JPH06291021A - Alignment method - Google Patents
Alignment methodInfo
- Publication number
- JPH06291021A JPH06291021A JP5079415A JP7941593A JPH06291021A JP H06291021 A JPH06291021 A JP H06291021A JP 5079415 A JP5079415 A JP 5079415A JP 7941593 A JP7941593 A JP 7941593A JP H06291021 A JPH06291021 A JP H06291021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- area
- sample
- region
- shot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば統計処理により
算出した配列座標に基づいてウエハの各ショット領域上
に順次レチクルのパターン像を露光する投影露光装置に
おいて、ウエハの各ショット領域を順次位置合わせする
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 a projection exposure apparatus which sequentially exposes a pattern image of a reticle on each shot area of a wafer on the basis of array coordinates calculated by statistical processing. The present invention relates to a position alignment method suitable for application in alignment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル（以下「レチクル」と総称する）のパターン像を
投影光学系を介して感光材が塗布されたウエハ上の各シ
ョット領域に投影する投影露光装置が使用されている。
この種の投影露光装置として近年は、ウエハを２次元的
に移動自在なステージ上に載置し、このステージにより
ウエハを歩進（ステッピング）させて、レチクルのパタ
ーン像をウエハ上の各ショット領域に順次露光する動作
を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の露
光装置、特に、縮小投影型の露光装置（ステッパー）が
多用されている。2. Description of the Related Art When a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like is manufactured by a photolithography process, a photosensitive material is applied with a pattern image of a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") through a projection optical system. A projection exposure apparatus is used to project each shot area on a wafer.
In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a wafer is placed on a stage that is two-dimensionally movable, and the wafer is stepped by this stage to form a pattern image of a reticle on each shot area on the wafer. A so-called step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of sequentially performing exposure, especially a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is often used.
【０００３】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の回
路パターンを重ねて形成されるので、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、ウエハ上の
既に回路パターンが形成された各ショット領域とレチク
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）を精確に行う必要があ
る。従来のステッパー等におけるウエハの位置合わせ方
法は、概略次のようなものである（例えば特開昭６１−
４４４２９号公報参照）。For example, since a semiconductor element is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers, the circuit patterns are already formed on the wafer. Further, it is necessary to accurately align each shot area with the pattern image of the reticle, that is, accurately align the wafer and the reticle. A conventional wafer alignment method in a stepper or the like is roughly as follows (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-61).
44429).
【０００４】即ち、ウエハ上には、ウエハマークと呼ば
れる位置合わせ用のマークをそれぞれ含む複数のショッ
ト領域（チップパターン）が形成されており、これらシ
ョット領域は、予めウエハ上に設定された配列座標に基
づいて規則的に配列されている。しかしながら、ウエハ
上の複数のショット領域の設計上の配列座標値（ショッ
ト配列）に基づいてウエハをステッピングさせても、以
下のような要因により、ウエハが精確に位置合わせされ
るとは限らない。That is, a plurality of shot areas (chip patterns) each including a positioning mark called a wafer mark are formed on the wafer, and these shot areas are arranged in advance on the wafer. Are regularly arranged based on. However, even if the wafer is stepped based on the designed array coordinate values (shot arrays) of a plurality of shot areas on the wafer, the wafer is not always accurately aligned due to the following factors.
【０００５】(1) ウエハの残存回転誤差θ (2) ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差
ｗ (3) ウエハの線形伸縮（スケーリング）Ｒｘ，Ｒｙ (4) ウエハ（中心位置）のオフセット（平行移動）Ｏ
ｘ，Ｏｙ(1) Remaining rotation error of wafer θ (2) Orthogonal error of stage coordinate system (or shot arrangement) w (3) Linear expansion and contraction (scaling) of wafer Rx, Ry (4) Wafer (center position) Offset (translation) O
x, Oy
【０００６】この際、これら４個の誤差量（６個のパラ
メータ）に基づくウエハの座標変換は一次変換式で記述
できる。そこで、ウエハマークを含む複数のショット領
域が規則的に配列されたウエハに対し、このウエハ上の
座標系（ｘ，ｙ）を静止座標系としてのステージ上の座
標系（Ｘ，Ｙ）に変換する一次変換モデルを、６個の変
換パラメータａ〜ｆを用いて次のように表現することが
できる。At this time, the coordinate transformation of the wafer based on these four error amounts (six parameters) can be described by a linear transformation equation. Therefore, for a wafer in which a plurality of shot areas including wafer marks are regularly arranged, the coordinate system (x, y) on the wafer is converted to the coordinate system (X, Y) on the stage as a stationary coordinate system. The first-order conversion model can be expressed as follows using the six conversion parameters a to f.
【０００７】[0007]
【数１】 [Equation 1]
【０００８】この変換式における６個の変換パラメータ
ａ〜ｆは、以下のように最小自乗近似法を用いたエンハ
ーンスト・グローバル・アライメント（以下、「ＥＧ
Ａ」という）方式により求めることができる。この場
合、ウエハ上の複数の露光対象とするショット領域（チ
ップパターン）（以下、「露光ショット」という）の中
から幾つか選び出された露光ショット（以下、「サンプ
ルショット」という）の各々に付随した座標系（ｘ，
ｙ）上の設計上の座標がそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ
２，ｙ２）、‥‥、（ｘｎ，ｙｎ）であるウエハマーク
に対して所定の基準位置への位置合わせ（アライメン
ト）を行う。そして、そのときのステージ上の座標系
（Ｘ，Ｙ）での実際の座標値（ＸＭ１，ＹＭ１）、（Ｘ
Ｍ２，ＹＭ２）、‥‥、（ＸＭｎ，ＹＭｎ）を計測す
る。The six conversion parameters a to f in this conversion formula are the enhanced global alignment (hereinafter referred to as “EG” using the least square approximation method as follows.
A)) method. In this case, each of several exposure shots (hereinafter referred to as “sample shots”) selected from a plurality of shot areas (chip patterns) to be exposed on the wafer (hereinafter referred to as “exposure shots”) The associated coordinate system (x,
The design coordinates on (y) are (x1, y1) and (x
2, y2), ..., (Xn, yn) are aligned with a predetermined reference position. Then, the actual coordinate values (XM1, YM1) and (XM) in the coordinate system (X, Y) on the stage at that time
M2, YM2), ..., (XMn, YMn) are measured.
【０００９】また、選び出されたウエハマークの設計上
の配列座標（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１，‥‥，ｎ）を上述
の１次変換モデルに代入して得られる計算上の配列座標
（Ｘｉ，Ｙｉ）とアライメント時の計測された座標（Ｘ
Ｍｉ，ＹＭｉ）との差（△ｘ，△ｙ）をアライメント誤
差と考える。この一方のアライメント誤差△ｘは例えば
（Ｘｉ−ＸＭｉ）2 のｉに関する和で表され、他方のア
ライメント誤差△ｙは例えば（Ｙｉ−ＹＭｉ）2 のｉに
関する和で表される。Further, the calculated array coordinates (xi, yi) (i = 1, ..., N) of the selected wafer marks are substituted into the above-mentioned linear transformation model to obtain the calculated array coordinates. (Xi, Yi) and the measured coordinates (X
The difference (Δx, Δy) from Mi, YMi) is considered as an alignment error. The one alignment error Δx is represented by, for example, the sum of (Xi-XMi) 2 with respect to i, and the other alignment error Δy is represented by, for example, the sum of (Yi-YMi) 2 with respect to i.
【００１０】そして、それらアライメント誤差△ｘ及び
△ｙを６個の変換パラメータａ〜ｆで順次偏微分し、そ
の値が０となるような方程式をたてて、それら６個の連
立方程式を解けば６個の変換パラメータａ〜ｆが求めら
れる。これ以降は、変換パラメータａ〜ｆを係数とした
一次変換式を用いて計算した配列座標に基づいて、ウエ
ハの各ショット領域の位置合わせを行うことができる。
あるいは、一次変換式では近似精度が良好でない場合に
は、例えば２次以上の高次式を用いてウエハの位置合わ
せを行うようにしてもよい。Then, the alignment errors .DELTA.x and .DELTA.y are sequentially partially differentiated with the six conversion parameters a to f, an equation is set so that the value becomes 0, and these six simultaneous equations are solved. For example, six conversion parameters a to f are obtained. After that, the alignment of each shot area of the wafer can be performed based on the array coordinates calculated by using the linear conversion equation having the conversion parameters a to f as coefficients.
Alternatively, when the approximation accuracy is not good in the primary conversion formula, the wafer may be aligned by using, for example, a second or higher order formula.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来のＥＧ
Ａ方式のアライメント方法においては、複数のサンプル
ショットの中に、アライメント誤差から線形誤差量を差
し引いて得られる非線形誤差量が他のサンプルショット
に比べて特に大きい所謂飛びショットが含まれている場
合があった。このような飛びショットは、ウエハ上のそ
のサンプルショットに属するウエハマークの崩れ等に起
因する計測エラーによるものか、又はウエハ上の局所的
な非線形歪みによるものかにより、対応処置を変えるこ
とが望ましい。即ち、その飛びショットが計測エラーに
よる場合には、その計測結果は除外する必要があるが、
その飛びショットが局所的な歪みによる場合には、その
局所的に歪みのある領域を他の領域とは区別してアライ
メントを行うことが望ましい。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the alignment method of the A method, a plurality of sample shots may include a so-called jump shot in which the nonlinear error amount obtained by subtracting the linear error amount from the alignment error is particularly large as compared with other sample shots. there were. It is desirable to change the countermeasure depending on whether such a jump shot is due to a measurement error due to a collapse of a wafer mark belonging to the sample shot on the wafer or due to local non-linear distortion on the wafer. . That is, if the jump shot is due to a measurement error, the measurement result must be excluded,
If the jump shot is due to local distortion, it is desirable to perform alignment by distinguishing the locally distorted area from other areas.
【００１２】しかしながら、従来は飛びショットは一律
に計測エラーによるものだとみなして、その計測結果が
使用されなかった。これは、局所的な歪みにも対応でき
る高精度なアライメント方法が無かったことにもよるも
のである。そのため、従来のアライメント方法では、飛
びショットの周辺の重ね合わせ精度がその他の領域の重
ね合わせ精度に比べて低下するという不都合があった。However, conventionally, it was considered that the jump shots were uniformly caused by measurement errors, and the measurement results were not used. This is because there was no highly accurate alignment method that could cope with local distortion. Therefore, the conventional alignment method has a disadvantage that the overlay accuracy in the periphery of the jump shot is lower than the overlay accuracy in other areas.
【００１３】本発明は斯かる点に鑑み、処理対象とする
ウエハ上のサンプルショットの位置を予め実際に計測し
て得られた結果に基づいて、統計処理により変換パラメ
ータを求め、この変換パラメータを用いて算出された計
算上の配列座標に基づいてウエハ上の各露光ショットの
位置合わせを行う位置合わせ方法において、サンプルシ
ョットの中に非線形誤差量が特に大きい飛びショットが
ある場合でも、ウエハの全面で高精度に位置合わせでき
るようにすることを目的とする。In view of the above point, the present invention obtains a conversion parameter by statistical processing based on the result obtained by actually measuring the position of the sample shot on the wafer to be processed in advance, and calculates this conversion parameter. In the alignment method for aligning each exposure shot on the wafer based on the calculated array coordinates calculated by using, even if there is a jump shot having a particularly large non-linear error amount in the sample shot, the entire surface of the wafer The purpose is to be able to align with high accuracy.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図１及び図５〜図９に示すように、基板
（Ｗ）上に設定された試料座標系（ｘ，ｙ）上の配列座
標に基づいて基板（Ｗ）上に配列された複数の被加工領
域（ＥＳｉ）の各々を、基板（Ｗ）の移動位置を規定す
る静止座標系（Ｘ，Ｙ）内の所定の加工位置に対して位
置合わせするに当たって、複数の被加工領域（ＥＳｉ）
の内、少なくとも３つの予め選択されたサンプル領域
（ＳＡ１〜ＳＡ８）の静止座標系（Ｘ，Ｙ）上における
座標位置を計測し、これら計測された複数の座標位置を
統計計算することによって、基板（Ｗ）上の複数の被加
工領域（ＥＳｉ）の各々の静止座標系（Ｘ，Ｙ）上にお
ける配列座標を算出し、これら算出された複数の被加工
領域（ＥＳｉ）の各々の配列座標に従って基板（Ｗ）の
移動位置を制御することによって、複数の被加工領域
（ＥＳｉ）の各々をその加工位置に対して位置合わせす
る方法に関するものである。The alignment method according to the present invention is carried out on a sample coordinate system (x, y) set on a substrate (W) as shown in FIGS. 1 and 5 to 9, for example. Each of the plurality of processed regions (ESi) arranged on the substrate (W) based on the arrangement coordinates has a predetermined processing position within a stationary coordinate system (X, Y) that defines the movement position of the substrate (W). Multiple regions to be machined (ESi)
Of the substrate by measuring the coordinate positions of at least three preselected sample areas (SA1 to SA8) on the static coordinate system (X, Y), and statistically calculating the plurality of measured coordinate positions. The array coordinates of each of the plurality of processed regions (ESi) on (W) on the static coordinate system (X, Y) are calculated, and according to the calculated array coordinates of each of the plurality of processed regions (ESi). The present invention relates to a method of aligning each of a plurality of processed regions (ESi) with respect to the processing position by controlling the moving position of the substrate (W).
