射し、投影光学系
ＰＬはパターン領域ＰＡに形成された回路パターンの像
を、表面にレジスト層が形成されたウエハＷ上に結像投
影する。ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してＺ
ステージＬＳ上に載置されており、ＺステージＬＳは駆
動系１３によって投影光学系ＰＬの光軸方向に微動する
とともに、任意方向に傾斜可能に構成されている。Ｚス
テージＬＳは、駆動系１２によりステップアンドリピー
ト方式でＸ、Ｙ方向に２次元移動可能なウエハステージ
ＷＳ上に載置されている。ウエハステージＷＳのＸ、Ｙ
方向の位置はレーザ干渉計１５によって、例えば０．０
１μｍ程度の分解能で常時検出される。ＺステージＬＳ
の端部には干渉計１５からのレーザビームを反射する移
動鏡１４が固定されている。
好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図、図２は図
１に示した投影露光装置の制御系のブロック図である。
図１において、露光用照明系（不図示）からの照明光Ｉ
Ｌ（ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ等）は、コンデンサー
レンズＣＬを介してレチクルステージＲＳ上に載置され
たレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で照
明する。レチクルステージＲＳは、駆動系１９によって
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと垂直な面内で２次元移動
し、かつ光軸方向（Ｚ方向）に微動可能に構成されてい
る。パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、両側テ
レセントリックな投影光学系ＰＬに入射し、投影光学系
ＰＬはパターン領域ＰＡに形成された回路パターンの像
を、表面にレジスト層が形成されたウエハＷ上に結像投
影する。ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してＺ
ステージＬＳ上に載置されており、ＺステージＬＳは駆
動系１３によって投影光学系ＰＬの光軸方向に微動する
とともに、任意方向に傾斜可能に構成されている。Ｚス
テージＬＳは、駆動系１２によりステップアンドリピー
ト方式でＸ、Ｙ方向に２次元移動可能なウエハステージ
ＷＳ上に載置されている。ウエハステージＷＳのＸ、Ｙ
方向の位置はレーザ干渉計１５によって、例えば０．０
１μｍ程度の分解能で常時検出される。ＺステージＬＳ
の端部には干渉計１５からのレーザビームを反射する移
動鏡１４が固定されている。
【００１５】また、図１中にはウエハＷ上のアライメン
トマークを検出するためのＴＴＬ方式のレーザステップ
アライメント（ＬＳＡ）系１７が設けられている。ＬＳ
Ａ系１７は、例えば特開昭６０−１３０７４２号公報に
開示されているように、投影光学系ＰＬを介してＸ方向
に延びた細長い帯状スポット光ＳＰをウエハＷ上に形成
する。そして、ウエハステージＷＳを微動してスポット
光ＳＰと各ショット領域に付設されたアライメントマー
ク（回折格子マーク）をＹ方向に相対移動したとき、当
該マークから発生する回折光（又は散乱光）を光電検出
するものである。尚、図１ではアライメントマークのＹ
方向の位置を検出するためのＬＳＡ系のみを示したが、
実際にはＸ方向の位置を検出するもう１組のＬＳＡ系も
配置されている。ＬＳＡ系１７からの光電信号は、干渉
計１５からの位置信号とともにアライメント信号処理部
１６に入力され、ここで所定の演算処理によりアライメ
ントマークの位置が検出され、この情報は主制御系１０
に出力される。
トマークを検出するためのＴＴＬ方式のレーザステップ
アライメント（ＬＳＡ）系１７が設けられている。ＬＳ
Ａ系１７は、例えば特開昭６０−１３０７４２号公報に
開示されているように、投影光学系ＰＬを介してＸ方向
に延びた細長い帯状スポット光ＳＰをウエハＷ上に形成
する。そして、ウエハステージＷＳを微動してスポット
光ＳＰと各ショット領域に付設されたアライメントマー
ク（回折格子マーク）をＹ方向に相対移動したとき、当
該マークから発生する回折光（又は散乱光）を光電検出
するものである。尚、図１ではアライメントマークのＹ
方向の位置を検出するためのＬＳＡ系のみを示したが、
実際にはＸ方向の位置を検出するもう１組のＬＳＡ系も
配置されている。ＬＳＡ系１７からの光電信号は、干渉
計１５からの位置信号とともにアライメント信号処理部
１６に入力され、ここで所定の演算処理によりアライメ
ントマークの位置が検出され、この情報は主制御系１０
に出力される。
【００１６】さて、投影光学系ＰＬは複数のレンズエレ
メントから構成されており、さらにレチクルＲに近い少
なくとも１つのレンズエレメントが複数の圧電素子（ピ
エゾ素子等）により可動となっている。駆動系１８は、
複数の圧電素子を独立に駆動してレンズエレメントを光
軸方向に平行移動、もしくは傾斜させる。結像特性調整
装置２０は主制御系１０からの指令に従い、駆動系１８
によりレンズエレメントを駆動する、及び／又は駆動系
１９によりレチクルＲを傾斜させることで、投影光学系
ＰＡの結像特性、特に投影倍率とディストーションとを
調整する。尚、上記構成の結像特性調整機構について
は、例えば特開平４−１３４８１３号公報等に開示され
ているので、ここでは説明を省略する。
メントから構成されており、さらにレチクルＲに近い少
なくとも１つのレンズエレメントが複数の圧電素子（ピ
エゾ素子等）により可動となっている。駆動系１８は、
複数の圧電素子を独立に駆動してレンズエレメントを光
軸方向に平行移動、もしくは傾斜させる。結像特性調整
装置２０は主制御系１０からの指令に従い、駆動系１８
によりレンズエレメントを駆動する、及び／又は駆動系
１９によりレチクルＲを傾斜させることで、投影光学系
ＰＡの結像特性、特に投影倍率とディストーションとを
調整する。尚、上記構成の結像特性調整機構について
は、例えば特開平４−１３４８１３号公報等に開示され
ているので、ここでは説明を省略する。
【００１７】また、例えば特開昭６０−２８６１３号公
報、特開昭６０−７８４５４号公報に開示されているよ
うに、圧力調節器２１は投影光学系ＰＬを構成する複数
のレンズエレメントのうち、２つのレンズエレメントで
挟まれた少なくとも１つの密封空間の圧力を調整して、
投影光学系ＰＬの結像特性（特に投影倍率）を変更する
ものである。ここで、投影光学系ＰＬの投影倍率及びデ
ィストーションは、例えば特開昭５９−９４０３２号公
報に開示されているように、ウエハステージ上のスリッ
ト板、及び光電検出器を用いてテストレチクルの複数の
マークの各々の位置を検出することで、各マークの相対
位置関係から求められる。従って、主制御系１０は予め
上記計測を行い、結像特性調整装置２０及び圧力調節器
２１を用いて投影倍率とディストーションとを所定値に
調整しておくものとする。
報、特開昭６０−７８４５４号公報に開示されているよ
うに、圧力調節器２１は投影光学系ＰＬを構成する複数
のレンズエレメントのうち、２つのレンズエレメントで
挟まれた少なくとも１つの密封空間の圧力を調整して、
投影光学系ＰＬの結像特性（特に投影倍率）を変更する
ものである。ここで、投影光学系ＰＬの投影倍率及びデ
ィストーションは、例えば特開昭５９−９４０３２号公
報に開示されているように、ウエハステージ上のスリッ
ト板、及び光電検出器を用いてテストレチクルの複数の
マークの各々の位置を検出することで、各マークの相対
位置関係から求められる。従って、主制御系１０は予め
上記計測を行い、結像特性調整装置２０及び圧力調節器
２１を用いて投影倍率とディストーションとを所定値に
調整しておくものとする。
【００１８】主制御系１０は、後述の如く信号処理部１
６からの位置情報に基づいてＥＧＡ演算を行い、ウエハ
Ｗ上の全てのショット領域の座標位置を算出するととも
に、この演算結果を用いてショット領域の大きさ（倍率
誤差）や歪み量までも求める他、結像特性調整装置２
０、圧力調節器２１を始めとして装置全体を統括制御す
る。ステージコントローラ１１は主制御系１０からの駆
動指令に従い、干渉計１５からの位置情報を用いて駆動
系１２によりウエハステージＷＳを駆動制御する。
６からの位置情報に基づいてＥＧＡ演算を行い、ウエハ
Ｗ上の全てのショット領域の座標位置を算出するととも
に、この演算結果を用いてショット領域の大きさ（倍率
誤差）や歪み量までも求める他、結像特性調整装置２
０、圧力調節器２１を始めとして装置全体を統括制御す
る。ステージコントローラ１１は主制御系１０からの駆
動指令に従い、干渉計１５からの位置情報を用いて駆動
系１２によりウエハステージＷＳを駆動制御する。
【００１９】次に、図２を参照して主制御系１０の具体
的な構成について説明する。図２において、アライメン
ト信号処理部１６はＬＳＡ系１７からの光電信号と干渉
計１５からの位置信号とを入力し、所定の演算処理によ
って各ショット領域に付随したアライメントマークの位
置（すなわち、干渉計１５によって規定される直交座標
系ＸＹ内での座標値）を検出する。アライメントデータ
記憶部１０５は、アライメント信号処理部１６からのマ
ーク位置情報を入力可能となっている。
的な構成について説明する。図２において、アライメン
ト信号処理部１６はＬＳＡ系１７からの光電信号と干渉
計１５からの位置信号とを入力し、所定の演算処理によ
って各ショット領域に付随したアライメントマークの位
置（すなわち、干渉計１５によって規定される直交座標
系ＸＹ内での座標値）を検出する。アライメントデータ
記憶部１０５は、アライメント信号処理部１６からのマ
ーク位置情報を入力可能となっている。
【００２０】ＥＧＡ演算部１００は、記憶部１０５に記
憶された複数個（３個以上で、通常１０〜１５個程度）
のショット領域（サンプルショット）の各々の座標位置
と、重み発生部１０１で決定される重み付けとに基づ
き、統計演算によってウエハＷ上の全てのショット領域
の座標位置を算出する。さらに、この算出されたショッ
ト領域の座標位置からショット領域の歪み量を求め、こ
れらの情報をシーケンスコントローラ１０４に送る。記
憶部１０６は、ＥＧＡ演算部１００で算出されたショッ
ト配列、演算パラメータ、歪み量等を入力可能となって
いる。露光ショット位置データ部１０２は、ウエハＷ上
に露光すべきショット領域の設計上の座標位置を格納
し、この情報はＥＧＡ演算部１００、重み発生部１０
１、及びサンプルショット指定部１０３に出力される。
サンプルショット指定部１０３は、データ部１０２から
のショット位置情報に基づいて、ＥＧＡ演算に使用する
サンプルショットを決定し、このサンプルショットの配
置に関する情報（個数、位置）は重み発生部１０１とシ
ーケンスコントローラ１０４とに送られる。
憶された複数個（３個以上で、通常１０〜１５個程度）
のショット領域（サンプルショット）の各々の座標位置
と、重み発生部１０１で決定される重み付けとに基づ
き、統計演算によってウエハＷ上の全てのショット領域
の座標位置を算出する。さらに、この算出されたショッ
ト領域の座標位置からショット領域の歪み量を求め、こ
れらの情報をシーケンスコントローラ１０４に送る。記
憶部１０６は、ＥＧＡ演算部１００で算出されたショッ
ト配列、演算パラメータ、歪み量等を入力可能となって
いる。露光ショット位置データ部１０２は、ウエハＷ上
に露光すべきショット領域の設計上の座標位置を格納
し、この情報はＥＧＡ演算部１００、重み発生部１０
１、及びサンプルショット指定部１０３に出力される。
サンプルショット指定部１０３は、データ部１０２から
のショット位置情報に基づいて、ＥＧＡ演算に使用する
サンプルショットを決定し、このサンプルショットの配
置に関する情報（個数、位置）は重み発生部１０１とシ
ーケンスコントローラ１０４とに送られる。
【００２１】重み発生部１０１は、後述の重み付け関数
（数式４、６）及びパラメータＳの決定式（数式７、
８）を持ち、シーケンスコントローラ１０４、又はオペ
レータから入力されるパラメータＳ（すなわち重みパラ
メータＤ、又は補正係数Ｃ）の値に基づいて重み付け関
数を決定する。さらに、この決定された重み付け関数の
もとでショット領域毎に、データ部１０２からのショッ
ト位置と指定部１０３からのサンプルショット配置とを
基に各サンプルショットのアライメントデータに与える
重み付けを決定し、この重み付けをＥＧＡ演算部１００
に送る。シーケンスコントローラ１０４は、上記各種デ
