JPH0969485A

JPH0969485A - 位置合わせ方法

Info

Publication number: JPH0969485A
Application number: JP7225018A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizutani; 真士水谷; Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】アライメント計測時にフォーカスオフセット
を生じさせず、アライメント精度を向上させる。【解決手段】ウエハのショット領域全体に亘り複数の
スポット光９ａ〜９ｍを照射して照射位置の高さを検出
する多点の焦点位置検出系を設ける。ファインアライメ
ントセンサからウエハマーク４ａ，４ｂの位置を検出す
るためのアライメント照明光１ａ，１ｂが照射されるシ
ョット領域上の照射位置にそれぞれスポット光９ｋ，９
ｈが重なるように設定する。スポット光９ｋ，９ｈの照
射位置におけ測定値が、他の測定点における測定値から
の許容範囲を越えているサンプルショット領域（異常シ
ョット）については、アライメントデータから除外し、
その異常ショットに隣合う８個のショット領域から代替
ショットを選択してＥＧＡ方式によりウエハの各ショッ
ト領域の座標位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのリソグラフィー工程におい
て、マスクパターンをウエハ等の基板上に転写する際の
位置合わせ方法、及びこの方法を使用する露光装置に関
し、特に、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マスクのパターンとの
位置合わせを行う場合に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】このためのアライメントセンサとしては、
レーザ光をウエハ上のドット列状のアライメントマーク
に照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用
いてそのマークの位置を検出するＬＳＡ（Laser Step A
lignment）方式、ハロゲンランプを光源とする波長帯域
幅の広い光で照明して撮像したアライメントマークの画
像データを画像処理して計測するＦＩＡ（Field Image
Alignment)方式、あるいはウエハ上の回折格子状のアラ
イメントマークに、同一周波数又は周波数を僅かに変え
たレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光
を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を
計測するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）
方式等のアライメントセンサがある。

【０００４】図５は、従来のＬＳＡ方式のアライメント
センサを備えた投影露光装置の概略構成を示し、この図
５においてレチクル５のパターンが投影光学系６を介し
て、ウエハ７上の各ショット領域に転写される。ウエハ
７は不図示のウエハホルダを介して不図示のウエハステ
ージ上に載置されている。また、投影光学系６の光軸に
平行にＺ軸が取られ、Ｚ軸に垂直な平面上の直交座標系
がＸ軸、Ｙ軸となっている。そして、ＬＳＡ方式で且つ
ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＸ軸用、及びＹ軸
用のアライメントセンサ１１Ｘ及び１１Ｙからのアライ
メント照明光ＬＸ及びＬＹがレチクル５の下部から投影
光学系６を介して、それぞれ投影光学系６の有効露光フ
ィールドＩＡＲ上の端部にスリット光１ａ，１ｂとして
照射されている。そして、投影光学系６の結像面に対し
て、アライメントセンサ１１Ｘ，１１Ｙのベストフォー
カス面が同じ焦点位置に設定されている。

【０００５】また、送光光学系１０２及び受光光学系１
０３から構成される斜入射方式の焦点位置検出系が配置
され、送光光学系１０２から有効露光フィールドＩＡＲ
のほぼ中央部の複数の計測点に斜め方向から計測ビーム
ＬＥがスポット光として照射され、それらの複数の計測
点からの反射光が受光光学系１０３で受光される。受光
光学系１０３内でそれら複数のスポット光が再結像さ
れ、再結像された像の横ずれ量に対応する複数の焦点信
号が出力されている。ウエハ７の焦点位置（投影光学系
６の光軸方向の位置）が変化すると、それら再結像され
る像の横ずれ量が変化するため、それら複数の焦点信号
よりそれら複数の計測点でのウエハ７の焦点位置が計測
される。

【０００６】図６は、焦点位置検出系１０２，１０３か
らの計測ビームＬＥによるスポット光の有効露光フィー
ルドＩＡＲ上の具体的な配置を示し、この図６に示すよ
うに、図５の投影光学系６の有効露光フィールドＩＡＲ
のほぼ対角線上に並んだ均等な間隔の５つの計測点上に
スポット光１０９ａ〜１０９ｅが照射されている。図５
のアライメントセンサ１１Ｘ，１１Ｙからのアライメン
ト照明光ＬＸ，ＬＹによるスリット光１ａ，１ｂは、そ
れぞれ有効露光フィールドＩＡＲの−Ｙ方向及び＋Ｘ方
向の端部のほぼ中央に照射されている。

【０００７】ここで、ウエハ７上の点線で囲まれたショ
ット領域８の−Ｙ方向、及び＋Ｘ方向の端部にはそれぞ
れＬＳＡ方式用のＸ軸のウエハマーク４ａ、及びＹ軸の
ウエハマーク４ｂが形成されている。そして、アライメ
ント時には、ウエハステージ（不図示）を介してウエハ
マーク４ａがスリット光１ａをＸ方向に横切るようにウ
エハ７を動かし、次いでウエハマーク４ｂがスリット光
１ｂをＹ方向に横切るようにウエハ７を動かすことによ
り、ウエハマーク４ａ，４ｂのＸ座標、Ｙ座標が検出さ
れる。その後、露光時にはウエハ７上のショット領域８
の中心を有効露光フィールドＩＡＲの中心（露光中心）
に位置決めし、焦点位置検出系１０２，１０３からの焦
点信号に基づいてそのショット領域８の焦点位置の平均
値を投影光学系６の結像面の焦点位置（予め求められて
いる）に合わせ込んだ状態で、レチクル５のパターン像
がショット領域８上に投影露光される。

【０００８】この図６に示すように、従来、斜入射方式
の焦点位置検出系は、主に露光時のショット領域の平均
的な焦点位置を検出することに主眼がおかれていた。そ
のため、有効露光フィールドＩＡＲの対角線上に５つの
スポット光１０９ａ〜１０９ｅが照射されているのみで
あった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術によれ
ば、ウエハ上のショット領域８のアライメント時に、ウ
エハマーク４ａ，４ｂがそれぞれアライメント用のスリ
ット光１ａ，１ｂを横切っている状態で、５つのスポッ
ト光１０９ａ〜１０９ｅは何れもウエハマーク４ａ，４
ｂの近傍には照射されていない。従って、アライメント
時にウエハマーク４ａ，４ｂ上での焦点位置は計測され
ておらず、例えばウエハとウエハホルダとの間にレジス
ト残滓等の異物が介在している場合、ウエハマーク４
ａ，４ｂの焦点位置は必ずしもアライメントセンサ１１
Ｘ，１１Ｙのベストフォーカス位置と一致しないため、
アライメント時にフォーカスオフセットを生じる恐れが
あった。このようなオフセットが生じたときに、アライ
メントセンサ１１Ｘ，１１Ｙのテレセントリック性が崩
れていると、それに応じて計測値に誤差（計測データの
跳び）が混入するという不都合がある。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハ上のウエ
ハマーク（アライメントマーク）の焦点位置がショット
領域内の他の領域に比較してずれている場合でも、その
状態を正確に検出し、高精度に位置合わせする位置合わ
せ方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、マスクパターンが転写される基板（７）上の全
部のショット領域から所定個数の計測ショット領域を選
択し、この所定個数の計測ショット領域に付設された位
置合わせ用マーク（４ａ）の位置をそれぞれ測定し、該
測定結果を統計処理してその基板（７）上の配列座標を
求め、この配列座標に基づいてそのマスクパターンとそ
の基板（７）上の各ショット領域との位置合わせを行う
位置合わせ方法において、複数の計測光（９ａ〜９ｍ）
をその基板（７）上の複数の計測点にそれぞれ照射し
て、その複数の計測点でのその基板（７）の高さをそれ
ぞれ検出し、その複数の計測点の内少なくとも１つ（９
ｋ）を当該計測ショット領域に付設された位置合わせ用
マーク（４ａ）上に設定し、当該計測ショット領域の位
置合わせ用マーク（４ａ）上に設定された計測点での高
さ検出結果と他の計測点での高さ検出結果とを比較し、
その差が所定の許容範囲を越える場合には、当該計測シ
ョット領域をその統計処理の対象から除外するものであ
る。

【００１２】斯かる本発明の位置合わせ方法によれば、
位置合わせ用マーク（４ａ）上の計測点の検出結果と他
の測定点での検出結果との差が許容範囲を越えている計
測ショット領域（以下、「異常ショット」という）を統
計処理の対象から除外するため、位置合わせの精度が向
上する。この場合、当該計測ショット領域の位置合わせ
用マーク（４ａ）上に設定された計測点での高さ検出結
果と他の計測点での高さ検出結果との差が所定の許容範
囲を越える場合には、当該ショット領域の位置合わせ用
マーク（４ａ）の測定を行わないことが好ましい。