【００１５】そして、本発明は、サンプル領域（ＳＡ１
〜ＳＡ８）のそれぞれの静止座標系（Ｘ，Ｙ）上におけ
る座標位置を計測する第１工程（ステップ１０１）と、
この第１工程で計測された座標位置より、サンプル領域
（ＳＡ１〜ＳＡ８）のそれぞれの静止座標系（Ｘ，Ｙ）
上での座標位置の非線形誤差量を求める第２工程（ステ
ップ１０２）と、複数のサンプル領域（ＳＡ１〜ＳＡ
８）の内のその非線形誤差量が所定の許容値を超える特
異領域（ＳＡ７）の周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ
７８）の静止座標系（Ｘ，Ｙ）上における座標位置を計
測する第３工程（ステップ１０４）と、それら第１工程
及び第３工程で計測された座標位置より、その特異領域
の周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ７８）の非線形誤
差量を求める第４工程（ステップ１０５）とを有する。Then, the present invention provides a sample area (SA1
To SA8), a first step (step 101) of measuring the coordinate position on each stationary coordinate system (X, Y);
From the coordinate position measured in the first step, each stationary coordinate system (X, Y) of the sample area (SA1 to SA8)
The second step (step 102) of obtaining the non-linear error amount of the coordinate position above, and a plurality of sample areas (SA1 to SA).
8) The processed area (SA71 to SA) around the singular area (SA7) whose non-linear error amount exceeds a predetermined allowable value.
78), the third step (step 104) of measuring the coordinate position on the stationary coordinate system (X, Y), and the coordinate positions measured in the first step and the third step are used to determine the area around the peculiar region. And a fourth step (step 105) of obtaining a non-linear error amount of the processing areas (SA71 to SA78).
【００１６】そして、その特異領域の周辺の被加工領域
（ＳＡ７１〜ＳＡ７８）の非線形誤差量が特異領域（Ｓ
Ａ７）の非線形誤差量と同じ傾向の場合に、特異領域
（ＳＡ７）及びその特異領域の周辺の被加工領域（ＳＡ
７１〜ＳＡ７８）の各々の静止座標系上における配列座
標を、特異領域（ＳＡ７の第１工程で計測された座標位
置及びその特異領域の周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜Ｓ
Ａ７８）の第３工程で計測された座標位置を統計計算す
ることによって算出し（ステップ１０７）、その特異領
域の周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ７８）の非線形
誤差量が特異領域（ＳＡ７）の非線形誤差量と異なる傾
向の場合に、特異領域（ＳＡ７）について第１工程で計
測された座標位置を除いた第１工程及び第３工程で計測
された座標位置を統計計算することによって、被加工領
域（ＥＳｉ）の各々の静止座標系（Ｘ，Ｙ）上における
配列座標を算出するものである（ステップ１１０）。Then, the non-linear error amount of the processed areas (SA71 to SA78) around the unique area is the unique area (S
In the case of the same tendency as the nonlinear error amount of A7), the singular area (SA7) and the processed area (SA around the singular area)
71 to SA78, the array coordinates on the stationary coordinate system are set to the coordinate position measured in the unique step (SA7 in the first step and the processed area (SA71 to S71) around the unique area.
The coordinate position measured in the third step of A78) is calculated by statistically calculating (step 107), and the non-linear error amount of the processed areas (SA71 to SA78) around the unique area is the unique area (SA7). In the case of a tendency different from the amount of nonlinear error, the coordinate position measured in the first step and the third step excluding the coordinate position measured in the first step for the singular area (SA7) is statistically calculated, and thus the workpiece is processed. The array coordinates of each area (ESi) on the static coordinate system (X, Y) are calculated (step 110).
【００１７】[0017]
【作用】斯かる本発明の位置合わせ方法によれば、基板
（Ｗ）上の被加工領域（ＥＳｉ）の中から選択されたサ
ンプル領域（ＳＡ１〜ＳＡ８）の中に非線形誤差量が大
きい特異領域（飛びショット）（ＳＡ７）が存在した場
合には、その周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ７８）
の静止座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標位置を計測し、それ
ぞれ非線形誤差量を求める。そして、特異領域（Ｓ７）
の非線形誤差量と周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ７
８）の非線形誤差量とが同じ傾向の場合には、その特異
領域（Ｓ７）の非線形誤差は基板（Ｗ）の局所的な非線
形歪みにより生じたものとみなして、その局所的な領域
の位置合わせはその周辺の計測結果のみに基づいて行
う。According to the alignment method of the present invention, a peculiar region having a large non-linear error amount in the sample regions (SA1 to SA8) selected from the processed region (ESi) on the substrate (W). If there is a (flying shot) (SA7), the area to be processed (SA71 to SA78) around it is present.
The coordinate position on the stationary coordinate system (X, Y) is measured and the non-linear error amount is obtained for each. Then, the unique region (S7)
Non-linear error amount and surrounding processed area (SA71 to SA7
If the nonlinear error amount in 8) has the same tendency, the nonlinear error in the singular region (S7) is considered to be caused by the local nonlinear distortion of the substrate (W), and the position of the local region is considered. The matching is performed based only on the measurement result of the surrounding area.
【００１８】一方、特異領域（Ｓ７）の非線形誤差量と
周辺の被加工領域（ＳＡ７１〜ＳＡ７８）の非線形誤差
量とが異なる傾向の場合には、特異領域（Ｓ７）の計測
結果は計測エラーであるとみなして、その特異領域（Ｓ
７）の計測結果は除外して位置合わせを行う。その特異
領域（Ｓ７）に関しては、ダイ・バイ・ダイ方式でアラ
イメントを行ってから露光をするか、又は特異領域以外
のサンプル領域の計測結果に基づいてアライメントを行
うことが考えられる。On the other hand, when the non-linear error amount of the singular area (S7) and the non-linear error amount of the peripheral processed areas (SA71 to SA78) tend to be different, the measurement result of the singular area (S7) is a measurement error. Assuming that there is a unique region (S
Positioning is performed by excluding the measurement result of 7). Regarding the unique region (S7), it is possible to perform alignment by a die-by-die method and then perform exposure, or to perform alignment based on the measurement result of the sample region other than the unique region.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の実施例
につき図面を参照して説明する。図２は本実施例の位置
合わせ方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略的
な構成を示し、この図２において、超高圧水銀ランプ１
から発生した照明光ＩＬは楕円鏡２で反射されてその第
２焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フィ
ルター、オプティカルインテグレータ（フライアイレン
ズ）及び開口絞り（σ絞り）等を含む照明光学系３に入
射する。不図示であるが、フライアイレンズはそのレチ
クル側焦点面がレチクルパターンのフーリエ変換面（瞳
共役面）とほぼ一致するように光軸ＡＸと垂直な面内方
向に配置されている。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 schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method of this embodiment. In FIG.
Illumination light IL generated from the ellipsoidal mirror 2 is reflected by the ellipsoidal mirror 2 and once condensed at its second focus, and then includes illumination optical including a collimator lens, an interference filter, an optical integrator (fly-eye lens), an aperture stop (σ stop), and the like. It is incident on the system 3. Although not shown, the fly-eye lens is arranged in the in-plane direction perpendicular to the optical axis AX so that the reticle-side focal plane of the fly-eye lens substantially coincides with the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern.
【００２０】また、楕円鏡２の第２焦点の近傍には、モ
ーター３８によって照明光ＩＬの光路の閉鎖及び開放を
行うシャッター（例えば４枚羽根のロータリーシャッタ
ー）３７が配置されている。なお、露光用照明光として
は超高圧水銀ランプ１等の輝線の他に、エキシマレーザ
（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等）等
のレーザ光、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの
高調波等を用いても構わない。A shutter (for example, a four-blade rotary shutter) 37 for closing and opening the optical path of the illumination light IL by a motor 38 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror 2. As the illumination light for exposure, laser light such as an excimer laser (KrF excimer laser, ArF excimer laser) or a harmonic wave of a metal vapor laser or a YAG laser is used in addition to the bright line of the ultra-high pressure mercury lamp 1 or the like. It doesn't matter.
【００２１】図２において、照明光学系３を射出したレ
ジスト層を感光させる波長域の照明光（ｉ線等）ＩＬ
は、その大部分がビームスプリッター４で反射された
後、第１リレーレンズ５、可変視野絞り（レチクルブラ
インド）６及び第２リレーレンズ７を通過してミラー８
に至る。そして、ミラー８でほぼ垂直下方に反射された
照明光ＩＬが、メインコンデンサーレンズ９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。レチクルブラインド６の配置面はレチクルＲのパタ
ーン形成面と共役関係（結像関係）にあり、駆動系３６
によりレチクルブラインド６を構成する複数枚の可動ブ
レードを開閉させて開口部の大きさ、形状を変えること
によって、レチクルＲの照明視野を任意に設定すること
ができる。In FIG. 2, illumination light (i-line or the like) IL in a wavelength range for exposing the resist layer emitted from the illumination optical system 3 to light.
Is reflected by the beam splitter 4, and then passes through a first relay lens 5, a variable field stop (reticle blind) 6 and a second relay lens 7, and a mirror 8
Leading to. Then, the illumination light IL reflected by the mirror 8 in a substantially vertically downward direction illuminates the pattern area PA of the reticle R with substantially uniform illuminance via the main condenser lens 9. The arrangement surface of the reticle blind 6 and the pattern formation surface of the reticle R are in a conjugate relationship (image formation relationship), and the drive system 36
Thus, the illumination field of the reticle R can be arbitrarily set by opening and closing the plurality of movable blades that form the reticle blind 6 to change the size and shape of the opening.
【００２２】本実施例のレチクルＲにおいては、遮光帯
に囲まれたパターン領域ＰＡの４辺のほぼ中央部にそれ
ぞれアライメントマークとしてのレチクルマークが形成
されている。これらレチクルマークの像をウエハＷのレ
ジスト層上に投影することにより、そのレジスト層上に
それらレチクルマークの像が潜像として形成されるもの
である。また、本実施例ではそれらレチクルマークが、
ウエハＷの各ショット領域とレチクルＲとの位置合わせ
を行う際のアライメントマークとしても共用される。そ
れら４つのレチクルマークは同一構成（但し、方向は異
なる）であり、例えば或る１つのウエハマークは、Ｙ方
向に配置された７個のドットマークから成る回折格子マ
ークを、Ｘ方向に所定間隔で５列配列したマルチマーク
である。それらウエハマークは、レチクルＲの遮光帯中
に設けられた透明窓内にクロム等の遮光部により形成さ
れる。更に、レチクルＲにはその外周付近に２個の十字
型の遮光性マークよりなるアライメントマークが対向し
て形成されている。これら２個のアライメントマーク
は、レチクルＲのアライメント（投影光学系１３の光軸
ＡＸに対する位置合わせ）に用いられる。In the reticle R of the present embodiment, reticle marks serving as alignment marks are formed at substantially central portions of the four sides of the pattern area PA surrounded by the light-shielding band. By projecting the images of these reticle marks onto the resist layer of the wafer W, the images of these reticle marks are formed as latent images on the resist layer. Further, in this embodiment, those reticle marks are
It is also used as an alignment mark when aligning each reticle R with each shot area of the wafer W. The four reticle marks have the same configuration (however, the directions are different). For example, a certain wafer mark is a diffraction grating mark composed of seven dot marks arranged in the Y direction, and is separated by a predetermined distance in the X direction. It is a multi-mark arranged in 5 columns. The wafer marks are formed by a light-shielding portion such as chrome inside a transparent window provided in the light-shielding band of the reticle R. Further, on the reticle R, alignment marks composed of two cross-shaped light-shielding marks are formed facing each other in the vicinity of the outer periphery of the reticle R. These two alignment marks are used for alignment of the reticle R (positioning with respect to the optical axis AX of the projection optical system 13).
【００２３】レチクルＲは、モータ１２によって投影光
学系１３の光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸
ＡＸに垂直な水平面内で２次元移動及び微小回転可能な
レチクルステージＲＳ上に載置されている。レチクルス
テージＲＳの端部にはレーザ光波干渉測長器（レーザ干
渉計）１１からのレーザビームを反射する移動鏡１１ｍ
が固定され、レチクルステージＲＳの２次元的な位置は
レーザ干渉計１１によって、例えば０．０１μｍ程度の
分解能で常時検出されている。レチクルＲの上方にはレ
チクルアライメント系（ＲＡ系）１０Ａ及び１０Ｂが配
置され、これらＲＡ系１０Ａ及び１０Ｂは、レチクルＲ
の外周付近に形成された２個の十字型のアライメントマ
ークを検出するものである。ＲＡ系１０Ａ及び１０Ｂか
らの計測信号に基づいてレチクルステージＲＳを微動さ
せることで、レチクルＲはパターン領域ＰＡの中心点が
投影光学系１３の光軸ＡＸと一致するように位置決めさ
れる。The reticle R is mounted on a reticle stage RS which can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 13 by a motor 12, and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a horizontal plane perpendicular to the optical axis AX. It is placed. At the end of the reticle stage RS, a movable mirror 11m that reflects a laser beam from a laser light wave interferometer (laser interferometer) 11
Is fixed, and the two-dimensional position of the reticle stage RS is constantly detected by the laser interferometer 11 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. Reticle alignment systems (RA systems) 10A and 10B are arranged above the reticle R, and these RA systems 10A and 10B are mounted on the reticle R.
Two cross-shaped alignment marks formed near the outer periphery of the are detected. By finely moving the reticle stage RS based on the measurement signals from the RA systems 10A and 10B, the reticle R is positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX of the projection optical system 13.
