JPH06275495A

JPH06275495A - 位置合わせ方法

Info

Publication number: JPH06275495A
Application number: JP5059763A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Kaneko; 亮一金子; Nobuyuki Irie; 信行入江
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JP3261793B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のショット領域が配列されたウエハの全
面でアライメント精度を向上させる。【構成】ウエハＷ上の全てのショット領域の各々の直
交座標系ＸＹ上での座標位置を計測して複数のショット
領域の配列誤差の特徴を算出するとともに、この算出し
た配列誤差の特徴に基づいてウエハＷを複数の部分領域
に分割する。次に、複数の部分領域の各々においてその
配列誤差の特徴に応じたアライメントモードを選択す
る。さらに、複数の部分領域の各々において、先に選択
されたアライメントモードに従ってブロック内の全ての
ショット領域の座標位置を決定し、この決定された座標
位置に応じてウエハＷ上の全てのショット領域を基準位
置に位置合わせする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に配列された複
数の処理領域（ショット領域、チップパターン）の各々
を所定の基準位置に対して位置合わせする方法に関し、
特に半導体素子や液晶表示素子製造のリソグラフィ工程
で使用される露光装置に好適な位置合わせ方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステップアンドリピート方式、ス
テップアンドスキャン方式等の露光装置、ウエハプロー
バ、あるいはレーザリペア装置等においては、基板上に
マトリックス状に配列された複数のチップパターン領域
（ショット領域）の各々を、基板の移動位置を規定する
静止座標系（すなわち２組のレーザ干渉計によって規定
される直交座標系）内の所定の基準点（例えば各種装置
の加工処理点）に対して極めて精密に位置合わせ（アラ
イメント）する必要がある。特に露光装置では、マスク
またはレチクル（以下、レチクルと称す）に形成された
パターンの露光位置に対して基板をアライメントするに
際して、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ように、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。

【０００３】通常、リソグラフィ工程ではウエハ上に１
０層以上の回路パターン（レチクルパターン）を重ね合
わせ露光するが、各層間でのアライメント（重ね合わ
せ）精度が悪いと、回路上の特性に不都合が生じ得る。
すなわちチップが所期の特性を満足せず、最悪の場合に
はそのチップが不良品となり、歩留りを低下させ得る。
そこで露光工程では、ウエハ上の複数のショット領域の
各々に予めアライメント用マークを付設しておき、重ね
合わせ露光すべきレチクルパターンを基準としてそのマ
ーク位置（座標値）を検出する。しかる後、このマーク
位置情報に基づいてウエハ上の１つのショット領域をレ
チクルパターンに対して位置合わせ（位置決め）するウ
エハアライメントが行われる。

【０００４】ウエハアライメントには大別して２つの方
式があり、１つはウエハ上のショット領域毎にそのアラ
イメントマークを検出して位置合わせを行うダイ・バイ
・ダイ（Ｄ／Ｄ）アライメント方式である。もう１つ
は、ウエハ上のいくつかのショット領域のみのアライメ
ントマークを検出してショット配列の規則性を求めるこ
とで、各ショット領域を位置合わせするグローバル・ア
ライメント方式である。現在のところ、デバイス製造ラ
インではスループットとの兼ね合いから、主にグローバ
ル・アライメント方式が使用されている。特に現在で
は、例えば特開昭６１─４４４２９号公報、特開昭６２
─８４５１６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。

【０００５】ＥＧＡ方式とは、１枚のウエハにおいて予
め特定ショット領域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（ショット配列）を算出した後、この算
出したショット配列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。

【０００６】ここで、ＥＧＡ方式で行われている統計処
理方法について簡単に述べる。さて、ウエハ上のｍ（ｍ
≧３なる整数）個の特定ショット領域（サンプルショッ
ト）の設計上の配列座標を（Ｘｎ、Ｙｎ）（ｎ＝１、
２、・・・・、ｍ）とし、線形誤差量を考慮した位置決めす
べき配列座標（Ｘｎ’、Ｙｎ’）を以下のように仮定す
る。

【０００７】

【数１】

【０００８】さらに、ｍ個のサンプルショットの各々の
実際の配列座標（計測値）を（ｘ_n、ｙ_n）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。

【０００９】

【数２】

【００１０】そこで、この式を最小にするような演算パ
ラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めれば良い。ＥＧ
Ａ方式では、上記の如く算出されたパラメータａ〜ｆと
設計上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショ
ット領域の配列座標が算出されることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＧＡ
方式で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演算は線形近似
（１次近似）であるため、ＥＧＡ方式ではウエハ上の局
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。このため、全面、もしくは部分的に非線形な
歪みを持つウエハでは、全てのショット領域を露光位置
に精度良くアライメントすることができないという問題
があった。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であり、非線形な歪みを持つ基板であっても、基板上の
全ての処理領域を基準位置に対して高精度、高速にアラ
イメント可能な位置合わせ方法を提供することを目的と
している。

【００１３】

【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）上のほぼ全ての処理
領域の各々の静止座標系（直交座標系ＸＹ）上での座標
位置を計測して、基板上の複数の処理領域の配列誤差の
特徴（例えば非線形歪みの有無や程度等）を算出すると
ともに、この算出した配列誤差の特徴に基づいて複数の
処理領域を複数のブロックに分割する。さらに、この分
割された１つのブロックに着目したとき、基板上の複数
の処理領域の配列誤差に対処するための複数の位置合わ
せモードの中から、着目したブロック内での配列誤差の
特徴に応じた位置合わせモードを選択するようにし、複
数のブロックの各々で選択した位置合わせモードを用い
て基板上の全ての処理領域の各々を基準位置に位置合わ
せすることとした。

【００１４】

【作用】本発明では、基板上に配列された複数の処理領
域を、その配列誤差の特徴に応じてグルーピングする、
すなわち複数のブロックに分割するとともに、複数の位
置合わせモードの中から、ブロック毎にその配列誤差の
特徴に応じた位置合わせモードを選択することとした。
従って、基板上のブロック毎にその配列誤差（局所的な
基板の歪み）に最適な位置合わせモードを選択して使用
できるので、部分的に非線形な歪みを持つ基板であって
も、スループットの低下を最小限に抑えつつ、基板上の
全ての処理領域を精度良く基準位置に位置合わせするこ
とが可能となる。

【００１５】

【実施例】図４、図５を参照して本発明の実施例で使用
するアライメント方式について説明するが、本方式は規
則的な非線形歪みを持つウエハに対して有効なものであ
る。さて、第１の方式（Ｗ₁-ＥＧＡ方式）は前述のＥＧ
Ａ方式を基本とし、図４に示すようにウエハ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４ではｍ＝９）のサンプルショッ
トＳＡ₁〜ＳＡ₉の各々との間の距離Ｌ_K1〜Ｌ_K9に応じ
て、９個のサンプルショットのアライメントデータ（座
標位置）の各々に重み付けＷ_inを与えることを特徴とし
ている。そこで、Ｗ₁-ＥＧＡ方式ではサンプルショット
毎にその２組のアライメントマーク（Ｍx₁、Ｍy₁）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を決定することになる。尚、Ｗ₁-ＥＧＡ
方式ではショット領域毎に使用するサンプルショット
（アライメントデータ）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、そのアライメントデータ（サンプルショットの座
標位置）に与える重み付けＷ_inはショット領域毎に変化
する。従って、Ｗ₁-ＥＧＡ方式ではショット領域毎にパ
ラメータａ〜ｆを決定してその座標位置を算出すること
になる。

【００１６】

【数３】

【００１７】ここで、Ｗ₁-ＥＧＡ方式ではウエハ上のシ
ョット領域毎に、各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Ｗ_inを変化させる。このため、次
式のように重み付けＷ_inを、ｉ番目のショット領域ＥＳ
ｉとｎ番目のサンプルショットＳＡ_nとの距離Ｌ_kn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。

【００１８】

【数４】

【００１９】尚、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Ｌ_kn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Ｗ_inが大きくなるようになっている。ここ
で、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、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方式ではパラメー
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。

【００２０】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。すなわち、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。

【００２１】また、重み付け関数（数式４）はＸ方向用
アライメントマーク（Ｍx₁）とＹ方向用アライメントマ
ーク（Ｍy₁）との各々に用意されており、Ｘ方向とＹ方
向とで重み付けＷ_inを独立に設定することが可能となっ
ている。このため、ウエハの非線形歪みの程度（大小）
や規則性、あるいはステップピッチ、すなわち隣接した
２つのショット領域の中心間距離（ウエハ上でのストリ
ートラインの幅にも依るが、ほぼショットサイズに対応
した値）がＸ方向とＹ方向とで異なっていても、パラメ
ータＳの値を独立に設定することで、ウエハ上のショッ
ト配列誤差を精度良く補正することが可能となってい
る。ここで、パラメータＳの値は上記の如くＸ方向とＹ
方向とで異ならせるようにしても良く、さらにＸ、Ｙ方
向のパラメータＳの値が同一、又は異なる場合のいずれ
であっても、パラメータＳの値は非線形歪みの大小や規
則性、ステップピッチ、あるいはアライメントセンサー
の計測再現性等に応じて適宜変更すれば良い。

