JPH08321451A - 位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＴＲ方式のアライメントセンサを使用して
ＥＧＡ方式のアライメントを行う場合に、ダイ・バイ・
ダイ方式でアライメントを行う場合の制御シーケンスを
利用できるようにし、且つ計測に要する時間を従来より
短縮する。 【構成】 レチクルステージの初期位置を記憶した後
（ステップ１０２）、設計上の配列座標に基づいてウエ
ハ上の各サンプルショットを露光位置に位置決めし（ス
テップ１０４）、ＴＴＲ方式のアライメントセンサを用
いてレチクルマークとウエハマークとが重なるようにし
た状態で、レチクルステージの平均位置（ｘ _n,ｙ_n,θ_n)
を求める（ステップ１０５，１０６）。各サンプルショ
ットに対応するレチクルステージの移動量をアライメン
トデータとしてＥＧＡ方式のアライメントを行う（ステ
ップ１０９，１１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば統計的手法を用
いて予測した配列座標に基づいてウエハ上の各ショット
領域とレチクルのパターンとの位置合わせを行う位置合
わせ（アライメント）方法に関し、特にＴＴＲ（スルー
・ザ・レチクル）方式のアライメントセンサを使用する
場合に適用して好適なものである。

【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、マスクとしてのレチ
クルのパターンを投影光学系を介してフォトレジストが
塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショ
ット領域に転写する投影露光装置（ステッパー等）が使
用されている。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こ
れから露光するレチクルのパターンとの位置合わせ、即
ちウエハの位置合わせ（ウエハアライメント）を高精度
に行う必要がある。従来の投影露光装置におけるウエハ
の高精度な位置合わせ方法として、例えば特開昭６１−
４４４２９号公報で開示されているように、ウエハ上か
ら選択された所定個数のショット領域（サンプルショッ
ト）に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）
の座標位置を計測し、この計測結果を統計処理してウエ
ハ上の各ショット領域の配列座標を算出するエンハンス
ト・グローバル・アライメント（以下、「ＥＧＡ」と略
称する）方式のアライメント方法が知られている。

【０００３】これに対して、ウエハ上の各ショット領域
への露光を行う前にそれぞれ各ショット領域に付設され
たウエハマークの位置（又はレチクルマークとの位置ず
れ量）の計測を行い、この計測結果に基づいて位置合わ
せを行うサイト・バイ・サイト方式、又はダイ・バイ・
ダイ方式のアライメント方法も知られている。前者のサ
イト・バイ・サイト方式とは、ＴＴＬ（スルー・ザ・レ
ンズ）方式、又はオフ・アクシス方式のように、計測位
置と露光位置とが異なっているアライメントセンサを使
用する場合のアライメント方法である。一方、後者のダ
イ・バイ・ダイ方式とは、投影光学系を介してウエハマ
ークとレチクル上のアライメントマーク（レチクルマー
ク）との位置ずれ量を直接計測するＴＴＲ（スルー・ザ
・レチクル）方式のように、計測位置と露光位置とが同
一のアライメントセンサを使用する場合のアライメント
方法である。このようにＴＴＲ方式のアライメントセン
サを使用してダイ・バイ・ダイ方式のアライメントを行
う際には、レチクルステージの制御系にアライメントセ
ンサによって計測される位置ずれ量の情報を送り、その
位置ずれ量が所定の許容値以内に収まるようにレチクル
ステージの位置を微調整していた。

【０００４】また、ＴＴＬ方式、又はオフ・アクシス方
式のアライメントセンサを使用してＥＧＡ方式でアライ
メントを行うことも可能である。この際には、元々計測
位置と露光位置とが異なるため、計測動作自体はサイト
・バイ・サイト方式でアライメントを行う場合と同じで
ある。同様に、ＴＴＲ方式のアライメントセンサを使用
してＥＧＡ方式でアライメントを行うことも可能であ
り、このために従来はウエハステージをステッピング駆
動し、計測対象の各ウエハマークを順次ＴＴＲ方式のア
ライメントセンサの計測位置に設定して、各ウエハマー
クと対応するレチクルマークとの位置ずれ量の計測を行
っていた。そして、その計測後の制御方式として従来
は、アライメントセンサによって得られる位置ずれ量
を中央制御系経由でレチクルステージの制御系に送る方
法、又はその位置ずれ量をパラレルに中央制御系及び
レチクルステージの制御系に送る方式が使用されてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、のよ
うに計測された位置ずれ量を中央制御系経由でレチクル
ステージの制御系に送る方式は、信号伝達に時間を要し
アライメントに要する時間が長くなるため、露光工程の
スループット（単位時間当りのウエハの処理枚数）が低
下するという不都合があった。また、のように計測さ
れた位置ずれ量を中央制御系にも送る方式は、ダイ・バ
イ・ダイ方式では使用されない制御方式であるため、そ
の方式を使用するためには装置構成が複雑化すると共
に、別の制御シーケンスを組み込む必要があり、製造コ
ストが増大するという不都合があった。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、ＴＴＲ方式のア
ライメントセンサを使用してＥＧＡ方式のアライメント
を行う場合に、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを
行う場合の制御シーケンスを利用できると共に、計測に
要する時間を従来より短縮できる位置合わせ方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【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〜図３に示すように、マスク（４）
に形成されたパターンを基板（６）上の各ショット領域
に転写するために、基板（６）の各ショット領域とマス
ク（４）のパターンとの位置合わせを行う位置合わせ方
法において、基板（６）上の全部のショット領域のうち
所定のショット領域（サンプルショット）のそれぞれに
ついて、マスク（４）及び基板（６）の少なくとも一方
を移動してマスク（４）のパターンと当該ショット領域
との位置合わせを行うと共に、マスク（４）及び基板
（６）の少なくとも一方のデータ上の目標位置に対する
移動量を計測する第１工程（ステップ１０３〜１０８）
と、この第１工程でそれら所定のショット領域のそれぞ
れについて計測された移動量に基づいて、基板（６）上
の全部のショット領域のそれぞれとマスク（４）のパタ
ーンとの位置合わせを行う第２工程（ステップ１０９〜
１１１）と、を有するものである。

【０００８】この場合、その第２工程は、一例としてそ
の第１工程で計測された移動量、及び基板（６）上の全
部のショット領域の設計上の配列データを統計処理し
て、基板（６）上の全部のショット領域のそれぞれとマ
スク（４）のパターンとの位置合わせを行うための配列
データを算出する工程（ステップ１０９，１１０）を含
むものである。

【０００９】また、その第１工程で計測される所定のシ
ョット領域の個数は基板（６）上の全部のショット領域
の個数より少ないことが望ましい。また、その第１工程
でマスク（４）及び基板（６）の少なくとも一方の移動
量を計測する際に、マスク（４）の移動量と基板（６）
の移動量とを独立に計測し、この計測結果の差分を求め
るようにしてもよい。