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ＷＳの移動を制御する
ための一連の手順を決定する。さらに、ＥＧＡ演算部１
００において統計演算により算出される複数の演算パラ
メータのうち、特にスケーリングパラメータ、及びショ
ット領域の歪み量に応じて結像特性調整装置２０や圧力
調節器２１を制御し、投影光学系ＰＬの投影倍率やディ
ストーションを調整する他、装置全体を統括制御する。
（数式４、６）及びパラメータＳの決定式（数式７、
８）を持ち、シーケンスコントローラ１０４、又はオペ
レータから入力されるパラメータＳ（すなわち重みパラ
メータＤ、又は補正係数Ｃ）の値に基づいて重み付け関
数を決定する。さらに、この決定された重み付け関数の
もとでショット領域毎に、データ部１０２からのショッ
ト位置と指定部１０３からのサンプルショット配置とを
基に各サンプルショットのアライメントデータに与える
重み付けを決定し、この重み付けをＥＧＡ演算部１００
に送る。シーケンスコントローラ１０４は、上記各種デ
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ＷＳの移動を制御する
ための一連の手順を決定する。さらに、ＥＧＡ演算部１
００において統計演算により算出される複数の演算パラ
メータのうち、特にスケーリングパラメータ、及びショ
ット領域の歪み量に応じて結像特性調整装置２０や圧力
調節器２１を制御し、投影光学系ＰＬの投影倍率やディ
ストーションを調整する他、装置全体を統括制御する。
【００２２】次に、図１に示した装置で採用するアライ
メント方式について説明する。本方式は非線形な歪みを
持つウエハに対して有効であり、本願出願人が先に特願
平４−２９７１２１号として出願したものである。以
下、図８、図９を参照してこの公知ではないアライメン
ト方式について説明する。さて、第１のアライメント方
式は「規則的な非線形歪み」に対して有効なもので、
「規則的な非線形歪みを持つ基板であっても、当該基板
上の局所領域内での配列誤差はほぼ等しい」ことに着目
している。そこで、図８を参照して第１のアライメント
方式（Ｗ1-ＥＧＡ方式）について詳しく説明する。
メント方式について説明する。本方式は非線形な歪みを
持つウエハに対して有効であり、本願出願人が先に特願
平４−２９７１２１号として出願したものである。以
下、図８、図９を参照してこの公知ではないアライメン
ト方式について説明する。さて、第１のアライメント方
式は「規則的な非線形歪み」に対して有効なもので、
「規則的な非線形歪みを持つ基板であっても、当該基板
上の局所領域内での配列誤差はほぼ等しい」ことに着目
している。そこで、図８を参照して第１のアライメント
方式（Ｗ1-ＥＧＡ方式）について詳しく説明する。
【００２３】Ｗ1-ＥＧＡ方式はＥＧＡ方式を基本とし、
ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉの座標位置を
決定する際、当該領域ＥＳｉとｍ個（図８ではｍ＝９）
のサンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9 の各々との間の距離
ＬK1〜ＬK9に応じて、９個のサンプルショットの座標位
置の各々に重み付けＷinを与えることを特徴としてい
る。従って、Ｗ1-ＥＧＡ方式ではサンプルショット毎に
そのアライメントマーク（Ｍx1、Ｍy2）を検出した後、
上記数式２と同様に残差の二乗和Ｅｉを次式（数式３）
で評価し、次式が最小となるように演算パラメータａ〜
ｆを決定する。尚、ここではショット領域毎に使用する
サンプルショットの数や位置は同一であるが、当然なが
らショット領域毎に各サンプルショットまでの距離は異
なるので、その座標位置に与える重み付けＷinはショッ
ト領域毎に変化する。このため、ショット領域毎に演算
パラメータａ〜ｆを決定してその座標位置を算出するこ
とにより、全てのショット領域の座標位置が決定され
る。
ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉの座標位置を
決定する際、当該領域ＥＳｉとｍ個（図８ではｍ＝９）
のサンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9 の各々との間の距離
ＬK1〜ＬK9に応じて、９個のサンプルショットの座標位
置の各々に重み付けＷinを与えることを特徴としてい
る。従って、Ｗ1-ＥＧＡ方式ではサンプルショット毎に
そのアライメントマーク（Ｍx1、Ｍy2）を検出した後、
上記数式２と同様に残差の二乗和Ｅｉを次式（数式３）
で評価し、次式が最小となるように演算パラメータａ〜
ｆを決定する。尚、ここではショット領域毎に使用する
サンプルショットの数や位置は同一であるが、当然なが
らショット領域毎に各サンプルショットまでの距離は異
なるので、その座標位置に与える重み付けＷinはショッ
ト領域毎に変化する。このため、ショット領域毎に演算
パラメータａ〜ｆを決定してその座標位置を算出するこ
とにより、全てのショット領域の座標位置が決定され
る。
【００２４】
【数３】
【００２５】ここで、Ｗ1-ＥＧＡ方式ではウエハＷ上の
ショット領域毎に、各サンプルショットの座標位置に対
する重み付けＷinを変化させる。このため、次式のよう
に重み付けＷinを、ｉ番目のショット領域ＥＳｉとｎ番
目のサンプルショットＳＡnとの距離Ｌknの関数として
表す。但し、Ｓは重み付けの度合いを変更するためのパ
ラメータである。
ショット領域毎に、各サンプルショットの座標位置に対
する重み付けＷinを変化させる。このため、次式のよう
に重み付けＷinを、ｉ番目のショット領域ＥＳｉとｎ番
目のサンプルショットＳＡnとの距離Ｌknの関数として
表す。但し、Ｓは重み付けの度合いを変更するためのパ
ラメータである。
【００２６】
【数４】
【００２７】数式４から明らかなように、ｉ番目のショ
ット領域ＥＳｉまでの距離Ｌknが短いサンプルショット
ほど、そのアライメントデータ（座標位置）に与える重
み付けＷinが大きくなるようになっている。さて、数式
４においてパラメータＳの値が十分大きい場合、統計演
算処理の結果はＥＧＡ方式で得られる結果とほぼ等しく
なる。一方、ウエハ上の露光すべきショット領域を全て
サンプルショットとし、パラメータＳの値を十分に零に
近づけると、ダイバイダイ（Ｄ／Ｄ）方式で得られる結
果とほぼ等しくなる。すなわち、Ｗ1-ＥＧＡ方式はパラ
メータＳを適当な値に設定することにより、ＥＧＡ方式
とＤ／Ｄ方式の中間の効果を得ることができる。例えば
非線形成分が大きなウエハに対しては、パラメータＳの
値を小さく設定することで、Ｄ／Ｄ方式とほぼ同等の効
果（アライメント精度）を得ることができる。従って、
Ｗ1-ＥＧＡ方式では非線形成分によるアライメント誤差
を良好に除去することが可能となる。また、アライメン
トセンサーの計測再現性が悪い場合には、パラメータＳ
の値を大きく設定することで、ＥＧＡ方式とほぼ同等の
効果を得ることができ、平均化効果によりアライメント
誤差を低減することが可能となる。以上のようにパラメ
ータＳの値を適宜変更することで、ＥＧＡ方式からＤ／
Ｄ方式までその効果を変えることができる。従って、各
種レイアに対し、例えば非線形成分の特徴（例えば大
小、規則性等）、ステップピッチ、アライメントセンサ
ーの計測再現性の良否等に応じてアライメントを柔軟に
変更させ、各レイアに対して最適な条件でアライメント
を行うことが可能となる。
ット領域ＥＳｉまでの距離Ｌknが短いサンプルショット
ほど、そのアライメントデータ（座標位置）に与える重
み付けＷinが大きくなるようになっている。さて、数式
４においてパラメータＳの値が十分大きい場合、統計演
算処理の結果はＥＧＡ方式で得られる結果とほぼ等しく
なる。一方、ウエハ上の露光すべきショット領域を全て
サンプルショットとし、パラメータＳの値を十分に零に
近づけると、ダイバイダイ（Ｄ／Ｄ）方式で得られる結
果とほぼ等しくなる。すなわち、Ｗ1-ＥＧＡ方式はパラ
メータＳを適当な値に設定することにより、ＥＧＡ方式
とＤ／Ｄ方式の中間の効果を得ることができる。例えば
非線形成分が大きなウエハに対しては、パラメータＳの
値を小さく設定することで、Ｄ／Ｄ方式とほぼ同等の効
果（アライメント精度）を得ることができる。従って、
Ｗ1-ＥＧＡ方式では非線形成分によるアライメント誤差
を良好に除去することが可能となる。また、アライメン
トセンサーの計測再現性が悪い場合には、パラメータＳ
の値を大きく設定することで、ＥＧＡ方式とほぼ同等の
効果を得ることができ、平均化効果によりアライメント
誤差を低減することが可能となる。以上のようにパラメ
ータＳの値を適宜変更することで、ＥＧＡ方式からＤ／
Ｄ方式までその効果を変えることができる。従って、各
種レイアに対し、例えば非線形成分の特徴（例えば大
小、規則性等）、ステップピッチ、アライメントセンサ
ーの計測再現性の良否等に応じてアライメントを柔軟に
変更させ、各レイアに対して最適な条件でアライメント
を行うことが可能となる。
【００２８】一方、第２のアライメント方式は「規則
的、特に点対称な非線形歪み」に対して有効なのもの
で、「点対称という規則的な非線形歪みを持つ基板であ
っても、当該基板上で点対称中心からの距離が等しい位
置での配列誤差の大きさはほぼ等しい」ことに着目して
いる。そこで、図９を参照して第２のアライメント方式
（Ｗ2-ＥＧＡ方式）について詳しく説明する。ここでは
説明を簡単にするため、ウエハＷに規則的、特に点対称
な非線形歪みが生じ、かつその点対称中心がウエハセン
タと一致しているものとする。
的、特に点対称な非線形歪み」に対して有効なのもの
で、「点対称という規則的な非線形歪みを持つ基板であ
っても、当該基板上で点対称中心からの距離が等しい位
置での配列誤差の大きさはほぼ等しい」ことに着目して
いる。そこで、図９を参照して第２のアライメント方式
（Ｗ2-ＥＧＡ方式）について詳しく説明する。ここでは
説明を簡単にするため、ウエハＷに規則的、特に点対称
な非線形歪みが生じ、かつその点対称中心がウエハセン
タと一致しているものとする。
【００２９】Ｗ2-ＥＧＡ方式でもＥＧＡ方式を基本と
し、ウエハ上の着目点となるウエハの変形中心点（非線
形歪みの点対称中心）、すなわちウエハセンタＷｃとウ
エハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとの間の距離
（半径）ＬEi、及びウエハセンタＷｃとｍ個（図９では
ｍ＝９）のサンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9 の各々との
間の距離（半径）ＬW1〜ＬW9に応じて、９個のサンプル
ショットの座標位置の各々に重み付けＷin’を与えるこ
とを特徴としている。従って、Ｗ2-ＥＧＡ方式ではサン
プルショット毎にそのアライメントマーク（Ｍx1、Ｍ
y1）を検出した後、残差の二乗和Ｅｉ’を次式（数式
５）で評価し、次式が最小となるように演算パラメータ
ａ〜ｆを決定する。尚、Ｗ2-ＥＧＡ方式でも各座標位置
に与える重み付けＷin’はショット領域毎に変化するた
め、ショット領域毎に統計演算を行ってパラメータａ〜
ｆを決定してその座標位置を求める。
し、ウエハ上の着目点となるウエハの変形中心点（非線
形歪みの点対称中心）、すなわちウエハセンタＷｃとウ
エハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとの間の距離
（半径）ＬEi、及びウエハセンタＷｃとｍ個（図９では
ｍ＝９）のサンプルショットＳＡ1 〜ＳＡ9 の各々との
間の距離（半径）ＬW1〜ＬW9に応じて、９個のサンプル
ショットの座標位置の各々に重み付けＷin’を与えるこ
とを特徴としている。従って、Ｗ2-ＥＧＡ方式ではサン
プルショット毎にそのアライメントマーク（Ｍx1、Ｍ
y1）を検出した後、残差の二乗和Ｅｉ’を次式（数式
５）で評価し、次式が最小となるように演算パラメータ
ａ〜ｆを決定する。尚、Ｗ2-ＥＧＡ方式でも各座標位置
に与える重み付けＷin’はショット領域毎に変化するた
め、ショット領域毎に統計演算を行ってパラメータａ〜
ｆを決定してその座標位置を求める。
【００３０】
【数５】
【００３１】ここで、ウエハＷ上のショット領域毎に、
各サンプルショットに対する重み付けＷin’を変化させ
るため、次式のように重み付けＷin’を、ウエハＷ上の
ｉ番目のショット領域ＥＳｉとウエハセンタＷｃとの距
離（半径）ＬEiの関数として表す。但し、Ｓは重み付け