【００２２】以上のことから、Ｗ₁-ＥＧＡ方式ではパラ
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、さらには各成分（Ｘ方向とＹ方向）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、各成分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。尚、Ｗ₁-ＥＧＡ方式ではウエハ
全面にまんべんなくサンプルショットを配置しておくと
良い。また、ウエハ上で位置ずれ量（非線形歪みの量）
の変化が大きな部分領域内のショット領域をサンプルシ
ョットとして選択すると良く、さらに当該部分領域内に
設定するサンプルショットの数を他の領域に比べて多く
設定しておくと良い。

【００２３】次に、図５を参照して第２の方式（Ｗ₂-Ｅ
ＧＡ方式）を説明するが、Ｗ₂-ＥＧＡ方式は規則的、特
に点対称な非線形歪みを持つウエハに対して有効なもの
である。さて、Ｗ₂-ＥＧＡ方式も前述のＥＧＡ方式を基
本とし、図５に示すようにウエハ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、ウエハ上の変形
中心点（非線形歪みの点対称中心）、例えばウエハセン
タＷｃとショット領域ＥＳｉとの距離（半径）Ｌ_Ei、及
びウエハセンタＷｃとｍ個（図５ではｍ＝９）のサンプ
ルショットＳＡ₁〜ＳＡ₉の各々との距離（半径）Ｌ_W1
〜Ｌ_W9に応じて、９個のサンプルショットのアライメン
トデータの各々に重み付けＷ_in’を与えることを特徴と
している。そこで、Ｗ₂-ＥＧＡ方式ではサンプルショッ
ト毎にその２組のアライメントマーク（Ｍx₁、Ｍy₁）を
検出した後、上記数式３と同様に、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
もアライメントデータに与える重み付けＷ_in’はショッ
ト領域毎に変化するため、ショット領域毎にパラメータ
ａ〜ｆを決定してその座標位置を決定することになる。

【００２４】

【数５】

【００２５】ここで、Ｗ₂-ＥＧＡ方式ではウエハ上のシ
ョット領域毎に、各サンプルショットに対する重み付け
Ｗ_in’を変化させるため、次式のように重み付けＷ_in’
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）Ｌ_Ei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６】

【００２７】尚、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）Ｌ_Wnが、ウエハセンタＷ
ｃ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）Ｌ_Ei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Ｗ_in’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Ｌ_Ei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Ｗ_in’
を与えることとし、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Ｗ_in’を小さく
するようになっている。

【００２８】また、数式６におけるパラメータＳの値
は、Ｗ₁-ＥＧＡ方式と同様にアライメント精度、非線形
歪みの特徴（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
て適宜定めれば良い。すなわち非線形成分が比較的大き
いときには、パラメータＳの値をより小さく設定するこ
とで、ウエハセンタＷｃからの距離Ｌ_Wnが大きく異なる
サンプルショットの影響を小さくすることができる。一
方、非線形成分が比較的小さいときには、パラメータＳ
の値をより大きく設定することで、計測再現性が悪いア
ライメントセンサー（又はレイア）におけるアライメン
ト精度の低下を防止することができる。尚、Ｗ₂-ＥＧＡ
方式では非線形歪みの点対称中心に関して対称的にサン
プルショットを配置することが望ましい。例えば点対称
中心を基準としたＸ字型、又は十字型にサンプルショッ
トを配置すると良い。また、ウエハ全面にまんべんなく
サンプルショットを配置しても良い。

【００２９】ここで、Ｗ₂-ＥＧＡ方式でもショット領域
毎に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、及び統計演算（すなわちパラメータａ〜ｆの算
出）を行うものとした。しかしながら、ウエハ上の着目
点（点対称中心）からほぼ等距離にある複数のショット
領域、すなわち上記着目点を中心とした同一の円上に位
置する複数のショット領域の各々では、当然ながらサン
プルショットのアライメントデータに与える重み付けＷ
_in’が同一となる。このため、上記着目点を中心とした
同一の円上に複数のショット領域が位置している場合、
いずれか１つのショット領域のみにおいて上記の如き重
み付け、及び統計演算を行ってパラメータａ〜ｆを算出
すれば、残りのショット領域においては先に算出したパ
ラメータａ〜ｆをそのまま用いてその座標位置を決定す
ることができる。従って、同一円上に複数のショット領
域が存在している場合には、同一のパラメータａ〜ｆを
用いて同一円上の全てのショット領域の座標位置を決定
するようにしても良い。この場合、座標位置決定のため
の計算量が減るといった利点が得られる。

【００３０】さて、Ｗ₁-ＥＧＡ方式、及びＷ₂-ＥＧＡ方
式（以下、特に区別する必要がないときはＷ−ＥＧＡ方
式と呼ぶ）では、サンプルショットの配置に応じて重み
付けＷ_in、Ｗ_in’（数式４、６）を決定するが、サンプ
ルショット毎のアライメントデータに対する重み付けの
度合いはパラメータ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簡単に述べる。
尚、投影露光装置には次式（数式７）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Ｗ
_in、Ｗ_in’が決定されることになる。

【００３１】

【数７】

【００３２】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、従来の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。但し、ここで言う
範囲（ゾーン）はあくまでも重み付けする上での目安の
値であり、仮に全てのサンプルショットがゾーン外に存
在することになっても、上記実施例と全く同様に、座標
位置を決定すべきショット領域に最も近いサンプルショ
ットのアライメントデータに対する重みを最大にして統
計演算を行うことになる。

【００３３】図６は、重みパラメータＤが３０、６０、
９０、１２０[mm]のときのゾーンの大きさを視覚的に示
したものである。但し、重みパラメータ、すなわちゾー
ンの直径Ｄは、図７に示すように「ウエハ上の座標位置
を決定すべき１つのショット領域の重みを１としたとき
に、重みの値が０．１となる領域（サンプリングゾー
ン）の直径（単位はmm）のこと」と定義する。尚、最適
な直径Ｄの値は、一般的に３０〜１５０[mm]の間に存在
することが確認されている。

【００３４】従って、Ｗ−ＥＧＡ方式ではオペレータの
経験に基づき、もしくは実験、又はシミュレーションに
より決定した最適なゾーンの直径Ｄを、オペレータが入
力装置（キーボード等）を介して露光装置本体に入力す
るだけで、数式７からアライメントデータに対する重み
付けの度合い、すなわち数式４、６の重み付けＷ_in、Ｗ
_in’が決定されることになる。このため、各種レイアに
対し、例えば非線形成分の大小、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
更でき、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。

【００３５】さて、以上の説明ではオペレータが最適な
ゾーンの直径Ｄの値を露光装置本体に入力することとし
たが、例えばウエハ、又は複数枚のウエハを収納するケ
ース（ウエハカセット）に、重みパラメータＤ、又は非
線形成分の有無や大きさに関する情報を識別コード（バ
ーコード等）の形で記しておき、当該コードを読み取り
装置（バーコードリーダ等）にて読み込むことで、露光
装置本体が数式７から自動的にパラメータＳ、すなわち
重み付けＷ_in、Ｗ_in’を決定するようにしても良い。ま
た、露光装置自身がアライメントセンサーを用いて非線
形成分の有無や大きさを求めることで重み付けＷ_in、Ｗ
_in’を決定するようにしても良い。さらに、露光装置と
専用の検査装置とをインライン化しておき、検査装置で
求めたウエハの非線形成分の有無や大きさに関する情報
を露光装置が入力することで重み付けＷ_in、Ｗ_in’を決
定しても構わない。

【００３６】ところで、露光装置本体に格納するパラメ
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】さて、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の場合と全く同様に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の場合と同
様にＤ／Ｄ方式で得られる結果に近くなる。従って、予
め実験、又はシミュレーション等によって決定した補正
係数Ｃを、オペレータ、又は識別コードの読み取り装置
を介して露光装置本体に入力するだけで、数式８からア
ライメントデータに対する重み付けの度合い、すなわち
数式４、６の重み付けＷ_in、Ｗ_in’が自動的に決定され
ることになる。このため、各種レイア、さらには各成分
（Ｘ方向とＹ方向）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、各成分に対して最適な
条件でアライメントを行うことが可能となる。特に数式
８を用いる場合、ウエハサイズ、ステップピッチ（ショ
ットサイズ）、サンプルショット数等が変化しても、こ
の変化に依らずウエハ上の全てのショット領域の座標位
置を正確に決定でき、常に安定した精度で位置合わせを
行うことが可能となるといった利点もある。