【００２４】さて、レチクルＲのパターン領域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１３に入射し、投影光学系１３により１／５に縮小さ
れたレチクルＲの回路パターンの投影像が、表面にレジ
スト層が形成され、その表面が投影光学系１３の最良結
像面とほぼ一致するように保持されたウエハＷ上の１つ
のショット領域に重ね合わせて投影（結像）される。The illumination light IL that has passed through the pattern area PA of the reticle R enters the projection optical system 13 that is telecentric on both sides, and is projected by the projection optical system 13 to a projected image of the circuit pattern of the reticle R that is reduced to 1/5. However, a resist layer is formed on the surface, and the surface is projected (imaged) so as to be superposed on one shot area on the wafer W held so that the surface substantially coincides with the best imaging plane of the projection optical system 13. .
【００２５】ウエハＷは、微小回転可能なウエハホルダ
（不図示）に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージＷＳ上に保持されている。ウエハステー
ジＷＳは、モーター１６によりステップ・アンド・リピ
ート方式で２次元移動可能に構成され、ウエハＷ上の１
つのショット領域に対するレチクルＲの転写露光が終了
すると、ウエハステージＷＳは次のショット位置までス
テッピングされる。ウエハステージＷＳの端部にはレー
ザ干渉計１５からのレーザビームを反射する移動鏡１５
ｍが固定され、ウエハステージＷＳの２次元的な座標
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ている。レーザ干渉計１５は、
ウエハステージＷＳの投影光学系１３の光軸ＡＸに垂直
な一方向（これをＸ方向とする）及びこれに垂直なＹ方
向の座標を計測するものであり、それらＸ方向及びＹ方
向の座標によりウエハステージＷＳのステージ座標系
（静止座標系）（Ｘ，Ｙ）が定められる。即ち、レーザ
干渉計１５により計測されるウエハステージＷＳの座標
値が、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標値である。The wafer W is vacuum-sucked by a finely rotatable wafer holder (not shown), and is held on the wafer stage WS via this wafer holder. The wafer stage WS is configured to be two-dimensionally movable in a step-and-repeat manner by a motor 16,
When the transfer exposure of the reticle R onto one shot area is completed, the wafer stage WS is stepped to the next shot position. A movable mirror 15 that reflects the laser beam from the laser interferometer 15 is provided at the end of the wafer stage WS.
m is fixed, and the two-dimensional coordinates of the wafer stage WS are constantly detected by the laser interferometer 15 with a resolution of about 0.01 μm, for example. The laser interferometer 15 is
The coordinates of one direction perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 13 of the wafer stage WS (referred to as the X direction) and the Y direction perpendicular thereto are measured, and the coordinates in the X direction and the Y direction are measured. A stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) of wafer stage WS is defined. That is, the coordinate value of the wafer stage WS measured by the laser interferometer 15 is the coordinate value on the stage coordinate system (X, Y).
【００２６】また、ウエハステージＷＳ上にはベースラ
イン量（後述）の計測時等で用いられる基準マークを備
えた基準部材（ガラス基板）１４が、ウエハＷの露光面
とほぼ同じ高さになるように設けられている。基準部材
１４には基準マークとして、光透過性の５組のＬ字状パ
ターンから成るスリットパターンと、光反射性のクロム
で形成された２組の基準パターン（デューティ比は１：
１）とが設けられている。一方の組の基準パターンは、
Ｙ方向に配列された７個のドットマークをＸ方向に３列
配列してなる回折格子マークと、３本の直線パターンを
Ｘ方向に配列してなる回折格子マークと、Ｙ方向に延び
た１２本のバーマークとを、Ｘ方向に配列したものであ
る。他方の組の基準パターンはその一方の組の基準パタ
ーンを９０°回転したものである。On the wafer stage WS, a reference member (glass substrate) 14 having a reference mark used when measuring a baseline amount (described later) or the like has almost the same height as the exposed surface of the wafer W. Is provided. The reference member 14 has, as a reference mark, a slit pattern composed of five light-transmitting L-shaped patterns and two sets of reference patterns formed of light-reflecting chrome (duty ratio is 1:
1) and are provided. One set of reference patterns is
A diffraction grating mark formed by arranging 7 dot marks arranged in the Y direction in three rows in the X direction, a diffraction grating mark formed by arranging three linear patterns in the X direction, and 12 extending in the Y direction. The bar marks of the book are arranged in the X direction. The other set of reference patterns is the one set of reference patterns rotated by 90 °.
【００２７】さて、光ファイバー（不図示）等を用いて
基準部材１４の下へ伝送された照明光（露光光）によっ
て、基準部材１４に形成されたスリットパターンが下方
（ウエハステージ内部）から照明されるように構成され
ている。基準部材１４のスリットパターンを透過した照
明光は、投影光学系１３を介してレチクルＲの裏面（パ
ターン面）にスリットパターンの投影像を結像する。更
に、レチクルＲ上の４個のレチクルマークの何れかを通
過した照明光は、メインコンデンサーレンズ９、リレー
レンズ７，５等を通ってビームスプリッター４に達し、
ビームスプリッター４を透過した照明光が、投影光学系
１３の瞳共役面の近傍に配置された光電検出器３５によ
り受光される。光電検出器３５は照明光の強度に応じた
光電信号ＳＳを主制御系１８に出力する。以下では、光
ファイバー（不図示）、基準部材１４及び光電検出器３
５をまとめてＩＳＳ（Imaging Slit Sensor)系と呼ぶ。Now, the slit pattern formed on the reference member 14 is illuminated from below (inside the wafer stage) by the illumination light (exposure light) transmitted below the reference member 14 using an optical fiber (not shown) or the like. Is configured to. The illumination light transmitted through the slit pattern of the reference member 14 forms a projected image of the slit pattern on the back surface (pattern surface) of the reticle R via the projection optical system 13. Further, the illumination light passing through any of the four reticle marks on the reticle R reaches the beam splitter 4 through the main condenser lens 9, the relay lenses 7 and 5, and the like.
The illumination light transmitted through the beam splitter 4 is received by a photoelectric detector 35 arranged near the pupil conjugate plane of the projection optical system 13. The photoelectric detector 35 outputs a photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light to the main control system 18. In the following, an optical fiber (not shown), the reference member 14 and the photoelectric detector 3
5 is collectively called an ISS (Imaging Slit Sensor) system.
【００２８】また、図２中には投影光学系１３の結像特
性を調整できる結像特性補正部１９も設けられている。
本実施例における結像特性補正部１９は、投影光学系１
３を構成する一部のレンズエレメント、特にレチクルＲ
に近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等
の圧電素子を用いて独立に駆動（光軸ＡＸに対して平行
な方向の移動又は傾斜）することで、投影光学系１３の
結像特性、例えば投影倍率やディストーションを補正す
るものである。Further, in FIG. 2, an image formation characteristic correction unit 19 capable of adjusting the image formation characteristic of the projection optical system 13 is also provided.
The imaging characteristic correction unit 19 in this embodiment is the projection optical system 1
Some of the lens elements that make up part 3, especially reticle R
By independently driving (moving or tilting in a direction parallel to the optical axis AX) each of the plurality of lens elements close to each other by using a piezoelectric element such as a piezo element, For example, it corrects projection magnification and distortion.
【００２９】次に、投影光学系１３の側方にはオフ・ア
クシス方式のアライメントセンサー（以下「Field Imag
e Alignment 系（ＦＩＡ系）」という）が設けられてい
る。このＦＩＡ系において、ハロゲンランプ２０で発生
した光をコンデンサーレンズ２１及び光ファイバー２２
を介して干渉フィルター２３に導き、ここでレジスト層
の感光波長域及び赤外波長域の光をカットする。干渉フ
ィルター２３を透過した光は、レンズ系２４、ビームス
プリッター２５、ミラー２６及び視野絞りＢＲを介して
テレセントリックな対物レンズ２７に入射する。対物レ
ンズ２７から射出された光が、投影光学系１３の照明視
野を遮光しないように投影光学系１３の鏡筒下部周辺に
固定されたプリズム（又はミラー）２８で反射され、ウ
エハＷをほぼ垂直に照射する。Next, an off-axis type alignment sensor (hereinafter referred to as "Field Imag") is provided on the side of the projection optical system 13.
e Alignment system (FIA system) ”is provided. In this FIA system, the light generated by the halogen lamp 20 is converted into the condenser lens 21 and the optical fiber 22.
It is guided to the interference filter 23 through the light source, and the light in the photosensitive wavelength region and the infrared wavelength region of the resist layer is cut off there. The light transmitted through the interference filter 23 enters the telecentric objective lens 27 via the lens system 24, the beam splitter 25, the mirror 26 and the field stop BR. The light emitted from the objective lens 27 is reflected by a prism (or mirror) 28 fixed around the lower part of the lens barrel of the projection optical system 13 so as not to block the illumination visual field of the projection optical system 13, and the wafer W is almost vertical. To irradiate.
【００３０】対物レンズ２７からの光は、ウエハＷ上の
ウエハマーク（下地マーク）を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム２８、対物レ
ンズ２７、視野絞りＢＲ、ミラー２６、ビームスプリッ
ター２５及びレンズ系２９を介して指標板３０に導かれ
る。ここで、指標板３０は対物レンズ２７及びレンズ系
２９に関してウエハＷと共役な面内に配置され、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
される。更に指標板３０には、その透明窓内に指標マー
クとして、Ｙ方向に延びた２本の直線状マークをＸ方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板３０を通過した光は、第１リレーレンズ系３１、
ミラー３２及び第２リレーレンズ系３３を介して撮像素
子（ＣＣＤカメラ等）３４へ導かれ、撮像素子３４の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子３４からの撮像信号ＳＶは主制御系１
８に供給され、ここでウエハマークのＸ方向の位置（座
標値）が算出される。なお、図２中には示していない
が、上記構成のＦＩＡ系（Ｘ軸用のＦＩＡ系）の他に、
Ｙ方向のマーク位置を検出するためのもう１組のＦＩＡ
系（Ｙ軸用のＦＩＡ系）も設けられている。The light from the objective lens 27 is applied to the partial area including the wafer mark (base mark) on the wafer W, and the light reflected from the area is the prism 28, the objective lens 27, the field stop BR, and the mirror 26. , Is guided to the index plate 30 via the beam splitter 25 and the lens system 29. Here, the index plate 30 is arranged in a plane conjugate with the wafer W with respect to the objective lens 27 and the lens system 29, and the image of the wafer mark on the wafer W is formed in the transparent window of the index plate 30. Further, the index plate 30 is formed with two linear marks extending in the Y direction at predetermined intervals in the X direction as index marks in the transparent window.
The light that has passed through the index plate 30 receives the first relay lens system 31,
The image of the wafer mark and the image of the index mark are formed on the light receiving surface of the image pickup device 34 by being guided to the image pickup device (CCD camera etc.) 34 via the mirror 32 and the second relay lens system 33. The image pickup signal SV from the image pickup device 34 is supplied to the main control system 1
8, the position (coordinate value) of the wafer mark in the X direction is calculated. Although not shown in FIG. 2, in addition to the FIA system having the above configuration (FIA system for X axis),
Another set of FIA for detecting mark position in Y direction
A system (FIA system for Y axis) is also provided.
【００３１】次に、投影光学系１３の上部側方にはＴＴ
Ｌ（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメントセンサー
１７も配置され、アライメントセンサー１７からの位置
検出用の光がミラーＭ１及びＭ２を介して投影光学系１
３に導かれている。その位置検出用の光は投影光学系１
３を介してウエハＷ上のウエハマーク上に照射され、こ
のウエハマークからの反射光が投影光学系１３、ミラー
Ｍ２及びミラーＭ１を介してアライメントセンサー１７
に戻される。アライメントセンサー１７は戻された反射
光を光電変換して得られた信号から、ウエハＷ上のウエ
ハマークの位置を求める。Next, TT is provided on the upper side of the projection optical system 13.
An L (through the lens) type alignment sensor 17 is also arranged, and the position detection light from the alignment sensor 17 is transmitted through the mirrors M1 and M2 to the projection optical system 1.
It is led to 3. The light for detecting the position is the projection optical system 1
The wafer W on the wafer W is irradiated with the reflected light from the wafer W via the projection optical system 13, the mirror M2, and the mirror M1, and the alignment sensor 17
Returned to. The alignment sensor 17 obtains the position of the wafer mark on the wafer W from the signal obtained by photoelectrically converting the returned reflected light.
【００３２】図３は、図２中のＴＴＬ方式のアライメン
トセンサー１７の詳細な構成を示し、この図３におい
て、本例のアライメントセンサー１７は、２光束干渉方
式のアライメント系（以下「ＬＩＡ系」という）とレー
ザ・ステップ・アライメント方式のアライメント系（以
下「ＬＳＡ系」という）とをその光学部材を最大限共有
させて組み合わせたものである。ここでは簡単に説明す
るが、より具体的な構成は特開平２−２７２３０５号公
報に開示されている。FIG. 3 shows a detailed structure of the TTL type alignment sensor 17 in FIG. 2. In FIG. 3, the alignment sensor 17 of this example is a two-beam interference type alignment system (hereinafter referred to as “LIA system”). ) And a laser step alignment type alignment system (hereinafter referred to as “LSA system”), and the optical members thereof are maximally shared. Although briefly described here, a more specific configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-272305.