【００１０】

【作用】斯かる本発明を、ＴＴＲ方式のように計測位置
と露光位置とが同じアライメントセンサを使用してＥＧ
Ａ方式でアライメントを行う場合に適用した場合につき
説明する。この場合、基板（６）上の全部のショット領
域から選ばれた所定のＫ個のショット領域を計測対象の
サンプルショットとして、これらサンプルショットにつ
いてダイ・バイ・ダイ方式で露光量を０とした露光動作
を行う。即ち、先ず第１工程では、最初に基板側のステ
ージとマスク側のステージとの位置合わせを行ってお
く。その後、例えば基板側のステージを駆動して基板
（６）上の各サンプルショットを設計上の配列データに
基づいてそれぞれ露光位置に設定した後、アライメント
センサにより当該サンプルショットとマスク（４）との
位置ずれ量（正確には２つのアライメントマークの位置
ずれ量）を計測し、この位置ずれ量を所定の目標値とす
るようにマスク側のステージの位置を微調整し、このと
きのマスク側のステージの初期値からの移動量をそれぞ
れ求めて記憶する。

【００１１】このようにして得られたマスク側のステー
ジの移動量は、マスク（４）を固定して各サンプルショ
ットとマスクとの位置ずれ量を計測する場合の計測値と
等価であるため、その移動量をアライメントデータとし
てＥＧＡ方式のアライメントを行うことができる。そこ
で、第２工程では、第１工程で得られた移動量、及び基
板（６）上の全部のショット領域の設計上の配列データ
を統計処理して基板（６）上の全部のショット領域の配
列座標を求め、この配列座標に基づいて位置合わせを行
う。従って、ダイ・バイ・ダイ方式のアライメントのシ
ーケンスをそのまま使用すると共に、各サンプルショッ
トについてマスク（４）の移動量を計測しておくだけで
ＥＧＡ方式のアライメントデータが短時間に蓄積できる
ことになる。また、アライメントセンサは必ずしもマス
ク（４）と基板（６）との位置ずれ量を出力する機能を
備える必要はなく、例えばその位置ずれ量が所定の目標
値とほぼ合致したときにアライメント完了を示す信号を
出力する機能を備えているだけでもよい。

【００１２】なお、ダイ・バイ・ダイ方式のアライメン
トのシーケンスが、例えばマスク側を固定して基板側の
位置を微調整して位置合わせを行う方式である場合に
は、この方式に本発明を適用して各サンプルショット毎
に基板側の移動量を計測し、この移動量を用いてＥＧＡ
方式のアライメントを行うことができる。次に、その第
１工程で計測される所定のショット領域（サンプルショ
ット）を基板（６）上の全部のショット領域とすること
も可能であるが、計測時間を短縮し、且つ平均化効果を
得るためには、その所定のショット領域の個数を全部の
ショット領域の個数より少なくし、且つ或る程度以上の
個数とすることが望ましい。

【００１３】また、例えば基板（６）の位置を設計上の
配列データに従って位置決めし、マスク（４）側の移動
量を計測する場合でも、振動等により基板（６）の位置
がずれる場合もある。そこで、基板（６）の移動量をも
計測しておき、マスク（４）の移動量との差分を求める
ことにより、より正確に位置合わせを行うことができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の一実施
例につき図面を参照して説明する。本実施例は、ステッ
パー型の投影露光装置において２光束ヘテロダイン干渉
方式でＴＴＲ方式のアライメントセンサを使用して、Ｅ
ＧＡ方式でアライメントを行う場合に本発明を適用した
ものである。２光束干渉方式は、ＬＩＡ（Laser Interf
erometric Alignment)方式とも呼ばれている。

【００１５】図２は、本例の投影露光装置の全体の概略
構成を示し、この図１において、露光時には露光照明系
６０からの波長λ₀ の露光用の照明光がダイクロイック
ミラー３で反射されてレチクル４に照射され、その照明
光のもとでレチクル４のパターンが投影光学系５を介し
て例えば１／５に縮小されてフォトレジストが塗布され
たウエハ６上の各ショット領域に投影される。露光用の
照明光として、本例では水銀ランプのｉ線（波長：３６
５ｎｍ）を使用するが、それ以外にエキシマレーザ光
（波長：２４８ｎｍ，１９３ｎｍ等）等も使用できる。
ここで、投影光学系５の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、
Ｚ軸に垂直な平面で図２の紙面に平行にＹ軸を、図２の
紙面に垂直にＸ軸を取る。

【００１６】この場合、レチクル４はレチクルステージ
９上に保持され、レチクルステージ９は投影光学系５の
光軸ＡＸに垂直な平面内でＸ方向、Ｙ方向、及び回転方
向（θ方向）にレチクル４の位置決めを行う。レチクル
ステージ９上に固定された移動鏡６３ｍ、及び外部に設
置されたレーザ干渉計６３によりレチクルステージ９の
Ｘ座標、Ｙ座標、及び回転角が常時計測され、計測値が
レチクルステージ制御系６４、及び後述のアライメント
信号処理系６８に供給され、その計測値はレチクルステ
ージ制御系６４を介して装置全体の動作を統轄制御する
中央制御系６１にも供給されている。中央制御系６１
が、レチクルステージ制御系６４にレチクルステージ９
の目標位置及び目標回転角の情報を供給すると、それに
応じてレチクルステージ制御系６４がレチクルステージ
駆動部６２を介してレチクルステージ９の位置及び回転
角をそれぞれ目標値に設定する。

【００１７】一方、ウエハ６はウエハホルダ７を介して
Ｘステージ８Ｘ及びＹステージ８Ｙ等からなるウエハス
テージ上に載置されている。実際には、Ｘステージ８Ｘ
上に、ウエハ６をＺ方向に位置決めするＺステージ等も
載置されている。ウエハステージは投影光学系５の光軸
ＡＸに垂直な平面内でＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向
（θ方向）にウエハ６の位置決めを行う。Ｘステージ８
Ｘ上に固定された移動鏡６６ｍ、及び外部に設置された
レーザ干渉計６６によりウエハ６のＸ座標、Ｙ座標、及
び回転角が常時計測され、計測値がウエハステージ制御
系６７に供給され、その計測値はウエハステージ制御系
６７を介して中央制御系６１にも供給されている。中央
制御系６１が、ウエハステージ制御系６７にウエハ６の
目標位置及び目標回転角の情報を供給すると、それに応
じてウエハステージ制御系６７がウエハステージ駆動部
６５を介してウエハステージの位置及び回転角を制御す
る。

【００１８】また、ウエハステージ側のＸステージ８Ｘ
上のウエハ６の近傍に基準マーク部材１１が固定され、
基準マーク部材１１上にレチクル４の投影光学系５の光
軸ＡＸに対する位置合わせ等において基準となる基準マ
ークが形成されている。それに対応して、レチクル４の
周辺部の上方には、レチクル４上のアライメントマーク
とその基準マークとの位置ずれ量を検出するための２個
のレチクルアライメント顕微鏡３９及び４０（図２参
照）が配置されている。これらのレチクルアライメント
顕微鏡３９及び４０による検出結果が中央制御系６１に
供給される。