【００３９】次に、図２を参照して本発明の位置合わせ
方法を適用するのに好適な投影露光装置について説明す
る。図２において、露光用照明系（不図示）からの照明
光ＩＬ（ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ等）は、コンデン
サーレンズＣＬ、及びダイクロイックミラーＤＭを介し
てレチクルＲのパターン領域ＰＡをほぼ均一な照度で照
明する。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
はモータ１３によって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向
（Ｚ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、モータ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０．０１μｍ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。

【００４０】さて、図２には３種類のアライメントセン
サー、すなわちＴＴＲ(Through TheReticle）方式のＬ
ＩＡ（Laser Interferometric Alignment)系３０Ａ〜３
０Ｄ、ＴＴＬ(Through The Lens)方式のＬＳＡ(Laser S
tep Alignment)系１７、及びオフアクシス方式のＦＩＡ
(Field Image Alignment）系２０が設けられている。４
組のＬＩＡ系３０Ａ〜３０Ｄは、例えば特開平４−７８
１４号公報、特開平４−４５５１２号公報に開示されて
いるように、レチクルＲ上のアライメントマークとウエ
ハＷ上のアライメントマークとを同時に検出してその相
対的な位置ずれ量を検出するもので、本実施例ではパタ
ーン領域ＰＡの４辺の各々に対応して配置されている。
上記公報に開示されたＬＩＡ系はヘテロダイン方式を採
用し、レチクル上のアライメントマーク（１次元の回折
格子マーク）に対しては２本の平行ビームを分離して照
射するとともに、ここで発生した２本の１次回折光をウ
エハとほぼ共役な面内に配置されたモニター用回折格子
板に照射し、当該格子板からほぼ同一方向に発生する回
折光同士の干渉光を光電検出する。一方、ウエハ上のア
ライメントマーク（１次元の回折格子マーク）に対して
は、レチクル上のアライメントマークに隣接した透明
窓、及び投影光学系を通過した２本の平行ビームを所定
の交差角で照射して１次元の干渉縞を作り、当該マーク
からほぼ同一方向に発生する回折光同士の干渉光を光電
検出するものである。４組のＬＩＡ系３０Ａ〜３０Ｄの
各々からの光電信号は信号処理回路１６（図３のＬＩＡ
演算ユニット４３）に入力され、ここでレチクルＲとウ
エハＷ（ショット領域）との相対的な位置ずれ量が検出
される。

【００４１】ＴＴＬ方式のＬＳＡ系１７は、Ｘ方向に延
びた細長い帯状スポット光を投影光学系ＰＬを介してウ
エハ上に形成するとともに、スポット光と各ショット領
域に付設されたアライメントマーク（回折格子マーク）
とをＹ方向に相対走査したときに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、ＬＳＡ系１７の具体的な構成については、例えば特
開昭６０−１３０７４２号公報に開示されているので、
ここでは説明を省略する。また、図２ではアライメント
マークのＹ方向の位置を検出するＬＳＡ系１７（Ｙ−Ｌ
ＳＡ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（Ｘ−ＬＳＡ系）も配置されて
いる。２組のＬＳＡ系からの各光電信号は、干渉計１５
からの位置信号とともに信号処理回路１６（図３のＬＳ
Ａ演算ユニット４１）に入力され、ここでアライメント
マークの位置が検出される。

【００４２】さらにＦＩＡ系２０は、例えば特開平２−
５４１０３号公報に開示されているように、所定の波長
幅を有する照明光（例えば白色光）をウエハに照射し、
ウエハ上のアライメントマークの像と、対物レンズ等に
よってウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標
マークの像とを、撮像素子（ＣＣＤ等）の受光面上に結
像するものである。ＦＩＡ系２０からの画像信号も信号
処理回路１６（図３のＦＩＡ演算ユニット４２）に入力
し、ここでアライメントマークの位置が検出される。

【００４３】また、図２中には斜入射光方式の表面位置
検出系１８、１９も示されている。表面位置検出系１
８、１９は、ウエハ表面の高さ位置（Ｚ方向の位置）や
その傾斜角を検出するものであって、その構成等につい
ては、例えば特開昭５８−１１３７０６号公報に開示さ
れているので、ここでは説明を省略する。主制御系１０
は、信号処理回路１６からの位置情報に基づいて、ウエ
ハＷ上の全てのショット領域の座標位置やショット領域
の配列誤差の特徴等を算出する他、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や表面位置検出系１８、１
９等からの各種情報に基づき、モータ１２、１３を介し
てウエハステージＷＳやＺステージＬＳを駆動制御す
る。

【００４４】次に、図３を参照して上記構成の装置の制
御系の具体的な構成について説明する。図３は図２に示
した投影露光装置の制御系のブロック図であり、信号デ
ータ記憶部４０から符号順にＬＩＡ演算ユニット４３ま
でが図２中の信号処理回路１６を構成し、アライメント
データ記憶部５０１から符号順にシーケンスコントロー
ラ５０８までが主制御系１０を構成している。

【００４５】図３において、ＬＳＡ演算ユニット４１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、ウエハステージＷＳの単位移動量毎に発
生するアップダウンパルスに同期して光電信号をサンプ
リングする。さらに、各サンプリング値をデジタル値に
変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算処
理によってウエハマークのＹ方向の位置を算出し、この
情報をアライメントデータ記憶部５０１に出力する。

【００４６】また、ＦＩＡ演算ユニット４２はＦＩＡ系
２０からの画像信号の波形に基づき、所定の演算処理に
より指標マークに対するウエハマークの像の位置ずれ量
を算出する。さらに干渉計１５からの位置信号も入力し
て、ウエハマークの像が指標マークの中心に正確に位置
した（位置ずれ量が零となる）ときのウエハステージＷ
Ｓの座標位置を求め、この情報をアライメントデータ記
憶部５０１に出力する。尚、上記構成のＦＩＡ系は２組
の撮像素子を有しており、ＦＩＡ演算ユニット４２は各
撮像素子からの画像信号を入力してＸ及びＹ方向のマー
ク位置を同時に検出することが可能となっている。

【００４７】さらにＬＩＡ演算ユニット４３は、ウエハ
上のアライメントマークから発生する±１次回折光の干
渉光の光電信号と２本の送光ビームから別途作成された
参照用干渉光の光電信号との波形上の位相差、及びモニ
ター用回折格子板から発生する±１次回折光の干渉光の
光電信号と参照用干渉光の光電信号との波形上の位相差
からレチクルＲとウエハＷとの相対的な位置ずれ量を算
出する。また、干渉計１５からの位置信号を用いて、上
記ずれ量が零となるときのウエハステージＷＳの座標位
置を求め、これらの情報をアライメントデータ記憶部５
０１に出力する。ところで、信号データ記憶部４０はＬ
ＳＡ系１７からの光電信号、例えばＬＳＡ演算ユニット
４１にてデジタル値に変換された波形データを記憶す
る。また、ＦＩＡ系２０からの画像信号、及び４組のＬ
ＩＡ系３０Ａ〜３０Ｄの各々からの光電信号も記憶する
ことが可能となっている。

【００４８】さて、アライメントデータ記憶部５０１は
３つの演算ユニット４１〜４３の各々からのマーク位置
情報を入力可能となっている。ＥＧＡ演算ユニット５０
２は、演算部５０５にて決定されるアライメントモード
に従い、３つの演算ユニット４１〜４３からの位置情報
を用いて統計演算（数式２、３、５）を行うものであ
り、その演算結果は演算部５０５、記憶部５０６、及び
シーケンスコントローラ５０８に送られる。例えばＥＧ
Ａモードが選択された場合には、記憶部５０１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）の各々のマーク位置情
報に基づいて、統計演算（数式２）によりウエハＷ上の
ショット領域の配列座標値を算出する。また、Ｗ−ＥＧ
Ａモードが選択された場合には、複数個のサンプルショ
ットの各位置情報、及び重み発生部５０７で決定される
重み付けに基づき、統計演算（数式３、５）によりウエ
ハＷ上のショット領域の配列座標値を算出する。尚、Ｅ
ＧＡ演算ユニット５０２では上記の如き配列座標値の算
出に先立って演算パラメータａ〜ｆが算出されるので、
この情報も記憶部５０６に格納しておく。

【００４９】また、重み発生部５０７は重み付け関数
（数式４、６）、及びパラメータＳの決定式（数式７、
又は８）を格納している。従って、重み発生部５０７は
演算部５０５で決定される重みパラメータＤ、又は補正
係数Ｃ、露光ショット位置データ部５０３に格納された
ショット領域の設計上の座標位置、及びサンプルショッ
ト指定部５０４に格納されたサンプルショットの配置に
基づいて、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する。