【００３３】図３において、光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光
源等）４０から射出されたレーザビームはビームスプリ
ッター４１で分割され、ここで反射されたレーザビーム
はシャッター４２を介して第１ビーム成形光学系（ＬＩ
Ａ光学系）４５に入射する。一方、ビームスプリッター
４１を透過したレーザビームは、シャッター４３及びミ
ラー４４を介して第２ビーム成形光学系（ＬＳＡ光学
系）４６に入射する。従って、シャッター４２及び４３
を適宜駆動することにより、ＬＩＡ系とＬＳＡ系とを切
り換えて使用することができる。In FIG. 3, a laser beam emitted from a light source (He-Ne laser light source, etc.) 40 is split by a beam splitter 41, and the laser beam reflected here is passed through a shutter 42 to a first beam shaping optical system. (LI
A optical system) 45. On the other hand, the laser beam transmitted through the beam splitter 41 enters the second beam shaping optical system (LSA optical system) 46 via the shutter 43 and the mirror 44. Therefore, the shutters 42 and 43
Can be used by switching between the LIA system and the LSA system by appropriately driving.
【００３４】さて、ＬＩＡ光学系４５は２組の音響光学
変調器等を含み、所定の周波数差△ｆを与えた２本のレ
ーザビームを、その光軸を挟んでほぼ対称に射出する。
更に、ＬＩＡ光学系４５から射出された２本のレーザビ
ームは、ミラー４７及びビームスプリッター４８を介し
てビームスプリッター４９に達し、ここを透過した２本
のレーザビームはレンズ系（逆フーリエ変換レンズ）５
３及びミラー５４を経て、装置上で固定されている参照
用回折格子５５に、互いに異なる２方向から所定の交差
角で入射して結像（交差）する。光電検出器５６は、参
照用回折格子５５を透過してほぼ同一方向に発生する回
折光同士の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波
状の光電信号ＳＲを主制御系１８（図２参照）内のＬＩ
Ａ演算ユニット５８に出力する。The LIA optical system 45 includes two sets of acousto-optic modulators and the like, and emits two laser beams having a predetermined frequency difference Δf substantially symmetrically with respect to the optical axis.
Further, the two laser beams emitted from the LIA optical system 45 reach the beam splitter 49 via the mirror 47 and the beam splitter 48, and the two laser beams transmitted therethrough are a lens system (inverse Fourier transform lens). 5
The light enters the reference diffraction grating 55, which is fixed on the apparatus, from two different directions at a predetermined crossing angle, and forms an image (crossing) through the mirror 3 and the mirror 54. The photoelectric detector 56 receives the interference light of the diffracted lights that are transmitted through the reference diffraction grating 55 and generated in substantially the same direction, and outputs a sinusoidal photoelectric signal SR corresponding to the intensity of the diffracted light to the main control system 18 (FIG. 2))
It is output to the A arithmetic unit 58.
【００３５】一方、ビームスプリッター４９で反射され
た２本のレーザビームは、対物レンズ５０によって視野
絞り５１の開口部で一度交差した後、ミラーＭ２（図２
中のミラーＭ１は図示省略）を介して投影光学系１３に
入射する。更に、投影光学系１３に入射した２本のレー
ザビームは、投影光学系１３の瞳面で光軸ＡＸに関して
ほぼ対称となって一度スポット状に集光した後、ウエハ
Ｗ上のウエハマークのピッチ方向（Ｙ方向）に関して光
軸ＡＸを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束と
なって、ウエハマーク上に異なる２方向から所定の交差
角で入射する。ウエハマーク上には周波数差△ｆに対応
した速度で移動する１次元の干渉縞が形成され、当該マ
ークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した±１次
回折光（干渉光）は投影光学系１３、対物レンズ５０等
を介して光電検出器５２で受光され、光電検出器５２は
干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電信号Ｓ
ＤｗをＬＩＡ演算ユニット５８に出力する。ＬＩＡ演算
ユニット５８は、２つの光電信号ＳＲ及びＳＤｗの波形
上の位相差からそのウエハマークの位置ずれ量を算出す
ると共に、レーザ干渉計１５からの位置信号ＰＤｓを用
いて、当該位置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、この情報をアライメントデータ
記憶部６１（図４参照）に出力する。On the other hand, the two laser beams reflected by the beam splitter 49 intersect once at the opening of the field stop 51 by the objective lens 50, and then the mirror M2 (see FIG. 2).
The inside mirror M1 is incident on the projection optical system 13 via a mirror (not shown). Further, the two laser beams incident on the projection optical system 13 become substantially symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane of the projection optical system 13 and once converged in a spot shape. The parallel luminous fluxes are inclined with respect to the direction (Y direction) with respect to each other with the optical axis AX in between, and become parallel luminous fluxes, which are incident on the wafer mark from two different directions at a predetermined crossing angle. A one-dimensional interference fringe that moves at a speed corresponding to the frequency difference Δf is formed on the wafer mark, and the ± first-order diffracted light (interference light) generated in the same direction from the mark, that is, the optical axis direction in this case, is projected by the projection optical system. The light is received by the photoelectric detector 52 via the system 13, the objective lens 50, etc., and the photoelectric detector 52 receives the sine-wave photoelectric signal S corresponding to the cycle of the change in brightness of the interference fringes.
Dw is output to the LIA operation unit 58. The LIA calculation unit 58 calculates the position deviation amount of the wafer mark from the phase difference on the waveforms of the two photoelectric signals SR and SDw, and uses the position signal PDs from the laser interferometer 15 to calculate the position deviation amount. The coordinate position of the wafer stage WS when it becomes zero is obtained, and this information is output to the alignment data storage unit 61 (see FIG. 4).
【００３６】また、ＬＳＡ光学系４６はビームエクスパ
ンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、ＬＳＡ光学系
４６から射出されたレーザビームはビームスプリッター
４８及び４９を介して対物レンズ５０に入射する。更
に、対物レンズ５０から射出されるレーザビームは、一
度視野絞り５１の開口部でスリット状に収束した後、ミ
ラーＭ２を介して投影光学系１３に入射する。投影光学
系１３に入射したレーザビームは、その瞳面のほぼ中央
を通った後、投影光学系１３のイメージフィールド内で
Ｘ方向に伸び、且つ光軸ＡＸに向かうような細長い帯状
スポット光としてウエハＷ上に投影される。The LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens, etc., and the laser beam emitted from the LSA optical system 46 enters the objective lens 50 via the beam splitters 48 and 49. Further, the laser beam emitted from the objective lens 50 once converges into a slit shape at the opening of the field stop 51, and then enters the projection optical system 13 via the mirror M2. The laser beam incident on the projection optical system 13 passes through almost the center of its pupil plane, then extends in the X direction within the image field of the projection optical system 13 and is directed to the optical axis AX as an elongated strip-shaped spot light on the wafer. Projected onto W.
【００３７】スポット光とウエハＷ上のウエハマーク
（回折格子マーク）とをＹ方向に相対移動したとき、当
該ウエハマークから発生する光は投影光学系１３、対物
レンズ５０等を介して光電検出器５２で受光される。光
電検出器５２は、ウエハマークからの光のうち±１次〜
３次回折光のみを光電変換し、このように光電変換して
得られた光強度に応じた光電信号ＳＤｉを主制御系１８
内のＬＳＡ演算ユニット５７に出力する。ＬＳＡ演算ユ
ニット５７にはレーザ干渉計１５からの位置信号ＰＤｓ
も供給され、ＬＳＡ演算ユニット５７はウエハステージ
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ＳＤｉをサンプリングする。更に、ＬＳ
Ａ演算ユニット５７は、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
の情報を図４のアライメントデータ記憶部６１に出力す
る。When the spot light and the wafer mark (diffraction grating mark) on the wafer W are moved relative to each other in the Y direction, the light generated from the wafer mark is transmitted through the projection optical system 13, the objective lens 50, etc. to the photoelectric detector. The light is received at 52. The photoelectric detector 52 has ± 1st order of the light from the wafer mark.
Only the third-order diffracted light is photoelectrically converted, and the photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity obtained by photoelectrically converting in this manner is used as the main control system
It is output to the LSA calculation unit 57 in the inside. The LSA arithmetic unit 57 has a position signal PDs from the laser interferometer 15.
Also, the LSA calculation unit 57 samples the photoelectric signal SDi in synchronization with the up / down pulse generated for each unit movement amount of the wafer stage WS. Furthermore, LS
The A calculation unit 57 converts each sampling value into a digital value and stores it in the memory in the order of addresses, then calculates the position of the wafer mark in the Y direction by a predetermined calculation process, and stores this information in the alignment data storage of FIG. It is output to the unit 61.
【００３８】次に、図２の主制御系１８の構成につき図
４を参照して説明する。図４は本例の主制御系１８及び
これと関連する部材を示し、この図４において、ＬＳＡ
演算ユニット５７、ＬＩＡ演算ユニット５８、ＦＩＡ演
算ユニット５９、アライメントデータ記憶部６１、ＥＧ
Ａ演算ユニット６２、記憶部６３、ショットマップデー
タ部６４、システムコントローラ６５、ウエハステージ
コントローラ６６及びレチクルステージコントローラ６
７より主制御系１８が構成されている。これらの部材の
内で、ＬＳＡ演算ユニット５７、ＬＩＡ演算ユニット５
８及びＦＩＡ演算ユニット５９は、供給される光電信号
から、各ウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での
座標位置を求め、この求めた座標位置をアライメントデ
ータ記憶部６１に供給する。アライメントデータ記憶部
６１の計測された座標位置の情報はＥＧＡ演算ユニット
６２に供給される。Next, the structure of the main control system 18 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the main control system 18 of this example and the members related thereto. In FIG.
Arithmetic unit 57, LIA arithmetic unit 58, FIA arithmetic unit 59, alignment data storage unit 61, EG
A calculation unit 62, storage unit 63, shot map data unit 64, system controller 65, wafer stage controller 66, and reticle stage controller 6
A main control system 18 is composed of 7. Among these members, the LSA arithmetic unit 57 and the LIA arithmetic unit 5
8 and the FIA arithmetic unit 59 obtains the coordinate position of each wafer mark in the stage coordinate system (X, Y) from the supplied photoelectric signal, and supplies the obtained coordinate position to the alignment data storage unit 61. Information on the measured coordinate position of the alignment data storage unit 61 is supplied to the EGA arithmetic unit 62.
【００３９】ショットマップデータ記憶部６４には、ウ
エハＷ上の各露光ショットに属するウエハマークのウエ
ハＷ上の座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配列座標値が記
憶され、これら設計上の配列座標値もＥＧＡ演算ユニッ
ト６２に供給される。ＥＧＡ演算ユニット６２は、計測
された座標値及び設計上の座標値に基づいて、最小自乗
法によりウエハＷ上の座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配
列座標値からステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での計算上の配
列座標値を求めるための６個の変換パラメータ（（数
１）の変換パラメータａ〜ｆに対応するもの）を求め、
これら変換パラメータａ〜ｆを記憶部６３に供給する。The shot map data storage unit 64 stores the designed array coordinate values of the wafer marks belonging to each exposure shot on the wafer W in the coordinate system (x, y) on the wafer W. The array coordinate value of is also supplied to the EGA calculation unit 62. Based on the measured coordinate values and the designed coordinate values, the EGA calculation unit 62 uses the least squares method to convert the designed array coordinate values in the coordinate system (x, y) on the wafer W into the stage coordinate system (X , Y) to obtain six conversion parameters (corresponding to the conversion parameters a to f of (Equation 1)) for calculating the calculated array coordinate value,
The conversion parameters a to f are supplied to the storage unit 63.
【００４０】更に、ＥＧＡ演算ユニット６２は、そのよ
うに記憶された変換パラメータａ〜ｆを用いてウエハＷ
上の座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配列座標値からステ
ージ座標系（Ｘ，Ｙ）での計算上の配列座標値を求め、
この計算上の配列座標値をシステムコントローラ６５に
供給する。これに応じて、システムコントローラ６５
は、ウエハステージコントローラ６６を介してレーザ干
渉計１５の計測値をモニターしつつ、モーター１６を介
して図２のウエハステージＷＳを駆動して、ウエハＷ上
の各ショット領域の位置決め及び各ショット領域への露
光を行う。また、システムコントローラ６５は、レチク
ルステージコントローラ６７を介してレーザ干渉計１１
の計測値をモニターしつつ、モーター１２を介して図２
のレチクルステージＲＳを駆動して、レチクルＲの位置
調整を行う。Further, the EGA arithmetic unit 62 uses the conversion parameters a to f stored in such a manner as the wafer W.
Calculate the calculated array coordinate value in the stage coordinate system (X, Y) from the designed array coordinate value in the above coordinate system (x, y),
The calculated array coordinate value is supplied to the system controller 65. In response to this, the system controller 65
2 drives the wafer stage WS of FIG. 2 via the motor 16 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 15 via the wafer stage controller 66, thereby positioning each shot area on the wafer W and each shot area. Exposure to. The system controller 65 also controls the laser interferometer 11 via the reticle stage controller 67.
While monitoring the measured value of
The reticle stage RS is driven to adjust the position of the reticle R.