の度合いを変更するためのパラメータである。
各サンプルショットに対する重み付けＷin’を変化させ
るため、次式のように重み付けＷin’を、ウエハＷ上の
ｉ番目のショット領域ＥＳｉとウエハセンタＷｃとの距
離（半径）ＬEiの関数として表す。但し、Ｓは重み付け
の度合いを変更するためのパラメータである。
【００３２】
【数６】
【００３３】数式６から明らかなように、ウエハセンタ
Ｗｃに対する距離（半径）ＬWnが、ウエハセンタＷｃと
ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとの間の距離
（半径）ＬEiに近いサンプルショットほど、そのアライ
メントデータに与える重み付けＷin’が大きくなるよう
になっている。換言すれば、ウエハセンタＷｃを中心と
した半径ＬEiの円上に位置するサンプルショットのアラ
イメントデータに対して最も大きな重み付けＷin’を与
え、当該円から半径方向に離れるに従ってアライメント
データに対する重み付けＷin’を小さくするようになっ
ている。ここで、Ｗ2-ＥＧＡ方式でもパラメータＳの値
を適宜変更することで、Ｗ1-ＥＧＡ方式と同様にＥＧＡ
方式からＤ／Ｄ方式までその効果を変えることができ
る。
Ｗｃに対する距離（半径）ＬWnが、ウエハセンタＷｃと
ウエハＷ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとの間の距離
（半径）ＬEiに近いサンプルショットほど、そのアライ
メントデータに与える重み付けＷin’が大きくなるよう
になっている。換言すれば、ウエハセンタＷｃを中心と
した半径ＬEiの円上に位置するサンプルショットのアラ
イメントデータに対して最も大きな重み付けＷin’を与
え、当該円から半径方向に離れるに従ってアライメント
データに対する重み付けＷin’を小さくするようになっ
ている。ここで、Ｗ2-ＥＧＡ方式でもパラメータＳの値
を適宜変更することで、Ｗ1-ＥＧＡ方式と同様にＥＧＡ
方式からＤ／Ｄ方式までその効果を変えることができ
る。
【００３４】ところで、Ｗ1-ＥＧＡ方式、及びＷ2-ＥＧ
Ａ方式（以下、特に区別する必要がないときはまとめて
Ｗ−ＥＧＡ方式と呼ぶ）ではサンプルショットのアライ
メントデータに対する重み付けの度合いをパラメータＳ
により変更可能となっている。以下、パラメータＳの決
定方法について説明する。重み発生部１０１には次式が
格納されており、例えばオペレータが重みパラメータＤ
を所定値に設定すると、自動的にパラメータＳ、すなわ
ち重み付け関数Ｗin、又はＷin’が決定されることにな
る。
Ａ方式（以下、特に区別する必要がないときはまとめて
Ｗ−ＥＧＡ方式と呼ぶ）ではサンプルショットのアライ
メントデータに対する重み付けの度合いをパラメータＳ
により変更可能となっている。以下、パラメータＳの決
定方法について説明する。重み発生部１０１には次式が
格納されており、例えばオペレータが重みパラメータＤ
を所定値に設定すると、自動的にパラメータＳ、すなわ
ち重み付け関数Ｗin、又はＷin’が決定されることにな
る。
【００３５】
【数７】
【００３６】ここで、重みパラメータＤの物理的意味
は、ウエハ上の各ショット領域の座標位置を計算するの
に有効なサンプルショットの範囲（以下、単にゾーンと
呼ぶ）である。従って、ゾーンが大きい場合は有効なサ
ンプルショットの数が多くなるので、ＥＧＡ方式で得ら
れる結果に近くなる。逆にゾーンが小さい場合は、有効
なサンプルショットの数が少なくなるので、Ｄ／Ｄ方式
で得られる結果に近くなる。また、パラメータＳの決定
式は数式７に限られるものではなく、以下の数式８を用
いるようにしても良い。但し、Ａはウエハの面積（単位
はmm2)、ｍはサンプルショットの数、Ｃは補正係数（正
の実数）である。
は、ウエハ上の各ショット領域の座標位置を計算するの
に有効なサンプルショットの範囲（以下、単にゾーンと
呼ぶ）である。従って、ゾーンが大きい場合は有効なサ
ンプルショットの数が多くなるので、ＥＧＡ方式で得ら
れる結果に近くなる。逆にゾーンが小さい場合は、有効
なサンプルショットの数が少なくなるので、Ｄ／Ｄ方式
で得られる結果に近くなる。また、パラメータＳの決定
式は数式７に限られるものではなく、以下の数式８を用
いるようにしても良い。但し、Ａはウエハの面積（単位
はmm2)、ｍはサンプルショットの数、Ｃは補正係数（正
の実数）である。
【００３７】
【数８】
【００３８】数式８はウエハサイズ（面積）やサンプル
ショット数の変化をパラメータＳの決定に反映させるこ
とで、当該決定に際して使用すべき補正係数Ｃの最適値
があまり変動しないようにしたものである。ここで、補
正係数Ｃが小さい場合はパラメータＳの値が大きくなる
ので、数式７と全く同様にＥＧＡ方式で得られる結果に
近くなる。逆に補正係数Ｃが大きい場合はパラメータＳ
の値が小さくなるので、数式７と同様にＤ／Ｄ方式で得
られる結果に近くなる。
ショット数の変化をパラメータＳの決定に反映させるこ
とで、当該決定に際して使用すべき補正係数Ｃの最適値
があまり変動しないようにしたものである。ここで、補
正係数Ｃが小さい場合はパラメータＳの値が大きくなる
ので、数式７と全く同様にＥＧＡ方式で得られる結果に
近くなる。逆に補正係数Ｃが大きい場合はパラメータＳ
の値が小さくなるので、数式７と同様にＤ／Ｄ方式で得
られる結果に近くなる。
【００３９】次に、本発明の第１実施例による露光シー
ケンスについて説明する。本実施例では非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を使用し、さらにウエ
ハ上のショット領域に対するレチクルパターンの投影像
の倍率誤差を補正する。尚、Ｗ1-ＥＧＡ方式におけるパ
ラメータＳ、すなわち重みパラメータＤ、又は補正係数
Ｃの値は既にウエハに対して最適化され、重み発生部１
０１は最適化されたパラメータＳに従って重み付け関数
（数式４）を決定しているものとする。
ケンスについて説明する。本実施例では非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を使用し、さらにウエ
ハ上のショット領域に対するレチクルパターンの投影像
の倍率誤差を補正する。尚、Ｗ1-ＥＧＡ方式におけるパ
ラメータＳ、すなわち重みパラメータＤ、又は補正係数
Ｃの値は既にウエハに対して最適化され、重み発生部１
０１は最適化されたパラメータＳに従って重み付け関数
（数式４）を決定しているものとする。
【００４０】図１、図２に示した投影露光装置におい
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３で決
定されるサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系
を用いてサンプルアライメントを実行する、すなわち全
てのサンプルショットの各々に設けられた２組のアライ
メントマークを検出する。このとき、指定部１０３はサ
ンプルショットがウエハ全面にまんべんなく配置される
ように、サンプルショットの数や位置を決定しておく。
信号処理部１６はＬＳＡ系１７からの光電信号を入力し
て各マークの座標位置を求め、記憶部１０５に出力す
る。
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３で決
定されるサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系
を用いてサンプルアライメントを実行する、すなわち全
てのサンプルショットの各々に設けられた２組のアライ
メントマークを検出する。このとき、指定部１０３はサ
ンプルショットがウエハ全面にまんべんなく配置される
ように、サンプルショットの数や位置を決定しておく。
信号処理部１６はＬＳＡ系１７からの光電信号を入力し
て各マークの座標位置を求め、記憶部１０５に出力す
る。
【００４１】重み発生部１０１はショット領域毎に、指
定部１０３からのサンプルショット配置に従い、最適化
された重み付け関数を用いて各サンプルショットの座標
位置に与える重み付けを求め、ＥＧＡ演算部１００に出
力する。ＥＧＡ演算部１００はショット領域毎に、記憶
部１０５の各サンプルショットの座標位置に重み発生部
１０１からの重み付けを与えた上で統計演算（最小二乗
法）を適用し、数式３から演算パラメータａ〜ｆを算出
する。さらに、全てのショット領域の各々において演算
パラメータａ〜ｆ、及びデータ部１０２からの設計上の
座標位置を用いてその座標位置を決定し、ショット領域
毎の座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆをシーケンス
コントローラ１０４と記憶部１０６とに出力する。
定部１０３からのサンプルショット配置に従い、最適化
された重み付け関数を用いて各サンプルショットの座標
位置に与える重み付けを求め、ＥＧＡ演算部１００に出
力する。ＥＧＡ演算部１００はショット領域毎に、記憶
部１０５の各サンプルショットの座標位置に重み発生部
１０１からの重み付けを与えた上で統計演算（最小二乗
法）を適用し、数式３から演算パラメータａ〜ｆを算出
する。さらに、全てのショット領域の各々において演算
パラメータａ〜ｆ、及びデータ部１０２からの設計上の
座標位置を用いてその座標位置を決定し、ショット領域
毎の座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆをシーケンス
コントローラ１０４と記憶部１０６とに出力する。
【００４２】ここで、前述の如きＷ−ＥＧＡ方式におけ
るＥＧＡ演算では、Ｘ、Ｙ方向のウエハのスケーリング
量Ｒｘ、Ｒｙ、Ｘ、Ｙ方向のウエハのオフセット量Ｏ
ｘ、Ｏｙ、ショット領域の配列座標系の残留回転誤差
θ、及び配列座標系の傾き量（直交度）ωを変数要素と
して導入している。すなわち、これら６つの要素は演算
パラメータａ〜ｆにより次式のように表される。
るＥＧＡ演算では、Ｘ、Ｙ方向のウエハのスケーリング
量Ｒｘ、Ｒｙ、Ｘ、Ｙ方向のウエハのオフセット量Ｏ
ｘ、Ｏｙ、ショット領域の配列座標系の残留回転誤差
θ、及び配列座標系の傾き量（直交度）ωを変数要素と
して導入している。すなわち、これら６つの要素は演算
パラメータａ〜ｆにより次式のように表される。
【００４３】 Ｒｘ＝ａ Ｒｙ＝ｄ Ｏｘ＝ｅ Ｏｙ＝ｆ θ＝ｃ／ｄ ω＝−（ｂ／ａ＋ｃ／ｄ） Ｗ−ＥＧＡ方式では、ショット領域毎の演算パラメータ
ａ〜ｆから求まるスケーリング量Ｒｘ、Ｒｙが各ショッ
ト領域の伸縮率であると考えられる。従って、スケーリ
ング量Ｒｘ、Ｒｙ、すなわち演算パラメータａ、ｄに応
じて結像特性調整装置２０、又は圧力調節器２１により
投影光学系ＰＬの投影倍率を調整することで、ショット
領域に対するレチクルパターンの投影像の倍率誤差を
零、ないしは所定の許容値以下にすることができる。
ａ〜ｆから求まるスケーリング量Ｒｘ、Ｒｙが各ショッ
ト領域の伸縮率であると考えられる。従って、スケーリ
ング量Ｒｘ、Ｒｙ、すなわち演算パラメータａ、ｄに応
じて結像特性調整装置２０、又は圧力調節器２１により
投影光学系ＰＬの投影倍率を調整することで、ショット
領域に対するレチクルパターンの投影像の倍率誤差を
零、ないしは所定の許容値以下にすることができる。
【００４４】そこで、ＥＧＡ演算部１００において全て
のショット領域の座標位置が決定されたら、シーケンス
コントローラ１０４はウエハ上の１番目のショット領域
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決めする
とともに、当該領域の演算パラメータａ、ｄに応じて結
像特性調整装置２０、又は圧力調節器２１により投影光
学系ＰＬの投影倍率を調整する。ここで、演算パラメー
タａ、ｄは伸縮率（単位はppm)そのものであるから、シ
ーケンスコントローラ１０４はその伸縮率だけ投影光学
系ＰＬの倍率を変化させれば良く、さらに投影光学系Ｐ
Ｌの倍率調整を、例えば露光位置にショット領域を位置
決めする前、具体的にはウエハステージＷＳのステッピ
ング（移動）中に行うようにする。以下、２番目以降の
ショット領域毎に上記動作を繰り返し行うことにより、
ウエハＷ上の全てのショット領域の各々において、レチ
クルパターンの投影像をその全面にわたって精度良く重
ね合わせることが可能となる。このとき、各ショット領
域の中心もレチクルパターンの投影像の中心（投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ）と正確に一致する。この結果、スル