【００５０】ところで、演算部５０５は記憶部５０１に
記憶された位置情報に基づいて、ウエハ上でのショット
領域の配列誤差の特徴（非線形歪みの有無、大きさ、規
則性等）を算出するとともに、この算出した配列誤差の
特徴に応じて複数のアライメントモードの中からウエハ
に最適なモードを選択（決定）し、当該モードをＥＧＡ
演算ユニット５０２、及びシーケンスコントローラ５０
８に設定する。また、ここで決定したモードがＷ₁-ＥＧ
Ａ、又はＷ₂-ＥＧＡモードである場合には、重みパラメ
ータＤ、又は補正係数Ｃ、さらに必要ならば非線形歪み
の点対称中心点までも決定し、この情報を重み発生部５
０７に出力する。

【００５１】また、露光ショット位置データ部５０３は
ウエハ上の全てのショット領域の設計上の配列座標値
（配列モデル）を格納し、この座標値はＥＧＡ演算ユニ
ット５０２、重み発生部５０７、及びサンプルショット
指定部５０４に出力される。サンプルショット指定部５
０４は、データ部５０３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の配置（個
数、位置）を決定し、この情報はＥＧＡ演算ユニット５
０２、重み発生部５０７、及びシーケンスコントローラ
５０８に送られる。また、シーケンスコントローラ５０
８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とともに、
装置全体を統括制御するものである。

【００５２】さらに図３中には、複数枚（２５枚程度）
のウエハを収納するカセット（ロット）、又はウエハに
付された識別コード（バーコード等）を読み取る装置６
０、オペレータが各種条件を主制御系１０（演算部５０
５）に入力するための入力装置（キーボード等）６１、
及び演算部５０５での演算結果、例えばショット領域の
配列誤差の特徴や現在装置で使用しているアライメント
モード等をオペレータに知らせるための表示装置（ブラ
ウン管等）６２が設けられている。主制御系１０は、識
別コードに記された情報に基づいてウエハ上のアライメ
ントマークを検出するのに最適なアライメントセンサー
を選択し、この選択したアライメントセンサーを用いて
マーク検出を行う。識別コードには、ロット内に収納さ
れたウエハの形成条件、すなわち基板、下地、レジスト
の種類や膜厚、及びアライメントマークの形状、段差に
関する情報等を記入しておけば良い。尚、識別コードに
アライメントセンサー名を記入しておくだけでも構わな
い。また、識別コードを用いずとも、オペレータが入力
装置６１を介して主制御系１０にアライメントセンサー
を設定するようにしても良い。次に、図１を参照して本
発明の第１実施例による位置合わせ方法について説明す
る。図１は図２に示した投影露光装置における露光シー
ケンスの一例を示すフローチャート図である。ここで、
本実施例では同一ロット内に収納された複数枚、例えば
２５枚のウエハを一括処理することを前提としている。
また、ロット内の全てのウエハは同一条件、工程で各種
処理が施されているものとする。

【００５３】さて、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５０８はロット内の先頭
（１枚目）のウエハＷをウエハステージＷＳ上にローデ
ィングする（ステップ１００）。このとき、演算部５０
５は読み取り装置６０を介してロット、又はウエハの識
別コードに記された情報（例えばウエハ、下地、レジス
トの種類や膜厚、アライメントマークの形状、段差等）
を入力し、この情報に基づいてウエハＷ上のアライメン
トマークの検出に最適なアライメントセンサーを選択す
る。本実施例ではＬＳＡ系を選択するものとし、このＬ
ＳＡ系を用いてウエハＷのプリアライメントを実行する
（ステップ１０１）。尚、複数のアライメントセンサー
の各々において、１枚目のウエハ上の任意の１つのアラ
イメントマークを複数回検出してその標準偏差（σ、又
は３σ）を求め、各アライメントセンサーの標準偏差、
すなわち計測再現性に基づいて最適なアライメントセン
サーを選択するようにしても良い。

【００５４】ステップ１０１ではＬＳＡ系を用いて、例
えばウエハ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少
なくとも２つのアライメントマークを検出する。しかる
後、２つのマークの座標位置からウエハＷの残留回転誤
差を算出し、この回転誤差がほぼ零となるようにウエハ
ホルダ（不図示）を微小回転させる。これによりウエハ
Ｗのプリアライメントが終了し、次のステップ１０２に
進む。ステップ１０２では、ウエハステージＷＳ上のウ
エハＷがロット内の何枚目のウエハであるのかを求め
る、すなわち本実施例では１〜３枚目のウエハであれば
ステップ１０３に進み、４枚目以降のウエハであればス
テップ１０６に進むようにする。ここでは１枚目のウエ
ハであるので、直ちにステップ１０３に進む。

【００５５】さて、ステップ１０３においてシーケンス
コントローラ５０８は、ＬＳＡ系を用いてウエハＷ上の
全てのショット領域のアライメントマークを検出し、Ｌ
ＳＡ系は各マークで得られた光電信号をＬＳＡ演算ユニ
ット４１に出力する。ＬＳＡ演算ユニット４１はＬＳＡ
系からの光電信号をデジタル値に変換するとともに、予
め演算部５０５、又はオペレータにより定められた信号
処理条件のもとで波形処理を行い、各マークの座標位置
を求める。ここで求めたマーク位置、すなわちショット
領域の座標位置はアライメントデータ記憶部５０１に記
憶される。

【００５６】次に、演算部５０５はステップ１０３で記
憶部５０１に格納された座標位置を用いてウエハＷ上の
全てのショット領域の配列誤差の特徴を求める（ステッ
プ１０４）。そこで、演算部５０５は記憶部５０１から
読み出したショット領域の座標位置と設計上の座標位置
との差（ずれ量）を算出する。図８（Ａ）は、ウエハ上
の５つのショット領域の配列誤差をベクトル表示したも
のである。しかる後、演算部５０５はウエハ全面で、隣
り合うショット領域の配列誤差の単位長さ当たりの変化
量を算出する。図８（Ｂ）は図８（Ａ）の５つのショッ
ト領域における隣接ショット間の変化量をベクトル表示
したものである。さらに演算部５０５は、図８（Ｂ）の
隣り合う変化量の変化量（図８（Ｃ))を算出した後、ウ
エハ全面での当該変化量（図８（Ｃ))の標準偏差を求め
る。以上の演算処理により、演算部５０５はウエハＷ上
のショット領域の配列誤差の特徴を認識することにな
る。ここで求めた特徴（配列誤差）等は記憶部５０６に
格納される。

【００５７】尚、上記の如き配列誤差を求めるにあたっ
ては、ステップ１０３で求めたショット領域の配列座標
系の原点と設計上のショット領域の配列座標系の原点と
を一致させておくと良い。また、図８（Ｂ）では紙面内
左右方向に配列されたショット領域の配列誤差の各変化
量を、隣接する２つのショット領域の間で常に左側のシ
ョット領域の配列誤差を基準として求めている。すなわ
ち、所定方向に配列されたショット領域の配列誤差の各
変化量を求める際には、隣接する２つのショット領域の
間で常に同じ側に位置するショット領域の配列誤差を基
準とする必要がある。

【００５８】次に、ステップ１０５において演算部５０
５は、ステップ１０４で求めたショット領域の配列誤差
の特徴からウエハＷ上のショット配列に最適なアライメ
ントモードを決定する。すなわち演算部５０５は、まず
図８（Ｂ）の如き配列誤差の変化量に着目し、ウエハ全
面での各変化量（図８（Ｂ）のベクトル）の向き、及び
大きさがほぼ等しいか否かを判断する。ここで各変化量
の向き、及び大きさがほぼ等しければ、ウエハＷは線形
歪みを持つと考えられるため、演算部５０５は最適なア
ライメントモードとしてＥＧＡモードを選択する。ま
た、ウエハ全面で変化量の向きと大きさとの少なくとも
一方がばらついている場合には標準偏差に着目し、この
標準偏差が所定値を越えているか否かを判断する。標準
偏差が所定値以下である場合、ウエハＷは規則的な非線
形歪みを持つと考えられるため、演算部５０５は最適な
アライメントモードとしてＷ−ＥＧＡモードを選択す
る。一方、標準偏差が所定値を越えている場合には、ウ
エハＷはランダムな誤差（不規則な非線形歪み）を持つ
と考えられるため、演算部５０５は最適なアライメント
モードとしてＤ／Ｄモードを選択する。