【００４１】次に、本例で露光対象とするウエハの各露
光ショットの位置決めを行って、各露光ショットにそれ
ぞれレチクルＲのパターン像を投影露光する際の動作に
つき図１のフローチャートを参照して説明する。先ず露
光対象とするウエハＷを図２のウエハステージＷＳ上に
ロードする。図５（ａ）はウエハＷ上の露光ショットの
配列を示し、この図５（ａ）において、ウエハＷ１上に
はウエハＷ１上に設定された座標系（ｘ，ｙ）に沿って
規則的に露光ショットＥＳ１，ＥＳ２，‥‥，ＥＳＮが
形成され、各露光ショットＥＳｉにはそれまでの工程に
よりそれぞれチップパターンが形成されている。また、
各露光ショットＥＳｉはｘ方向及びｙ方向に所定幅のス
トリートラインで区切られており、各露光ショットＥＳ
ｉに近接するｘ方向に伸びたストリートラインの中央部
にアライメントマークとしてのＸ方向のウエハマークＭ
ｘｉが形成され、各露光ショットＥＳｉに近接するｙ方
向に伸びたストリートラインの中央部にＹ方向のウエハ
マークＭｙｉが形成されている。Ｘ方向用のウエハマー
クＭｘｉ及びＹ方向用のウエハマークＭｙｉはそれぞれ
ｘ方向及びｙ方向に所定ピッチで３本の直線パターンを
並べたものであり、これらのパターンはウエハＷの下地
に凹部又は凸部のパターンとして形成したものである。Next, with reference to the flow chart of FIG. 1, the operation of positioning each exposure shot of the wafer to be exposed in this example and projecting and exposing the pattern image of the reticle R on each exposure shot will be described. explain. First, the wafer W to be exposed is loaded on the wafer stage WS shown in FIG. FIG. 5A shows an array of exposure shots on the wafer W. In FIG. 5A, the wafer W1 is regularly arranged along the coordinate system (x, y) set on the wafer W1. Exposure shots ES1, ES2, ..., ESN are formed, and a chip pattern is formed on each exposure shot ESi by the steps up to that point. Also,
Each exposure shot ESi is separated by a street line having a predetermined width in the x direction and the y direction.
Wafer mark M in the X direction as an alignment mark at the center of the street line extending in the x direction close to i
xi is formed, and a wafer mark Myi in the Y direction is formed in the center of the street line extending in the y direction near each exposure shot ESi. The wafer mark Mxi for the X direction and the wafer mark Myi for the Y direction are formed by arranging three linear patterns at a predetermined pitch in the x direction and the y direction, respectively, and these patterns are concave or convex on the base of the wafer W. It is formed as a partial pattern.
【００４２】そして、図１のステップ１０１において、
図５（ａ）に示すように、ウエハＷの全部の露光ショッ
トから予め選択された９個のサンプルショットＳＡ１〜
ＳＡ９についてステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標を
計測する。各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９にもそれ
ぞれＸ方向用及びＹ方向用のウエハマークが近接して形
成されている。本例ではこれらの位置を計測することに
より、各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９のステージ座
標系（Ｘ，Ｙ）上での座標位置を計測する。具体的にサ
ンプルショットＳＡ１に属するウエハマークＭｘ１の撮
像信号が、例えば図２の撮像素子３４を介して図４のＦ
ＩＡ演算ユニット５９に供給され、ＦＩＡ演算ユニット
５９では設定された計測パラメータのもとでそのウエハ
マークＭＸ１のＸ方向の位置検出を行う。Then, in step 101 of FIG.
As shown in FIG. 5A, nine sample shots SA1 to SA1 selected in advance from all the exposure shots of the wafer W
For SA9, the coordinates on the stage coordinate system (X, Y) are measured. Wafer marks for the X direction and the Y direction are also formed close to the sample shots SA1 to SA9, respectively. In this example, by measuring these positions, the coordinate positions of the sample shots SA1 to SA9 on the stage coordinate system (X, Y) are measured. Specifically, the image pickup signal of the wafer mark Mx1 belonging to the sample shot SA1 is transmitted through the image pickup device 34 shown in FIG.
The wafer mark MX1 is supplied to the IA calculation unit 59, and the FIA calculation unit 59 detects the position of the wafer mark MX1 in the X direction based on the set measurement parameters.
【００４３】図６は図２のＦＩＡ系の撮像素子３４で撮
像されるウエハマークＭｘ１の様子を示し、そのときに
得られる撮像信号は図３のＦＩＡ演算ユニット５９に供
給される。図６に示すように、撮像素子３４の撮像視野
ＶＳＡ内には、３本の直線状パターンからなるウエハマ
ークＭｘ１と、これを挟むように図２の指標板３０上に
形成された指標マークＦＭ１，ＦＭ２とが配置されてい
る。撮像素子３４はそれらウエハマークＭｘ１及び指標
マークＦＭ１，ＦＭ２の像を水平走査線ＶＬに沿って電
気的に走査する。この際、１本の走査線だけではＳＮ比
の点で不利なので、撮像視野ＶＳＡに収まる複数本の水
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ことが望ましい。これによ
り、ウエハマークＭｘ１のＸ方向の位置が計測され、同
様にＹ方向用のＦＩＡ系により、サンプルショットＳＡ
１に属するウエハマークＭｙ１のＹ方向の位置が計測さ
れる。FIG. 6 shows a state of the wafer mark Mx1 imaged by the FIA system image pickup device 34 of FIG. 2, and an image pickup signal obtained at that time is supplied to the FIA operation unit 59 of FIG. As shown in FIG. 6, within the imaging visual field VSA of the image sensor 34, a wafer mark Mx1 having three linear patterns and an index mark FM1 formed on the index plate 30 of FIG. 2 so as to sandwich the wafer mark Mx1. , FM2 are arranged. The image sensor 34 electrically scans the images of the wafer mark Mx1 and the index marks FM1 and FM2 along the horizontal scanning line VL. At this time, since only one scanning line is disadvantageous in terms of SN ratio, it is possible to add and average the levels of the imaging signals obtained by a plurality of horizontal scanning lines within the imaging visual field VSA for each pixel in the horizontal direction. desirable. As a result, the position of the wafer mark Mx1 in the X direction is measured, and the sample shot SA is similarly measured by the FIA system for the Y direction.
The position of the wafer mark My1 belonging to 1 in the Y direction is measured.
【００４４】図５（ｂ）はウエハマークの他の例を示
し、この図５（ｂ）において、計測方向であるＸ方向に
対して所定ピッチの回折格子状のパターンからなるウエ
ハマークＭＡｘが形成されている。このウエハマークＭ
Ａｘの位置検出を行うには、図２のアライメントセンサ
ー１７中のＬＩＡ光学系４５（図３参照）から射出され
る２本のレーザビームＢＭ1 及びＢＭ2 を所定の交差角
でそのウエハマークＭＡｘ上に照射する。その交差角及
びウエハマークＭＡｘのＸ方向のピッチは、レーザビー
ムＢＭ1 によるウエハマークＭＡｘからの−１次回折光
Ｂ1(-1) 及びレーザービームＢＭ2 によるウエハマーク
ＭＡｘからの＋１次回折光Ｂ2(+) が平行になるように
設定される。これら−１次回折光Ｂ1(-1) 及び＋１次回
折光Ｂ2(+)の干渉光が図３の光電検出器５２で光電信号
ＳＤｗに変換され、この光電信号ＳＤｗがＬＩＡ演算ユ
ニット５８に供給され、ＬＩＡ演算ユニット５８では、
参照信号としての光電信号ＳＲと光電信号ＳＤｗとの位
相差より、ウエハマークＭＡｘのＸ方向の位置ずれ量を
算出する。FIG. 5 (b) shows another example of the wafer mark. In FIG. 5 (b), a wafer mark MAX formed of a diffraction grating pattern having a predetermined pitch with respect to the measurement direction X is formed. Has been done. This wafer mark M
In order to detect the position of Ax, the two laser beams BM 1 and BM 2 emitted from the LIA optical system 45 (see FIG. 3) in the alignment sensor 17 of FIG. Irradiate on. Its pitch in the X direction of the crossing angle and the wafer mark MAx is the laser beam BM 1 -1 order diffracted light B 1 from the wafer mark MAx by (-1) and the laser beam BM 2 +1 order diffracted light B 2 from the wafer mark MAx by (+) Is set to be parallel. The interference light of the -1st-order diffracted light B 1 (-1) and the + 1st-order diffracted light B 2 (+) is converted into a photoelectric signal SDw by the photoelectric detector 52 of FIG. 3, and this photoelectric signal SDw is supplied to the LIA operation unit 58. In the LIA arithmetic unit 58,
The amount of misalignment of the wafer mark MAx in the X direction is calculated from the phase difference between the photoelectric signal SR as the reference signal and the photoelectric signal SDw.
【００４５】図５（ｃ）はウエハマークの更に他の例を
示し、この図５（ｃ）において、計測方向であるＸ方向
に垂直なＹ方向に対して所定ピッチで配列されたドット
マークからなるウエハマークＭＢｘが形成されている。
このウエハマークＭＢｘの位置検出を行うには、図２の
アライメントセンサー１７中のＬＳＡ光学系４６（図３
参照）から射出されたレーザビームを、そのウエハマー
クＭＢｘの近傍にＹ方向に長いスリット状のスポット光
ＬＸＳとして照射する。そして、図２のウエハステージ
ＷＳを駆動して、ウエハマークＭＢｘをそのスポット光
ＬＸＳに対して走査すると、スポット光ＬＸＳがウエハ
マークＭＢｘ上を走査している範囲では、ウエハマーク
ＭＢｘから所定の方向に回折光が射出される。この回折
光を図３の光電検出器５２で光電変換して得られた光電
信号ＳＤｉがＬＳＡ演算ユニット５７に供給され、ＬＳ
Ａ演算ユニット５７は設定された計測パラメータのもと
でウエハマークＭＢｘのＸ方向の位置を求める。同様
に、他のサンプルショットＳＡ２〜ＳＡ９のステージ座
標系（Ｘ，Ｙ）での座標値が計測され、これら計測され
た座標値は図４のアライメントデータ記憶部６１を介し
てＥＧＡ演算ユニット６２に供給される。FIG. 5C shows still another example of the wafer mark. In FIG. 5C, the dot marks are arranged at a predetermined pitch in the Y direction perpendicular to the X direction which is the measurement direction. The wafer mark MBx is formed.
To detect the position of the wafer mark MBx, the LSA optical system 46 (see FIG. 3) in the alignment sensor 17 of FIG.
The laser beam emitted from the laser beam is emitted as slit-shaped spot light LXS that is long in the Y direction in the vicinity of the wafer mark MBx. When the wafer stage WS of FIG. 2 is driven and the wafer mark MBx is scanned with respect to the spot light LXS, in a range in which the spot light LXS scans the wafer mark MBx, the wafer mark MBx is moved in a predetermined direction from the wafer mark MBx. Diffracted light is emitted to. A photoelectric signal SDi obtained by photoelectrically converting the diffracted light by the photoelectric detector 52 of FIG. 3 is supplied to the LSA operation unit 57, and LS
The A calculation unit 57 obtains the position of the wafer mark MBx in the X direction based on the set measurement parameter. Similarly, the coordinate values of the other sample shots SA2 to SA9 in the stage coordinate system (X, Y) are measured, and these measured coordinate values are sent to the EGA operation unit 62 via the alignment data storage unit 61 of FIG. Supplied.
【００４６】次に、ステップ１０２において、各サンプ
ルショットＳＡ１〜ＳＡ９の非線形誤差量を求める。そ
のためにＥＧＡ演算ユニット６２は、ウエハマークの設
計上の座標値及び計測された座標値より、（数１）を満
足する６個の変換パラメータａ〜ｆの値を例えば単純な
最小自乗法を用いて求める。即ち、ｎ番目のサンプルシ
ョットＳＡｎのステージ座標系上での計測された座標値
を（ＸＭn ，ＹＭn ）、設計上の座標値から（数１）に
基づいて計算された座標値を（Ｘn ，Ｙn ）とすると、
残留誤差成分を次式で表す。但し、図５（ａ）の例で
は、ｍの値は９である。Next, at step 102, the non-linear error amount of each sample shot SA1 to SA9 is obtained. Therefore, the EGA calculation unit 62 uses, for example, a simple least squares method to calculate the values of the six conversion parameters a to f that satisfy (Equation 1) from the designed coordinate values of the wafer mark and the measured coordinate values. Ask for. That is, the measured coordinate value of the nth sample shot SAn on the stage coordinate system is (XM n , YM n ), and the coordinate value calculated from the designed coordinate value based on (Equation 1) is (X n , Y n ),
The residual error component is expressed by the following equation. However, in the example of FIG. 5A, the value of m is 9.
【００４７】[0047]
【数２】 [Equation 2]
【００４８】そして、この残留誤差成分が最小になるよ
うに、（数１）の変換パラメータａ〜ｆの値を定める。
これがＥＧＡ計算と呼ばれる計算である。次に、ＥＧＡ
演算ユニット６２は、計測された座標値（ＸＭn ，ＹＭ
n ）から、そのようにして求めた変換パラメータａ〜ｆ
を用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘn ，Ｙn ）を
差し引いて、全サンプルショットＳＡｉ（ｉ＝１〜９）
の配列誤差の内の非線形誤差量（Ｐｉ，Ｑｉ）を求め
る。これらの非線形誤差量は図４の記憶部６３に供給さ
れる。Then, the values of the conversion parameters a to f of (Equation 1) are determined so that this residual error component is minimized.
This is a calculation called EGA calculation. Next, EGA
The arithmetic unit 62 uses the measured coordinate values (XM n , YM
n ) from the conversion parameters a to f thus obtained
All sample shots SAi (i = 1 to 9) by subtracting the calculated array coordinate values (X n , Y n ) calculated using
The non-linear error amount (Pi, Qi) of the array error of is calculated. These nonlinear error amounts are supplied to the storage unit 63 in FIG.