【００１３】これにより、アライメントに要する測定時
間が短縮される。また、その統計処理の対象から除外さ
れた計測ショット領域の近傍から替わりの計測ショット
領域を選択することが好ましい。これにより、異常ショ
ットの代替ショットを選択して統計処理の対象とするの
で、統計処理上での対象個数が減少することによる位置
合わせ精度の低下が避けられる。

【００１４】また、その統計処理の対象から除外された
計測ショット領域に隣接する８個のショット領域から替
わりの計測ショット領域を選択することが好ましい。こ
れにより、異常ショットに隣接するショット領域の１つ
が替わりのショット領域として選択されるので、計測シ
ョット領域の統計処理上の分布が偏ることがない。

【００１５】また、その替わりの計測ショット領域は、
その計測ショット領域の分布の平均半径が所定の許容半
径より小さくならないように選択されるものであること
が好ましい。これにより、代替ショットは、対象となる
８個のショット領域の内から計測ショット領域の分布の
平均半径が所定の許容半径より小さくならないように選
択されるので、統計処理精度の低下が避けられる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施の形態の一例につき図１
〜図４を参照して説明する。図１は、本例のステッパー
型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ＡＬからの露光用の照明
光がレチクル５に照射され、その照明光のもとでレチク
ル５のパターンが投影光学系６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７上の
各ショット領域に投影される。ここで、投影光学系６の
光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面で図１
の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸を取
る。

【００１７】この場合、レチクル５はレチクルステージ
１４上に保持され、レチクルステージ１４は投影光学系
６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５の位置決めを行う。一
方、ウエハ７は不図示のウエハホルダを介してウエハス
テージ１５上に載置されている。ウエハステージ１５は
投影光学系６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７の位置決めを行
うと共に、ウエハ７の焦点方向（Ｚ方向）の位置決めも
行う。ウエハステージ１５上に固定された不図示の移動
鏡及び外部に設置された不図示のレーザ干渉計によりウ
エハ７のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が常時計測され、
計測値が中央制御系１３に供給されている。ウエハ７の
各ショット領域（代表的には図２（ｂ）にショット領域
８を示す）にはウエハアライメント用のＸ軸用のドット
列状のウエハマーク４ａ及びＹ軸用のドット列状のウエ
ハマーク４ｂ（図２（ｂ）参照）が形成されている。

【００１８】また、図１において、投影光学系６の上部
側面付近で且つレチクルステージ１４の下方には、Ｘ軸
用のＴＴＬ方式で且つＬＳＡ方式のアライメントセンサ
１１Ｘが設置されている。このアライメントセンサ１１
Ｘは、レチクル５とウエハ７上の各ショット領域との最
終的な位置決めのためのアライメントに使用される。ウ
エハのアライメントに際して、アライメントセンサ１１
Ｘから射出されたアライメント照明光ＬＸは、投影光学
系６の上部のミラー１６Ｘ及び投影光学系６を介してウ
エハ７上にスリット光１ａとして照射される。その状態
でウエハステージ１５を駆動して、例えば図２（ｂ）の
ウエハマーク４ａがスリット光１ａをＸ方向に横切るよ
うにすると、ウエハマーク４ａがスリット光１ａにかか
るときにウエハマーク４ａからの回折光が発生する。ウ
エハマーク４ａからの回折光は、入射した光路を逆戻り
して、再び投影光学系６を介して、アライメントセンサ
１１Ｘに戻り、内部の受光センサに入射する。アライメ
ントセンサ１１Ｘからは、その受光センサに入射する光
量を光電変換した検出信号が発生する。その検出信号は
アライメント処理系１２に供給され、アライメント処理
系１２において、光量が最も大きくなるときのウエハス
テージ１５のＸ座標がそのウエハマークの位置として検
出される。

【００１９】また、不図示であるがアライメントセンサ
１１Ｘと同様のＹ軸用のアライメントセンサが備えられ
ており、このアライメントセンサからの照明光が、図２
（ｂ）に示すように有効露光フィールドＩＡＲの＋Ｘ方
向の端部にスリット光１ｂとして照射されている。この
Ｙ軸用のアライメントセンサ、及びアライメント処理系
１２によりウエハ７上の図２（ｂ）に示すＹ軸用のウエ
ハマーク４ｂのＹ座標が計測される。アライメント処理
系１２で検出されたウエハマークのＸ座標、Ｙ座標が装
置全体の動作を統轄的に制御する中央制御系１３に供給
されている。また、投影光学系６の結像面の焦点位置
（Ｚ方向の位置）に対して、Ｘ軸用のアライメントセン
サ１１Ｘ及びＹ軸用のアライメントセンサのベストフォ
ーカス面の焦点位置が等しくなるように設定されてい
る。

【００２０】また、図２（ｂ）において、Ｘ軸のアライ
メントセンサ１１Ｘからのスリット光１ａの中心（検出
中心）のＸ座標と、有効露光フィールドＩＡＲの中心
（露光中心）のＸ座標との間隔、即ちアライメントセン
サ１１Ｘのベースライン量は予め求められて、図１の中
央制御系１３内に記憶されている。同様に不図示のＹ軸
用のアライメントセンサのベースライン量、即ちスリッ
ト光１ｂの中心のＹ座標と有効露光フィールドＩＡＲの
中心のＹ座標との間隔も中央制御系１３内に記憶され、
アライメントセンサ１１Ｘ等によって検出されたウエハ
マークのＸ座標、Ｙ座標にそれらのベースライン量を加
算した座標に基づいて露光時には各ショット領域の中心
が有効露光フィールドＩＡＲの中心に位置決めされる。

【００２１】また、図１の装置には、投影光学系６の有
効露光フィールドＩＡＲ内のウエハ７の露光面に向けて
斜めにスリット像（又はピンーホール像）を形成するた
めのフォトレジスト層に対する感光性の弱い波長域の複
数の計測ビーム（以下、「ＡＦビーム」という）ＬＦ
を、ウエハ７上の各ショット領域の対角線方向に照射す
る照射光学系２と、そのＡＦビームＬＦのウエハ７の露
光面での反射光束を受光する受光光学系３とからなる斜
入射方式の多点型の焦点位置検出系（以下、「焦点位置
検出系２，３」という）が配置されている。図５に示す
ように、従来の焦点位置検出系の計測ビームは、投影光
学系の有効露光フィールド内で対角線方向に並んだ５つ
の測定点に照射されるものであったが、本例の焦点位置
検出系２，３のＡＦビームＬＦは更に多くの測定点に照
射される。

【００２２】図２（ａ）は、投影光学系６の有効露光フ
ィールドＩＡＲ内に配列された１３個の計測点に照射さ
れるＡＦビームによるスリット状のスポット光の状態を
示し、図２（ｂ）は、投影光学系６の有効露光フィール
ドＩＡＲとウエハ７のショット領域８とのアライメント
時の位置関係を示している。この図２（ａ）に示すよう
に、ＡＦビームＬＦは、有効露光フィールドＩＡＲ全体
にほぼ均等に分布する１３個の計測点上に、それぞれそ
の有効露光フィールドＩＡＲの対角線に平行なスリット
状のスポット光９ａ〜９ｍとして照射されている。スポ
ット光９ａ〜９ｍ（計測点）は、有効露光フィールドＩ
ＡＲの対角線上に均等な間隔で並んだ５個のスポット光
９ａ〜９ｅを中心として対称な位置に配置されている。
それらのスポット光９ａ〜９ｍの内のＹ方向の端部のス
ポット光９ｋは、Ｘ軸のアライメントセンサ１１Ｘから
のアライメント照明光の照射位置であるスリット光１ａ
にほぼ重なるように照射される。また、＋Ｘ方向の端部
のスポット光９ｈは、Ｙ軸用のアライメントセンサから
のアライメント照明光の照射位置であるスポット光１ｂ
にほぼ重なるように照射されている。

【００２３】この場合、図１の受光光学系３内ではそれ
ら１３個のスポット光９ａ〜９ｍの像が再結像され、こ
れら再結像された像の横ずれ量にそれぞれ対応する１３
個の焦点信号が生成される。これらの焦点信号はＡＦ処
理系１０に供給され、ＡＦ処理系１０ではそれらのスポ
ット光９ａ〜９ｍの照射位置（計測点）での焦点位置を
求め、これらの焦点位置が中央制御系１３に供給され
る。

【００２４】図２（ｂ）に示すように、ウエハ７上のシ
ョット領域８を計測対象のショット領域とすると、Ｘ方
向のアライメントに際しては、Ｘ軸のアライメントセン
サ１１Ｘを使用し、図１のウエハ７を載置するウエハス
テージ１５をＸ方向に走査して、スリット光１ａをウエ
ハマーク４ａが横切るようになる。その際に、ウエハマ
ーク４ａの焦点位置がＡＦ処理系１０で検出される。ま
た、Ｙ方向のアライメントに際しては、Ｙ軸のアライメ
ントセンサを使用し、スリット光１ｂをウエハマーク４
ｂが横切る際のウエハマーク４ｂの焦点位置がＡＦ処理
系１０で検出される。

【００２５】次に、本例のアライメント方法について説
明する。本例では、例えば特開昭６１−４４４２９号公
報で開示されているエンハンスト・グローバル・アライ
メント（ＥＧＡ）方式で、Ｘ軸のアライメントセンサ１
１Ｘ及びＹ軸のアライメントセンサを使用してウエハの
アライメントが行われる。即ち、ウエハ７上の全部のシ
ョット領域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）のウエハマークの位置が計測され、こ
れらのサンプルショットの計測結果を統計処理すること
によって、ウエハ７上の全部のショット領域の配列座標
が算出される。図３は、ウエハ７上のショット配列の一
例を示し、この図３において斜線を施して示すように、
ウエハ７上の全部のショット領域から選択されたＮ個
（図３ではＮ＝９）のサンプルショット１７Ａ〜１７Ｉ
に付設されたウエハマークの座標が計測される。また、
サンプルショット１７Ａ〜１７Ｉの中心を最小自乗法的
に結ぶ円周１９の半径をｒＥとすると、半径ｒＥは所定
の許容半径以上となるように設定されている。

【００２６】アライメントに際して、図１の中央制御系
１３には、アライメント処理系１２から各サンプルショ
ット１７Ａ〜１７Ｉのウエハマークの座標の計測値が供
給されているが、同時にＡＦ処理系１０を介して、ウエ
ハマークがアライメントセンサからのスリット光１ａ
（又は１ｂ）に重なっているときに焦点位置検出系２，
３により計測される図２（ａ）のスポット光９ａ〜９ｍ
の照射位置（計測点）での焦点位置も供給されており、
各サンプルショット毎のこれらの計測値が中央制御系１
３に記憶される。ここで、例えば図３のサンプルショッ
ト１７Ａの計測時に図２（ａ）のスポット光９ａ〜９ｍ
の照射位置で計測される焦点位置をそれぞれｆａ〜ｆｍ
とする。即ち、アライメントセンサからのスリット光１
ａ，１ｂが照射される照射位置とそれぞれほぼ重なるよ
うに照射されているスポット光９ｋ，９ｈにより計測さ
れる焦点位置は、それぞれｆｋ，ｆｈで表される。

【００２７】その後、ＥＧＡ方式で統計処理を行う際
に、サンプルショット１７Ａに関してスポット光９ｋ，
９ｈの照射位置の焦点位置ｆｋ及びｆｈと、それら以外
の（Ｎ−２）個のスポット光９ａ〜９ｇ，９ｉ，９ｊ，
９ｌ，９ｍの照射位置での焦点位置の平均値Ｆ（＝（ｆ
ａ＋ｆｂ＋…＋ｆｍ）／（Ｎ−２））との差分がそれぞ
れ中央制御系１３で算出される。ここで、スポット光９
ｋ及び９ｈにおける焦点位置ｆｋ及びｆｈに対する差分
をそれぞれΔＦｋ及びΔＦｈとすれば、中央制御系１３
はその差分ΔＦｋ及びΔＦｈがそれぞれ許容範囲ε内に
あるかどうかを判定し、差分ΔＦｋ又はΔＦｈの少なく
とも一方が許容範囲εを越えている場合には、サンプル
ショット１７Ａの計測データを統計処理の対象から除外
する。残りのサンプルショット１７Ｂ〜１７Ｉについて
も同様の計算を行い、異常ショットをＥＧＡ方式による
統計処理の対象から除外すると共に、その異常ショット
の周辺のショット領域を代替ショットとして選択し、シ
ョット領域８と同様な方法により、その代替ショットの
ウエハマーク位置の焦点位置を判定する。

【００２８】図４（ａ）は、異常ショットの周辺のショ
ット領域の状態の平面図を示し、図４（ｂ）は、図４
（ａ）のＨＨ線に沿う切断図を示す。この図４（ａ）に
おいて、図３のサンプルショット１７Ｂが異常ショット
となった場合を示している。サンプルショット１７Ｂの
縦方向、横方向、及び斜め方向の隣合う８個のショット
領域１７Ａ，１７Ｋ〜１７Ｎ，１７Ｐ，１７Ｑ，１７Ｃ
が示されている。図４（ｂ）に示すようにサンプルショ
ット１７Ｂの裏面側にレジスト残滓等の異物１８が入り
込んだために、サンプルショット１７Ｂが上部に湾曲し
て、その中央部の焦点位置が左右のショット領域１７
Ｍ，１７Ｎに近い周辺部分より高くなり、異常ショット
となっている。そのため、このサンプルショット１７Ｂ
は統計処理の対象から除外され、代替ショットが選択さ
れる。代替ショットは、図４（ａ）の８個のショット領
域の内から選択される。しかしながら、この場合、既に
選択されているサンプルショット１７Ａ，１７Ｃは除か
れる。この代替ショットの選択に際しては、統計処理の
対象となるショット領域にその代替ショット領域を加え
た、統計処理対象の全部のサンプルショットの分布の平
均半径（図３の半径ｒＥに対応する半径）が所定の許容
半径より小さくならないように選択する。従って、８個
のショット領域の内ショット領域１７Ａ，１７Ｃを除く
６個のショット領域から、サンプルショットの全体の分
布半径が最も大きくなるショット領域を第１の代替ショ
ットとして選択する。そして、その第１の代替ショット
について焦点位置を判定する。もし、その焦点位置に異
常があれば、その第１の代替ショットを異常ショットと
判定し、次の代替ショットを選択する。同様な方法によ
り分布半径が大きい順に代替ショットを選択し、正常な
焦点位置が得られた最初のショット領域を統計処理の対
象の代替ショットとして選択する。

【００２９】以上本例の位置合わせ方法によれば、ウエ
ハの裏面に付着したレジスト残滓等の異物の影響によっ
てアライメント時に計測跳びを起こすショットを計測対
象のショットから除外すると共に、そのショットの近傍
のショット領域を代替ショットとして選択するので、ス
ループットを低下させることなく総合アライメント精度
を向上させることができる。

【００３０】なお、上述の例では、ウエハマーク（スポ
ット光９ｋ，９ｈ）の焦点位置とそれら以外のスポット
光の焦点位置の平均値との差を求めている。しかしなが
ら、例えばアライメント時及び露光時に１３個のスポッ
ト光９ａ〜９ｍでの焦点位置に基づいて有効露光フィー
ルド内のウエハ表面の平均的な面を求め、この平均的な
面を結像面に合わせ込むような場合には、ウエハマーク
（スポット光９ｋ，９ｈ）の焦点位置と、１３個のスポ
ット光９ａ〜９ｍでの焦点位置から定まる平均的な面の
焦点位置との差分を求め、この差分から計測データの使
用の可否を判定してもよい。

【００３１】また、上述の例では図３において、実際に
全部のサンプルショット１７Ａ〜１７Ｉの位置計測を行
った後で、ウエハマークの焦点位置に異常のあるサンプ
ルショットの計測データを除外しているが、その代わり
にアライメントセンサによる計測の直前に焦点位置検出
系２，３でウエハマークの焦点位置と他の計測点での焦
点位置とのずれ量を検出し、このずれ量の大きなサンプ
ルショットについてはアライメントセンサによる計測を
行わないものとしてもよい。これによって計測時間を短
縮できる。

【００３２】なお、上述の実施の形態の例では、ＴＴＬ
方式で且つＬＳＡ方式のアライメントセンサを使用した
が、ＬＩＡ方式等で且つＴＴＬ方式のアライメントセン
サを使用する場合にも同様に本発明が適用できる。この
ように、本発明は上述実施の形態の例に限定されず、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。

【００３３】

【発明の効果】本発明の位置合わせ方法によれば、所定
の計測点の検出結果と他の測定点での検出結果との差が
許容範囲を越えている計測ショット領域（異常ショッ
ト）を統計処理の対象から除外するため、位置合わせの
精度が向上する利点がある。また、当該計測ショット領
域の位置合わせ用マーク上に設定された計測点での高さ
検出結果と他の計測点での高さ検出結果との差が所定の
許容範囲を越える場合には、当該ショット領域の位置合
わせ用マークの測定を行わない場合には、アライメント
に要する時間が短縮され、スループット（生産性）が向
上する。

【００３４】また、統計処理の対象から除外された計測
ショット領域の近傍から替わりの計測ショット領域を選
択する場合には、計測ショット数を減らすことなく異常
ショットを除くことができ、例えばフォーカスオフセッ
トを生ずることがない。従って、総合アライメント精度
を向上させることができる。また、統計処理の対象から
除外された計測ショット領域に隣接する８個のショット
領域から替わりの計測ショット領域を選択する場合に
は、異常ショットに隣接するショット領域の１つが替わ
りのショット領域として選択されるので、計測ショット
領域の統計処理上の分布が偏ることがない。

【００３５】また、替わりの計測ショット領域が、計測
ショット領域の分布の平均半径が所定の許容半径より小
さくならないように選択されるものである場合には、統
計処理精度の低下が避けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置を示す概略構成図である。

【図２】（ａ）は、図１の投影露光装置におけるアライ
メント照明光の照射位置と焦点位置検出系からのスポッ
ト光との関係を示す拡大平面図、（ｂ）はウエハ上のシ
ョット領域８に付設されたウエハマークとアライメント
照明光の照射位置との関係を示す拡大平面図である。

【図３】ウエハ上のサンプルショットの配列の一例を示
す平面図である。

【図４】（ａ）は、本発明により検出された異常ショッ
トとその隣合う８個のショット領域を示す平面図、
（ｂ）は図４（ａ）のＨＨ線に沿う断面図である。

【図５】従来の投影露光装置の一例の概略構成を示す斜
視図である。

【図６】従来の投影露光装置におけるアライメント照明
光の照射位置と焦点位置検出系からのスポット光との関
係を示す拡大平面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂアライメント照明光によるスリット光２送光光学系（焦点位置検出系）３受光光学系（焦点位置検出系）４ａ，４ｂウエハマーク５レチクル６投影光学系７ウエハ８ショット領域ＬＦＡＦビーム９ａ〜９ｍスポット光１０ＡＦ処理系１１ＸＸ軸用のアライメントセンサ１２アライメント処理系１３中央制御系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクパターンが転写される基板上の全
部のショット領域から所定個数の計測ショット領域を選
択し、該所定個数の計測ショット領域に付設された位置
合わせ用マークの位置をそれぞれ測定し、該測定結果を
統計処理して前記基板上の配列座標を求め、該配列座標
に基づいて前記マスクパターンと前記基板上の各ショッ
ト領域との位置合わせを行う位置合わせ方法において、複数の計測光を前記基板上の複数の計測点にそれぞれ照
射して、前記複数の計測点での前記基板の高さをそれぞ
れ検出し、前記複数の計測点の内少なくとも１つを当該計測ショッ
ト領域に付設された位置合わせ用マーク上に設定し、当該計測ショット領域の位置合わせ用マーク上に設定さ
れた計測点での高さ検出結果と他の計測点での高さ検出
結果とを比較し、その差が所定の許容範囲を越える場合には、当該計測シ
ョット領域を前記統計処理の対象から除外することを特
徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】請求項１記載の位置合わせ方法であっ
て、当該計測ショット領域の位置合わせ用マーク上に設定さ
れた計測点での高さ検出結果と他の計測点での高さ検出
結果との差が所定の許容範囲を越える場合には、当該シ
ョット領域の位置合わせ用マークの測定を行わないこと
を特徴とする位置合わせ方法。
【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、前記統計処理の対象から除外された計測ショット領域の
近傍から替わりの計測ショット領域を選択することを特
徴とする位置合わせ方法。
【請求項４】請求項３記載の位置合わせ方法であっ
て、前記統計処理の対象から除外された計測ショット領域に
隣接する８個のショット領域から替わりの計測ショット
領域を選択することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項５】請求項４記載の位置合わせ方法であっ
て、前記替わりの計測ショット領域は、その計測ショット領
域の分布の平均半径が所定の許容半径より小さくならな
いように選択されるものであることを特徴とする位置合
わせ方法。