【００５９】ところで、以上の説明ではウエハＷがその
全面で同じ歪みを持つものとしたが、本実施例ではウエ
ハＷに２種類以上の歪みが生じていたら、各歪みに最適
な複数のアライメントモードを選択する。例えば、ウエ
ハＷがその全面で線形歪みを持たず、部分的に線形歪み
を持つ、すなわちウエハＷ上の所定の部分領域内でのみ
前述の変化量の向き、及び大きさがほぼ等しくなってい
れば、演算部５０５はその部分領域内に存在するショッ
ト領域に対してＥＧＡモードを適用するものとして記憶
部５０６に記憶する。また、ウエハＷ上で線形歪みを持
つ部分領域以外では非線形歪みが生じているものと見做
し、演算部５０５は非線形歪みを持つ領域内に存在する
ショット領域に対してＷ−ＥＧＡモードを適用するもの
として記憶部５０６に記憶する。すなわち、演算部５０
５は同一ウエハに対してＥＧＡモードとＷ−ＥＧＡモー
ドとを選択し、ＥＧＡ演算ユニット５０２は２つのモー
ドを併用してウエハ上の全てのショット領域の座標位置
を算出することになる。

【００６０】ここではＥＧＡモードとＷ−ＥＧＡモード
とを選択する場合について述べたが、さらに非線形歪み
を持つ領域内に存在するショット領域のうち、前述の配
列誤差が所定の許容値を越えるショット領域については
ランダム誤差が大きいと判断してＤ／Ｄモードを選択す
るようにしても良い。この場合、同一ウエハに対して３
つのアライメントモードが選択されることになる。ま
た、ウエハ全面に非線形歪み（又は線形歪み）が生じ、
特に少なくとも１つのショット領域がランダム誤差を持
つ場合、演算部５０５はＷ−ＥＧＡモード（又はＥＧＡ
モード）とＤ／Ｄモードとを選択することになる。尚、
ウエハＷが歪みを全く持たない、もしくは精度上その歪
み量が無視できる程度であるとき、演算部５０５はＥＧ
Ａモードを選択することになる。

【００６１】さて、本実施例ではウエハＷが部分的に非
線形歪みを持つ、すなわち図９中の斜線領域には非線形
歪みが生じており、特に二重斜線で示す２つのショット
領域は不規則な非線形歪みを持つものとする。そこで、
ステップ１０５において演算部５０５は、図９中の斜線
領域以外のショット領域に対してＥＧＡモードを選択す
るとともに、斜線領域内のショット領域に対してＷ−Ｅ
ＧＡモードを選択し、さらに二重斜線で示す２つのショ
ット領域（以下、飛びショットと称す）に対してＤ／Ｄ
モードを選択することになる。さらに演算部５０５は、
前述の如きウエハの歪み情報、すなわち図９の如く分割
された複数の領域（ブロック）に関する情報（ブロック
内に存在するショット領域の位置や数）、及びブロック
毎に選択したアライメントモードをＥＧＡ演算ユニット
５０２、サンプルショット指定部５０４、及びシーケン
スコントローラ５０８に出力する。このとき、演算部５
０５はウエハ上のショット領域毎にその使用するアライ
メントモードを対応付けて出力するようにしても良い。
尚、Ｗ−ＥＧＡモードを選択した際には非線形歪みが点
対称となっているか否かまでも求めるようにし、点対称
となっていればＷ₂-ＥＧＡモードを選択し、点対称でな
ければＷ₁-ＥＧＡモードを選択する。特にＷ ₂-ＥＧＡモ
ードを選択したとき、ステップ１０５において演算部５
０５は非線形歪みの点対称中心の座標位置も求め、その
座標位置をＥＧＡ演算ユニット５０２に出力する。

【００６２】ここで、ステップ１０４では説明を簡単に
するため、ウエハ上のショット領域の配列誤差の特徴と
して、図８の如く紙面内左右方向（例えばＸ方向）のみ
に関するショット領域の配列誤差の変化量、さらには標
準偏差を求めることとした。しかしながら、上記方向と
直交する方向（例えばＹ方向）にもショット領域が配列
されており、Ｙ方向に関するショット領域の配列誤差の
変化量、標準偏差までも求めることで、より精度良くウ
エハ全面でのショット領域の配列誤差の特徴を認識する
ことができる。上記の如くＹ方向（紙面内上下方向）に
関するショット領域の配列誤差の各変化量を求める際に
も、隣接する２つのショット領域の間で常に下側、又は
上側のショット領域の配列誤差を基準とする必要があ
る。従って、本実施例ではＸ、Ｙ方向の各々に関する配
列誤差の変化量や標準偏差を求めた上で、ウエハ上のシ
ョット配列に最適なアライメントモードを決定している
ものとする。この場合、ウエハ全面でのＸ方向のみに関
する配列誤差の各変化量がほぼ等しく、かつＹ方向のみ
に関する配列誤差の各変化量がほぼ等しくなっていれ
ば、ウエハは線形歪みを持つと考えられる。このとき、
Ｘ方向とＹ方向とで配列誤差の変化量が異なっていて
も、ウエハは線形歪みを持つと判断して良い。

【００６３】次に、サンプルショット指定部５０４は演
算部５０５から入力した情報に基づいて、図９の如きウ
エハＷに最適なサンプルショット配置（図１０）を決定
する（ステップ１０６）。すなわち、図１０に示すよう
に指定部５０４は、まずＥＧＡモードが選択されている
ことから、ウエハ周辺部に位置する複数個（本実施例で
は○印を付けた８個）のショット領域をサンプルショッ
トとして選択する。さらに指定部５０４は、Ｗ−ＥＧＡ
モードが選択され、かつ図９中の斜線領域が非線形歪み
を持つことから、前述の斜線領域内にサンプルショット
がまんべんなく配置されるように、複数個（本実施例で
は△印を付けた８個）のショット領域をサンプルショッ
トとして選択する。以上のように指定部５０４は、図９
のウエハＷに対して図１０のように配置された計１６個
のショット領域をサンプルショットとして選択、決定す
る。

【００６４】ここで、本実施例ではウエハＷが２つの飛
びショット（二重斜線）を有し、かつ飛びショットに対
してはＤ／Ｄモードを適用するものとした。このため、
指定部５０４は２つの飛びショット（図１０中の□印を
付けたショット領域）も、見掛け上サンプルショットと
して指定しておくものとする。これにより、飛びショッ
トは１６個のサンプルショットと共にその座標位置が計
測されることになる。但し、飛びショットはサンプルシ
ョットと同時にその座標位置を計測するため、見掛け上
サンプルショットとして指定しているに過ぎず、後述の
ＥＧＡ演算ではショット配列の算出精度を考慮して飛び
ショットのアライメントデータ（座標位置）は使用しな
い。また、演算部５０５は前述の如く決定したサンプル
ショット配置を表示装置６２上に表示してオペレータに
知らせるようにしても良い。このとき、例えばアライメ
ントモード毎のサンプルショットを区別して表示すると
良い。

【００６５】次に、ステップ１０７においてウエハＷ上
の全て（１８個）のサンプルショットの座標位置を求め
る、すなわちサンプルアライメントを実行する。本実施
例では既にウエハＷ上の全てのショット領域の座標位置
を計測していることから、ＥＧＡ演算ユニット５０２は
指定部５０４で決定されたサンプルショット配置を入力
した後、ステップ１０３で記憶部５０１に格納された座
標位置の中から、図１０中の１８個のサンプルショット
（○、△、□印）の各々の座標位置を読み出す。このと
き、ＥＧＡ演算ユニット５０２はこの読み出した座標位
置のうち、２個の飛びショット（□印）の座標位置をシ
ーケンスコントローラ５０８に出力する。ここではサン
プルショットの座標位置を記憶部５０１から読み出すよ
うにしたが、ＬＳＡ系を用いてサンプルショットの座標
位置を再度計測するようにしても良い。本実施例では、
特に４枚目以降のウエハについてはステップ１０３〜１
０６を実行しないので、ステップ１０７ではＬＳＡ系を
用いてサンプルショットの座標位置を計測することにな
る。

【００６６】さて、ステップ１０８においてＥＧＡ演算
ユニット５０２は、図１０中で○印、及び△印を付した
１６個のサンプルショットの座標位置を用いて、図９の
ウエハＷ上の全てのショット領域（但し、２個の飛びシ
ョットは除く）の座標位置を決定する。まず、ＥＧＡ演
算ユニット５０２はＥＧＡモードを使用し、１６個（又
は図１０中で○印を付けた８個）のサンプルショットの
座標位置を用いてＥＧＡ演算を実行する。つまり、最小
二乗法を適用して数式２より演算パラメータａ〜ｆを決
定した後、このパラメータａ〜ｆを用いてウエハＷ上の
ショット領域、すなわち本実施例では図９中で斜線、及
び二重斜線を付したショット領域を除く残り（図９では
２７個）のショット領域の各々の座標位置を算出する。
ＥＧＡモードでは１組のパラメータａ〜ｆのみを用いて
２７個のショット領域の座標位置を算出することにな
り、ここで算出した座標位置は記憶部５０６、及びシー
ケンスコントローラ５０８に出力される。

【００６７】さらに、ＥＧＡ演算ユニット５０２はＷ−
ＥＧＡモードを使用し、１６個（又は図９中の斜線領域
内に存在する１０個、もしくは斜線領域内、及びその近
傍に存在する１４個）の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Ｗ−ＥＧＡ演算を実行す
る。つまり、図９中の斜線領域内に存在する複数（図９
では２３個）のショット領域の各々において、最小二乗
法を適用して数式３、又は数式５より演算パラメータａ
〜ｆを決定した後、このパラメータａ〜ｆを用いてその
座標位置を算出する。Ｗ−ＥＧＡモードではショット領
域毎にパラメータａ〜ｆを決定してその座標位置を算出
することになり、ここで算出した座標位置も記憶部５０
６、及びシーケンスコントローラ５０８に出力される。
以上により、図９のウエハＷ上の全て（５２個）の座標
位置が決定されることになる。

【００６８】次に、ステップ１０９においてシーケンス
コントローラ５０８は、ＥＧＡ演算部５０２から入力し
た全てのショット領域の座標位置に従ってウエハステー
ジＷＳを順次位置決めしながら、１枚目のウエハＷ上の
各ショット領域に対するレチクルパターンの重ね合わせ
露光を実行する。しかる後、シーケンスコントローラ５
０８はロット内の全てのウエハへの重ね合わせ露光が終
了したか否かを判断する（ステップ１１０）。ここでは
１枚目のウエハへの重ね合わせ露光が終了しただけなの
で、直ちにステップ１００に戻り、ウエハ交換を実行し
てロット内の２枚目のウエハをウエハステージＷＳ上に
ローディングする。ここで、１枚目のウエハと２枚目以
降のウエハとでその形成条件（下地、レジストの種類、
アライメントマークの形状等）は同一であるので、２枚
目以降のウエハでも１枚目のウエハで使用したアライメ
ントセンサー、すなわち本実施例ではＬＳＡ系をそのま
ま使用することになる。

【００６９】さて、２枚目のウエハに対しても前述した
ステップ１０１〜１０９を繰り返し実行して、各ショッ
ト領域に対するレチクルパターンの重ね合わせ露光を行
う。さらにステップ１１０においてウエハ交換を行うと
判断し、ロット内の３枚目のウエハをウエハステージＷ
Ｓ上にローディングする（ステップ１００）。以下、前
述のステップ１０１〜１０９を繰り返し実行して、３枚
目のウエハ上の各ショット領域に対するレチクルパター
ンの重ね合わせ露光を行う。ここで、本実施例ではステ
ップ１０２で１〜３枚目までのウエハはステップ１０３
に進むようにしたので、２、３枚目のウエハでもステッ
プ１０３〜１０６を実行してウエハの歪み状態を求め
る、すなわち図９の如くウエハ上のショット領域を歪み
（アライメントモード）毎に分類することになる。これ
は、１枚目のウエハだけではショット領域の分類が正確
に行われるとは限らないためである。ここでは１〜３枚
目までのウエハのいずれでも、図９のようにショット領
域が分類されたものとする。従って、ＥＧＡモード、Ｗ
−ＥＧＡモード、及びＤ／Ｄモードの各々を適用するシ
ョット領域の位置や数、及びステップ１０６で決定され
るサンプルショット配置は、１〜３枚目までのウエハの
各々で全く同一となる。尚、ステップ１０５において
２、又は３枚目のウエハでのショット領域の分類が１枚
目のウエハと同じになったら、ステップ１０６では新た
にサンプルショット配置を決定する必要はなく、１枚目
のウエハで決定したサンプルショット配置をそのまま使
用すれば良い。また、１〜３枚目までのウエハではステ
ップ１０８で決定したショット領域の座標位置を用いず
とも、ステップ１０３で計測した座標位置を用いて重ね
合わせ露光を行うようにしても良い。

【００７０】次に、４枚目以降のウエハの露光動作につ
いて説明する。ここで、１〜３枚目までのウエハはいず
れもほぼ同一の歪みを持つことから、本実施例では４枚
目以降のウエハでも１〜３枚目のウエハと同じ歪みを持
つと見做して図９の如くショット領域の分類を行う、す
なわちＥＧＡモード、Ｗ−ＥＧＡモード、及びＤ／Ｄモ
ードを併用して重ね合わせ露光を行うものとする。ステ
ップ１００において、ロット内の４枚目のウエハをウエ
ハステージＷＳ上にローディングした後、シーケンスコ
ントローラ５０８はＬＳＡ系を用いてプリアライメント
を実行する（ステップ１０１）。しかる後、ステップ１
０２では４枚目のウエハと判断して直ちにステップ１０
７に進み、シーケンスコントローラ５０８は１枚目のウ
エハで決定されたサンプルショット配置（図１０）に従
ってサンプルアライメントを実行する。すなわち、シー
ケンスコントローラ５０８は指定部５０４から入力した
サンプルショット配置に従い、ＬＳＡ系を用いて１８個
のサンプルショットの各々に付随した２組のアライメン
トマークを検出し、ＬＳＡ演算ユニット４１は各マーク
の座標位置を記憶部５０１に出力する。

【００７１】さらに、ＥＧＡ演算ユニット５０２は１枚
目のウエハ（ステップ１０５）で決定されたアライメン
トモード、及びショット領域の分類を記憶部５０６から
入力した後、１８個のサンプルショットの座標位置を用
いてウエハ上の全てのショット領域の座標位置を決定す
る（ステップ１０８）。すなわちＥＧＡ演算ユニット５
０２は、２個の飛びショット（図１０中の□印）の座標
位置を記憶部５０１から読み出してシーケンスコントロ
ーラ５０８に出力するとともに、前述と全く同様にＥＧ
ＡモードとＷ−ＥＧＡモードとを併用して残り（５０
個）のショット領域の座標位置を算出し、ここで算出し
た座標位置をシーケンスコントローラ５０８に出力す
る。このとき、２個の飛びショットを除く１６個（図１
０中の○印、△印）のサンプルショットの座標位置を用
い、図９中の斜線領域内のショット領域はＷ−ＥＧＡモ
ードでその座標位置を算出し、それ以外のショット領域
はＥＧＡモードでその座標位置を算出する。シーケンス
コントローラ５０８は、ＥＧＡ演算ユニット５０２から
入力した全てのショット領域の座標位置に従ってウエハ
ステージＷＳを順次位置決めし、ショット領域毎にレチ
クルパターンを重ね合わせ露光する（ステップ１０
９）。

【００７２】次に、シーケンスコントローラ５０８はロ
ット内の全てのウエハに対する重ね合わせ露光が終了し
たか否かを判断する（ステップ１１０）。ここでは４枚
目のウエハまでしか露光が終了していないので、直ちに
ステップ１００に戻って５枚目のウエハをウエハステー
ジＷＳ上にローディングした後、前述したステップ１０
１、１０２、１０７〜１０９を実行して５枚目のウエハ
に対する重ね合わせ露光を行う。以下、ロット内の全て
のウエハに対する重ね合わせ露光が終了するまで、ウエ
ハ毎にＥＧＡモード、Ｗ−ＥＧＡモード、及びＤ／Ｄモ
ードを併用して重ね合わせ露光を実行する。以上の露光
シーケンスにより、スループットの低下を最小限に抑え
つつ、ロット内の全てのウエハに対してショット領域毎
に精度良くレチクルパターンを重ね合わせ露光すること
ができる。

【００７３】ところで、第１実施例ではステップ１０４
で求めた配列誤差の特徴からアライメントモードを決定
するようにしたが、例えばＥＧＡモードを使用してアラ
イメントモードを決定することもできる。以下、この決
定方法について簡単に説明する。さて、ステップ１０３
でウエハ上の全てのショット領域の座標位置を計測した
後、ＥＧＡ演算ユニット５０２は指定部５０４からＥＧ
Ａモードに好適なサンプルショット配置（例えば図１０
中の○印を付した８個のショット領域）を入力し、記憶
部５０１から８個のサンプルショット（○印）の座標位
置を読み出す。さらに、ＥＧＡ演算ユニット５０２は８
個のサンプルショットの座標位置を用いてＥＧＡ演算を
実行する。すなわち、ＥＧＡモードにおいて最小二乗法
を適用して数式２より演算パラメータａ〜ｆを決定した
後、このパラメータａ〜ｆを用いてウエハＷ上の全ての
ショット領域の座標位置を算出し、この算出した座標位
置を記憶部５０６に出力する。