【００１９】次に、本例のＬＩＡ方式のアライメントセ
ンサにつき詳細に説明する。このアライメントセンサ
は、ダイクロイックミラー３の上方の対物レンズ２、そ
の上方のアライメント光学系１、及びアライメント信号
処理系６８より構成されている。アライメントを行う際
には、アライメント光学系１中のレーザ光源から射出さ
れたレーザビームは、所定の周波数変調を受けてアライ
メント光として射出される。アライメント光としては、
ウエハ６上に塗布されているフォトレジストに対する感
光性の弱い波長域の光（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光源か
らの波長６３３ｎｍのレーザビーム等）が使用される。
このアライメント光は対物レンズ２、ダイクロイックミ
ラー３を透過してレチクル４上の回折格子状のレチクル
マーク３５Ａ、及び光透過性の窓部（レチクル窓）３７
Ａに照射され、レチクル窓３７Ａを透過したアライメン
ト光がウエハ６上の位置決め対象のショット領域に付設
されたウエハマーク４８Ａに照射される。ここでは、レ
チクルマーク３５Ａ及びウエハマーク４８Ａの計測方向
をＸ方向とする。

【００２０】そして、ウエハマーク４８Ａでの回折によ
り生じたヘテロダインビーム、及びレチクルマーク３５
Ａでの回折により生じたヘテロダインビームが、ダイク
ロイックミラー３、及び対物レンズ２を経てアライメン
ト光学系１に戻り、アライメント光学系１内の受光系で
２つのビート信号が生成される。これらのビート信号が
アライメント信号処理系６８に供給され、ここで２つの
ビート信号の位相差が検出され、検出された位相差が中
央制御系６１に供給される。

【００２１】次に、図２〜図６を参照して、本例のＬＩ
Ａ方式のアライメントセンサからのアライメント光の光
路、並びにレチクルマーク及びウエハマークの検出方法
につき説明する。図２において、アライメント光学系１
からは、露光波長λ₀ と異なる平均波長λ₁ で周波数差
Δｆ（本例では５０ｋＨｚ）の１対のレチクルアライメ
ント照明光ＲＢ₁ ，ＲＢ₂ 、及びウエハアライメント照
明光ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ が射出される。

【００２２】図３は、図２をＹ方向に見た側面図であ
り、この図３に示すように、レチクルアライメント照明
光ＲＢ₁ ，ＲＢ₂ は対物レンズ２によってレチクル４上
に集光され、レチクル４の下面の回折格子状のレチクル
マーク３５Ａにそれぞれ入射角−θ_R1，θ_R1で照射され
る。図５は、本例のレチクル４のレチクルマーク３５Ａ
の周辺の拡大図であり、この図５において、Ｘ軸用のレ
チクルマーク３５Ａは、Ｘ方向にピッチＰ_R で形成され
た回折格子よりなるマークであり、レチクルマーク３５
Ａの内側にウエハ側に向かうアライメント光を通過させ
るためのレチクル窓３７Ａが形成されている。そして、
レチクルマーク３５Ａに照明光ＲＢ₁ ，ＲＢ₂ よりなる
光束５０が照射され、レチクル窓３７Ａを照明光Ｗ
Ｂ₁ ，ＷＢ₂ よりなる光束５１が通過している。

【００２３】図３に戻り、入射角−θ_R1，θ_R1とレチク
ルマーク３５Ａの格子ピッチＰ_R とは次式の関係にあ
り、照明光ＲＢ₁ の＋１次回折光ＲＢ₁ ⁺¹ と照明光ＲＢ
₂ の−１次回折光ＲＢ₂ ^-1 とはそれぞれ真上に発生し、
アライメント検出光（ヘテロダインビーム）として対物
レンズ２を介してアライメント光学系１に戻る。 sin θ_R1＝λ₁ ／Ｐ_R 一方、ウエハアライメント照明光ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ はレチ
クル４のレチクル窓３７Ａを通過し、投影光学系５中の
色収差制御板１０に達する。色収差制御板１０の照明光
ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ が通過する部分には、それぞれ回折格子
状の軸上色収差制御素子が形成されており、照明光ＷＢ
₁ ，ＷＢ₂ はそれぞれ角度−θ_G1，θ_G1だけ曲げられ
て、回折格子状のウエハマーク４８Ａに対しそれぞれ入
射角−θ_W1，θ_W1で照射される。

【００２４】図６は、ウエハマーク４８Ａの拡大図を示
し、この図６において、ウエハマーク４８Ａは、Ｘ方向
にピッチＰ_W で形成された凹凸の回折格子よりなる。そ
して、ウエハマーク４８Ａに、照明光ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ よ
りなる光束５１が照射されている。図３に戻り、入射角
−θ_W1，θ_W1とウエハマーク４８Ａの格子ピッチＰ_Wと
は次式の関係にあり、照明光ＷＢ₁ の＋１次回折光ＷＢ
₁ ⁺¹ と照明光ＷＢ₂ の−１次回折光ＷＢ₂ ^-1 とはそれぞ
れ真上に発生し、これら２つの回折光がアライメント検
出光（ヘテロダインビーム）となる。

【００２５】sin θ_W1＝λ₁ ／Ｐ_W この場合、図２に示すように、色収差制御板１０の偏向
作用によりウエハアライメント照明光は、非計測方向
（Ｙ方向）においてウエハ６に対して角度θ_m だけ傾い
て入射するため、上記各アライメント検出光が色収差制
御板１０上で通過する位置は入射時に通過した位置と異
なる。ウエハマーク４８Ａからのアライメント検出光
は、色収差制御板１０上の別の軸上色収差制御素子を通
ることによって横方向の色収差が補正されて、レチクル
窓３７Ａに向かう。その後、各検出光はレチクル窓３７
Ａ、及び対物レンズ２を介して再びアライメント光学系
１へと戻る。また、ウエハアライメント照明光は、色収
差制御板１０が配置されない場合に比べ、ウエハ６の表
面でＹ方向にΔβだけずれた位置を照明する。

【００２６】ここで、図４を参照して、アライメント光
学系１について詳しく説明する。図４（ａ）はアライメ
ント光学系１を図３と同じ方向から見た図、図４（ｂ）
は図４（ａ）の底面図である。図４（ａ）において、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光源１２から射出されたレーザビームＢ
はハーフプリズム１３で２分割され、それぞれ周波数Ｆ
₁ ，Ｆ₂ で駆動されている音響光学素子（以下、「ＡＯ
Ｍ」と言う）１５，１６に入射する。周波数Ｆ₁ 及びＦ
₂ はそれぞれ数１０ＭＨｚであり、且つ両周波数の差が
５０ｋＨｚとなっている。ＡＯＭ１５及び１６から射出
された回折光のうち、それぞれ＋１次回折光Ｂ₂ 及びＢ
₁ のみをスリット板１７及び１８で抽出する。抽出され
た一方の＋１次回折光Ｂ₂ の内でハーフプリズム２２を
透過した光束と、他方の＋１次回折光Ｂ₁ の内でハーフ
プリズム２２で反射された光束とが、やや離れて平行に
集光レンズ２３に向かう。

【００２７】そして、集光レンズ２３で集光された２つ
の光束が視野絞り２４により整形され、視野絞り２４を
通過した１対の光束がプリズム２５で図４（ａ）の紙面
に垂直な方向に２分割されて１対のレチクルアライメン
ト照明光ＲＢ₁ ，ＲＢ₂ 、及び１対のウエハアライメン
ト照明光ＷＢ₁ ，ＷＢ₂ が生成される。これら２対のア
ライメント照明光は、レンズ２６及びハーフプリズム２
７を介して図３の対物レンズ２に向かう。