ープットを低下させることなく、ウエハ全面でショット
領域とレチクルパターンの投影像との重ね合わせ精度を
向上させることができる。
のショット領域の座標位置が決定されたら、シーケンス
コントローラ１０４はウエハ上の１番目のショット領域
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決めする
とともに、当該領域の演算パラメータａ、ｄに応じて結
像特性調整装置２０、又は圧力調節器２１により投影光
学系ＰＬの投影倍率を調整する。ここで、演算パラメー
タａ、ｄは伸縮率（単位はppm)そのものであるから、シ
ーケンスコントローラ１０４はその伸縮率だけ投影光学
系ＰＬの倍率を変化させれば良く、さらに投影光学系Ｐ
Ｌの倍率調整を、例えば露光位置にショット領域を位置
決めする前、具体的にはウエハステージＷＳのステッピ
ング（移動）中に行うようにする。以下、２番目以降の
ショット領域毎に上記動作を繰り返し行うことにより、
ウエハＷ上の全てのショット領域の各々において、レチ
クルパターンの投影像をその全面にわたって精度良く重
ね合わせることが可能となる。このとき、各ショット領
域の中心もレチクルパターンの投影像の中心（投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ）と正確に一致する。この結果、スル
ープットを低下させることなく、ウエハ全面でショット
領域とレチクルパターンの投影像との重ね合わせ精度を
向上させることができる。
【００４５】ここで、本実施例では結像特性調整装置２
０と圧力調節器２１のいずれか一方を用いて投影光学系
ＰＬの投影倍率を調整すれば良い。また、結像特性調整
装置２０と圧力調節器２１とを併用して倍率調整を行っ
ても良く、特に隣接するショット領域間で投影倍率の調
整量（変化量）が大きくなり得る場合に有効である。さ
らに倍率調整に際して、スケーリング量ＲｘとＲｙとが
同じ値であれば、その値（伸縮率）に応じて倍率調整を
行えば良い。しかしながら、結像特性調整装置２０と圧
力調節器２１のどちらを用いたとしても、Ｘ、Ｙ方向の
各倍率を独立に異なる値に調整することはできない。こ
のため、スケーリング量ＲｘとＲｙとが互いに異なる値
であるときには、例えばその平均値に応じて倍率調整を
行うことになる。または、スケーリング量Ｒｘ、Ｒｙの
各々にＸ、Ｙ方向のパターン線幅、ピッチ等に応じて重
み係数を掛け、この加重後のスケーリング量の和を重み
係数の和で平均化し、この平均値に応じて倍率調整を行
うようにしても良い。但し、レチクルＲを撓ませる（湾
曲させる）機構を設け、結像特性調整装置２０、又は圧
力調節器２１と併用することで、Ｘ、Ｙ方向の各倍率を
独立に調整するようにしても良い。このとき、レチクル
Ｒの撓みに伴って投影光学系ＰＬの緒収差が変化し得る
ので、結像特性調整装置２０を用いて緒収差の変動を抑
えることが望ましい。
０と圧力調節器２１のいずれか一方を用いて投影光学系
ＰＬの投影倍率を調整すれば良い。また、結像特性調整
装置２０と圧力調節器２１とを併用して倍率調整を行っ
ても良く、特に隣接するショット領域間で投影倍率の調
整量（変化量）が大きくなり得る場合に有効である。さ
らに倍率調整に際して、スケーリング量ＲｘとＲｙとが
同じ値であれば、その値（伸縮率）に応じて倍率調整を
行えば良い。しかしながら、結像特性調整装置２０と圧
力調節器２１のどちらを用いたとしても、Ｘ、Ｙ方向の
各倍率を独立に異なる値に調整することはできない。こ
のため、スケーリング量ＲｘとＲｙとが互いに異なる値
であるときには、例えばその平均値に応じて倍率調整を
行うことになる。または、スケーリング量Ｒｘ、Ｒｙの
各々にＸ、Ｙ方向のパターン線幅、ピッチ等に応じて重
み係数を掛け、この加重後のスケーリング量の和を重み
係数の和で平均化し、この平均値に応じて倍率調整を行
うようにしても良い。但し、レチクルＲを撓ませる（湾
曲させる）機構を設け、結像特性調整装置２０、又は圧
力調節器２１と併用することで、Ｘ、Ｙ方向の各倍率を
独立に調整するようにしても良い。このとき、レチクル
Ｒの撓みに伴って投影光学系ＰＬの緒収差が変化し得る
ので、結像特性調整装置２０を用いて緒収差の変動を抑
えることが望ましい。
【００４６】ところで、本実施例ではショット領域毎に
その演算パラメータａ、ｄに応じて投影光学系ＰＬの倍
率調整を行うようにしたが、例えば各スケーリング量Ｒ
ｘ、Ｒｙに応じてウエハ上のショット領域を複数のブロ
ックに分け、各ブロック毎に倍率調整を行うだけでも良
い。このとき、ブロック毎に使用するスケーリング量Ｒ
ｘ、Ｒｙ、すなわち演算パラメータａ、ｄは、例えば同
一ブロック内の全てのショット領域のパラメータａ、ｄ
を平均した値、あるいはブロック内での最大値と最小値
との平均値等を用いれば良い。
その演算パラメータａ、ｄに応じて投影光学系ＰＬの倍
率調整を行うようにしたが、例えば各スケーリング量Ｒ
ｘ、Ｒｙに応じてウエハ上のショット領域を複数のブロ
ックに分け、各ブロック毎に倍率調整を行うだけでも良
い。このとき、ブロック毎に使用するスケーリング量Ｒ
ｘ、Ｒｙ、すなわち演算パラメータａ、ｄは、例えば同
一ブロック内の全てのショット領域のパラメータａ、ｄ
を平均した値、あるいはブロック内での最大値と最小値
との平均値等を用いれば良い。
【００４７】また、ＥＧＡ演算部１００においてＷ−Ｅ
ＧＡ方式で算出されるショット領域の座標位置（計算
値）と設計上の座標位置との差（配列誤差）を求め、こ
の配列誤差が所定の値を越えるショット領域のみ倍率調
整を行うようにしても良い。これは配列誤差が大きけれ
ば、それに応じてショット領域の倍率変化量も大きくな
り、逆に配列誤差が小さければ、ショット領域の変化量
も小さく倍率調整を行うまでもないと考えられるためで
ある。
ＧＡ方式で算出されるショット領域の座標位置（計算
値）と設計上の座標位置との差（配列誤差）を求め、こ
の配列誤差が所定の値を越えるショット領域のみ倍率調
整を行うようにしても良い。これは配列誤差が大きけれ
ば、それに応じてショット領域の倍率変化量も大きくな
り、逆に配列誤差が小さければ、ショット領域の変化量
も小さく倍率調整を行うまでもないと考えられるためで
ある。
【００４８】さらにウエハの変形（伸縮）の程度にも依
るが、ウエハ上の全てのショット領域の演算パラメータ
ａ、ｄを用いる、あるいは演算パラメータａ、ｄの最大
値と最小値のみを用いて平均化処理を行い、この平均値
を用いて露光前に一度だけ倍率調整を行うだけでも良
い。また、以上の説明ではいずれも倍率調整において、
Ｗ−ＥＧＡ方式でショット領域毎に算出される演算パラ
メータを用いることを前提としているが、例えばＥＧＡ
方式を適用してウエハ全面（全てのショット領域）で共
通の演算パラメータａ〜ｆを求める。すなわち、ＥＧＡ
演算部１００はＥＧＡ方式を適用して、記憶部１０５に
格納された全てのサンプルショットの座標位置のうち、
少なくとも３つのサンプルショットの座標位置を用いて
数式２から１組の演算パラメータａ〜ｆを求める。しか
る後、ここで求めた演算パラメータａ〜ｆのうち、スケ
ーリングを表すパラメータａ、ｄに応じて、露光前に一
度だけ倍率調整を行うだけでも良い。ここでは倍率調整
に対してＥＧＡ方式を適用するが、各ショット領域を露
光位置に位置決めするにあたってはＷ−ＥＧＡ方式で算
出した座標位置を用いる。
るが、ウエハ上の全てのショット領域の演算パラメータ
ａ、ｄを用いる、あるいは演算パラメータａ、ｄの最大
値と最小値のみを用いて平均化処理を行い、この平均値
を用いて露光前に一度だけ倍率調整を行うだけでも良
い。また、以上の説明ではいずれも倍率調整において、
Ｗ−ＥＧＡ方式でショット領域毎に算出される演算パラ
メータを用いることを前提としているが、例えばＥＧＡ
方式を適用してウエハ全面（全てのショット領域）で共
通の演算パラメータａ〜ｆを求める。すなわち、ＥＧＡ
演算部１００はＥＧＡ方式を適用して、記憶部１０５に
格納された全てのサンプルショットの座標位置のうち、
少なくとも３つのサンプルショットの座標位置を用いて
数式２から１組の演算パラメータａ〜ｆを求める。しか
る後、ここで求めた演算パラメータａ〜ｆのうち、スケ
ーリングを表すパラメータａ、ｄに応じて、露光前に一
度だけ倍率調整を行うだけでも良い。ここでは倍率調整
に対してＥＧＡ方式を適用するが、各ショット領域を露
光位置に位置決めするにあたってはＷ−ＥＧＡ方式で算
出した座標位置を用いる。
【００４９】さらに、前述の如くＥＧＡ方式で算出した
演算パラメータａ、ｄに応じて、予め露光前に倍率調整
を行っておき、重ね合わせ露光にあたっては上記実施例
と全く同様にＷ−ＥＧＡ方式で算出されたショット領域
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決めする
とともに、ショット領域毎にその演算パラメータａ、ｄ
に応じて倍率調整を行うようにしても構わない。このと
き、例えば露光前の倍率調整では結像特性調整装置２０
を、ショット領域毎の倍率調整では圧力調節器２１を用
いるようにしても良い。ここでは、露光前に投影倍率の
粗調整を行っておくことになるので、ショット領域毎の
倍率調整ではその調整量、すなわち結像特性調整装置２
０によるレンズエレメントの駆動量、又は圧力調節器２
１による圧力の変化量がわずかで済むといった利点が得
られる。
演算パラメータａ、ｄに応じて、予め露光前に倍率調整
を行っておき、重ね合わせ露光にあたっては上記実施例
と全く同様にＷ−ＥＧＡ方式で算出されたショット領域
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決めする
とともに、ショット領域毎にその演算パラメータａ、ｄ
に応じて倍率調整を行うようにしても構わない。このと
き、例えば露光前の倍率調整では結像特性調整装置２０
を、ショット領域毎の倍率調整では圧力調節器２１を用
いるようにしても良い。ここでは、露光前に投影倍率の
粗調整を行っておくことになるので、ショット領域毎の
倍率調整ではその調整量、すなわち結像特性調整装置２
０によるレンズエレメントの駆動量、又は圧力調節器２
１による圧力の変化量がわずかで済むといった利点が得
られる。
【００５０】また、本実施例ではウエハ上の全てのショ
ット領域の座標位置を求めてから、１番目のショット領
域を露光位置に位置決めして重ね合わせ露光を開始する
ようにした。しかしながら、ＥＧＡ演算部１００がＷ−
ＥＧＡ方式でウエハ上の１番目のショット領域ＥＳ1(図
３）の座標位置を算出した時点で、シーケンスコントロ
ーラ１０４は直ちにショット領域ＥＳ1 を露光位置に位
置決めするとともに、演算パラメータａ、ｄに応じて倍
率調整を行ってショット領域ＥＳ1 への重ね合わせ露光
を実行する。一方、ＥＧＡ演算部１００はショット領域
ＥＳ1 の座標位置を算出した後、シーケンスコントロー
ラ１０４による一連の動作と並行して、２番目以降のシ
ョット領域の各座標位置を算出していき、さらにシーケ
ンスコントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００で順次算
出される座標位置に従って２番目以降のショット領域の
各々に対して重ね合わせ露光を行うようにしても良い。
尚、ショット領域毎の倍率調整はウエハステージＷＳの
ステッピング中に行うものとする。以上のシーケンスに
よれば、前述の如きＷ−ＥＧＡ方式を採用し、さらにシ
ョット領域毎に倍率調整を行っても、従来のＥＧＡ方式
と同等のスループットを得ることができる。
ット領域の座標位置を求めてから、１番目のショット領
域を露光位置に位置決めして重ね合わせ露光を開始する
ようにした。しかしながら、ＥＧＡ演算部１００がＷ−
ＥＧＡ方式でウエハ上の１番目のショット領域ＥＳ1(図
３）の座標位置を算出した時点で、シーケンスコントロ
ーラ１０４は直ちにショット領域ＥＳ1 を露光位置に位
置決めするとともに、演算パラメータａ、ｄに応じて倍
率調整を行ってショット領域ＥＳ1 への重ね合わせ露光
を実行する。一方、ＥＧＡ演算部１００はショット領域
ＥＳ1 の座標位置を算出した後、シーケンスコントロー
ラ１０４による一連の動作と並行して、２番目以降のシ
ョット領域の各座標位置を算出していき、さらにシーケ
ンスコントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００で順次算
出される座標位置に従って２番目以降のショット領域の
各々に対して重ね合わせ露光を行うようにしても良い。
尚、ショット領域毎の倍率調整はウエハステージＷＳの