【００７４】次に、演算部５０５はウエハ上のショット
領域毎に、ステップ１０３で計測した座標位置（計測
値）とＥＧＡモードで算出した座標位置（計算値）との
差（残留誤差）を求める。さらに演算部５０５は、ウエ
ハ上の全てのショット領域の中から残留誤差が零、ない
し所定の許容値以下となるショット領域を選択する。こ
こで選択したショット領域はＥＧＡモード（線形近似）
でも十分な精度で座標位置を算出できる、すなわちＥＧ
Ａモードを適用するものとして記憶部５０６に記憶され
る。また、先に選択されたショット領域以外のショット
領域はＥＧＡモードでは十分な精度で座標位置を算出で
きない、すなわち非線形歪みを持つと見做せるため、Ｗ
−ＥＧＡモードを適用するものとして記憶部５０６に記
憶される。ここで、Ｗ−ＥＧＡモードを適用するショッ
ト領域のうち、先の残留誤差が極端に大きなショット領
域は飛びショットとして指定し、Ｄ／Ｄモードを適用す
るものとして記憶部５０６に記憶する。これにより、ウ
エハで使用するアライメントモードの選択、及びアライ
メントモード毎のショット領域の分類が終了する。

【００７５】以上の通り、ＥＧＡモードを使用するだけ
でも簡単にアライメントモードを決定することができ
る。このとき、図１のシーケンスとの差異は前述の如く
ステップ１０４、１０５だけであり、他の動作は図１と
同様である。但し、ステップ１０８ではＥＧＡモードを
適用するショット領域の座標位置を算出しなくても良
い。これは、アライメントモードを決定するときに既に
その座標位置が算出されているためであり、記憶部５０
６から読み出すだけで構わない。

【００７６】また、前述の第１実施例では２、３枚目ま
でのウエハでも１枚目のウエハと同じ歪みを持つ、すな
わち同一のアライメントモードを選択するものとした。
しかしながら、２枚目、又は３枚目のウエハにおいて選
択されたアライメントモードと、ウエハ上の複数の部分
領域（図９）の各々に存在するショット領域の位置や数
との少なくとも一方が１枚目のウエハと異なるときに
は、２枚目、又は３枚目のウエハをロット内の１枚目の
ウエハと見做すとともに、このウエハに対してはその選
択されたアライメントモードに従って重ね合わせ露光を
行うこととする。この場合、１枚目と見做されたウエハ
から３枚だけ、前述のステップ１０３〜１０６を実行し
てアライメントモードやサンプルショット配置の決定を
行うようにする。例えば、３枚目のウエハにおいてＷ−
ＥＧＡモードを適用すべきショット領域の位置や数が
１、２枚目のウエハと異なったら、３枚目のウエハから
３枚だけ、すなわちロット内の３〜５枚目までのウエハ
の各々でステップ１０３〜１０６を実行する。そして、
３〜５枚目までのウエハの各々で選択されたアライメン
トモード、及びアライメントモード毎のショット領域の
位置や数が同一となれば、６枚目以降のウエハでは３〜
５枚目までのウエハで決定されたアライメントモードを
用いて重ね合わせ露光を行うようにすれば良い。

【００７７】さらに、図１では１〜３枚目のウエハでス
テップ１０３〜１０６を実行するようにしたが、その枚
数は１枚以上であれば何枚でも良い。但し、ステップ１
０３〜１０６を実行するウエハの枚数を増やすと、その
分スループットが低下するので、スループットを考慮し
てその枚数を決定することが望ましい。また、ロット内
のｋ（但しｋ≧２なる整数）枚目のウエハに対して重ね
合わせ露光を行うとき、前述のステップ１０３〜１０６
を実行するウエハは（ｋ−１）枚目までのウエハのうち
の少なくとも１枚で構わない。すなわち、ロット内の１
枚目のウエハにおいて必ずステップ１０３〜１０６を実
行する必要はない。

【００７８】また、１枚目のウエハのみでステップ１０
３〜１０６を実行するようにし、２枚目以降のウエハで
は図１中のステップ１０７が終了した後、ＥＧＡモー
ド、又はＷ−ＥＧＡモードを使用して複数のサンプルシ
ョットの各々の座標位置を算出するとともに、この算出
された座標位置とステップ１０７で計測された座標位置
との差（残留誤差）を求める。そして、サンプルショッ
ト毎の残留誤差の傾向（大きさ、向き等）が１枚目のウ
エハと２枚目以降のウエハとでほぼ同じであるか否かを
確認し、同じ傾向であれば１枚目のウエハで決定された
アライメントモードに従ってステップ１０８、１０９を
実行し、上記傾向が異なればステップ１０３〜１０６を
実行する。このとき、１枚目のウエハでは複数のサンプ
ルショットの各々での残留誤差を求めて記憶部５０６に
記憶しておく。以上のようなシーケンスを採用すれば、
１枚のウエハのみでステップ１０３〜１０６を実行して
も、スループットの低下を最小限に抑えつつ、ロット内
の全てのウエハで各ショット領域を精度良くアライメン
トすることが可能となる。

【００７９】また、複数のロットを連続的に処理する場
合、先頭ロット内の（ｋ−１）枚目までのウエハの全て
において選択されたアライメントモード、及びアライメ
ントモード毎のショット領域の位置や数が同一となって
いれば、次ロットにおいてステップ１０３〜１０６を実
行するウエハの枚数を先頭ロットでの枚数よりも小さく
設定する。以下、ロット内の（ｋ−１）枚目までの全て
のウエハでアライメントモード、及びアライメントモー
ド毎のショット領域の位置や数が同一となっている限
り、次ロットでのステップ１０３〜１０６を実行するウ
エハの枚数を順次小さくしていけば、ステップ１０３〜
１０６を実行すべきウエハの枚数（全ロットでの合計枚
数）を減らすことができ、ロット毎のアライメント精度
を維持しつつスループットも向上させることが可能とな
る。

【００８０】次に、図１１を参照して本発明の第２実施
例による位置合わせ方法を説明するが、本実施例ではウ
エハ全面に規則的な非線形歪みが生じているものとす
る。本実施例の露光シーケンスは基本的には第１実施例
（図１）と同一であるので、以下では第１実施例との差
異のみについて述べる。通常、ウエハ全面に規則的な非
線形歪みが生じているとき、図１のステップ１０４では
アライメントモードとしてＷ−ＥＧＡモードのみが選択
される。そして、ステップ１０８においてＷ−ＥＧＡモ
ードを用いて全てのショット領域の座標位置を算出す
る、すなわちショット領域毎に、複数のサンプルショッ
ト（例えば図１１中の○印を付した１３個のショット領
域）の座標位置の各々に重み付けを与えた上で、最小二
乗法を適用して数式３、又は数式５よりパラメータａ〜
ｆを決定した後、このパラメータａ〜ｆを用いてその座
標位置を算出する。しかる後、この算出した座標位置に
従ってウエハステージＷＳを順次位置決めしながら重ね
合わせ露光を行えば、ウエハ上の全てのショット領域に
おいて所望の重ね合わせ精度が得られることになる。

【００８１】しかしながら、Ｗ−ＥＧＡモードではウエ
ハ周辺部に存在するショット領域、例えば図１１中の斜
線を付したショット領域の座標位置の算出精度がウエハ
中心部のショット領域に比べて悪いため、ウエハ周辺部
のショット領域では重ね合わせ精度が要求される精度を
満足することができなくなることがある。これは、ウエ
ハ周辺部のショット領域ではその座標位置の算出に有効
なサンプルショット、すなわち所定の値以上の重み付け
が与えられるサンプルショットの数が少なくなるためで
ある。図１１中のショット領域ＳＡｒでは、例えば円内
に存在する４個のサンプルショット（○印）に対して所
定値以上の重み付けが与えられるが、そのサンプルショ
ット数が中心部のショット領域に比べて少ないことは明
らかである。尚、ウエハ上で要求精度を満足しないショ
ット領域は、サンプルショット配置やウエハの非線形歪
みの程度等に応じてその位置や数が多少異なるが、ウエ
ハ上の多数のショット領域のうち、少なくとも最外周に
位置するショット領域では要求精度を満足することは難
しい。

【００８２】そこで、本実施例では第１実施例と同様に
ステップ１０４で配列誤差の特徴を算出した後、ステッ
プ１０５ではアライメントモードとしてＷ−ＥＧＡのみ
が選択されたものとする。このとき、本実施例ではＷ−
ＥＧＡのみが選択されたことから、ウエハ周辺部のショ
ット領域での重ね合わせ精度が要求精度を満足しないと
判断し、演算部５０５（又はオペレータ）はウエハ周辺
部（例えば図１１中の斜線領域内）のショット領域に対
してＤ／Ｄモードを適用するものとして記憶部５０６に
記憶する。ここで、Ｄ／Ｄモードを適用すべきショット
領域の数や位置は、例えばステップ１０４で算出した配
列誤差の特徴、すなわち標準偏差（σ、３σ）等に応じ
て決定される。以上のように本実施例のステップ１０５
では、ウエハ周辺部のショット領域はＤ／Ｄモードが選
択され、ウエハ中心部のショット領域はＷ−ＥＧＡモー
ドが選択されることになる。