【００４９】図７（ａ）は、図５（ａ）のウエハＷのサ
ンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の非線形誤差量の一例を
誇張して示し、この図７（ａ）において、サンプルショ
ットＳＡ１における非線形誤差量は非線形誤差ベクトル
〈Ｄ１〉で表され、この非線形誤差ベクトル〈Ｄ１〉の
始点Ｐ１は、サンプルショットＳＡ１の計算上の座標値
（線形誤差量を含む座標値）、そのベクトル〈Ｄ１〉の
終点Ｐ２は、サンプルショットＳＡ１の計測された座標
値を表す。そのベクトル〈Ｄ１〉について、〈Ｄ１〉＝
（Ｐ１，Ｑ１）、が成立している。他のサンプルショッ
トの非線形誤差量もそれぞれ非線形誤差ベクトルにより
表されている。FIG. 7A is an exaggerated example of the non-linear error amount of the sample shots SA1 to SA9 of the wafer W of FIG. 5A. In FIG. 7A, the non-linear error amount of the sample shot SA1 is shown. The amount is represented by a non-linear error vector <D1>, and the starting point P1 of the non-linear error vector <D1> is the calculated coordinate value (coordinate value including the linear error amount) of the sample shot SA1 and the end point of the vector <D1>. P2 represents the measured coordinate value of the sample shot SA1. For the vector <D1>, <D1> =
(P1, Q1) holds. The non-linear error amounts of the other sample shots are also represented by the non-linear error vector.
【００５０】次にステップ１０３において、飛びのサン
プルショットが存在するかどうかを調べる。そのため、
各サンプルショットＳＡｉ（ｉ＝１〜９）の非線形誤差
量（Ｐｉ，Ｑｉ）のＸ成分の平均値Ｐｉ0 及びＹ方向の
平均値Ｑｉ0 を求める。そして、各サンプルショットＳ
Ａｉについて、非線形誤差量のＸ方向の偏差（Ｐｉ−Ｐ
ｉ0 ）及びＹ方向の偏差（Ｑｉ−Ｑｉ0 ）を求め、偏差
ベクトルの絶対値である｛（Ｐｉ−Ｐｉ0 ）2 ＋（Ｑｉ
−Ｑｉ0 ）2 ｝1/2 の値が所定の許容値より大きいもの
を「飛びショット」とする。サンプルショットＳＡ１〜
ＳＡ９の中にそのような飛びショットが存在しない場合
には、動作はステップ１１２に移行して、通常のＥＧＡ
方式でアライメントが行われる。Next, in step 103, it is checked whether or not there are sample jumps. for that reason,
An average value Pi 0 of the X component and an average value Qi 0 of the Y direction of the nonlinear error amount (Pi, Qi) of each sample shot SAi (i = 1 to 9) are obtained. And each sample shot S
For Ai, the deviation of the nonlinear error amount in the X direction (Pi-P
i 0 ) and the deviation (Qi−Qi 0 ) in the Y direction are obtained, and the absolute value of the deviation vector is {(Pi−Pi 0 ) 2 + (Qi
The one in which the value of −Qi 0 ) 2 } 1/2 is larger than a predetermined allowable value is defined as a “jump shot”. Sample shot SA1
If there is no such jump shot in SA9, the operation moves to step 112 and the normal EGA is executed.
Method is used for alignment.
【００５１】即ち、上述の（数２）の残留誤差成分を最
小にするように求められた変換パラメータａ〜ｆと、設
計上の配列座標とを用いて、ＥＧＡ演算ユニット６２に
より（数１）から図５（ａ）の各露光ショットＥＳｉの
計算上の配列座標が求められ、このようにして算出され
た配列座標が図４のシステムコントローラ６５に供給さ
れる。また、ＦＩＡ系、ＬＩＡ系及びＬＳＡ系のアライ
メントセンサーの計測中心と投影光学系１３の露光フィ
ールド内の基準点との間隔であるベースライン量はそれ
ぞれ予め求められている。そこで、システムコントロー
ラ６５は、ＥＧＡ演算ユニット６２で算出された配列座
標にベースライン量の補正を行って得られた計算上の座
標値に基づいて、順次各露光ショット領域ＥＳｉの位置
決めを行って、それぞれレチクルＲのパターン像を露光
する。その後、ステップ１１３で次のウエハへの露光が
行われる。That is, by using the conversion parameters a to f obtained so as to minimize the residual error component of the above (Equation 2) and the designed array coordinates, the EGA arithmetic unit 62 (Equation 1). From this, the calculated array coordinates of each exposure shot ESi in FIG. 5A are obtained, and the array coordinates thus calculated are supplied to the system controller 65 in FIG. The baseline amount, which is the distance between the measurement center of the FIA, LIA, and LSA alignment sensors and the reference point in the exposure field of the projection optical system 13, is determined in advance. Therefore, the system controller 65 sequentially positions each exposure shot area ESi on the basis of the calculated coordinate values obtained by correcting the array amount calculated by the EGA calculation unit 62 with the baseline amount. The pattern image of the reticle R is exposed. Then, in step 113, the next wafer is exposed.
【００５２】一方、図７（ａ）の例えば７番目のサンプ
ルショットＳＡ７の非線形誤差ベクトル〈Ｄ７〉の偏差
ベクトルの絶対値がその許容値を超えているものとする
と、動作はステップ１０３からステップ１０４へ移行す
る。そして、図７（ｂ）に示すように、飛びのサンプル
ショットＳＡ７の周辺の数個（図７（ｂ）の例では８
個）の露光ショットを新たなサンプルショットＳＡ７１
〜ＳＡ７８として選択し、それらサンプルショットＳＡ
７１〜ＳＡ７８のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標
値を計測する。On the other hand, assuming that the absolute value of the deviation vector of the non-linear error vector <D7> of the seventh sample shot SA7 in FIG. 7A exceeds the permissible value, the operation proceeds from step 103 to step 104. Move to. Then, as shown in FIG. 7B, several samples around the skipped sample shot SA7 (8 in the example of FIG. 7B).
Exposure shot of a new sample shot SA71
~ Select SA78 and sample shots SA
The coordinate values of 71 to SA78 on the stage coordinate system (X, Y) are measured.
【００５３】その後、ステップ１０５において、飛びの
サンプルショットＳＡ７の非線形誤差量とその周囲のサ
ンプルショットＳＡ７１〜ＳＡ７８の非線形誤差量との
相関度を調べる。そのような相関度を調べるための一例
として、サンプルショットＳＡ７ｉ（ｉ＝１〜８）とＳ
Ａ７のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）で計測された座標値
（ＸＭ7i，ＹＭ7i）と（ＸＭ7,ＹＭ7)から、設計上の座
標値とステップ１０２で求められた変換パラメータａ〜
ｆとを用いて（数１）に基づいて計算された座標値（Ｘ
7i，Ｙ7i）と（Ｘ′7,Ｙ′7)を差し引いて、サンプルシ
ョットＳＡ７ｉとＳＡ７の配列誤差の内の非線形誤差量
（Ｐ７ｉ，Ｑ７ｉ）と（Ｐ′７，Ｑ′７）を求める。こ
こでは、飛びのサンプルショットＳＡ７の非線形誤差量
（Ｐ′７，Ｑ′７）はステップ１０２で求められた（Ｐ
７，Ｑ７）とは若干異なるので再度求めなおしている。Then, in step 105, the degree of correlation between the non-linear error amount of the skipped sample shot SA7 and the non-linear error amount of the peripheral sample shots SA71 to SA78 is examined. As an example for examining such a degree of correlation, sample shots SA7i (i = 1 to 8) and S
From the coordinate values (XM 7i , YM 7i ) and (XM 7 , YM 7 ) measured in the A7 stage coordinate system (X, Y), the designed coordinate value and the conversion parameter a to be obtained in step 102
The coordinate value (X
7i, by subtracting Y 7i) and the (X '7, Y' 7 ), obtaining the nonlinear error amounts of the alignment errors of the sample shots SA7i and SA7 (P7i, Q7i) and the (P'7, Q'7) . Here, the non-linear error amount (P'7, Q'7) of the jump sample shot SA7 is obtained in step 102 (P
7 and Q7) are slightly different, so we have re-acquired them.
【００５４】次に、飛びのサンプルショットＳＡ７とそ
の周辺のサンプルショットＳＡ７１〜ＳＡ７８の９個の
非線形誤差量のＸ方向の成分の平均値Ｐ0 及びＹ方向の
成分の平均値Ｑ0 を求める。そして、これら平均値（Ｐ
0 ，Ｑ0 ）を飛びのサンプルショットＳＡ７及びその周
辺のサンプルショットＳＡ７１〜ＳＡ７８の非線形誤差
量から差し引いて、偏差ベクトル（Ｐ７ｉ−Ｐ0 ，Ｑ７
ｉ−Ｑ0 ）（ｉ＝１〜８）及び（Ｐ′７−Ｐ0 ，Ｑ′７
−Ｑ0 ）を求める。これら９個の偏差ベクトルの絶対値
をそれぞれ「非相関度」と呼び、これら９個の非相関度
がそれぞれ所定の許容値より大きい場合は、飛びのサン
プルショットＳＡ７とその周囲のサンプルショットＳＡ
７１〜ＳＡ７８との間には相関が無いものとみなす。Next, the average value P 0 of the X direction component and the average value Q 0 of the Y direction component of the nine nonlinear error amounts of the skipped sample shot SA7 and the peripheral sample shots SA71 to SA78 are obtained. And these average values (P
0 , Q 0 ) is subtracted from the non-linear error amount of the skipped sample shot SA7 and the peripheral sample shots SA71 to SA78 to obtain the deviation vector (P7i-P 0 , Q7).
i-Q 0) (i = 1~8) and (P'7-P 0, Q'7
-Q 0 ) is calculated. The absolute values of these nine deviation vectors are referred to as “correlation degrees”, and when the nine correlation degrees are larger than a predetermined allowable value, a jump sample shot SA7 and surrounding sample shots SA
71 to SA78 are regarded as having no correlation.
【００５５】そこで、ステップ１０６において、それら
９個の非相関度がそれぞれその許容値と比較され、図８
（ａ）に示すように、それら非相関度の少なくとも１つ
がその許容値より大きい場合には、飛びのサンプルショ
ットＳＡ７とその周辺のサンプルショットＳＡ７１〜Ｓ
Ａ７８との非線形歪みの傾向が異なる、即ち飛びのサン
プルショットＳＡ７の計測結果はウエハマークの崩れ等
の影響による計測エラーであると判断されるため、動作
はステップ１１０に移行する。図８（ａ）においては、
飛びのサンプルショットＳＡ７の非線形誤差ベクトル
〈Ｄ７〉と、その周囲の非線形誤差ベクトル〈Ｄ７１〉
〜〈Ｄ７８〉との傾向が異なっている。Then, in step 106, these nine decorrelation degrees are compared with their respective allowable values, and
As shown in (a), when at least one of the decorrelation degrees is larger than the allowable value, skip sample shot SA7 and peripheral sample shots SA71 to S71
Since the non-linear distortion tendency is different from that of A78, that is, the measurement result of the jumping sample shot SA7 is determined to be a measurement error due to the influence of wafer mark collapse or the like, the operation proceeds to step 110. In FIG. 8 (a),
Non-linear error vector <D7> of jump sample shot SA7 and non-linear error vector <D71> around it
~ The tendency with <D78> is different.
【００５６】ステップ１１０においては、図７（ａ）の
サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９からその飛びのサンプ
ルショットＳＡ７を除いた８個のサンプルショットの計
測結果を使用して、ＥＧＡ方式でアライメントを行う。
即ち、上述の（数２）の残留誤差成分から、サンプルシ
ョットＳＡ７の残留誤差を差し引いて得られる残留誤差
成分が最小になるように、（数１）の変換パラメータａ
〜ｆの値を定める。そして、この変換パラメータａ〜ｆ
と設計上の座標値から各露光ショットＥＳｉの配列座標
を算出し、この配列座標に基づいてアライメントを行っ
た各露光ショットＥＳｉにそれぞれレチクルＲのパター
ン像を露光する。その後、ステップ１１１で次のウエハ
への露光が行われる。In step 110, the EGA method is used to perform alignment by using the measurement results of eight sample shots obtained by removing the skipped sample shot SA7 from the sample shots SA1 to SA9 in FIG. 7A.
That is, the conversion parameter a of (Equation 1) is set so that the residual error component obtained by subtracting the residual error of the sample shot SA7 from the above-mentioned residual error component of (Equation 2) is minimized.
Determine the value of ~ f. Then, the conversion parameters a to f
Then, the array coordinate of each exposure shot ESi is calculated from the designed coordinate value, and the pattern image of the reticle R is exposed to each exposure shot ESi which is aligned based on this array coordinate. Then, in step 111, the next wafer is exposed.
【００５７】なお、ウエハＷの処理プロセスの状態が良
好で、飛びショットが発生するのは必ずしもウエハマー
クの崩れ等の影響による計測エラーではないと考えられ
る場合には、その飛びのサンプルショットＳＡ７の計測
結果を正しいとみなしても良い。この際、その飛びのサ
ンプルショットＳＡ７への露光を行うには、ダイ・バイ
・ダイ方式で個別に座標位置を計測した結果に基づいて
アライメントを行っても良い。その他に、その飛びのサ
ンプルショットＳＡ７への露光を行うには、後述のよう
な重み付けＥＧＡ方式で、そのサンプルショットＳＡ７
の周囲のサンプルショットの重みを大きくしてアライメ
ントを行うようにしても良い。When it is considered that the wafer W processing condition is good and the occurrence of the jump shot is not necessarily a measurement error due to the influence of the collapse of the wafer mark or the like, the jump sample shot SA7 is taken. The measurement result may be regarded as correct. At this time, in order to perform the exposure to the skipped sample shot SA7, the alignment may be performed based on the result of individually measuring the coordinate position by the die-by-die method. In addition, in order to perform the exposure to the skipped sample shot SA7, the weighted EGA method as described later is used to perform the exposure.