【００２８】一方、図３のレチクルマーク３５Ａ及びウ
エハマーク４８Ａからのアライメント検出光は、図４
（ａ）のアライメント光学系１に戻った後、ハーフプリ
ズム２７により反射され、レンズ２８を経てレチクル、
及びウエハと共役な位置にある検出光分離プリズム２９
によって、レチクル検出光とウエハ検出光とに分離され
る。図４（ｂ）に示すように、検出光分離プリズム２９
はウエハ検出光を反射し、レチクル検出光を透過する部
分反射プリズムであり、レチクル検出光ＲＢ₁ ⁺¹，ＲＢ₂
^-1 は検出光分離プリズム２９を透過し、光電検出素子
３０によって受光される。そして、ウエハ検出光ＷＢ₁
⁺¹ ，ＷＢ₂ ^-1 は検出光分離プリズム２９で反射され
て、図４（ａ）の光電検出素子３１によって受光され
る。光電検出素子３０からレチクルマークの位置に対応
するレチクルビート信号Ｓ_R が出力され、光電検出素子
３１からウエハマークの位置に対応するウエハビート信
号Ｓ_W が出力される。

【００２９】図１１は、レチクルビート信号Ｓ_R 、及び
ウエハビート信号Ｓ_W の一例を示す。レチクルビート信
号Ｓ_R 、及びウエハビート信号Ｓ_W はそれぞれ周波数Δ
ｆ（＝５０ｋＨｚ）の正弦波状のビート信号であり、両
者の位相差Δφ_T[ｒａｄ］はレチクル４、及びウエハ６
のＸ方向への相対移動量により変化し、その相対移動量
Δｘは以下の式に示す通りである。

【００３０】 Δｘ（レチクル上）＝Ｐ_R ・Δφ_T ／（４π）， Δｘ（ウエハ上） ＝Ｐ_W ・Δφ_T ／（４π） なお、レチクルマークのピッチＰ_R に、図３の投影光学
系５の投影倍率（縮小倍率）を掛けたものがウエハマー
クのピッチＰ_W となっている。レチクルビート信号Ｓ_R
及びウエハビート信号Ｓ_W はそれぞれ図２のアライメン
ト信号処理系６８に供給され、ここで両信号Ｓ_R ，Ｓ_W
の位相差が検出される。検出された位相差は中央制御系
６１に供給される。例えばダイ・バイ・ダイ方式のアラ
イメントを行う場合には、中央制御系６１は、両ビート
信号Ｓ_R ，Ｓ_Wの位相差に基づき、レチクルマークとウ
エハマークとの位置ずれが所定の目標追い込み値になる
ように、レチクルステージ制御系６４を介してレチクル
ステージ９の位置を調整する。また、実際にはその他に
３軸のＬＩＡ方式のアライメント光学系が設けられ、こ
れら３軸のアライメント光学系からの２つのビート信号
の位相差についてもそれぞれ所定の目標追い込み値とな
るように制御が行われる。その後、レチクル４のパター
ン像がウエハ６の当該ショット領域に投影露光される。

【００３１】次に、本例の投影露光装置でＥＧＡ方式の
アライメントを行ってから、ウエハ上の各ショット領域
にレチクルのパターンを転写する場合の動作の一例につ
き図１のフローチャート、及び図７〜図１０を参照して
説明する。先ず、図７は本例で使用されるレチクル４の
パターン配置を示し、この図７において、レチクル４の
下面で枠状の遮光帯３３中がパターン領域３２となり、
このパターン領域３２内に転写用の回路パターンが描画
されている。そして、矩形のパターン領域３２内で各辺
の近傍にＸ方向に所定ピッチで配列された回折格子状の
１対のレチクルマーク３５Ａ，３５Ｂ、及びＹ方向に所
定ピッチで配列された回折格子状の１対のレチクルマー
ク３６Ａ，３６Ｂが形成され、これらのレチクルマーク
３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂの内側にそれぞれレチ
クル窓３７Ａ，３７Ｂ，３８Ａ，３８Ｂが形成されてい
る。また、遮光帯３３をＸ方向に挟むように十字型のア
ライメントマーク３４Ａ及び３４Ｂが形成されている。

【００３２】これに対応して、図８は、ウエハ６上の一
部のショット領域の拡大図を示し、この図８において、
中央の矩形のショット領域４７の内部で各辺の近傍にＸ
方向に所定ピッチで配列された回折格子状の１対のウエ
ハマーク４８Ａ，４８Ｂ、及びＹ方向に所定ピッチで配
列された回折格子状の１対のウエハマーク４９Ａ，４９
Ｂが形成されている。同様に他のショット領域において
も、それぞれ１対のＸ軸のウエハマーク、及び１対のＹ
軸のウエハマークが形成されている。なお、これらのウ
エハマークは、各ショット領域の間のストリートライン
領域上に形成されている場合もある。

【００３３】この場合、ショット領域４７を計測対象の
サンプルショットとすると、ウエハマーク４８Ａと対応
する図７のレチクルマーク３５Ａとの位置ずれ量が図２
のアライメント光学系１により検出され、他の３個のウ
エハマーク４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂと対応する図７のレ
チクルマーク３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂとの位置ずれ量が
不図示の他の３個のアライメント光学系により検出さ
れ、検出結果が図２の中央制御系６１に供給される。即
ち、計測される位置ずれ量の自由度は４である。これに
対して、ウエハ６とレチクル４との相対移動の自由度は
３（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）しかないため、例えばＸ
方向の位置ずれ量については２組のＸ軸のマークの位置
ずれ量の平均値を使用し、Ｙ方向の位置ずれ量について
は２組のＹ軸のマークの位置ずれ量の平均値を使用す
る。そして、θ方向のずれ量については、Ｘ軸及びＹ軸
の４組のマークの位置ずれ量の平均値を使用するように
する。これにより平均化効果が得られる。

【００３４】また、図９は本例のウエハステージ上にあ
る基準マーク部材１１のパターン配置を示し、この図９
において、ガラス基板よりなる基準マーク部材１１上に
Ｘ方向に所定間隔で枠状の基準マーク４１Ａ及び４１Ｂ
が形成されている。基準マーク４１Ａ，４１Ｂの間隔
は、図７に示すレチクル４上のアライメントマーク３４
Ａ，３４Ｂの間隔に投影光学系５の投影倍率を乗じて得
られる間隔と同じに設定してあり、且つ基準マーク４１
Ａ及び４１Ｂは、底面側から露光用の照明光と同じ波長
域の照明光で投影光学系５側に照明されている。また、
基準マーク４１Ａ及び４１Ｂの間に、ウエハマークの位
置決めの基準となるＸ軸の基準回折格子マーク４２Ａ，
４２Ｂ、及びＹ軸の基準回折格子マーク４３Ａ，４３Ｂ
が形成されている。