【００８３】次に、ステップ１０６においてサンプルシ
ョット配置が決定されるが、本実施例ではＷ−ＥＧＡモ
ードに好適なサンプルショット配置（例えば、図１１の
如くウエハ全面にまんべんなくサンプルショットを配置
したもの）と、Ｄ／Ｄモードが適用される全てのショッ
ト領域とを合わせてサンプルショットとして選択、決定
する。そして、ステップ１０７ではサンプルアライメン
トが実行される、すなわちＥＧＡ演算ユニット５０２は
記憶部５０１から各サンプルショットの座標位置を読み
出すとともに、Ｄ／Ｄモードが適用されるショット領域
の座標位置をシーケンスコントローラ５０８に出力す
る。さらにＥＧＡ演算ユニットは、ステップ１０８でＷ
−ＥＧＡモードを使用してウエハ中心部に存在するショ
ット領域のみの座標位置を算出し、この算出した座標位
置をシーケンスコントローラ５０８に出力する。これに
より、ウエハ上の全てのショット領域の座標位置がシー
ケンスコントローラ５０８に出力されたことになる。ス
テップ１０９においてシーケンスコントローラ５０８
は、ＥＧＡ演算ユニット５０２から入力した座標位置に
従ってウエハステージＷＳを順次位置決めしながら、各
ショット領域に対してレチクルパターンを重ね合わせ露
光する。尚、他のシーケンスは第１実施例と全く同一で
あるので、ここでは説明を省略する。また、本実施例で
もウエハ中心部に存在するショット領域のうち、少なく
とも１つが飛びショットであったら、この飛びショット
にはＤ／Ｄモードを適用することになる。

【００８４】以上のように本実施例では、非線形歪みを
持つウエハにおいてＷ−ＥＧＡモードとＤ／Ｄモードと
を併用するため、ウエハ上の全てのショット領域に対し
て精度良くレチクルパターンを重ね合わせ露光すること
が可能となる。ところで、本実施例ではステップ１０５
でウエハ周辺部のショット領域に対してＤ／Ｄモードを
適用するものとしたが、例えばＷ₁-ＥＧＡモードを使用
してＤ／Ｄモードを適用するショット領域を決定しても
良い。すなわち、ステップ１０３で求めた全ての座標位
置、もしくは複数のサンプルショット（図１１中の○印
を付けたショット領域）の座標位置に対してＷ₁-ＥＧＡ
モードを適用してウエハ上の全てのショット領域の座標
位置を算出し、この算出した座標位置（計算値）とステ
ップ１０３で計測した座標位置（計測値）との差（残留
誤差）をショット領域毎に求める。そして、残留誤差が
十分に小さいショット領域は規則的な非線形歪みを持つ
と判断してＷ−ＥＡＧモードを適用するものとし、逆に
残留誤差が極端に大きいショット領域はランダム誤差を
持つと判断してＤ／Ｄモードを適用すると決定すれば良
い。また、最小二乗法を適用してショット領域毎の配列
誤差を所定の関数（例えば２次以上の高次関数、指数関
数等）に近似したときの相関度を求め、この相関度が高
いときにはウエハが規則的な非線形歪みを持つと考えら
れ、それ以外、すなわち相関度が低いときにはランダム
誤差を持つと考えられる。従って、上記相関度から規則
的な非線形歪みとランダム誤差（不規則な非線形歪み）
とを区別して、Ｗ−ＥＧＡモードとＤ／Ｄモードの各々
を適用するショット領域を分類するようにしても良い。

【００８５】ところで、第１、第２実施例においてＥＧ
Ａモード、又はＷ−ＥＧＡモードを用いて１枚のウエハ
上のショット領域の座標位置を決定する際、２種類のア
ライメントセンサー、例えばＬＳＡ系とＦＩＡ系の各々
を用いて全てのサンプルショットの座標位置を計測し、
さらに最小二乗法を用いて数式２、３、５よりパラメー
タａ〜ｆを算出した後、２組のパラメータａ〜ｆを用い
てショット領域の座標位置を決定するようにしても良
い。具体的には、ＬＳＡ系の計測結果から算出したパラ
メータａ〜ｆから６つの変数要素、すなわちスケーリン
グＲｘ、Ｒｙ、直交度ω、残留回転誤差θ、及びオフセ
ットＯｘ、Ｏｙを決定し、さらにＦＩＡ系の計測結果か
ら算出したパラメータａ〜ｆから上記６つの変数要素、
特にスケーリングＲｘ、Ｒｙを決定する。そして、ＬＳ
Ａ系のスケーリングパラメータをＦＩＡ系のスケーリン
グパラメータに置換した上で、当該スケーリングパラメ
ータとＬＳＡ系の残りの４つの変数要素（Ｏｘ、Ｏｙ、
θ、ω）とを用いてパラメータａ〜ｆを決定し、当該パ
ラメータのもとでショット領域の座標位置を算出する。
以上のように、２種類のアライメントセンサーを使い分
けてパラメータａ〜ｆを決定しても、重ね合わせ精度を
向上させることができる。但し、２種類以上のアライメ
ントセンサーの各々でサンプルショット配置、特にＷ−
ＥＧＡモードではパラメータＳの値までも同一としてお
く。

【００８６】また、以上の各実施例ではアライメントセ
ンサーとしてＬＳＡ系を用いる場合について述べたが、
ＥＧＡ、Ｗ−ＥＧＡ、及びＤ／Ｄモードのいずれのモー
ドでも、いかなる方式のアライメントセンサーを用いて
も構わない。すなわち、ＴＴＲ方式、ＴＴＬ方式、また
はオフアクシス方式のいずれの方式であっても、さらに
はその検出方式が上記の如きＬＳＡ方式、ＦＩＡ系２０
の如き画像処理方式、あるいはＬＩＡ系３０の如き２光
束干渉方式のいずれであっても構わない。さらに、本発
明の位置合わせ方法は、露光装置においてソフトウエ
ア、ハードウエアのいずれで実現しても良い。また、本
発明はステップアンドリピート方式、ステップアンドス
キャン方式、またはプロキシミティー方式の露光装置
（投影型露光装置、Ｘ線露光装置等）を始めとする各種
方式の露光装置以外にも、リペア装置、ウエハプローバ
等に対しても全く同様に適用できる。

【００８７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、スループ
ットの低下を最小限に抑えつつ、基板上の全ての処理領
域を精度良く位置合わせすることができ、常に良好な位
置合わせ精度（重ね合わせ精度）を得ることが可能とな
る。また、本発明ではパイロットウエハに対する試し焼
きが不要となり、スループットの向上と作業者の負荷の
低減が図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による位置合わせ方法の一
例を示すフローチャート図。

【図２】本発明の実施例による位置合わせ方法を適用す
るのに好適な投影露光装置の概略構成を示す図。

【図３】図２に示した投影露光装置の制御系のブロック
図。

【図４】Ｗ₁-ＥＧＡモードの原理説明に供する図。

【図５】Ｗ₂-ＥＧＡモードの原理説明に供する図。

【図６】Ｗ−ＥＧＡモードでの重み付けを説明する図。

【図７】Ｗ−ＥＧＡモードでの重み付けを説明する図。

【図８】アライメントモードの決定方法を説明する図。

【図９】本発明の第１実施例の動作説明に供する図。

【図１０】本発明の第１実施例に好適なサンプルショッ
ト配置の一例を示す図。

【図１１】本発明の第２実施例の動作説明に供する図。

【符号の説明】

１７ＬＳＡ系４１ＬＳＡ演算ユニット５０１アライメントデータ記憶部５０２ＥＧＡ演算ユニット５０５演算部５０６記憶部５０７重み発生部５０８シーケンスコントローラＷＳウエハステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に配列された複数の処理領域の各
々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系内の所
定の基準位置に対して位置合わせする方法において、前記基板上のほぼ全ての処理領域の各々の前記静止座標
系上での座標位置を計測して前記複数の処理領域の配列
誤差の特徴を算出するとともに、該算出した配列誤差の
特徴に基づいて前記複数の処理領域を複数のブロックに
分割し、該分割された１つのブロックに着目したとき、前記基板
上の複数の処理領域の配列誤差に対処するための複数の
位置合わせモードの中から、前記着目したブロック内で
の配列誤差の特徴に応じた位置合わせモードを選択する
ようにし、前記複数のブロックの各々で選択した位置合わせモード
を用いて前記基板上の複数の処理領域の各々を前記基準
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。