ステッピング中に行うものとする。以上のシーケンスに
よれば、前述の如きＷ−ＥＧＡ方式を採用し、さらにシ
ョット領域毎に倍率調整を行っても、従来のＥＧＡ方式
と同等のスループットを得ることができる。
【００５１】次に、本発明の第２実施例による露光シー
ケンスについて説明する。本実施例でも非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を採用するが、ショッ
ト領域に対するレチクルパターンの投影像の倍率調整方
法が第１実施例と異なる。以下、第１実施例との差異を
中心に説明を行う。尚、本実施例では説明を簡単にする
ため、ウエハの熱変形に伴ってショット領域が正方形か
ら長方形に変形しているものとする。図４（Ａ）はウエ
ハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとレチクルパターン
の投影像ＩＭとの間に倍率誤差が生じている様子を誇張
して示しており、ここではショット領域ＥＳｉの中心Ｃ
Ｃｉと投影像ＩＭの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）
とが一致しているものとする。
ケンスについて説明する。本実施例でも非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を採用するが、ショッ
ト領域に対するレチクルパターンの投影像の倍率調整方
法が第１実施例と異なる。以下、第１実施例との差異を
中心に説明を行う。尚、本実施例では説明を簡単にする
ため、ウエハの熱変形に伴ってショット領域が正方形か
ら長方形に変形しているものとする。図４（Ａ）はウエ
ハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとレチクルパターン
の投影像ＩＭとの間に倍率誤差が生じている様子を誇張
して示しており、ここではショット領域ＥＳｉの中心Ｃ
Ｃｉと投影像ＩＭの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）
とが一致しているものとする。
【００５２】図１、図２に示した投影露光装置におい
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３から
のサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系を用い
てサンプルアライメントを実行する。信号処理部１６は
ＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座標
位置を求め、記憶部１０５に出力する。しかる後、ＥＧ
Ａ演算部１００は前述の如くＥＧＡ方式を適用し、記憶
部１０５に格納された少なくとも３つのサンプルショッ
トの座標位置を用いて数式２から演算パラメータａ〜ｆ
を求める。ここで、ＥＧＡ演算部１００はウエハ全面に
まんべんなく配置されたサンプルショットのうち、ウエ
ハ周辺で多角形を描くように配置される少なくとも３つ
のサンプルショットを選択し、この選択したサンプルシ
ョットの各座標位置を記憶部１０５から読み出すように
すると良い。
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３から
のサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系を用い
てサンプルアライメントを実行する。信号処理部１６は
ＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座標
位置を求め、記憶部１０５に出力する。しかる後、ＥＧ
Ａ演算部１００は前述の如くＥＧＡ方式を適用し、記憶
部１０５に格納された少なくとも３つのサンプルショッ
トの座標位置を用いて数式２から演算パラメータａ〜ｆ
を求める。ここで、ＥＧＡ演算部１００はウエハ全面に
まんべんなく配置されたサンプルショットのうち、ウエ
ハ周辺で多角形を描くように配置される少なくとも３つ
のサンプルショットを選択し、この選択したサンプルシ
ョットの各座標位置を記憶部１０５から読み出すように
すると良い。
【００５３】次に、シーケンスコントローラ１０４はＥ
ＧＡ演算部１００からのパラメータａ、ｄに応じて、結
像特性調整装置２０（又は圧力調節器２１）により投影
光学系ＰＬの投影倍率を調整する。これにより、ウエハ
全体での伸縮率に応じた倍率調整、すなわちショット領
域に対する投影倍率の粗調整が行われることになる。こ
の結果、ウエハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉに対し
てレチクルパターンの投影像ＩＭは図４（Ａ）の状態か
ら図４（Ｂ）の状態へと倍率変化する。ここで、シーケ
ンスコントローラ１０４は倍率調整した投影像ＩＭ’の
大きさ、すなわち投影像ＩＭ’の中心ＡＸから周辺部ま
での距離Ｍを、調整前の投影倍率（先の所定値に相当）
とその調整率（パラメータａ、ｄ）とから求め記憶して
おく。
ＧＡ演算部１００からのパラメータａ、ｄに応じて、結
像特性調整装置２０（又は圧力調節器２１）により投影
光学系ＰＬの投影倍率を調整する。これにより、ウエハ
全体での伸縮率に応じた倍率調整、すなわちショット領
域に対する投影倍率の粗調整が行われることになる。こ
の結果、ウエハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉに対し
てレチクルパターンの投影像ＩＭは図４（Ａ）の状態か
ら図４（Ｂ）の状態へと倍率変化する。ここで、シーケ
ンスコントローラ１０４は倍率調整した投影像ＩＭ’の
大きさ、すなわち投影像ＩＭ’の中心ＡＸから周辺部ま
での距離Ｍを、調整前の投影倍率（先の所定値に相当）
とその調整率（パラメータａ、ｄ）とから求め記憶して
おく。
【００５４】さて、前述の如き投影倍率の粗調整と並行
して、ＥＧＡ演算部１００はＷ−ＥＧＡ方式でショット
領域毎に、記憶部１０５の各サンプルショットの座標位
置に重み発生部１０１からの重み付けを与えた上で統計
演算を行い、さらに数式３から求まる演算パラメータａ
〜ｆを用いてその座標位置を決定する。尚、ショット領
域毎の座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆは記憶部１
０６に記憶される。しかる後、シーケンスコントローラ
１０４はＷ−ＥＧＡ方式で算出され記憶部１０６に格納
された座標位置を用いて、ウエハＷ上の各ショット領域
に対する投影像ＩＭ'(図４（Ｂ))の倍率誤差を求める。
以下、図５を参照して倍率誤差の求め方を簡単に説明す
る。図５はウエハ上の９つのショット領域ＥＳ10〜ＥＳ
18を示し、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14と投影像Ｉ
Ｍ’の中心とが一致している。ここでは、ショット領域
ＥＳ14に対する投影像ＩＭ’の倍率誤差を求めるものと
する。
して、ＥＧＡ演算部１００はＷ−ＥＧＡ方式でショット
領域毎に、記憶部１０５の各サンプルショットの座標位
置に重み発生部１０１からの重み付けを与えた上で統計
演算を行い、さらに数式３から求まる演算パラメータａ
〜ｆを用いてその座標位置を決定する。尚、ショット領
域毎の座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆは記憶部１
０６に記憶される。しかる後、シーケンスコントローラ
１０４はＷ−ＥＧＡ方式で算出され記憶部１０６に格納
された座標位置を用いて、ウエハＷ上の各ショット領域
に対する投影像ＩＭ'(図４（Ｂ))の倍率誤差を求める。
以下、図５を参照して倍率誤差の求め方を簡単に説明す
る。図５はウエハ上の９つのショット領域ＥＳ10〜ＥＳ
18を示し、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14と投影像Ｉ
Ｍ’の中心とが一致している。ここでは、ショット領域
ＥＳ14に対する投影像ＩＭ’の倍率誤差を求めるものと
する。
【００５５】まず、ショット領域ＥＳ14、及び隣接した
４つのショット領域ＥＳ11、ＥＳ13、ＥＳ15、ＥＳ17の
座標位置を記憶部１０６から読み出し、ショット領域Ｅ
Ｓ14の中心ＣＣ14と４つのショット領域の中心ＣＣ11、
ＣＣ13、ＣＣ15、ＣＣ17の各々との距離を求める。次
に、ショット領域ＥＳ14の大きさ、すなわち中心ＣＣ14
から各辺までの距離ＬXP、ＬXM、ＬYP、ＬYMを求める。
例えば距離ＬXPは、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14と
ショット領域ＥＳ15の中心ＣＣ15との距離の半分として
求める。これは、Ｗ1-ＥＧＡ方式の基本的な考え方を利
用する、すなわち規則的な非線形歪みを持つウエハであ
っても、ウエハ上の局所領域内での配列誤差はほぼ等し
いと考えられるためである。但し、ショット領域Ｅ
Ｓ14、ＥＳ15の間にはスクライブラインが存在するの
で、実際にはその幅を考慮して距離ＬXPを求めるが、こ
こでは説明を簡単にするため、距離ＬXPは前述の如き中
心間距離の半分であるものとする。
４つのショット領域ＥＳ11、ＥＳ13、ＥＳ15、ＥＳ17の
座標位置を記憶部１０６から読み出し、ショット領域Ｅ
Ｓ14の中心ＣＣ14と４つのショット領域の中心ＣＣ11、
ＣＣ13、ＣＣ15、ＣＣ17の各々との距離を求める。次
に、ショット領域ＥＳ14の大きさ、すなわち中心ＣＣ14
から各辺までの距離ＬXP、ＬXM、ＬYP、ＬYMを求める。
例えば距離ＬXPは、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14と
ショット領域ＥＳ15の中心ＣＣ15との距離の半分として
求める。これは、Ｗ1-ＥＧＡ方式の基本的な考え方を利
用する、すなわち規則的な非線形歪みを持つウエハであ
っても、ウエハ上の局所領域内での配列誤差はほぼ等し
いと考えられるためである。但し、ショット領域Ｅ
Ｓ14、ＥＳ15の間にはスクライブラインが存在するの
で、実際にはその幅を考慮して距離ＬXPを求めるが、こ
こでは説明を簡単にするため、距離ＬXPは前述の如き中
心間距離の半分であるものとする。
【００５６】次に、４つの距離ＬXP、ＬXM、ＬYP、ＬYM
の各々と、先に求めておいた投影像ＩＭ’の大きさ（距
離Ｍ）との差ΔＸP 、ΔＸM 、ΔＹP 、ΔＹM を求め
る。図５から明らかなように、上記差はショット領域Ｅ
Ｓ14に対する投影像ＩＭ’の倍率誤差そのものである。
そこで、上記差（倍率誤差）に応じて投影光学系ＰＬの
投影倍率を調整することによって、ショット領域ＥＳ14
と投影像ＩＭ’とをその全面にわたって正確に重ね合わ
せることが可能となる。以上のことから、本実施例では
Ｗ−ＥＧＡ方式で算出した座標位置を用いて、ショット
領域毎に４つの倍率誤差を求め、かつこれらの値を応じ
て投影光学系ＰＬの投影倍率の再調整（微調整）を行う
ようにする。
の各々と、先に求めておいた投影像ＩＭ’の大きさ（距
離Ｍ）との差ΔＸP 、ΔＸM 、ΔＹP 、ΔＹM を求め
る。図５から明らかなように、上記差はショット領域Ｅ
Ｓ14に対する投影像ＩＭ’の倍率誤差そのものである。
そこで、上記差（倍率誤差）に応じて投影光学系ＰＬの
投影倍率を調整することによって、ショット領域ＥＳ14
と投影像ＩＭ’とをその全面にわたって正確に重ね合わ
せることが可能となる。以上のことから、本実施例では
Ｗ−ＥＧＡ方式で算出した座標位置を用いて、ショット
領域毎に４つの倍率誤差を求め、かつこれらの値を応じ
て投影光学系ＰＬの投影倍率の再調整（微調整）を行う
ようにする。
【００５７】ここで、ウエハの周辺部に位置するショッ
ト領域では、隣接するショット領域が４つに満たないこ
とがあり得る。例えば、図３に示すようなウエハ上の１
番目のショット領域ＥＳ1 では、２つのショット領域Ｅ
Ｓ2 、ＥＳ7 だけが隣接ショットとなる。このような場
合には、予めショット領域ＥＳ1 に対して２つの仮想的
なショット領域ＩＳ2 、ＩＳ4 を設定し、前述の如くＷ
−ＥＧＡ方式でウエハ上の全てのショット領域の座標位
置を算出する際には、仮想ショットＩＳ2 、ＩＳ4 の座
標位置までも求めておくようにする。これにより、ショ
ット領域ＥＳ1においても４つの倍率誤差を求めること
が可能となる。従って、本実施例では隣接ショット数が
４つに満たないショット領域に対しては不足分だけ仮想
ショットを設定しておき、ウエハ上の全てのショット領
域、及び予め設定された全ての仮想ショットの座標位置
をＷ−ＥＧＡ方式で求めるようにする。
ト領域では、隣接するショット領域が４つに満たないこ
とがあり得る。例えば、図３に示すようなウエハ上の１
番目のショット領域ＥＳ1 では、２つのショット領域Ｅ
Ｓ2 、ＥＳ7 だけが隣接ショットとなる。このような場
合には、予めショット領域ＥＳ1 に対して２つの仮想的
なショット領域ＩＳ2 、ＩＳ4 を設定し、前述の如くＷ
−ＥＧＡ方式でウエハ上の全てのショット領域の座標位
置を算出する際には、仮想ショットＩＳ2 、ＩＳ4 の座
標位置までも求めておくようにする。これにより、ショ
ット領域ＥＳ1においても４つの倍率誤差を求めること
が可能となる。従って、本実施例では隣接ショット数が
４つに満たないショット領域に対しては不足分だけ仮想
ショットを設定しておき、ウエハ上の全てのショット領
域、及び予め設定された全ての仮想ショットの座標位置
をＷ−ＥＧＡ方式で求めるようにする。
【００５８】さて、ウエハ上の全てのショット領域の各
々について前述の如き倍率誤差を求めた後、シーケンス
コントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００からのショッ
ト領域の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決
めするとともに、ショット領域毎にその倍率誤差に応じ
て圧力調節器２１（又は結像特性調整装置２０）により
投影光学系ＰＬの投影倍率を調整する。この結果、ウエ
ハＷ上の全てのショット領域の各々において、レチクル
パターンの投影像をその全面にわたって精度良く重ね合
わせることが可能となる。このため、スループットを低
下させることなく、ショット領域とレチクルパターンの
投影像との重ね合わせ精度を向上させることができる。
また、本実施例ではショット領域毎の倍率調整に先立
ち、ＥＧＡ方式を利用して投影倍率の粗調整を行ってい
るので、ショット領域毎の倍率調整短時間で精度良く行
うことができる。
々について前述の如き倍率誤差を求めた後、シーケンス
コントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００からのショッ
ト領域の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決
めするとともに、ショット領域毎にその倍率誤差に応じ
て圧力調節器２１（又は結像特性調整装置２０）により
投影光学系ＰＬの投影倍率を調整する。この結果、ウエ
ハＷ上の全てのショット領域の各々において、レチクル
パターンの投影像をその全面にわたって精度良く重ね合
わせることが可能となる。このため、スループットを低
下させることなく、ショット領域とレチクルパターンの
投影像との重ね合わせ精度を向上させることができる。
また、本実施例ではショット領域毎の倍率調整に先立
ち、ＥＧＡ方式を利用して投影倍率の粗調整を行ってい
るので、ショット領域毎の倍率調整短時間で精度良く行
うことができる。
【００５９】ここで、本実施例ではショット領域毎に投
影倍率の微調整を行う際、前述の如き倍率誤差ΔＸP 、
ΔＸM 、ΔＹP 、ΔＹM を用いるようにした。しかしな
がら、前述した如く結像特性調整装置２０と圧力調節器
２１とは共にＸ、Ｙ方向の倍率を独立に調整できないの
で、例えば４つの倍率誤差の平均値に応じて倍率調整を
行うようにする。または、統計演算（最小二乗法等）を
適用して４つの倍率誤差がいずれも最小となる投影倍率
を求め、この求めた投影倍率となるように投影光学系Ｐ
Ｌの倍率調整を行うようにしても良い。あるいは倍率誤
差ΔＸP とΔＸ M の平均値と倍率誤差ΔＹP とΔＹM の
平均値との各々に、Ｘ、Ｙ方向のパターン線幅、ピッチ
等に応じて重み係数を掛け、この加重後の倍率誤差の和
を重み係数の和で平均化し、この平均値に応じて倍率調
整を行うようにしても構わない。
影倍率の微調整を行う際、前述の如き倍率誤差ΔＸP 、
ΔＸM 、ΔＹP 、ΔＹM を用いるようにした。しかしな
がら、前述した如く結像特性調整装置２０と圧力調節器
２１とは共にＸ、Ｙ方向の倍率を独立に調整できないの
で、例えば４つの倍率誤差の平均値に応じて倍率調整を
行うようにする。または、統計演算（最小二乗法等）を
適用して４つの倍率誤差がいずれも最小となる投影倍率
を求め、この求めた投影倍率となるように投影光学系Ｐ
Ｌの倍率調整を行うようにしても良い。あるいは倍率誤
差ΔＸP とΔＸ M の平均値と倍率誤差ΔＹP とΔＹM の
平均値との各々に、Ｘ、Ｙ方向のパターン線幅、ピッチ
等に応じて重み係数を掛け、この加重後の倍率誤差の和
を重み係数の和で平均化し、この平均値に応じて倍率調
整を行うようにしても構わない。
【００６０】ところで、本実施例ではショット領域毎に
投影倍率の微調整を行うようにしたが、例えばショット
毎に算出される倍率誤差に応じてウエハ上のショット領
域を複数のブロックに分け、例えば同一ブロック内の全
てのショット領域の倍率誤差の平均値、又は倍率誤差の
最大値と最小値との平均値等を用いて、ブロック毎に倍
率調整を行うだけでも良い。
投影倍率の微調整を行うようにしたが、例えばショット
毎に算出される倍率誤差に応じてウエハ上のショット領
域を複数のブロックに分け、例えば同一ブロック内の全
てのショット領域の倍率誤差の平均値、又は倍率誤差の
最大値と最小値との平均値等を用いて、ブロック毎に倍
率調整を行うだけでも良い。
【００６１】また、ＥＧＡ演算部１００においてＷ−Ｅ
ＧＡ方式で算出されるショット領域の座標位置（計算
値）と設計上の座標位置との差（配列誤差）を求め、こ
の配列誤差が所定値を越えるショット領域のみ投影倍率
の微調整を行うようにしても構わない。尚、投影倍率の
微調整を行わないショット領域では前述の如き倍率誤差
を求める必要はない。さらに、前述の如く投影倍率の微
調整に際して求められる倍率誤差が零、ないしは所定の
許容値以下となるショット領域については、投影倍率の
微調整を行わないようにしても良い。
ＧＡ方式で算出されるショット領域の座標位置（計算
値）と設計上の座標位置との差（配列誤差）を求め、こ
の配列誤差が所定値を越えるショット領域のみ投影倍率
の微調整を行うようにしても構わない。尚、投影倍率の
微調整を行わないショット領域では前述の如き倍率誤差
を求める必要はない。さらに、前述の如く投影倍率の微
調整に際して求められる倍率誤差が零、ないしは所定の
許容値以下となるショット領域については、投影倍率の
微調整を行わないようにしても良い。
【００６２】また、本実施例ではショット領域毎に４つ
の倍率誤差ΔＸP 、ΔＸM 、ΔＹP、ΔＹM を求めるよ
うにしたが、例えば４つの倍率誤差のうちの少なくとも
１つを求め、この求めた倍率誤差のみに応じて倍率調整
を行うようにしても構わない。従って、本実施例におい
て隣接ショットが１つでも存在するショット領域に対し
ては仮想ショットを設定しなくても良い。
の倍率誤差ΔＸP 、ΔＸM 、ΔＹP、ΔＹM を求めるよ
うにしたが、例えば４つの倍率誤差のうちの少なくとも
１つを求め、この求めた倍率誤差のみに応じて倍率調整
を行うようにしても構わない。従って、本実施例におい
て隣接ショットが１つでも存在するショット領域に対し
ては仮想ショットを設定しなくても良い。
【００６３】さらに本実施例では、ＥＧＡ方式を適用し
て投影倍率の粗調整を行うようにしたが、例えばＷ−Ｅ
ＧＡ方式で算出される全てのショット領域の各々での演
算パラメータａ、ｄのうちの少なくとも１つ、あるいは
複数のショット領域の演算パラメータの平均値等を用い
て投影倍率の粗調整を行うようにしても良い。また、投
影倍率の粗調整は一切行わずに、前述の如き倍率誤差に
応じた投影倍率の微調整のみを行うだけでも良い。
て投影倍率の粗調整を行うようにしたが、例えばＷ−Ｅ
ＧＡ方式で算出される全てのショット領域の各々での演
算パラメータａ、ｄのうちの少なくとも１つ、あるいは
複数のショット領域の演算パラメータの平均値等を用い
て投影倍率の粗調整を行うようにしても良い。また、投
影倍率の粗調整は一切行わずに、前述の如き倍率誤差に
応じた投影倍率の微調整のみを行うだけでも良い。
【００６４】また、本実施例でもウエハ上の１番目のシ
ョット領域ＥＳ1 の座標位置、及び倍率誤差を算出した
時点で、直ちにショット領域ＥＳ1 に対する重ね合わせ
露光を実行するようにしても良い。このとき、２番目以
降のショット領域の座標位置、及び倍率誤差は、ＥＧＡ
演算部１００及びシーケンスコントローラ１０４にて一
連の露光動作と並行して求められることになる。
ョット領域ＥＳ1 の座標位置、及び倍率誤差を算出した
時点で、直ちにショット領域ＥＳ1 に対する重ね合わせ
露光を実行するようにしても良い。このとき、２番目以
降のショット領域の座標位置、及び倍率誤差は、ＥＧＡ
演算部１００及びシーケンスコントローラ１０４にて一
連の露光動作と並行して求められることになる。
【００６５】次に、本発明の第３実施例による露光シー
ケンスについて説明する。本実施例でも非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を採用するが、図６
（Ａ）の如く投影像ＩＭに対してショット領域ＥＳｉが
倍率誤差だけなく歪み誤差までも持つものとする。図６
（Ａ）は、ウエハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとレ
チクルパターンの投影像ＩＭとの間に倍率誤差、及び歪
み誤差が生じている様子を誇張して示している。
ケンスについて説明する。本実施例でも非線形歪みを持
つウエハに対してＷ1-ＥＧＡ方式を採用するが、図６
（Ａ）の如く投影像ＩＭに対してショット領域ＥＳｉが
倍率誤差だけなく歪み誤差までも持つものとする。図６
（Ａ）は、ウエハ上のｉ番目のショット領域ＥＳｉとレ
チクルパターンの投影像ＩＭとの間に倍率誤差、及び歪
み誤差が生じている様子を誇張して示している。
【００６６】図１、図２に示した投影露光装置におい
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３から
のサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系を用い
てサンプルアライメントを実行する。信号処理部１６は
ＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座標
位置を求め、記憶部１０５に出力する。しかる後、ＥＧ
Ａ演算部１００は前述の如くＥＧＡ方式を適用し、記憶
部１０５に格納された少なくとも３つのサンプルショッ
トの座標位置を用いて数式２から演算パラメータａ〜ｆ
を求める。
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３から
のサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系を用い
てサンプルアライメントを実行する。信号処理部１６は
ＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座標
位置を求め、記憶部１０５に出力する。しかる後、ＥＧ
Ａ演算部１００は前述の如くＥＧＡ方式を適用し、記憶
部１０５に格納された少なくとも３つのサンプルショッ
トの座標位置を用いて数式２から演算パラメータａ〜ｆ
を求める。
【００６７】次に、シーケンスコントローラ１０４はＥ
ＧＡ演算部１００からのパラメータａ、ｄに応じて、圧
力調節器２１（又は結像特性調整装置２０）により投影
光学系ＰＬの投影倍率を調整する。ここで、本実施例で
は説明を簡単にするため、以上の倍率調整のみによりウ
エハ上の各ショット領域と投影像との間の倍率誤差はほ
ぼ零になるものとする。すなわち、ウエハ上のｉ番目の
ショット領域ＥＳｉに対してレチクルパターンの投影像
ＩＭは図６（Ａ）の状態から図６（Ｂ）の状態へと倍率
変化することになる。シーケンスコントローラ１０４は
図６（Ｂ）の如く倍率調整した投影像ＩＭ’の大きさ、
すなわち投影像ＩＭ’の中心ＡＸから頂点までの距離Ｍ
R を、調整前の投影倍率（先の所定値に相当）とその調
整率（パラメータａ、ｄ）とから求め記憶しておく。
ＧＡ演算部１００からのパラメータａ、ｄに応じて、圧
力調節器２１（又は結像特性調整装置２０）により投影
光学系ＰＬの投影倍率を調整する。ここで、本実施例で
は説明を簡単にするため、以上の倍率調整のみによりウ
エハ上の各ショット領域と投影像との間の倍率誤差はほ
ぼ零になるものとする。すなわち、ウエハ上のｉ番目の
ショット領域ＥＳｉに対してレチクルパターンの投影像
ＩＭは図６（Ａ）の状態から図６（Ｂ）の状態へと倍率
変化することになる。シーケンスコントローラ１０４は
図６（Ｂ）の如く倍率調整した投影像ＩＭ’の大きさ、
すなわち投影像ＩＭ’の中心ＡＸから頂点までの距離Ｍ
R を、調整前の投影倍率（先の所定値に相当）とその調
整率（パラメータａ、ｄ）とから求め記憶しておく。
【００６８】一方、前述の如き倍率調整と並行して、Ｅ
ＧＡ演算部１００はＷ−ＥＧＡ方式でショット領域毎
に、記憶部１０５の各サンプルショットの座標位置に重
み発生部１０１からの重み付けを与えた上で統計演算を
行い、さらに数式３から求まる演算パラメータａ〜ｆを
用いてその座標位置を決定する。尚、ショット領域毎の
座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆは記憶部１０６に
記憶される。しかる後、シーケンスコントローラ１０４
はＷ−ＥＧＡ方式で算出され記憶部１０６に格納された
座標位置を用いて、前述の如き倍率調整後も残留するシ
ョット領域に対する投影像ＩＭ'(図６（Ｂ))の歪み誤差
を求める。本実施例での歪み誤差の求め方は第２実施例
での倍率誤差の求め方と同じであるので、ここでは図７
を参照して簡単に説明する。図７は、ウエハ上の９つの
ショット領域ＥＳ10〜ＥＳ18の各々が菱形状に歪んでい
る様子を誇張して示している。
ＧＡ演算部１００はＷ−ＥＧＡ方式でショット領域毎
に、記憶部１０５の各サンプルショットの座標位置に重
み発生部１０１からの重み付けを与えた上で統計演算を
行い、さらに数式３から求まる演算パラメータａ〜ｆを
用いてその座標位置を決定する。尚、ショット領域毎の
座標位置、及び演算パラメータａ〜ｆは記憶部１０６に
記憶される。しかる後、シーケンスコントローラ１０４
はＷ−ＥＧＡ方式で算出され記憶部１０６に格納された
座標位置を用いて、前述の如き倍率調整後も残留するシ
ョット領域に対する投影像ＩＭ'(図６（Ｂ))の歪み誤差
を求める。本実施例での歪み誤差の求め方は第２実施例
での倍率誤差の求め方と同じであるので、ここでは図７
を参照して簡単に説明する。図７は、ウエハ上の９つの
ショット領域ＥＳ10〜ＥＳ18の各々が菱形状に歪んでい
る様子を誇張して示している。
【００６９】さて、ショット領域ＥＳ14に対する投影像
ＩＭ’の歪み誤差を求めるにあたっては、ショット領域
ＥＳ14の中心ＣＣ14とショット領域ＥＳ12の中心ＣＣ12
との距離を用いて、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14か
ら頂点までの距離ＬR を求める。ここで、距離ＬR は第
２実施例と全く同様に、ショット領域ＥＳ14とショット
領域ＥＳ12の中心間距離の半分として求める。次に、距
離ＬR と投影像ＩＭ’の距離ＭR との差ΔＸを求め、こ
の差ΔＸを歪み誤差とする。この結果、歪み誤差ΔＸに
応じて投影光学系ＰＬの歪曲収差（ディストーション）
を調整することにより、ショット領域ＥＳ14と投影像Ｉ
Ｍ’とをその全面にわたって正確に重ね合わせることが
可能となる。
ＩＭ’の歪み誤差を求めるにあたっては、ショット領域
ＥＳ14の中心ＣＣ14とショット領域ＥＳ12の中心ＣＣ12
との距離を用いて、ショット領域ＥＳ14の中心ＣＣ14か
ら頂点までの距離ＬR を求める。ここで、距離ＬR は第
２実施例と全く同様に、ショット領域ＥＳ14とショット
領域ＥＳ12の中心間距離の半分として求める。次に、距
離ＬR と投影像ＩＭ’の距離ＭR との差ΔＸを求め、こ
の差ΔＸを歪み誤差とする。この結果、歪み誤差ΔＸに
応じて投影光学系ＰＬの歪曲収差（ディストーション）
を調整することにより、ショット領域ＥＳ14と投影像Ｉ
Ｍ’とをその全面にわたって正確に重ね合わせることが
可能となる。
【００７０】ここではショット領域ＥＳ12のみを使用し
て歪み誤差を求めるようにしたが、さらに３つのショッ
ト領域ＥＳ10、ＥＳ16、ＥＳ18の各々を用いて歪み誤差
を求め、これらの平均値に応じて歪曲収差を調整するよ
うにしても良い。すなわち、歪曲収差の調整に使用する
歪み誤差は、先の倍率誤差と全く同様に４つの歪み誤差
のうちの少なくとも１つ、または平均化処理、統計的処
理等から求まる値を用いるようにすれば良い。また、ウ
エハ周辺部のショット領域に対しては少なくとも１つの
仮想ショットを設定するようにしても構わない。例えば
図３中のショット領域ＥＳ1 では、２つの仮想ショット
ＩＳ1 、ＩＳ3 を設定すれば良い。
て歪み誤差を求めるようにしたが、さらに３つのショッ
ト領域ＥＳ10、ＥＳ16、ＥＳ18の各々を用いて歪み誤差
を求め、これらの平均値に応じて歪曲収差を調整するよ
うにしても良い。すなわち、歪曲収差の調整に使用する
歪み誤差は、先の倍率誤差と全く同様に４つの歪み誤差
のうちの少なくとも１つ、または平均化処理、統計的処
理等から求まる値を用いるようにすれば良い。また、ウ
エハ周辺部のショット領域に対しては少なくとも１つの
仮想ショットを設定するようにしても構わない。例えば
図３中のショット領域ＥＳ1 では、２つの仮想ショット
ＩＳ1 、ＩＳ3 を設定すれば良い。
【００７１】さて、ウエハ上の全てのショット領域の各
々について前述の如き歪み誤差を求めた後、シーケンス
コントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００からのショッ
ト領域の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決
めするとともに、ショット領域毎にその歪み誤差に応じ
て結像特性調整装置２０により投影光学系ＰＬの歪曲収
差を調整する。この結果、ウエハＷ上の全てのショット
領域の各々において、レチクルパターンの投影像をその
全面にわたって精度良く重ね合わせることが可能とな
る。このため、スループットを低下させることなく、シ
ョット領域とレチクルパターンの投影像との重ね合わせ
精度を向上させることができる。
々について前述の如き歪み誤差を求めた後、シーケンス
コントローラ１０４はＥＧＡ演算部１００からのショッ
ト領域の座標位置に従ってウエハステージＷＳを位置決
めするとともに、ショット領域毎にその歪み誤差に応じ
て結像特性調整装置２０により投影光学系ＰＬの歪曲収
差を調整する。この結果、ウエハＷ上の全てのショット
領域の各々において、レチクルパターンの投影像をその
全面にわたって精度良く重ね合わせることが可能とな
る。このため、スループットを低下させることなく、シ
ョット領域とレチクルパターンの投影像との重ね合わせ
精度を向上させることができる。
【００７２】ここで、本実施例ではショット領域が菱形
状に変形しているものとしたが、本実施例は等方的な歪
み、菱形状、台形状等の非等方的な歪みのいずれに対し
ても有効である。また、本実施例ではＥＧＡ方式を適用
して倍率誤差を補正するものとしたが、本実施例で使用
する倍率調整方法は第１、第２実施例で述べたいずれの
方法であっても良い。さらに、前述の如き歪み誤差の補
正はショット領域毎、又はブロック毎に行うようにして
も、あるいは配列誤差が所定値を越えるショット領域の
みで行うようにしても良い。また、倍率調整は一切行わ
ずに、前述の如き歪み誤差に応じた歪曲収差の調整のみ
を行うだけでも良い。さらに本実施例でも、ウエハ上の
１番目のショット領域ＥＳ1 の座標位置、及び歪み誤差
を算出した時点で、直ちにショット領域ＥＳ1 に対する
重ね合わせ露光を実行するようにしても良い。
状に変形しているものとしたが、本実施例は等方的な歪
み、菱形状、台形状等の非等方的な歪みのいずれに対し
ても有効である。また、本実施例ではＥＧＡ方式を適用
して倍率誤差を補正するものとしたが、本実施例で使用
する倍率調整方法は第１、第２実施例で述べたいずれの
方法であっても良い。さらに、前述の如き歪み誤差の補
正はショット領域毎、又はブロック毎に行うようにして
も、あるいは配列誤差が所定値を越えるショット領域の
みで行うようにしても良い。また、倍率調整は一切行わ
ずに、前述の如き歪み誤差に応じた歪曲収差の調整のみ
を行うだけでも良い。さらに本実施例でも、ウエハ上の
１番目のショット領域ＥＳ1 の座標位置、及び歪み誤差
を算出した時点で、直ちにショット領域ＥＳ1 に対する
重ね合わせ露光を実行するようにしても良い。
【００７３】また、本実施例では説明を簡単にするた
め、露光前に一度だけ倍率調整を行っておけば、ショッ
ト領域と投影像との倍率誤差はほぼ零になるものとした
が、例えば第１実施例の倍率調整方法を本実施例の歪み
補正方法と併用するようにしても良い。すなわちショッ
ト領域毎に、Ｗ−ＥＧＡ方式で算出される演算パラメー
タａ、ｄに応じて倍率調整を行い、かつ本実施例で算出
される歪み誤差に応じて歪曲収差を調整するようにして
も良い。このとき、さらにＥＧＡ方式、あるいはＷ−Ｅ
ＧＡ方式での演算パラメータａ、ｄを利用した投影倍率
の粗調整を併用するようにしても構わない。
め、露光前に一度だけ倍率調整を行っておけば、ショッ
ト領域と投影像との倍率誤差はほぼ零になるものとした
が、例えば第１実施例の倍率調整方法を本実施例の歪み
補正方法と併用するようにしても良い。すなわちショッ
ト領域毎に、Ｗ−ＥＧＡ方式で算出される演算パラメー
タａ、ｄに応じて倍率調整を行い、かつ本実施例で算出
される歪み誤差に応じて歪曲収差を調整するようにして
も良い。このとき、さらにＥＧＡ方式、あるいはＷ−Ｅ
ＧＡ方式での演算パラメータａ、ｄを利用した投影倍率
の粗調整を併用するようにしても構わない。
【００７４】さて、以上の第２、第３実施例ではＷ−Ｅ
ＧＡ方式で算出される隣接ショットの座標位置を用いて
１つのショット領域の倍率誤差や歪み誤差を求めるよう
にした。しかしながら、倍率誤差や歪み誤差を求めるべ
き１つのショット領域内において、Ｗ−ＥＧＡ方式で座
標位置が算出されるショット中心以外に、予め複数の仮
想点、例えば４隅、及び４辺の各中点の合計８つの仮想
点を設定しておく。そして、Ｗ−ＥＧＡ方式で中心座標
を求めるときには８つの仮想点の各座標位置までも算出
するようにし、さらに中心座標及び各仮想点の座標位置
に基づいてショット領域の倍率誤差、及び／又は歪み誤
差を求める。このとき、倍率誤差や歪み誤差は、例えば
統計演算（最小二乗法等）を適用して９つの座標位置を
１次近似することによりショット領域の大きさ、形状を
算出し、この算出した値と投影光学系ＰＬの投影倍率、
歪曲収差（先の所定値）との差として求めれば良い。次
に、ショット領域毎に求めた倍率誤差、及び／又は歪み
誤差に応じて投影倍率、及び／又は歪曲収差を調整すれ
ば、各ショット領域とレチクルパターンの投影像とをそ
の全面で正確に重ね合わせることが可能となる。
ＧＡ方式で算出される隣接ショットの座標位置を用いて
１つのショット領域の倍率誤差や歪み誤差を求めるよう
にした。しかしながら、倍率誤差や歪み誤差を求めるべ
き１つのショット領域内において、Ｗ−ＥＧＡ方式で座
標位置が算出されるショット中心以外に、予め複数の仮
想点、例えば４隅、及び４辺の各中点の合計８つの仮想
点を設定しておく。そして、Ｗ−ＥＧＡ方式で中心座標
を求めるときには８つの仮想点の各座標位置までも算出
するようにし、さらに中心座標及び各仮想点の座標位置
に基づいてショット領域の倍率誤差、及び／又は歪み誤
差を求める。このとき、倍率誤差や歪み誤差は、例えば
統計演算（最小二乗法等）を適用して９つの座標位置を
１次近似することによりショット領域の大きさ、形状を
算出し、この算出した値と投影光学系ＰＬの投影倍率、
歪曲収差（先の所定値）との差として求めれば良い。次
に、ショット領域毎に求めた倍率誤差、及び／又は歪み
誤差に応じて投影倍率、及び／又は歪曲収差を調整すれ
ば、各ショット領域とレチクルパターンの投影像とをそ
の全面で正確に重ね合わせることが可能となる。
【００７５】ところで、第１〜第３実施例ではＷ−ＥＧ
Ａ方式を使用する、すなわちウエハが非線形歪みを持つ
ものとしたが、例えば非線形歪みが十分に小さく線形歪
みのみを持つと考えられるウエハに対しては、ＥＧＡ方
式を適用してショット領域とレチクルパターンの投影像
との倍率誤差を補正することが可能である。以下、この
方法について簡単に説明する。
Ａ方式を使用する、すなわちウエハが非線形歪みを持つ
ものとしたが、例えば非線形歪みが十分に小さく線形歪
みのみを持つと考えられるウエハに対しては、ＥＧＡ方
式を適用してショット領域とレチクルパターンの投影像
との倍率誤差を補正することが可能である。以下、この
方法について簡単に説明する。
【００７６】図１、図２に示した投影露光装置におい
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３で決
定されるサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系
を用いてサンプルアライメントを実行する。このとき、
指定部１０３はサンプルショットがウエハ周辺で多角形
を描くようにその数や位置を決定する。信号処理部１６
はＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座
標位置を求め、記憶部１０５に出力する。さらにＥＧＡ
演算部１００は、ＥＧＡ方式でウエハ上の全てのショッ
ト領域の座標位置を決定する。すなわち記憶部１０５の
各サンプルショットの座標位置を用いて統計演算（最小
二乗法）を行い、数式２から演算パラメータａ〜ｆを算
出するとともに、この演算パラメータａ〜ｆを用いて全
てのショット領域の座標位置を決定する。次に、シーケ
ンスコントローラ１０４は演算パラメータａ〜ｆ、特に
スケーリングを表すパラメータａ、ｄに応じて、結像特
性調整装置２０、又は圧力調節器２１により投影光学系
ＰＬの投影倍率を調整した後、ＥＧＡ演算部１００から
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを順次位置決め
しながら重ね合わせ露光を実行する。この結果、ウエハ
Ｗ上の全てのショット領域の各々において、レチクルパ
ターンの投影像をその全面にわたって精度良く重ね合わ
せることが可能となる。
て、シーケンスコントローラ１０４は指定部１０３で決
定されるサンプルショット配置に従い、２組のＬＳＡ系
を用いてサンプルアライメントを実行する。このとき、
指定部１０３はサンプルショットがウエハ周辺で多角形
を描くようにその数や位置を決定する。信号処理部１６
はＬＳＡ系１７からの光電信号を入力して各マークの座
標位置を求め、記憶部１０５に出力する。さらにＥＧＡ
演算部１００は、ＥＧＡ方式でウエハ上の全てのショッ
ト領域の座標位置を決定する。すなわち記憶部１０５の
各サンプルショットの座標位置を用いて統計演算（最小
二乗法）を行い、数式２から演算パラメータａ〜ｆを算
出するとともに、この演算パラメータａ〜ｆを用いて全
てのショット領域の座標位置を決定する。次に、シーケ
ンスコントローラ１０４は演算パラメータａ〜ｆ、特に
スケーリングを表すパラメータａ、ｄに応じて、結像特
性調整装置２０、又は圧力調節器２１により投影光学系
ＰＬの投影倍率を調整した後、ＥＧＡ演算部１００から
の座標位置に従ってウエハステージＷＳを順次位置決め
しながら重ね合わせ露光を実行する。この結果、ウエハ
Ｗ上の全てのショット領域の各々において、レチクルパ
ターンの投影像をその全面にわたって精度良く重ね合わ
せることが可能となる。
【００７７】以上の露光方法、及び第１〜第３実施例の
露光方法の各々を、ウエハの歪みが線形か非線形か、あ
るいは歪み量の大小等に応じて使い分けることにより、
ウエハ毎に最適な方法で重ね合わせ露光を行うことが可
能となり、重ね合わせ精度、スループット等の向上が期
待できる。このとき、露光方法の選択はオペレータが行
っても、あるいはシーケンスコントローラ１０４が配列
誤差の特徴に応じて自動的に行うようにしても良い。
露光方法の各々を、ウエハの歪みが線形か非線形か、あ
るいは歪み量の大小等に応じて使い分けることにより、
ウエハ毎に最適な方法で重ね合わせ露光を行うことが可
能となり、重ね合わせ精度、スループット等の向上が期
待できる。このとき、露光方法の選択はオペレータが行
っても、あるいはシーケンスコントローラ１０４が配列
誤差の特徴に応じて自動的に行うようにしても良い。
【００７８】さて、以上の各実施例ではいずれもＷ1-Ｅ
ＧＡ方式を使用したが、Ｗ2-ＥＧＡ方式を用いても前述
のシーケンスを一切変更する必要はなく、Ｗ2-ＥＧＡ方
式を適用する場合にもＷ1-ＥＧＡ方式をＷ2-ＥＧＡ方式
を置き換えるだけで良い。さらに本発明を走査型投影露
光装置、例えばステップアンドスキャン（Ｓ＆Ｓ）方式
の投影露光装置に適用する場合には、前述の如き倍率誤
差や歪み誤差の求め方は変わらないが、重ね合わせ露光
時の補正方法が先の一括露光方式と異なる。Ｓ＆Ｓ方式
において倍率誤差は、例えばスキャン方向に関してはレ
チクルとウエハとの間に速度差を与えることで補正し、
非スキャン方向に関しては結像特性調整装置２０、又は
圧力調節器２１を用いて補正すれば良い。また、歪み誤
差は結像特性調整装置２０を用い、レチクルとウエハの
相対走査に同期して歪曲収差を調整すれば良い。
ＧＡ方式を使用したが、Ｗ2-ＥＧＡ方式を用いても前述
のシーケンスを一切変更する必要はなく、Ｗ2-ＥＧＡ方
式を適用する場合にもＷ1-ＥＧＡ方式をＷ2-ＥＧＡ方式
を置き換えるだけで良い。さらに本発明を走査型投影露
光装置、例えばステップアンドスキャン（Ｓ＆Ｓ）方式
の投影露光装置に適用する場合には、前述の如き倍率誤
差や歪み誤差の求め方は変わらないが、重ね合わせ露光
時の補正方法が先の一括露光方式と異なる。Ｓ＆Ｓ方式
において倍率誤差は、例えばスキャン方向に関してはレ
チクルとウエハとの間に速度差を与えることで補正し、
非スキャン方向に関しては結像特性調整装置２０、又は
圧力調節器２１を用いて補正すれば良い。また、歪み誤
差は結像特性調整装置２０を用い、レチクルとウエハの
相対走査に同期して歪曲収差を調整すれば良い。
【００７９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の変
形、あるいは前層での投影光学系の結像特性、特に投影
倍率や歪曲収差の調整誤差等に起因して、基板上のショ
ット領域とマスクのパターン像との間に倍率誤差、さら
には歪み誤差が生じていても、スループットを低下させ
ることなくショット領域とパターン像とをその全面で正
確に重ね合わせることが可能となる。また、非線形歪み
を持つ基板であっても、高速、高精度に露光位置にショ
ット領域を位置合わせすることができる。
形、あるいは前層での投影光学系の結像特性、特に投影
倍率や歪曲収差の調整誤差等に起因して、基板上のショ
ット領域とマスクのパターン像との間に倍率誤差、さら
には歪み誤差が生じていても、スループットを低下させ
ることなくショット領域とパターン像とをその全面で正
確に重ね合わせることが可能となる。また、非線形歪み
を持つ基板であっても、高速、高精度に露光位置にショ
ット領域を位置合わせすることができる。
【図１】本発明の露光方法を適用するのに好適な投影露
光装置の概略構成を示す図。
光装置の概略構成を示す図。
【図２】図１に示した装置の制御系のブロック図。
【図３】ウエハ上のショット領域の配列状態を示す図。
【図４】本発明の第２実施例による露光方法での倍率調
整を説明する図。
整を説明する図。
【図５】第２実施例の露光方法でのショット領域の倍率
誤差算出方法を説明する図。
誤差算出方法を説明する図。
【図６】本発明の第３実施例による露光方法での倍率調
整を説明する図。
整を説明する図。
【図７】第３実施例の露光方法でのショット領域の歪み
誤差算出方法を説明する図。
誤差算出方法を説明する図。
【図８】本発明の露光方法に好適な第１のアライメント
方式の原理説明に供する図。
方式の原理説明に供する図。
【図９】本発明の露光方法に好適な第２のアライメント
方式の原理説明に供する図。
方式の原理説明に供する図。
２０ 結像特性調整装置 ２１ 圧力調節器 １００ ＥＧＡ演算部 １０１ 重み発生部 １０４ シーケンスコントローラ １０６ 記憶部
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に配列された複数のショット領域
の各々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系内
の所定の露光位置に順次位置決めして、マスクに形成さ
れたパターンを投影光学系を介して転写する露光方法に
おいて、 前記基板上のｉ番目のショット領域に対して前記パター
ンを転写するのに先立ち、前記複数のショット領域のう
ち少なくとも３つのショット領域の前記静止座標系上に
おける座標位置を計測するとともに、前記ｉ番目のショ
ット領域と前記少なくとも３つのショット領域の各々と
の間の距離に応じて、前記少なくとも３つのショット領
域の座標位置の各々に重み付けを行い、該重み付けされ
た複数の座標位置を統計演算することにより前記ｉ番目
のショット領域の前記静止座標系上での座標位置を決定
することとし、 前記ｉ番目のショット領域の座標位置の決定に際して前
記統計演算により算出される複数のパラメータのうち前
記ｉ番目のショット領域の変形を表すパラメータに基づ
いて前記投影光学系の投影倍率を調整するとともに、前
記決定した座標位置に従って前記基板の移動位置を制御
して前記ｉ番目のショット領域を前記露光位置に位置決
めすることを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 前記投影光学系の投影倍率の調整ととも
に、前記統計演算により決定される前記ｉ番目のショッ
ト領域近傍の少なくとも２つのショット領域の各々の前
記静止座標系上での座標位置に基づいて前記ｉ番目のシ
ョット領域の歪みを算出し、該算出した歪みに応じて前
記投影光学系の歪曲収差を補正することを特徴とする請
求項１に記載の露光方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34607292A JP3336649B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 露光装置、露光方法、及びその露光方法を含むデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
| US08/359,016 US5448333A (en) | 1992-12-25 | 1994-12-19 | Exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP34607292A JP3336649B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 露光装置、露光方法、及びその露光方法を含むデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
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|---|---|
| JPH06196384A true JPH06196384A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3336649B2 JP3336649B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=18380955
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34607292A Expired - Fee Related JP3336649B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 露光装置、露光方法、及びその露光方法を含むデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
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| Country | Link |
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- 1992-12-25 JP JP34607292A patent/JP3336649B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1994
- 1994-12-19 US US08/359,016 patent/US5448333A/en not_active Expired - Lifetime
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| US5448333A (en) | 1995-09-05 |
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