【００３５】そして、図１のステップ１０１において、
図２のレチクル４の投影光学系５に対する位置決め（レ
チクルアライメント）を行う。具体的に、中央制御系６
１は、予め求められているデータに基づいてウエハステ
ージを駆動して、図９の基準マーク部材１１の基準マー
ク４１Ａ，４１Ｂの中点を投影光学系５の光軸ＡＸと合
致させる。その後、中央制御系６１は、図３の２つのレ
チクルアライメント顕微鏡３９，４０からの撮像信号を
取り込む。

【００３６】図１０は、それらレチクルアライメント顕
微鏡３９，４０の観察視野３９ａ，４０ａを示し、この
図１０において、一方の観察視野３９ａ内では基準マー
ク４１Ａのレチクル上への像４１ＡＲとレチクル側のア
ライメントマーク３４Ａとが観察され、他方の観察視野
４０ａ内では基準マーク４１Ｂの像４１ＢＲとアライメ
ントマーク３４Ｂとが観察されている。そこで、図２の
中央制御系６１では、レチクルステージ制御系６４を介
してレチクルステージ９の位置を微調整することによ
り、図１０においてアライメントマーク３４Ａ及び３４
Ｂの中心がそれぞれ基準マークの像４１ＡＲ及び４１Ｂ
Ｒの中心と合致するように、レチクル４のＸ方向、Ｙ方
向、及びθ方向への位置決めを行う。なお、例えばアラ
イメントマーク３４Ａ及び３４Ｂの間隔が設計値からず
れているような場合には、アライメントマーク３４Ａ及
び３４Ｂの中心をそれぞれ基準マークの像４１ＡＲ及び
４１ＢＲの中心から対称にずらすようにすればよい。

【００３７】このようにレチクルアライメントが完了し
た状態で、更に図２のＬＩＡ方式のアライメントセンサ
のアライメント光学系１、及び他の３個のアライメント
光学系を作動させて、４組のレチクルビート信号及びウ
エハビート信号をアライメント信号処理系６８に取り込
み、このときの４組のビート信号の位相差Δφ₁ 〜Δφ
₄ を目標追い込み値としてアライメント信号処理系６８
内の記憶部に記憶する。この場合、アライメント光学系
１から出力される２つのビート信号の位相差Δφ₁ は、
図９の基準マーク部材１１上の基準回折格子マーク４２
Ａと、図７のレチクル４上のレチクルマーク３５Ａとの
Ｘ方向の位置ずれ量に対応する。同様に、他の位相差Δ
φ₂ 〜Δφ₄ は、基準回折格子マーク４２Ｂ，４３Ａ，
４３Ｂとそれぞれ対応するレチクルマーク３５Ｂ，３６
Ａ，３６Ｂとの位置ずれ量に対応する。

【００３８】次のステップ１０２において、レチクルア
ライメント完了後のレチクルステージ９の位置を初期位
置としてアライメント信号処理系６８内の記憶部に記憶
する。その初期位置は、レーザ干渉計６３により計測さ
れるＸ座標ｘ₀ 、Ｙ座標ｙ₀、及び回転角θ₀ よりなる
ため、その初期位置を（ｘ₀ ，ｙ₀ ，θ₀ ）で表す。次
に、ウエハ６上の全部のショット領域からＫ個（Ｋは３
以上の整数）のショット領域をサンプルショットとして
選択する。この際に、ウエハ６上の全部のショット領域
の中心、及び各ウエハマークのウエハ６上の座標系（試
料座標系）での設計上の配列座標は、中央制御系６１内
の記憶部に記憶されている。以下ではｎ番目（ｎ＝１〜
Ｋ）のサンプルショットの中心の設計上の配列座標を
（Ｘ_n ，Ｙ _n)とする。また、図２においてウエハ６のウ
エハステージに対する大まかなアライメント（プリアラ
イメント）は既に実行され、その試料座標系上の座標か
ら、ウエハステージ側のレーザ干渉計６６の計測値で規
定されるステージ座標系上の座標を求めるための変換係
数の大まかな値は求められているものとする。

【００３９】そして、それらのサンプルショットについ
てダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを行いつつ露光
量を０として疑似的に露光を行う。即ち、中央制御系６
１はステップ１０３において、サンプルショットの順序
を示す整数ｎを１に初期化した後、ステップ１０４に移
行して、ｎ番目のサンプルショットの中心の設計上の配
列座標（Ｘ_n ，Ｙ_n)をステージ座標系での配列座標に変
換する。そして、この変換後の配列座標に基づきウエハ
ステージ制御系６７を介してＸステージ８Ｘ、及びＹス
テージ８Ｙをステッピング駆動することにより、ｎ番目
のサンプルショットの中心を露光フィールドの中心（露
光位置）に設定する。但し、実際にはウエハ６の伸縮、
回転誤差等によってそのサンプルショットの中心は露光
位置から外れている。この位置ずれ量がアライメント誤
差であり、本例ではこのアライメント誤差をレチクルス
テージ９側を移動することにより補正する。ここで説明
の便宜上、ｎ番目のサンプルショットを図８のショット
領域４７であるとする。

【００４０】そのため、ステップ１０５において、中央
制御系６１はＴＴＲ方式でＬＩＡ方式の４個のアライメ
ントセンサを作動させて、図７の４個のレチクルマーク
３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂと、対応する図８のｎ
番目のサンプルショットの４個のウエハマーク４８Ａ，
４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂとの位置ずれ量に対応するビー
ト信号の位相差Δφ_A,Δφ_B,Δφ_C,Δφ_D を計測させ
る。アライメント信号処理系６８内では、計測された位
相差Δφ_A 〜Δφ_D からステップ１０１で求められてい
る目標追い込み値Δφ₁ 〜Δφ₄ を差し引いて得られる
位相誤差を中央制御系６１に供給する。これに応じて中
央制御系６１では、例えばそれらの位相誤差の内の２つ
のＸ方向の位相誤差の平均値の絶対値が所定の第１の閾
値以下となり、２つのＹ方向の位相誤差の平均値の絶対
値がその第１の閾値以下となり、且つ４つの位相誤差の
絶対値の和が所定の第２の閾値以下となるように、レチ
クルステージ制御系６４を介してレチクルステージ９を
Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に位置決めする。このように位
置決めが行われた状態をアライメント完了状態と呼ぶ。

【００４１】その後、ステップ１０６において、アライ
メント完了状態で中央制御系６１はウエハステージ、及
びレチクルステージ９を所定時間だけ静止させておく。
通常はこの状態で露光が行われるが、本例では露光は行
わない。即ち、露光用照明系６０からの露光用の照明光
をレチクル４に照射することなく、所定時間ウエハステ
ージ及びレチクルステージを静止させておく。そして、
アライメント信号処理系６８では、このアライメント完
了状態の所定時間の間に、レチクル側のレーザ干渉計６
３からの計測値を平均化して、レチクルステージ９のＸ
座標の平均値ｘ _n,Ｙ座標の平均値ｙ_n,回転角の平均値θ
_n を求め、これらの値をレチクルステージ９の平均位置
（ｘ_n,ｙ_n,θ_n)として記憶する。