The alignment may be performed by increasing the weight of the sample shots around the.
【００５８】また、ステップ１０６において、図８
（ｂ）に示すように、９個の非相関度がそれぞれその許
容値以下である場合には、飛びのサンプルショットＳＡ
７とその周辺のサンプルショットＳＡ７１〜ＳＡ７８と
の非線形歪みの傾向が同じであり、それらサンプルショ
ットＳＡ７及びＳＡ７１〜ＳＡ７８を囲む歪み領域ＳＡ
７０（図５（ａ）参照）に局所的な非線形歪みが存在す
ると考えられるため、動作はステップ１０７へ移行す
る。図８（ｂ）においては、飛びのサンプルショットＳ
Ａ７の非線形誤差ベクトル〈Ｄ７〉と、その周囲の非線
形誤差ベクトル〈Ｄ７１〉〜〈Ｄ７８〉との傾向がほぼ
等しい。Further, in step 106, as shown in FIG.
As shown in (b), when each of the nine decorrelation degrees is less than or equal to the allowable value, a jump sample shot SA
7 and the peripheral sample shots SA71 to SA78 have the same tendency of non-linear distortion, and the strain area SA surrounding the sample shots SA7 and SA71 to SA78.
Since it is considered that there is a local non-linear distortion in 70 (see FIG. 5A), the operation moves to step 107. In FIG. 8B, a sample shot S is skipped.
The tendency of the non-linear error vector <D7> of A7 and the non-linear error vectors <D71> to <D78> around it are almost equal.
【００５９】このように、ウエハＷ上の歪み領域ＳＡ７
０に局所的な歪みが存在する場合には、ウエハＷ上の全
部の露光ショットＥＳ１〜ＥＳＮのアライメントを重み
付けＥＧＡ方式で行う。この重み付けＥＧＡ方式では、
例えば図９に示すように、ウエハＷ上の任意の露光ショ
ットＥＳｉへの露光を行う際に、９個のサンプルショッ
トＳＡ１〜ＳＡ９及び８個のサンプルショットＳＡ７１
〜ＳＡ７８よりなる１７個のサンプルショットの内のｎ
番目（ｎ＝１〜１７）のサンプルショットに対して、そ
れぞれ重みＷinを割り当てる。Thus, the strained area SA7 on the wafer W is
When there is a local distortion at 0, the alignment of all the exposure shots ES1 to ESN on the wafer W is performed by the weighted EGA method. In this weighted EGA method,
For example, as shown in FIG. 9, when performing exposure on an arbitrary exposure shot ESi on the wafer W, nine sample shots SA1 to SA9 and eight sample shots SA71 are performed.
N out of 17 sample shots consisting of SA78
A weight W in is assigned to each of the nth (n = 1 to 17) sample shots.
【００６０】そして、それら１７個のサンプルショット
の計測された座標値（ＸＭn ，ＹＭ n ）、（数１）に基
づいた計算上の座標値（Ｘn ，Ｙn ）及び重みＷinを用
いて、その露光ショットＥＳｉについての残留誤差成分
Ｅｉを次のように定義する。以下の式でｍの値は１７で
ある。And those 17 sample shots
Measured coordinate value (XMn, YM n), Based on (Equation 1)
Calculated coordinate value (Xn, Yn) And weight WinFor
And the residual error component of the exposure shot ESi
Ei is defined as follows. The value of m is 17 in the following formula
is there.
【００６１】[0061]
【数３】 [Equation 3]
【００６２】この残留誤差成分Ｅｉが最小値を取るよう
に変換パラメータａ〜ｆの値を定め、これら変換パラメ
ータａ〜ｆと、露光ショットＥＳｉの設計上の配列座標
とを（数１）に代入することにより、露光ショットＥＳ
ｉの計算上の配列座標が求められ、この計算上の配列座
標に基づいてアライメントされた露光ショットＥＳｉに
レチクルＲのパターン像が露光される。The values of the conversion parameters a to f are determined so that the residual error component Ei takes the minimum value, and these conversion parameters a to f and the designed arrangement coordinates of the exposure shot ESi are substituted into (Equation 1). Exposure shot ES
The calculated array coordinates of i are obtained, and the pattern image of the reticle R is exposed on the exposure shot ESi aligned based on the calculated array coordinates.
【００６３】次に、その重みＷinを最適化する方法につ
いて説明する。一例として本例では、計測結果が利用さ
れるｎ番目のサンプルショットに対して付与される重み
Ｗinを、図９に示すように、露光ショットＥＳｉからそ
のｎ番目のサンプルショットまでの距離をＬＫｎとして
次のように定める。但し、パラメータＳｉ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。Next, a method for optimizing the weight W in will be described. As an example, in this example, as shown in FIG. 9, the weight W in given to the n-th sample shot in which the measurement result is used is set to the distance LKn from the exposure shot ESi to the n-th sample shot. Is determined as follows. However, the parameter Si is a parameter for changing the degree of weighting.
【００６４】[0064]
【数４】 [Equation 4]
【００６５】この式から明かなように、露光ショットＥ
Ｓｉまでの距離ＬＫｎが短いサンプルショット程、その
計測結果に与える重みＷinが大きくなるようになってい
る。その（数４）において、パラメータＳｉの値が大き
くなると、従来のＥＧＡ方式で得られる結果に近くな
り、パラメータＳｉの値が小さくなると、ダイ・バイ・
ダイ方式で得られる結果に近くなる。本例では、パラメ
ータＳｉは、各露光ショットＥＳｉ毎に、下記の比率ｒ
が所定の値ｒ0 以下になるように設定される。As is clear from this equation, the exposure shot E
The shorter the distance LKn to Si is, the larger the weight W in given to the measurement result becomes. In (Equation 4), when the value of the parameter Si becomes large, the result becomes close to the result obtained by the conventional EGA method, and when the value of the parameter Si becomes small, the die by
It is close to the result obtained by the die method. In this example, the parameter Si is the following ratio r for each exposure shot ESi.
Is set to be a predetermined value r 0 or less.
【００６６】[0066]
【数５】ｒ＝（歪み領域ＳＡ７０の各露光ショットの計
算上の配列座標を計算する場合に、歪み領域ＳＡ７０以
外のサンプルショットに付与される重みＷinの和）／
（歪み領域ＳＡ７０の各露光ショットの計算上の配列座
標を計算する場合に、歪み領域ＳＡ７０内のサンプルシ
ョットに付与される重みＷinの和）[Mathematical formula-see original document] r = (sum of weights W in given to sample shots other than the distortion area SA70 when calculating the calculated array coordinates of each exposure shot in the distortion area SA70) /
(The sum of the weights W in given to the sample shots in the distortion area SA70 when calculating the calculated array coordinates of each exposure shot in the distortion area SA70)
【００６７】これは、図５（ａ）の局所的な歪みがある
歪み領域ＳＡ７０内の露光ショットＥＳｉへの露光を行
う際には、その歪み領域７０以外の領域のサンプルショ
ットＳＡには比較的小さな重みが付与されることを意味
する。これは図１のステップ１０７に対応するものであ
る。また、歪み領域ＳＡ７０以外の領域の露光ショット
ＥＳｉへの露光を行う際には、歪み領域ＳＡ７０内のサ
ンプルショットへの重みが歪み領域ＳＡ７０以外の領域
のサンプルショットＳＡより小さくなるようにして、重
み付けＥＧＡ方式でアライメントを行って露光を行う。
これは図１のステップ１０８に対応する。その後、ステ
ップ１０９で次のウエハへの露光が行われる。This is because when the exposure shot ESi in the strained area SA70 having the local distortion shown in FIG. 5A is exposed, the sample shot SA in the area other than the strained area 70 is relatively exposed. It means that a small weight is given. This corresponds to step 107 in FIG. When the exposure shot ESi in the area other than the distortion area SA70 is exposed, the weight of the sample shot in the distortion area SA70 is set smaller than that of the sample shot SA in the area other than the distortion area SA70. Exposure is performed by performing alignment by the EGA method.
This corresponds to step 108 in FIG. Then, in step 109, the next wafer is exposed.
【００６８】なお、上述の重み付けＥＧＡ方式の重みＷ
inの最適化の別の方法としては、図１のステップ１０６
において、飛びのサンプルショットＳＡ７とその周辺の
サンプルショットＳＡ７１〜７８との相関があることが
判明した場合に、図５（ａ）のウエハＷの全露光ショッ
トＥＳｉ又はほぼ全ての露光ショットＥＳｉの座標位置
を計測し、それぞれ非線形誤差量を求めるようにしても
良い。この場合、これら非線形誤差量の分布に応じて、
重みＷinが定められる。また、重みＷinの分布を種々に
変えて重み付けＥＧＡにより配列座標を求め、残留誤差
成分が最小になるときの重みＷinを使用するようにして
も良い。The weight W of the above weighted EGA method is used.
Another method for optimizing in is step 106 in FIG.
In FIG. 5, when it is found that there is a correlation between the skipped sample shot SA7 and the peripheral sample shots SA71 to 78, the coordinates of all the exposure shots ESi of the wafer W of FIG. The position may be measured and the non-linear error amount may be obtained for each. In this case, depending on the distribution of these nonlinear error amounts,
The weight W in is defined. Further, the distribution of the weight W in may be variously changed to obtain the array coordinates by the weighting EGA, and the weight W in when the residual error component becomes the minimum may be used.
【００６９】なお、図１のステップ１１２のように、ウ
エハＷ上に飛びのサンプルショットが無いが非線形歪み
がある場合に、重み付けＥＧＡ方式でアライメントを行
っても良い。この場合には、パラメータＳｉの値は共通
に例えば次の式のＳｉ0 に設定される。この式におい
て、Ｄは重みパラメータであり、オペレータが重みパラ
メータＤの値を所定値に設定することにより、自動的に
パラメータＳｉ0 、ひいては重みＷinが決定される。As in step 112 of FIG. 1, when there is no sample shot on the wafer W but there is nonlinear distortion, alignment may be performed by the weighted EGA method. In this case, the value of the parameter Si is commonly set to, for example, Si 0 in the following equation. In this equation, D is a weighting parameter, and the operator sets the value of the weighting parameter D to a predetermined value, whereby the parameter Si 0 and thus the weighting W in are automatically determined.
【００７０】[0070]
【数６】Ｓｉ0 ＝Ｄ2 ／（８・loge１０） この重みパラメータ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。
即ち、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、ダイ・バイ・ダイ方
式で得られる結果に近くなる。Si 0 = D 2 / (8 · log e 10) The physical meaning of this weighting parameter D is the range of sample shots effective for calculating the coordinate position of each shot area on the wafer (hereinafter, It is simply called "zone").
That is, when the zone is large, the number of effective sample shots is large, and the result is close to the result obtained by the conventional EGA method. On the contrary, when the zone is small, the number of valid sample shots is small, and the result is close to the result obtained by the die-by-die method.
【００７１】また、共通のパラメータＳｉ0 を決定する
式は（数６）に限定されず、例えば次式を用いることも
できる。但し、ウエハの面積をＡ［ｍｍ2 ］、サンプル
ショットの数をｍ、補正係数（正の実数）をＣとしてい
る。The equation for determining the common parameter Si 0 is not limited to (Equation 6), and the following equation can be used, for example. However, the area of the wafer is A [mm 2 ], the number of sample shots is m, and the correction coefficient (positive real number) is C.
【００７２】[0072]
【数７】Ｓｉ0 ＝Ａ／（ｍ・Ｃ） この式はウエハサイズ（面積）やサンプルショットの数
の変化をパラメータＳｉ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。その補正係数Ｃが小
さい場合はパラメータＳｉ0 の値が大きくなり、従来の
ＥＧＡ方式で得られる結果に近くなり、補正係数Ｃが大
きい場合は、パラメータＳｉ0 の値が小さくなるので、
ダイ・バイ・ダイ方式で得られる結果に近くなる。[Equation 7] Si 0 = A / (m · C) This equation reflects the change in the wafer size (area) and the number of sample shots in the determination of the parameter Si, so that the correction coefficient C The optimum value does not fluctuate too much. When the correction coefficient C is small, the value of the parameter Si 0 is large, which is close to the result obtained by the conventional EGA method, and when the correction coefficient C is large, the value of the parameter Si 0 is small.
It is close to the result obtained by the die-by-die method.
【００７３】但し、本実施例のステップ１０７，１０８
ではウエハＷ上の非線形歪み量に応じてパラメータＳｉ
の値を露光ショット毎に変えているが、パラメータＳｉ
の値を設定する際には、例えば（数６）又は（数７）の
パラメータＳｉ0 の値を基準として、この基準の値を増
減しても良い。また、上述実施例では、パラメータＳｉ
より（数４）に基づいて重みＷinが定められているが、
パラメータＳｉより次のような計算式で求めた重み
Ｗin′を使用しても良い。この場合、図１０に示すよう
に、ウエハの変形中心点（例えば非線形歪みの点対称中
心）、例えばウエハセンターと、ウエハ上の露光ショッ
トＥＳｉとの間の距離（半径）をＬＥｉとして、ウエハ
センターとｍ個（図１０の例ではｍ＝１７）のサンプル
ショットのそれぞれとの間の距離（半径）をＬＷ１〜Ｌ
Ｗｍとする。そして、距離ＬＥｉ及び距離ＬＷ１〜ＬＷ
ｍに応じて、ｍ個のサンプルショットの計測結果の各々
に次式で定義される重みＷin′を与える。However, steps 107 and 108 of the present embodiment.