【００４２】続くステップ１０７で、整数ｎの値を１だ
け増加させた後、ステップ１０８に移行してＫ個のサン
プルショットについて計測が終わったかどうかを判定す
る。従って、ステップ１０４〜１０７がＫ回繰り返され
て、Ｋ個のサンプルショットのそれぞれについてアライ
メント完了状態でのレチクルステージ９の平均位置（ｘ
₁ ，ｙ₁ ，θ₁)〜（ｘ_K ，ｙ_K ，θ_K)が求めて記憶され
る。このようにしてＫ個のサンプルショットについてレ
チクルステージ９の平均位置が得られると、動作はステ
ップ１０８からステップ１０９に移行する。

【００４３】そして、アライメント信号処理系６８は、
中央制御系６１に対して、Ｋ個のサンプルショットのそ
れぞれについて、アライメント完了状態でのレチクルス
テージ９の初期位置からの移動量（ｘ_n-ｘ₀,ｙ_n-ｙ₀,θ
_n-θ₀)（ｎ＝１〜Ｋ）をアライメントデータとして供給
する。中央制御系６１は、供給されたアライメントデー
タを用いてＥＧＡ方式でアライメントを行う際の座標変
換パラメータ（以下、「ＥＧＡパラメータ」と呼ぶ）を
算出する。なお、別置きのコンピュータでそのＥＧＡパ
ラメータを算出してもよい。

【００４４】ここで、ＥＧＡパラメータの一例、及びそ
の算出方法の一例につき説明する。先ず、図８において
ウエハ６上の直交座標系（試料座標系）を（ｘ，ｙ）と
して、ショット領域４７をｎ番目のサンプルショットと
する。このサンプルショットの中心の基準点４７ａの座
標系（ｘ，ｙ）における設計上の座標値は（Ｃ_Xn，
Ｃ _Yn）で表されるものとする。この座標値（Ｃ_Xn，
Ｃ_Yn）は、ステップ１０４で使用されるｎ番目のサンプ
ルショットの設計上の配列座標（Ｘ_n,Ｙ_n)と同じであ
る。ここで、試料座標系（ｘ，ｙ）に平行で基準点４７
ａを原点とする直交座標系を（α，β）として、ウエハ
マーク４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂの座標系（α，
β）上における設計上の座標がそれぞれ（Ｓ_1Xn,
Ｓ_1Yn)，（Ｓ_2Xn,Ｓ_2Yn)，（Ｓ_3Xn,Ｓ_3Yn)，（Ｓ_4Xn,Ｓ
_4Yn)で表されるものとする。なお、図８のウエハマーク
４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂは１次元マークである
ため、各マークの非計測方向での座標は、ＥＧＡパラメ
ータを求める際には使用する必要はない。このとき、Ｎ
番目（ここではＮ＝１〜４）のウエハマークの試料座標
系（ｘ，ｙ）での設計上の配列座標を（Ｄ_NXn,Ｄ_NYn)と
すると、次の関係が成立している。

【００４５】

【数１】

【００４６】次に、試料座標系（ｘ，ｙ）上の設計上の
座標からステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標への座標変
換パラメータを次の６個のＥＧＡパラメータとする。 ウエハの残留回転誤差Θ：これはステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）に対する試料座標系（ｘ，ｙ）の回転で表さ
れる。 ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度Ｗ：これは主にＸ
軸方向及びＹ軸方向のウエハステージの送りが正確に直
交していないことにより生じる。

【００４７】ウエハの座標系（ｘ，ｙ）におけるｘ方
向のスケーリング（線形伸縮）Ｒｘ、及びｙ方向のスケ
ーリングＲｙ：これはウエハ６が加工プロセス等によっ
て全体的に伸縮していることにより生じる。例えばスケ
ーリングＲｘは、ウエハ６上のｘ方向の２点間の距離の
実測値と設計値との比である。 ウエハ上の座標系（α，β）のステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）に対するオフセットＯｘ，Ｏｙ：これはウエハ６が
ウエハステージに対して全体的に微小量だけずれること
により生じる。

【００４８】更に、各ショット領域内にも重ね合わせ誤
差の要因がある。これらの誤差要因は、オフセット成分
を除いて考えると、図８において座標系（α，β）上の
設計上の座標からウエハ上の座標系（ｘ，ｙ）の座標を
求めるための次のような４個の座標変換パラメータ（こ
れも「ＥＧＡパラメータ」と呼ぶ）で表される。 チップローテーションθ：これは、ウエハ上の座標系
（ｘ，ｙ）に対する各ショット領域の回転誤差である。 チップ直交度ｗ：これは、レチクル上のパターン自体
の歪みや投影光学系のディストーション等によって生じ
るチップパターンの直交度の誤差である。 ｘ方向及びｙ方向のチップスケーリングｒｘ，ｒｙ：
これは、例えば投影倍率の誤差等によって生じる各ショ
ット領域内のチップパターンの線形伸縮である。

【００４９】上述の〜の１０個のＥＧＡパラメー
タ、ｎ番目のサンプルショットの基準点４７ａの設計上
の座標値（Ｃ_Xn，Ｃ_Yn）、及びウエハマーク４８Ａ，４
８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂの設計上の座標（Ｓ_NXn,Ｓ_NYn)
（Ｎ＝１〜４）を用いると、ウエハマーク４８Ａ，４８
Ｂ，４９Ａ，４９Ｂのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上で実
際にあるべき位置の座標（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn)（Ｎ＝１〜４）
は次のように表される。但し、Ａ及びＢは２行×２列の
行列である。

【００５０】

【数２】

【００５１】この場合、ウエハの残留回転誤差Θ、直交
度Ｗ、チップローテーションθ、及びチップ直交度ｗが
それぞれ微小量であるとして近似計算を行うと、行列Ａ
及びＢは次のように表される。

【００５２】

【数３】

【００５３】更に、後述の最小自乗法の適用を容易にす
るためには、それらの行列Ａ及びＢを次のような行列
Ａ’及びＢ’で近似してもよい。この場合、ウエハのス
ケーリングＲｘ、及びＲｙをそれぞれ新たなパラメータ
Γｘ、及びΓｙを用いて、Ｒｘ＝１＋Γｘ、及びＲｙ＝
１＋Γｙで表す。同様に、チップスケーリングｒｘ、及
びｒｙをそれぞれ新たなパラメータγｘ、及びγｙを用
いて、ｒｘ＝１＋γｘ、及びｒｙ＝１＋γｙで表す。そ
して、パラメータΓｘ，Γｙ，γｘ，γｙが微小量であ
るとすると、（数３）の行列Ａ及びＢは次のような行列
Ａ’及びＢ’で近似できる。

【００５４】

【数４】

【００５５】次に、行列Ａ’及びＢ’を用いるものとし
て、（数２）の座標変換式に含まれる１０個のＥＧＡパ
ラメータ（Θ，Ｗ，Γｘ（＝Ｒｘ−１），Γｙ，Ｏｘ，
Ｏｙ，θ，ｗ，γｘ（＝ｒｘ−１），γｙ）を最小自乗
法により求める。具体的に、ｎ番目のサンプルショット
の基準点４７ａの設計上の座標値（Ｃ_Xn，Ｃ_Yn）、及び
ウエハマーク４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂの設計上
の座標（Ｓ_NXn,Ｓ_NYn)（Ｎ＝１〜４）を（数２）に代入
して計算される座標値を（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn)として、ステー
ジ座標系（Ｘ，Ｙ）上で実際に計測されたウエハマーク
４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂの座標値を（ＦＭ_NXn,
ＦＭ_NYn)とする。そして、Ｋ個のサンプルショットの各
ウエハマークについて、実際に計測された座標値（ＦＭ
_NXn,ＦＭ_NYn)とその計算上の座標値（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn)との
差の自乗和を求めて得られる量を次のように残留誤差成
分ΔＥとする。

【００５６】

【数５】

【００５７】そして、この残留誤差成分ΔＥを１０個の
ＥＧＡパラメータで順次偏微分し、その値がそれぞれ０
になるような方程式をたてて、それら１０個の連立方程
式を解けば１０個のＥＧＡパラメータを求めることがで
きる。これがＥＧＡ演算である。但し、本例のステップ
１０９では、ｎ番目のサンプルショットのアライメント
データとしてレチクルステージ９の初期位置からの移動
量（ｘ_n-ｘ₀,ｙ_n-ｙ₀,θ _n-θ₀)（ｎ＝１〜Ｋ）が供給さ
れ、各ウエハマーク毎の計測データは供給されていな
い。この場合には、先ず、初期位置からのＫ個の回転誤
差（θ_n-θ₀)の平均値がそのままチップローテーション
θとなり、他のチップスケーリングｒｘ，ｒｙ、及びチ
ップ直交度ｗの値は不明である。更に、（数２）で行列
Ｂ（正確には行列Ｂ’）を０とおいて、ｎ番目のサンプ
ルショットの基準点４７ａの設計上の座標値（Ｃ_Xn，Ｃ
_Yn）を代入して得られる座標を計算上の座標値（Ｆ_NXn,
Ｆ_NYn)とする。また、投影光学系５の投影倍率をζと
し、プリアライメントで求められた変換係数を用いて設
計上の座標値（Ｃ_Xn，Ｃ_Yn）を変換して得られる大まか
な計算上の座標値、即ちステップ１０４で位置決めの目
標となるステージ座標系上でのｎ番目のサンプルショッ
トの座標値を（Ｘ’_n,Ｙ’_n)とする。

【００５８】この場合、ｎ番目のサンプルショットのス
テージ座標系（Ｘ，Ｙ）上で実際に計測される座標値
（ＦＭ_NXn,ＦＭ_NYn)は、（Ｘ’_n −ζ（ｘ_n-ｘ₀)，Ｙ’
_n −ζ（ｙ_n-ｙ₀)）となる。従って、これらの実際に計
測される座標値（ＦＭ_NXn,ＦＭ _NYn)、及び計算上の座標
値（Ｆ_NXn,Ｆ_NYn)により表される（数５）の残留誤差成
分ΔＥを最小にするように、行列Ａ’の４個のＥＧＡパ
ラメータ（ウエハの残留回転誤差Θ，直交度Ｗ，スケー
リングΓｘ（＝Ｒｘ−１），Γｙ）、及び残りの２個の
オフセットＯｘ，Ｏｙの値を定めればよい。

【００５９】次に、ステップ１１０に移行して、中央制
御系６１はステップ１０９で求めたＥＧＡパラメータを
含む行列Ａ’及びオフセットＯｘ，Ｏｙを用いて、次式
にウエハ６上の全部のショット領域の基準点の設計上の
配列座標値（Ｃ_Xn，Ｃ_Yn）を順次代入することにより、
それら各基準点のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での計算
上の配列座標値（Ｇ_Xn，Ｇ_Yn）を求める。

【００６０】

【数６】

【００６１】また、本例ではチップローテーションθも
求められているため、行列Ａ’中のウエハの残留回転誤
差Θとチップローテーションθとの和（Θ＋θ）に合わ
せて、レチクルステージ９を回転する。なお、本例では
チップ直交度ｗ、及びチップスケーリングｒｘ，ｒｙは
求められていないが、仮にチップ直交度ｗが求められて
いる場合、本例のようにステッパー型（一括露光型）の
投影露光装置では厳密な意味での補正はできない。しか
しながら、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相
対的に走査して露光を行う走査露光型の投影露光装置を
使用する場合には、露光時に例えばレチクルの走査方向
とウエハの走査方向とをずらすことによりそのチップ直
交度ｗを補正できる。

【００６２】また、仮にチップスケーリングｒｘ，ｒｙ
が求められている場合、そのチップスケーリングｒｘ，
ｒｙに合わせて投影光学系５の投影倍率の補正を行うこ
とが望ましい。この際にも、走査露光型の投影露光装置
を使用する場合には、露光時に例えばレチクルとウエハ
との走査速度比を調整することにより、走査方向のチッ
プスケーリングの補正を行うことができる。

【００６３】その後、ステップ１１１において、（数
６）の計算により得られた配列座標（Ｇ_Xn，Ｇ_Yn）に基
づいて、ウエハ６上の各ショット領域の基準点を順次図
２の投影光学系５の露光フィールド内の中心に位置合わ
せして、当該ショット領域に対してレチクル４のパター
ン像を投影露光する。そして、ウエハ６上の全てのショ
ット領域への露光が終了した後に、ウエハ６の現像等の
処理が行われる。

【００６４】このように本例によれば、ＴＴＲ方式のア
ライメントセンサを使用してＥＧＡ方式のアライメント
を行う場合に、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメント及
び露光を行う際のシーケンスがそのまま使用できる。更
に、各サンプルショットの位置ずれ量の計測を行う際に
は、レチクルマークとウエハマークとの位置合わせを行
った状態で、レチクルステージ９の移動量を計測するの
みであるため、計測時間が短縮され、結果として露光工
程のスループットが改善されている。

【００６５】なお、上述実施例では、ステップ１０６で
レチクルステージ９の回転角θ_n を求めているが、例え
ばチップローテーションの補正を行う必要がないときに
は必ずしも回転角θ_n を求めなくともよい。また、上述
実施例で使用されているＥＧＡ方式のアライメントで
は、（数５）の残留誤差成分ΔＥは各サンプルショット
（又は各ウエハマーク）からの寄与が均等である。しか
しながら、例えばウエハ６が所定の基準点を中心として
歪んでいるような場合には、サンプルショットの位置に
応じて（数５）の残留誤差成分ΔＥの各項に異なる重み
を付与することが望ましい。このようにサンプルショッ
ト（又はウエハマーク）毎に重みを付与する方式を重み
付けＥＧＡ方式と呼ぶが、重み付けＥＧＡ方式でアライ
メントを行う場合にも本発明が適用できる。

【００６６】次に、上述実施例の変形例につき説明す
る。この変形例は、特に図２の投影露光装置におけるウ
エハステージの位置決め精度が不十分である場合に有効
なものである。このようにウエハステージの位置決め精
度が不十分である場合には、図１のステップ１０６にお
いて、アライメント完了状態でウエハステージの位置が
目標位置からずれている恐れがあり、レチクルステージ
９の移動量を計測するだけでは不十分である。そこで、
この変形例の図１のステップ１０６に対応する工程で
は、アライメント完了状態でレチクルステージ９の平均
位置（ｘ_n,ｙ_n,θ_n)の他に、ウエハ側のレーザ干渉計６
６による計測値に基づいて、ウエハステージのＸ方向、
Ｙ方向、及び回転方向での目標位置からのずれ量の平均
値（ΔＸ_n,ΔＹ_n,Δφ_n)を計測する。また、投影光学系
５のレチクルからウエハへの投影倍率はζであるため、
そのレチクルステージ９の平均位置を次式により補正す
る。

【００６７】

【数７】（ｘ_n'，ｙ_n'，θ_n'）＝（ｘ_n,ｙ_n,θ_n)−（１
／ζ）（ΔＸ_n,ΔＹ_n,Δφ_n) そして、この補正後の平均位置（ｘ_n'，ｙ_n'，θ_n'）を
用いてＥＧＡ方式のアライメントを行う。この変形例に
よれば、ウエハステージの移動量も計測されているた
め、より高精度に位置合わせが行われる。

【００６８】なお、上述実施例のアライメント信号処理
系６８からは、レチクルマークとウエハマークとの相対
位置ずれ量に対応する２つのビート信号の位相差が出力
されているが、必ずしもレチクルマークとウエハマーク
との相対位置ずれ量を定量的に計測できなくとも、その
相対位置ずれ量の符号、及びその相対位置ずれ量の絶対
値が所定の許容値より小さいかどうかを示す情報を出力
するだけのアライメントセンサを使用することも可能で
ある。この場合にも、図１のステップ１０６において、
そのアライメントセンサからその相対位置ずれ量の絶対
値が所定の許容値より小さいことを示す情報が出力され
ている状態でレチクルステージ９の平均位置を求めるこ
とにより、上述実施例と同様にアライメントを行うこと
ができる。

【００６９】また、上述実施例ではアライメントセンサ
として、ＬＩＡ方式のアライメントセンサが使用されて
いるが、例えば所定の照明光のもとでレチクルマーク及
びウエハマークの像を撮像し、撮像データを画像処理し
て位置ずれ量を計測する画像処理方式（ＦＩＡ方式）等
のアライメントセンサを使用する場合にも、本発明を適
用することにより上述実施例と同等の効果が得られる。

【００７０】このように本発明は上述実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、第１工程において、例
えばＴＴＲ方式のアライメントセンサを使用してマスク
パターンと所定のショット領域（サンプルショット）と
の位置合わせを行った状態で、マスクと基板との少なく
とも一方のデータ上の目標位置に対する移動量を計測し
ている。そして、この移動量をアライメント誤差とみな
すことにより第２工程において、基板上の全部のショッ
ト領域の位置合わせが行われている。従って、例えばＴ
ＴＲ方式のアライメントセンサを使用してＥＧＡ方式の
アライメントを行う場合に、露光量を０としてダイ・バ
イ・ダイ方式でアライメントを行う場合の制御シーケン
スが利用できると共に、計測時には単にマスク及び基板
の少なくとも一方の移動量を計測して記憶するのみでよ
いため、計測に要する時間を従来より短縮できる利点が
ある。

【００７２】また、その第２工程が、その第１工程で計
測された移動量、及び基板上の全部のショット領域の設
計上の配列データを統計処理して、その基板上の全部の
ショット領域のそれぞれとマスクパターンとの位置合わ
せを行うための配列データを算出する工程を含む場合に
は、例えばＥＧＡ方式、又は重み付けＥＧＡ方式等でア
ライメントが行われる。

【００７３】また、その第１工程で計測される所定のシ
ョット領域の個数がその基板上の全部のショット領域の
個数より少ないときには、計測時間が短くて済む利点が
ある。また、その第１工程でマスク及び基板の少なくと
も一方の移動量を計測する際に、そのマスクの移動量と
その基板の移動量とを独立に計測し、これらの計測結果
の差分を求める場合には、より高精度にアライメントを
行うことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ方法の一実施例を示す
フローチャートである。

【図２】本発明の実施例で使用される投影露光装置の全
体を示す概略構成図である。

【図３】図２の投影露光装置のステージ系、及びアライ
メント光学系をＹ方向に見た側面図である。

【図４】（ａ）は図３中のアライメント光学系１を示す
構成図、（ｂ）は図４（ａ）の底面図である。

【図５】レチクルに形成されたレチクルマーク３５Ａ及
びレチクル窓３７Ａを示す拡大平面図である。

【図６】ウエハ上のショット領域に付設されたウエハマ
ーク４８Ａを示す拡大平面図である。

【図７】実施例で使用されるレチクルのパターン配置を
示す平面図である。

【図８】実施例で露光されるウエハ上の一部のショット
領域を示す拡大平面図である。

【図９】図２のウエハステージ上の基準マーク部材１１
上のパターン配置を示す拡大平面図である。

【図１０】レチクルアライメント顕微鏡の観察視野を示
す図である。

【図１１】図４のＬＩＡ方式のアライメント光学系から
出力されるレチクルビート信号Ｓ _R 及びウエハビート信
号Ｓ_W の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

１ アライメント光学系 ２ 対物レンズ ３ ダイクロイックミラー ４ レチクル ５ 投影光学系 ６ ウエハ ８Ｘ Ｘステージ ８Ｙ Ｙステージ ９ レチクルステージ ３０，３１ 光電検出素子 ３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ レチクルマーク ３９，４０ レチクルアライメント顕微鏡 ４８Ａ，４８Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ ウエハマーク ６１ 中央制御系 ６８ アライメント信号処理系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成されたパターンを基板上の
   各ショット領域に転写するために、前記基板の各ショッ
   ト領域と前記マスクのパターンとの位置合わせを行う位
   置合わせ方法において、 前記基板上の全部のショット領域のうち所定のショット
   領域のそれぞれについて、前記マスク及び前記基板の少
   なくとも一方を移動して前記マスクのパターンと当該シ
   ョット領域との位置合わせを行うと共に、前記マスク及
   び前記基板の少なくとも一方のデータ上の目標位置に対
   する移動量を計測する第１工程と、 該第１工程で前記所定のショット領域のそれぞれについ
   て計測された移動量に基づいて、前記基板上の全部のシ
   ョット領域のそれぞれと前記マスクのパターンとの位置
   合わせを行う第２工程と、 を有することを特徴とする位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の位置合わせ方法であっ
   て、 前記第２工程は、前記第１工程で計測された移動量、及
   び前記基板上の全部のショット領域の設計上の配列デー
   タを統計処理して、前記基板上の全部のショット領域の
   それぞれと前記マスクのパターンとの位置合わせを行う
   ための配列データを算出する工程を含むことを特徴とす
   る位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の位置合わせ方法で
   あって、 前記第１工程で計測される所定のショット領域の個数は
   前記基板上の全部のショット領域の個数より少ないこと
   を特徴とする位置合わせ方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の位置合わせ方
   法であって、 前記第１工程で前記マスク及び前記基板の少なくとも一
   方の移動量を計測する際に、前記マスクの移動量と前記
   基板の移動量とを独立に計測し、該計測結果の差分を求
   めることを特徴とする位置合わせ方法。