Then, according to the nonlinear distortion amount on the wafer W, the parameter Si
The value of is changed for each exposure shot.
When setting the value of, the value of the reference may be increased or decreased with reference to the value of the parameter Si 0 of (Equation 6) or (Equation 7), for example. Further, in the above embodiment, the parameter Si
Although the weight W in is determined based on (Equation 4),
The weight W in ′ calculated from the parameter Si by the following formula may be used. In this case, as shown in FIG. 10, the distance (radius) between the deformation center point of the wafer (for example, the point-symmetrical center of nonlinear distortion), for example, the wafer center and the exposure shot ESi on the wafer is set to LEi, and the wafer center is set. Between m and m (m = 17 in the example of FIG. 10) sample shots LW1 to L
Wm. Then, the distance LEi and the distances LW1 to LW
A weight W in ′ defined by the following equation is given to each of the measurement results of m sample shots according to m.
【００７４】[0074]
【数８】 [Equation 8]
【００７５】なお、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こ
とは勿論である。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【００７６】[0076]
【発明の効果】本発明の位置合わせ方法によれば、基板
上から選択されたサンプル領域について非線形誤差量を
求め、この非線形誤差量を周辺の非線形誤差量と比較す
ることにより、非線形誤差量の大きな特異領域（飛びシ
ョット）が計測エラーによるものか又は局所的に歪んだ
領域の一部かどうかを判定している。そして、計測エラ
ーである場合にはその計測結果を除外してアライメント
を行い、局所的に歪んだ領域の場合には、この領域のア
ライメントは主にこの領域のサンプル領域の計測結果に
基づいて行うようにしている。従って、基板上のサンプ
ル領域に飛びショットがある場合でも、基板の全面で高
精度に位置合わせを行うことができる利点がある。According to the alignment method of the present invention, the non-linear error amount is obtained for the sample area selected from the substrate, and the non-linear error amount is compared with the peripheral non-linear error amount to determine the non-linear error amount. It is determined whether the large peculiar region (flying shot) is due to a measurement error or a part of the locally distorted region. Then, in the case of a measurement error, the measurement result is excluded to perform alignment, and in the case of a locally distorted region, alignment of this region is mainly performed based on the measurement result of the sample region of this region. I am trying. Therefore, even if there is a jump shot in the sample area on the substrate, there is an advantage that the alignment can be performed with high accuracy on the entire surface of the substrate.
【図１】本発明による位置合わせ方法の一実施例を含む
露光方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an exposure method including an embodiment of a positioning method according to the present invention.
【図２】図１の露光方法が適用される投影露光装置を示
す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which the exposure method of FIG. 1 is applied.
【図３】図２中のＴＴＬ方式のアライメントセンサー１
７の詳細な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a TTL alignment sensor 1 shown in FIG.
7 is a block diagram showing a detailed configuration of No. 7.
【図４】図２中の主制御系１８等の詳細な構成を示すブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of a main control system 18 and the like in FIG.
【図５】（ａ）は実施例で露光されるウエハ上の露光シ
ョットの配列を示す平面図、（ｂ）はＬＩＡ系用のウエ
ハマークの検出方法の説明図、（ｃ）はＬＳＡ系用のウ
エハマークの検出方法の説明図である。5A is a plan view showing an arrangement of exposure shots on a wafer exposed in the embodiment, FIG. 5B is an explanatory view of a wafer mark detection method for LIA system, and FIG. 5C is for LSA system. FIG. 3 is an explanatory diagram of a wafer mark detection method of FIG.
【図６】ＦＩＡ系のアライメントセンサーの撮像素子の
観察領域を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an observation region of an image sensor of an FIA alignment sensor.
【図７】（ａ）は図５（ａ）のウエハのサンプルショッ
トの線形誤差ベクトルを示す平面図、（ｂ）は図７
（ａ）のサンプルショットＳＡ７の周囲の新たに設定さ
れるサンプルショットを示す一部を切り欠いた平面図で
ある。7A is a plan view showing a linear error vector of a sample shot of the wafer shown in FIG. 5A, and FIG.
It is the top view which notched one part which shows the sample shot newly set around the sample shot SA7 of (a).
【図８】（ａ）はサンプルショットＳＡ７の非線形誤差
量とその周囲のサンプルショットの非線形誤差量との傾
向が異なる場合を示す図、（ｂ）はサンプルショットＳ
Ａ７の非線形誤差量とその周囲のサンプルショットの非
線形誤差量との傾向がほぼ等しい場合を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing a case where the non-linear error amount of the sample shot SA7 and the non-linear error amount of the surrounding sample shots have different tendencies, and FIG.
It is a figure which shows the case where the tendency of the nonlinear error amount of A7 and the nonlinear error amount of the sample shot of the circumference is substantially equal.
【図９】ウエハ上の露光ショットＥＳｉのアライメント
を行う際に、各サンプルショットに割り当てられる重み
の第１の設定方法の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a first setting method of a weight assigned to each sample shot when aligning an exposure shot ESi on a wafer.
【図１０】ウエハ上の露光ショットＥＳｉのアライメン
トを行う際に、各サンプルショットに割り当てられる重
みの第２の設定方法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a second setting method of the weight assigned to each sample shot when the exposure shot ESi on the wafer is aligned.
１ 水銀ランプ ３ 照明光学系 ９ メインコンデンサーレンズ Ｒ レチクル １３ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＷＳ ウエハステージ １５ レーザ干渉計 １７ ＴＴＬ方式のアライメントセンサー １８ 主制御系 ＥＳ１〜ＥＳＮ 露光ショット ＳＡ１〜ＳＡ９，ＳＡ７１〜ＳＡ７８ サンプルショッ
ト ＳＡ７０ 歪み領域 Ｍｘ１ Ｘ方向のウエハマーク Ｍｙ１ Ｙ方向のウエハマーク1 Mercury Lamp 3 Illumination Optical System 9 Main Condenser Lens R Reticle 13 Projection Optical System W Wafer WS Wafer Stage 15 Laser Interferometer 17 TTL Type Alignment Sensor 18 Main Control System ES1 to ESN Exposure Shots SA1 to SA9, SA71 to SA78 Sample Shots SA70 strain region Mx1 wafer mark in X direction My1 wafer mark in Y direction
Claims (1)
座標に基づいて前記基板上に配列された複数の被加工領
域の各々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系
内の所定の加工位置に対して位置合わせするに当たっ
て、前記複数の被加工領域の内、少なくとも３つの予め
選択されたサンプル領域の前記静止座標系上における座
標位置を計測し、該計測された複数の座標位置を統計計
算することによって、前記基板上の複数の被加工領域の
各々の前記静止座標系上における配列座標を算出し、該
算出された複数の被加工領域の各々の配列座標に従って
前記基板の移動位置を制御することによって、前記複数
の被加工領域の各々を前記加工位置に対して位置合わせ
する方法において、 前記サンプル領域のそれぞれの前記静止座標系上におけ
る座標位置を計測する第１工程と、 該第１工程で計測された座標位置より、前記サンプル領
域のそれぞれの前記静止座標系上での座標位置の非線形
誤差量を求める第２工程と、 前記複数のサンプル領域の内の前記非線形誤差量が所定
の許容値を超える特異領域の周辺の前記被加工領域の前
記静止座標系上における座標位置を計測する第３工程
と、 前記第１工程及び第３工程で計測された座標位置より、
前記特異領域の周辺の前記被加工領域の非線形誤差量を
求める第４工程と、を有し、 前記特異領域の周辺の前記被加工領域の非線形誤差量が
前記特異領域の非線形誤差量と同じ傾向の場合に、前記
特異領域及び該特異領域の周辺の前記被加工領域の各々
の前記静止座標系上における配列座標を、前記特異領域
の前記第１工程で計測された座標位置及び前記特異領域
の周辺の前記被加工領域の前記第３工程で計測された座
標位置を統計計算することによって算出し、 前記特異領域の周辺の前記被加工領域の非線形誤差量が
前記特異領域の非線形誤差量と異なる傾向の場合に、前
記特異領域について前記第１工程で計測された座標位置
を除いた前記第１工程及び前記第３工程で計測された座
標位置を統計計算することによって、前記被加工領域の
各々の前記静止座標系上における配列座標を算出するこ
とを特徴とする位置合わせ方法。1. A plurality of processed regions arranged on the substrate based on arrangement coordinates on a sample coordinate system set on the substrate are defined in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. Upon aligning with respect to a predetermined processing position, the coordinate position of at least three preselected sample areas in the stationary coordinate system among the plurality of processing areas is measured, and the plurality of measured coordinates are measured. By statistically calculating the position, the array coordinates on the stationary coordinate system of each of the plurality of processed regions on the substrate are calculated, and the substrate according to the calculated array coordinates of each of the plurality of processed regions. A method of aligning each of the plurality of processed regions with respect to the processing position by controlling a moving position, wherein the sample region is arranged on the stationary coordinate system. A first step of measuring a coordinate position; a second step of obtaining a non-linear error amount of a coordinate position of each of the sample areas on the stationary coordinate system from the coordinate position measured in the first step; Third step of measuring the coordinate position on the stationary coordinate system of the processed area around the singular area in which the non-linear error amount of the sample area exceeds a predetermined allowable value, and the first step and the third step. From the coordinate position measured in the process,
A fourth step of obtaining a non-linear error amount of the processed region around the singular region, wherein the non-linear error amount of the processed region around the singular region is the same as the non-linear error amount of the singular region. In the case of, the array coordinates on the stationary coordinate system of each of the unique region and the processed region around the unique region are defined as the coordinate position of the unique region and the unique position of the unique region. It is calculated by statistically calculating the coordinate position of the peripheral processed region measured in the third step, and the non-linear error amount of the peripheral processed region of the unique region is different from the non-linear error amount of the specific region. In the case of a tendency, the processed area is obtained by statistically calculating the coordinate positions measured in the first step and the third step excluding the coordinate positions measured in the first step for the unique area. Alignment method and calculating the arrangement coordinates on each of said stationary coordinate system.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5079415A JPH06291021A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | Alignment method |
| US08/704,363 US5808910A (en) | 1993-04-06 | 1996-08-29 | Alignment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5079415A JPH06291021A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | Alignment method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291021A true JPH06291021A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=13689244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5079415A Withdrawn JPH06291021A (en) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | Alignment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06291021A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353121A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Nikon Corp | Exposure method and device-manufacturing method |
| JP2003506898A (en) * | 1999-08-10 | 2003-02-18 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Method and apparatus for run-to-run control of overlay registration |
| US7640142B2 (en) | 2005-07-28 | 2009-12-29 | Nuflare Technology, Inc. | Position measurement apparatus and method and pattern forming apparatus and writing method |
| JP2010186918A (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nikon Corp | Alignment method, exposure method and exposure device, device manufacturing method, and exposure system |
| JP2016072507A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | キヤノン株式会社 | Exposure device, exposure method and device manufacturing method |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP5079415A patent/JPH06291021A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506898A (en) * | 1999-08-10 | 2003-02-18 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Method and apparatus for run-to-run control of overlay registration |
| JP4666858B2 (en) * | 1999-08-10 | 2011-04-06 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | Method and apparatus for per-run control of overlay registration |
| JP2002353121A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Nikon Corp | Exposure method and device-manufacturing method |
| US7640142B2 (en) | 2005-07-28 | 2009-12-29 | Nuflare Technology, Inc. | Position measurement apparatus and method and pattern forming apparatus and writing method |
| JP2010186918A (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nikon Corp | Alignment method, exposure method and exposure device, device manufacturing method, and exposure system |
| JP2016072507A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | キヤノン株式会社 | Exposure device, exposure method and device manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5808910A (en) | Alignment method | |
| JP3265504B2 (en) | Exposure method and apparatus, and method for manufacturing semiconductor element | |
| JP3033135B2 (en) | Projection exposure apparatus and method | |
| US5798195A (en) | Stepping accuracy measuring method | |
| US5493402A (en) | EGA alignment method using a plurality of weighting coefficients | |
| US20030158701A1 (en) | Alignment method and apparatus therefor | |
| JPH1055946A (en) | Exposure requirement measuring method | |
| CN112639623B (en) | Apparatus and method for measuring position of alignment mark | |
| US5929978A (en) | Projection exposure apparatus | |
| JP3451607B2 (en) | Positioning method and apparatus, and exposure method and apparatus | |
| JPH06267820A (en) | Position detector | |
| JPH06291021A (en) | Alignment method | |
| JP3219217B2 (en) | Positioning method and apparatus, and exposure method and apparatus | |
| JP3369266B2 (en) | Stage position control accuracy measurement method | |
| JPH06349707A (en) | Alignment method | |
| JPH09236425A (en) | Face position detector | |
| JP3531227B2 (en) | Exposure method and exposure apparatus | |
| JPH08288192A (en) | Projection aligner | |
| JPH06349704A (en) | Alignment method | |
| JP3003646B2 (en) | Projection exposure equipment | |
| JPH0992591A (en) | Aligning method | |
| JPH06314648A (en) | Aligning method | |
| JP3491206B2 (en) | Positioning method and apparatus, and exposure method and apparatus | |
| JPH11168050A (en) | Exposure method and exposure system | |
| JP3003694B2 (en) | Projection exposure equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |