JP2000133579A - 露光装置および露光方法 - Google Patents
露光装置および露光方法Info
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- JP2000133579A JP2000133579A JP10319876A JP31987698A JP2000133579A JP 2000133579 A JP2000133579 A JP 2000133579A JP 10319876 A JP10319876 A JP 10319876A JP 31987698 A JP31987698 A JP 31987698A JP 2000133579 A JP2000133579 A JP 2000133579A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置合わせ精度を向上させる。
【解決手段】 被露光基板上のサンプルショットについ
て位置ずれ量またはショット内誤差成分を計測し、これ
らの計測値に基づいて、基板上の各ショットのショット
内誤差成分を算定し、基板上の各ショットを露光するた
め基板をステップ移動またはスキャン露光する際、露光
対象ショットの位置に応じて、ショット内誤差成分を補
正するように基板をステップ移動またはスキャンする。
て位置ずれ量またはショット内誤差成分を計測し、これ
らの計測値に基づいて、基板上の各ショットのショット
内誤差成分を算定し、基板上の各ショットを露光するた
め基板をステップ移動またはスキャン露光する際、露光
対象ショットの位置に応じて、ショット内誤差成分を補
正するように基板をステップ移動またはスキャンする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスや
液晶デバイス等の製造に用いられる露光装置および露光
方法に関し、特にマスクやレチクル等の原板と半導体ウ
エハやガラス基板等の基板とを精度よく位置合わせ（ア
ライメント）して露光精度を向上させた露光装置および
露光方法に関する。
液晶デバイス等の製造に用いられる露光装置および露光
方法に関し、特にマスクやレチクル等の原板と半導体ウ
エハやガラス基板等の基板とを精度よく位置合わせ（ア
ライメント）して露光精度を向上させた露光装置および
露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路
の微細化、高集積化に伴い、高い位置合わせ精度が必要
となってきている。半導体露光装置では、１枚の被処理
基板上に複数の原板の像を露光する方法として、ステッ
プアンドリピートもしくはステップアンドスキャンと呼
ばれる方法が採用されている。この様な場合、位置合わ
せ方法としては、例えば特公平７−１２０６２１に記載
されているグローバル位置合わせ法が用いられている。
この方法は被処理基板上の複数のサンプルショット中の
計測用マークの位置計測情報から、統計的手法によっ
て、各々のショット位置を算出している。
の微細化、高集積化に伴い、高い位置合わせ精度が必要
となってきている。半導体露光装置では、１枚の被処理
基板上に複数の原板の像を露光する方法として、ステッ
プアンドリピートもしくはステップアンドスキャンと呼
ばれる方法が採用されている。この様な場合、位置合わ
せ方法としては、例えば特公平７−１２０６２１に記載
されているグローバル位置合わせ法が用いられている。
この方法は被処理基板上の複数のサンプルショット中の
計測用マークの位置計測情報から、統計的手法によっ
て、各々のショット位置を算出している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】ところで、本発明
者らの知見によると、最近の精度向上に伴って、ショッ
トの位置誤差だけではなく、ショットごとの倍率や回転
やスキューなど誤差成分（以下、ショット内誤差成分と
いう）も全体の位置精度に大きく影響するようになって
きている。このショット内誤差成分の要因としては、被
処理基板の非線形な変形や、製膜時の誤差等が考えられ
る。従来はこのショット内誤差成分を補正しないか、も
しくは被処理基板内でショット位置によらず、一定のも
のとして補正していた。本発明は、ショット位置に応じ
た誤差成分であるショット内誤差成分を補正することに
より、位置合わせ精度を向上させることを第１の目的と
する。また、ショット内誤差の補正が可能であり、かつ
従来方法と同等のスループットでアライメントが実現で
きる方式、つまり各サンプルショットでＸおよびＹ方向
各々１回以上の計測を行なえばよい方式を提供すること
を第２の目的とする。
者らの知見によると、最近の精度向上に伴って、ショッ
トの位置誤差だけではなく、ショットごとの倍率や回転
やスキューなど誤差成分（以下、ショット内誤差成分と
いう）も全体の位置精度に大きく影響するようになって
きている。このショット内誤差成分の要因としては、被
処理基板の非線形な変形や、製膜時の誤差等が考えられ
る。従来はこのショット内誤差成分を補正しないか、も
しくは被処理基板内でショット位置によらず、一定のも
のとして補正していた。本発明は、ショット位置に応じ
た誤差成分であるショット内誤差成分を補正することに
より、位置合わせ精度を向上させることを第１の目的と
する。また、ショット内誤差の補正が可能であり、かつ
従来方法と同等のスループットでアライメントが実現で
きる方式、つまり各サンプルショットでＸおよびＹ方向
各々１回以上の計測を行なえばよい方式を提供すること
を第２の目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用】上記第１の目
的を達成するため、本発明の第１の局面に係る露光装置
は、被処理基板上の複数の被処理領域のうちの代表領域
の領域内誤差を所定の代表点の計測によって求める計測
手段と、該代表領域の領域内誤差の計測値をもとに、被
処理基板上の各領域の領域内誤差を統計計算によって求
める統計計算手段と、前記被処理基板上の各領域を順に
処理するために該基板の姿勢を前記領域内誤差に基づい
て補正する手段とを具備することを特徴とする。すなわ
ち、この第１の局面では、ショット（被処理領域）位置
によるショットごとの誤差であるショット内誤差成分
（領域内誤差）に着目し、サンプルショット（代表領
域）のショット内誤差成分を計測し、この計測値を統計
処理することにより、各ショット（各領域）のショット
内誤差成分を推定して補正する。ステッパ装置の場合の
補正手段としては、投影倍率補正手段、ディストーショ
ン補正手段、および基板ステージと原板ステージとの相
対回転補正手段がある。スキャン装置の場合、上記に加
えて、相対スキャン方向を調整することによるスキュー
補正とステージの相対スキャンを調整することによるデ
ィストーション補正が可能である。こうした補正手段
を、ショット位置に応じて適宜組み合わせて利用するこ
とにより、高い精度の位置合わせが実現できる。
的を達成するため、本発明の第１の局面に係る露光装置
は、被処理基板上の複数の被処理領域のうちの代表領域
の領域内誤差を所定の代表点の計測によって求める計測
手段と、該代表領域の領域内誤差の計測値をもとに、被
処理基板上の各領域の領域内誤差を統計計算によって求
める統計計算手段と、前記被処理基板上の各領域を順に
処理するために該基板の姿勢を前記領域内誤差に基づい
て補正する手段とを具備することを特徴とする。すなわ
ち、この第１の局面では、ショット（被処理領域）位置
によるショットごとの誤差であるショット内誤差成分
（領域内誤差）に着目し、サンプルショット（代表領
域）のショット内誤差成分を計測し、この計測値を統計
処理することにより、各ショット（各領域）のショット
内誤差成分を推定して補正する。ステッパ装置の場合の
補正手段としては、投影倍率補正手段、ディストーショ
ン補正手段、および基板ステージと原板ステージとの相
対回転補正手段がある。スキャン装置の場合、上記に加
えて、相対スキャン方向を調整することによるスキュー
補正とステージの相対スキャンを調整することによるデ
ィストーション補正が可能である。こうした補正手段
を、ショット位置に応じて適宜組み合わせて利用するこ
とにより、高い精度の位置合わせが実現できる。
【０００５】また、各計測値を統計処理することによ
り、異常値除去や平均化効果が期待でき、実質的な補正
精度の向上が計れるとともに、サンプルショットの計測
だけで、全ショットのショット内誤差成分を補正できる
ため、スループットが向上する。
り、異常値除去や平均化効果が期待でき、実質的な補正
精度の向上が計れるとともに、サンプルショットの計測
だけで、全ショットのショット内誤差成分を補正できる
ため、スループットが向上する。
【０００６】さらに、上記第２の目的をも達成するた
め、本発明の第２の局面に係る露光装置は、被処理基板
上の複数の被処理領域のうちの複数の代表領域の位置ず
れ量をこれらの代表領域内の代表点の計測によって求め
る計測手段と、これらの代表領域の位置ずれ量の計測値
をもとに、被処理基板上の各領域の位置ずれ量を統計計
算によって求める統計計算手段と、統計計算された各領
域の位置ずれ量に基づいて各領域の領域内誤差を算定す
る手段と、前記被処理基板上の各領域を順に処理するた
めに該基板の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する
手段とを具備することを特徴とする。すなわち、前記第
１の局面では、各サンプルショットのショット内誤差成
分を直接計測するため、サンプルショットごとに複数の
代表点を計測するが、この第２の局面では、計測は各サ
ンプルショットの位置ずれのみを計測すれば足りる。し
たがって、この第２の局面では、各計測値を統計処理す
ることにより、異常値除去や平均化効果が期待でき、実
質的な補正精度の向上が計れるとともに、サンプルショ
ットにおいてＸおよびＹ方向各々１回以上の計測だけ
で、全ショットのショット内誤差成分を補正できるた
め、前記第１の局面の場合より、スループットがさらに
向上する。
め、本発明の第２の局面に係る露光装置は、被処理基板
上の複数の被処理領域のうちの複数の代表領域の位置ず
れ量をこれらの代表領域内の代表点の計測によって求め
る計測手段と、これらの代表領域の位置ずれ量の計測値
をもとに、被処理基板上の各領域の位置ずれ量を統計計
算によって求める統計計算手段と、統計計算された各領
域の位置ずれ量に基づいて各領域の領域内誤差を算定す
る手段と、前記被処理基板上の各領域を順に処理するた
めに該基板の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する
手段とを具備することを特徴とする。すなわち、前記第
１の局面では、各サンプルショットのショット内誤差成
分を直接計測するため、サンプルショットごとに複数の
代表点を計測するが、この第２の局面では、計測は各サ
ンプルショットの位置ずれのみを計測すれば足りる。し
たがって、この第２の局面では、各計測値を統計処理す
ることにより、異常値除去や平均化効果が期待でき、実
質的な補正精度の向上が計れるとともに、サンプルショ
ットにおいてＸおよびＹ方向各々１回以上の計測だけ
で、全ショットのショット内誤差成分を補正できるた
め、前記第１の局面の場合より、スループットがさらに
向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の第１の局面に係る実施の
形態では、半導体ウエハ上の複数のショットのそれぞれ
を処理する際、前記ウエハ上の各ショットを順にウエハ
ステージのステップ移動後一括露光する装置（ステッ
パ）、もしくは処理開始位置に送り込んだ後スキャン露
光する装置（ステップ＆スキャン）に対するウエハアラ
イメントにおいて、（ａ）前記サンプルショットの倍
率、回転、スキュー等のショット内誤差成分を、予め選
ばれたサンプルショット内複数のマーク（代表領域内代
表点）の計測によって求め、（ｂ）これらのサンプルシ
ョットのショット内誤差成分の計算値をもとに、ウエハ
上の各ショットのショット内誤差成分を統計計算によっ
て求め、（ｃ）前記ウエハ上の各ショットを順に処理す
るために前記ウエハを前記ウエハステージによってステ
ップ移動する際、もしくはスキャン露光する際に、上記
統計計算によって求めた、露光対象ショットのショット
内誤差成分を補正するように、ウエハステージ、レチク
ルステージもしくは、投影レンズの一部を補正駆動する
ことを特徴とする。
形態では、半導体ウエハ上の複数のショットのそれぞれ
を処理する際、前記ウエハ上の各ショットを順にウエハ
ステージのステップ移動後一括露光する装置（ステッ
パ）、もしくは処理開始位置に送り込んだ後スキャン露
光する装置（ステップ＆スキャン）に対するウエハアラ
イメントにおいて、（ａ）前記サンプルショットの倍
率、回転、スキュー等のショット内誤差成分を、予め選
ばれたサンプルショット内複数のマーク（代表領域内代
表点）の計測によって求め、（ｂ）これらのサンプルシ
ョットのショット内誤差成分の計算値をもとに、ウエハ
上の各ショットのショット内誤差成分を統計計算によっ
て求め、（ｃ）前記ウエハ上の各ショットを順に処理す
るために前記ウエハを前記ウエハステージによってステ
ップ移動する際、もしくはスキャン露光する際に、上記
統計計算によって求めた、露光対象ショットのショット
内誤差成分を補正するように、ウエハステージ、レチク
ルステージもしくは、投影レンズの一部を補正駆動する
ことを特徴とする。
【０００８】上述の実施の形態においては、例えばサン
プルショットのショット内誤差成分を求める際、サンプ
ルショット内の複数点の位置誤差を計測し、この計測値
を基に、そのサンプルショットのショット内誤差成分を
推定する。
プルショットのショット内誤差成分を求める際、サンプ
ルショット内の複数点の位置誤差を計測し、この計測値
を基に、そのサンプルショットのショット内誤差成分を
推定する。
【０００９】本発明の第２の局面に係る実施の形態で
は、各ショットのショット内誤差は、各ショット位置に
おける位置ずれ量の変化量に等しいと仮定して各ショッ
トのショット内誤差を推定する。具体的には、Ｘ方向の
位置ずれ量のＸ方向に対する変化量（微分値）からＸ方
向のショット倍率補正量を、Ｙ方向の位置ずれ量のＹ方
向に対する変化量（微分値）からＹ方向のショット倍率
補正量を、Ｘ方向の位置ずれ量のＹ方向に対する変化量
（微分値）からＸ方向のショット回転量を、Ｙ方向の位
置ずれ量のＸ方向に対する変化量（微分値）からＹ方向
のショット回転量を算出する。
は、各ショットのショット内誤差は、各ショット位置に
おける位置ずれ量の変化量に等しいと仮定して各ショッ
トのショット内誤差を推定する。具体的には、Ｘ方向の
位置ずれ量のＸ方向に対する変化量（微分値）からＸ方
向のショット倍率補正量を、Ｙ方向の位置ずれ量のＹ方
向に対する変化量（微分値）からＹ方向のショット倍率
補正量を、Ｘ方向の位置ずれ量のＹ方向に対する変化量
（微分値）からＸ方向のショット回転量を、Ｙ方向の位
置ずれ量のＸ方向に対する変化量（微分値）からＹ方向
のショット回転量を算出する。
【００１０】また、従来の方法では、サンプルショット
の計測値（位置ずれ量）から、各ショット位置（ｘ，
ｙ）での位置ずれ量（ｄ'x，ｄ'y）を例えば以下に示す
ｌ次の補正式を用いて近似し、算出していた。
の計測値（位置ずれ量）から、各ショット位置（ｘ，
ｙ）での位置ずれ量（ｄ'x，ｄ'y）を例えば以下に示す
ｌ次の補正式を用いて近似し、算出していた。
【００１１】
【数１】 ここで、ａ00 ，ｂ00は各々ウエハ全体のｘ方向、ｙ方
向の平行ずれ、ａ10 ，ｂ10は各々ウエハのｘ方向、ｙ
方向の伸び、ａ01 ，ｂ01は各々ショット配列のｘ軸、
ｙ軸の回転ずれを表わす。
向の平行ずれ、ａ10 ，ｂ10は各々ウエハのｘ方向、ｙ
方向の伸び、ａ01 ，ｂ01は各々ショット配列のｘ軸、
ｙ軸の回転ずれを表わす。
【００１２】これに対し、本実施の形態では、位置ずれ
量の変化量を求めるため、サンプルショットの計測値
（位置ずれ量）から、各ショット位置（ｘ，ｙ）での位
置ずれ量（ｄ'x ，ｄ'y）を２次以上の補正式（例えば
以下に示す３次式）を用いて近似し、算出する。
量の変化量を求めるため、サンプルショットの計測値
（位置ずれ量）から、各ショット位置（ｘ，ｙ）での位
置ずれ量（ｄ'x ，ｄ'y）を２次以上の補正式（例えば
以下に示す３次式）を用いて近似し、算出する。
【００１３】
【数２】 ここで、各補正パラメータａnm，ｂnmは、ａ00がＸ方向
並進成分、ａ10がＸスケール、ａ01がＹ軸回転、ａ02が
Ｙ軸弓なり、ａ30が３次倍率、ａ12が３次倍率、ｂ00が
Ｙ方向並進成分、ｂ10がＸ軸回転、ｂ01がＹスケール、
ｂ20がＸ軸弓なり、ｂ21が３次倍率、ｂ03が３次倍率を
表わす。その後、この２次以上（例えば３次）の補正式
の変化量（各ショット位置での微分値）からショット内
誤差を算出する。
並進成分、ａ10がＸスケール、ａ01がＹ軸回転、ａ02が
Ｙ軸弓なり、ａ30が３次倍率、ａ12が３次倍率、ｂ00が
Ｙ方向並進成分、ｂ10がＸ軸回転、ｂ01がＹスケール、
ｂ20がＸ軸弓なり、ｂ21が３次倍率、ｂ03が３次倍率を
表わす。その後、この２次以上（例えば３次）の補正式
の変化量（各ショット位置での微分値）からショット内
誤差を算出する。
【００１４】本発明の第２の局面によれば、アライメン
トを従来方法と同等のスループット、つまり各サンプル
ショットＸおよびＹ方向各々１回以上の計測で、ショッ
ト内誤差成分の補正も可能であり、第１の局面によるサ
ンプルショット内誤差推定補正方式と同等のアライメン
ト精度が期待できる。
トを従来方法と同等のスループット、つまり各サンプル
ショットＸおよびＹ方向各々１回以上の計測で、ショッ
ト内誤差成分の補正も可能であり、第１の局面によるサ
ンプルショット内誤差推定補正方式と同等のアライメン
ト精度が期待できる。
【００１５】以上説明したように、本発明の第２の局面
に係る実施の形態では、半導体ウエハ（被処理基板）上
の複数のショット（領域）のそれぞれを処理する際、前
記ウエハ上の各ショットを順にウエハステージ（基板ス
テージ）のステップ移動後一括露光する装置（ステッ
パ）もしくは処理開始位置に送り込んだ後スキャン露光
する装置（ステップアンドスキャン）に対するウエハア
ライメントにおいて、（ａ）サンプルショット（前記複
数の各ショットのうちの代表領域）の位置ずれ量（位置
誤差）をサンプルショット内で予め選ばれた複数のウエ
ハマーク（代表領域内代表点）の計測によって求め、
（ｂ）前記サンプルショットの位置ずれ量から、ウエハ
上の各ショットの位置ずれ量を統計計算によって求め、
（ｃ）前記ウエハ上の各ショットの倍率、回転、スキュ
ー等のショット内誤差成分（領域内誤差）を、前記ウエ
ハ上の各ショットの位置ずれ量から推定し、（ｄ）前記
ウエハ上の各ショットを順に処理するために前記ウエハ
を前記ウエハステージによってステップ移動する際、も
しくはスキャン露光する際に、上記位置ずれ量とショッ
ト内誤差成分を補正するように、ウエハステージ、レチ
クル（原板ステージ）もしくは、投影レンズの一部を補
正駆動することを特徴とする。ここでウエハ上の各ショ
ットの位置ずれ量は、２次以上の近似式を用いて求める
ことが好ましい。
に係る実施の形態では、半導体ウエハ（被処理基板）上
の複数のショット（領域）のそれぞれを処理する際、前
記ウエハ上の各ショットを順にウエハステージ（基板ス
テージ）のステップ移動後一括露光する装置（ステッ
パ）もしくは処理開始位置に送り込んだ後スキャン露光
する装置（ステップアンドスキャン）に対するウエハア
ライメントにおいて、（ａ）サンプルショット（前記複
数の各ショットのうちの代表領域）の位置ずれ量（位置
誤差）をサンプルショット内で予め選ばれた複数のウエ
ハマーク（代表領域内代表点）の計測によって求め、
（ｂ）前記サンプルショットの位置ずれ量から、ウエハ
上の各ショットの位置ずれ量を統計計算によって求め、
（ｃ）前記ウエハ上の各ショットの倍率、回転、スキュ
ー等のショット内誤差成分（領域内誤差）を、前記ウエ
ハ上の各ショットの位置ずれ量から推定し、（ｄ）前記
ウエハ上の各ショットを順に処理するために前記ウエハ
を前記ウエハステージによってステップ移動する際、も
しくはスキャン露光する際に、上記位置ずれ量とショッ
ト内誤差成分を補正するように、ウエハステージ、レチ
クル（原板ステージ）もしくは、投影レンズの一部を補
正駆動することを特徴とする。ここでウエハ上の各ショ
ットの位置ずれ量は、２次以上の近似式を用いて求める
ことが好ましい。
【００１６】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （第１の実施例）ステップアンドリピートタイプの半導
体製造用露光装置に対し、本発明の第２の局面を適用し
た場合の実施例の概略図を図１に示す。図１において、
１は投影光学系、２はマーク位置検出手段、３は露光装
置の制御を行なう制御手段、４は２次元に移動可能なＸ
Ｙステージ、５は原板であるレチクル、６は基板である
ウエハ、７はレチクルを微小移動可能なレチクルステー
ジである。図１では、ｘ方向の位置を検出するｘ方向用
マーク位置検出手段２のみを示しているが、ｙ方向の位
置を検出するために、これと同様な不図示のｙ方向用マ
ーク位置検出手段も搭載しているものとする。図１に示
した半導体製造用露光装置は、レチクル５とウエハ６の
相対的な位置合わせをした後、不図示の露光照明光源か
ら露光光を照射し、レチクル５上に形成してある電子回
路パターンを、投影光学系１を介してＸＹステージ４上
に載置したウエハ６に、ステップアンドリピート方式で
投影露光する。図３にウエハにおける露光領域と計測シ
ョットの一例を、図４に各計測ショットでの計測マーク
の一例を示す。
る。 （第１の実施例）ステップアンドリピートタイプの半導
体製造用露光装置に対し、本発明の第２の局面を適用し
た場合の実施例の概略図を図１に示す。図１において、
１は投影光学系、２はマーク位置検出手段、３は露光装
置の制御を行なう制御手段、４は２次元に移動可能なＸ
Ｙステージ、５は原板であるレチクル、６は基板である
ウエハ、７はレチクルを微小移動可能なレチクルステー
ジである。図１では、ｘ方向の位置を検出するｘ方向用
マーク位置検出手段２のみを示しているが、ｙ方向の位
置を検出するために、これと同様な不図示のｙ方向用マ
ーク位置検出手段も搭載しているものとする。図１に示
した半導体製造用露光装置は、レチクル５とウエハ６の
相対的な位置合わせをした後、不図示の露光照明光源か
ら露光光を照射し、レチクル５上に形成してある電子回
路パターンを、投影光学系１を介してＸＹステージ４上
に載置したウエハ６に、ステップアンドリピート方式で
投影露光する。図３にウエハにおける露光領域と計測シ
ョットの一例を、図４に各計測ショットでの計測マーク
の一例を示す。
【００１７】次に、図１の装置における、レチクル５と
ウエハ６の相対的な位置合わせ、および露光の手順につ
いて説明する。図２に、位置合わせおよび露光の手順
に、本発明を適用した一例をフローチャートで示す。
ウエハ６の相対的な位置合わせ、および露光の手順につ
いて説明する。図２に、位置合わせおよび露光の手順
に、本発明を適用した一例をフローチャートで示す。
【００１８】最初にステップＡ１では、不図示のウエハ
搬送装置により、ウエハ６をＸＹステージ４に載置す
る。ステップＡ２において、制御手段３は図３における
１番目の計測ショットＳ１に形成してある図４に示す位
置合わせ用マークＬx が、マーク位置検出手段２の視野
範囲内に位置するよう、ＸＹステージ４を駆動する。
搬送装置により、ウエハ６をＸＹステージ４に載置す
る。ステップＡ２において、制御手段３は図３における
１番目の計測ショットＳ１に形成してある図４に示す位
置合わせ用マークＬx が、マーク位置検出手段２の視野
範囲内に位置するよう、ＸＹステージ４を駆動する。
【００１９】ステップＡ３では、マークＬx の位置を以
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx から
反射した光束は、再度投影光学系１を介してマーク位置
検出手段２に到達する。ここでマーク位置検出手段２内
にある撮像装置上にウエハマークＬx の像Ｎを形成す
る。撮像装置においてマークＬx の像を光電変換し、Ａ
／Ｄ変換装置６でウエハマーク像Ｎをディジタル信号Ｆ
（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいたテンプレ
ートパターンを用いてパターンマッチングを行ない、マ
ークの中心位置を計測し、制御手段３に出力する。ここ
で求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面を基準と
したマーク位置であるため、制御手段３は、予め不図示
の方法により求められている撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬxのレチクル５に対
するずれ量Ｘ1 を算出する。以下同様に、計測用マーク
Ｌy に対し、位置ずれ量Ｙ1 を計測および算出する。
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx から
反射した光束は、再度投影光学系１を介してマーク位置
検出手段２に到達する。ここでマーク位置検出手段２内
にある撮像装置上にウエハマークＬx の像Ｎを形成す
る。撮像装置においてマークＬx の像を光電変換し、Ａ
／Ｄ変換装置６でウエハマーク像Ｎをディジタル信号Ｆ
（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいたテンプレ
ートパターンを用いてパターンマッチングを行ない、マ
ークの中心位置を計測し、制御手段３に出力する。ここ
で求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面を基準と
したマーク位置であるため、制御手段３は、予め不図示
の方法により求められている撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬxのレチクル５に対
するずれ量Ｘ1 を算出する。以下同様に、計測用マーク
Ｌy に対し、位置ずれ量Ｙ1 を計測および算出する。
【００２０】ここでは、各計測ショットにおいてｘｙ両
方向各々ｌ箇所の計測を行なって各計測ショットの位置
ずれ量を算出したが、勿論、ｘｙ両方向で複数箇所の計
測を行なって各計測ショットの位置ずれ量を算出しても
構わない。
方向各々ｌ箇所の計測を行なって各計測ショットの位置
ずれ量を算出したが、勿論、ｘｙ両方向で複数箇所の計
測を行なって各計測ショットの位置ずれ量を算出しても
構わない。
【００２１】以下同様に、ステップＡ４で、予め定めた
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＡ２とス
テップＡ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量Χ2 ．．．Χn 、Ｙ2 ．．．Ｙn を算出する。
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＡ２とス
テップＡ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量Χ2 ．．．Χn 、Ｙ2 ．．．Ｙn を算出する。
【００２２】次に、ステップＡ５において、ステップＡ
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．ウエハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量
を、ウエハ上の位置に対する高次の近似式を用いて算出
する。 ２．上記高次の近似式から、各ショットにおける倍率補
正量、回転量およびシフト量を算出する。
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．ウエハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量
を、ウエハ上の位置に対する高次の近似式を用いて算出
する。 ２．上記高次の近似式から、各ショットにおける倍率補
正量、回転量およびシフト量を算出する。
【００２３】ステップＡ６では、ステップアンドリピー
ト方式で各ショットを露光する。この際、各ショット毎
に、露光に先立ち、ステップＡ５で算出した各ショット
のショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示す補
正手段を組み合わせて補正し、ウエハ６のレチクル５に
対する相対的な位置合わせを行なう。
ト方式で各ショットを露光する。この際、各ショット毎
に、露光に先立ち、ステップＡ５で算出した各ショット
のショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示す補
正手段を組み合わせて補正し、ウエハ６のレチクル５に
対する相対的な位置合わせを行なう。
【００２４】以下に、ステップアンドリピートタイプの
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。 ４．投影レンズ１内の不図示のアルバレスレンズを駆動
するディストーション補正手段により、各ショットのシ
ョット回転を補正する。このアルバレスレンズを駆動し
てディストーションを補正する方法は、特願平１０−２
４２０４８号に詳述されている。
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。 ４．投影レンズ１内の不図示のアルバレスレンズを駆動
するディストーション補正手段により、各ショットのシ
ョット回転を補正する。このアルバレスレンズを駆動し
てディストーションを補正する方法は、特願平１０−２
４２０４８号に詳述されている。
【００２５】ステップＡ７では、不図示のウエハ搬送装
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＡ１からＡ７のステップを、ステップＡ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。以上、本発明を位置合わせ
および露光の手順に適用した一例について説明した。
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＡ１からＡ７のステップを、ステップＡ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。以上、本発明を位置合わせ
および露光の手順に適用した一例について説明した。
【００２６】次に、各計測ショットの計測値から、各シ
ョットのショット内誤差（ショット回転とショット倍率
補正量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法
について述べる。本実施例では、ウエハ全体の倍率補正
量、回転量およびシフト量をウエハ上の位置に対して高
次の近似式を用いて算出し、各ショットにおける倍率補
正量、回転量およびシフト量を近似的に求める。
ョットのショット内誤差（ショット回転とショット倍率
補正量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法
について述べる。本実施例では、ウエハ全体の倍率補正
量、回転量およびシフト量をウエハ上の位置に対して高
次の近似式を用いて算出し、各ショットにおける倍率補
正量、回転量およびシフト量を近似的に求める。
【００２７】最初に、各計測ショットの計測値から、ウ
エハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量である、
Ｘ軸方向シフト量ａ00 、Ｘ軸方向１次倍率補正量
ａ10 、Ｙ軸回転ａ01 、Ｙ軸弓なり成分ａ02 、３次倍
率ａ30 ，ａ12 、ｐＹ方向シフト量ｂ00 、Ｘ軸方向回
転ｂ10 、Ｙ軸方向１次倍率補正量ｂ01 、Ｘ軸弓なりｂ
20 、３次倍率ｂ21 ，ｂ03を求める方法について述べ
る。ここで、ウエハ中心を原点とした場合の各ショット
中心位置（ｘ，ｙ）における、ｘ方向とｙ方向のシフト
量（位置ずれ量）をＸ，Ｙとすると、以下の式が成り立
つと考える。
エハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量である、
Ｘ軸方向シフト量ａ00 、Ｘ軸方向１次倍率補正量
ａ10 、Ｙ軸回転ａ01 、Ｙ軸弓なり成分ａ02 、３次倍
率ａ30 ，ａ12 、ｐＹ方向シフト量ｂ00 、Ｘ軸方向回
転ｂ10 、Ｙ軸方向１次倍率補正量ｂ01 、Ｘ軸弓なりｂ
20 、３次倍率ｂ21 ，ｂ03を求める方法について述べ
る。ここで、ウエハ中心を原点とした場合の各ショット
中心位置（ｘ，ｙ）における、ｘ方向とｙ方向のシフト
量（位置ずれ量）をＸ，Ｙとすると、以下の式が成り立
つと考える。
【００２８】
【数３】 この式の係数ａ00 ，ａ10 ，ａ01 ，ａ02 ，ａ30 ，ａ
12およびｂ00 ，ｂ10，ｂ01 ，ｂ20 ，ｂ21 ，ｂ03は、
６点以上の計測ショットの計測値があれば求めることが
できる。具体的には、１個の計測ショットの設計中心位
置（ｘi ，ｙi ）とずれ量である計測値（Χi ，Ｙi ）
を用いて、最小自乗近似法により以下の正規方程式を解
くことによって各係数の値を求めることができる。正規
方程式の解法としては、公知のＬＵ分解を用いた方法や
掃き出し法などが一般的である。
12およびｂ00 ，ｂ10，ｂ01 ，ｂ20 ，ｂ21 ，ｂ03は、
６点以上の計測ショットの計測値があれば求めることが
できる。具体的には、１個の計測ショットの設計中心位
置（ｘi ，ｙi ）とずれ量である計測値（Χi ，Ｙi ）
を用いて、最小自乗近似法により以下の正規方程式を解
くことによって各係数の値を求めることができる。正規
方程式の解法としては、公知のＬＵ分解を用いた方法や
掃き出し法などが一般的である。
【００２９】
【数４】
【００３０】次に、ウエハ全体の倍率補正量、回転量お
よびシフト量から、各ショットのショット内誤差（ショ
ット回転とショット倍率補正量）およびシフト量を算出
する。本実施例では、各ショットのショット内誤差は、
各ショット位置における位置ずれ量の変化量に等しいと
仮定し、各ショットのショット内誤差を推定する。具体
的には、以下の式に示すように、Ｘ方向の位置ずれ量の
Ｘ方向に対する変化量（微分値）からＸ方向のショット
倍率補正量Ｍx （ｘ，ｙ）を、Ｙ方向の位置ずれ量のＹ
方向に対する変化量（微分値）からＹ方向のショット倍
率補正量Ｍy （ｘ，ｙ）を、Ｘ方向の位置ずれ量のＹ方
向に対する変化量（微分値）からＸ方向のショット回転
量θx （ｘ，ｙ）を、Ｙ方向の位置ずれ量のＸ方向に対
する変化量（微分値）からＹ方向のショット回転量θy
（ｘ，ｙ）を算出する。
よびシフト量から、各ショットのショット内誤差（ショ
ット回転とショット倍率補正量）およびシフト量を算出
する。本実施例では、各ショットのショット内誤差は、
各ショット位置における位置ずれ量の変化量に等しいと
仮定し、各ショットのショット内誤差を推定する。具体
的には、以下の式に示すように、Ｘ方向の位置ずれ量の
Ｘ方向に対する変化量（微分値）からＸ方向のショット
倍率補正量Ｍx （ｘ，ｙ）を、Ｙ方向の位置ずれ量のＹ
方向に対する変化量（微分値）からＹ方向のショット倍
率補正量Ｍy （ｘ，ｙ）を、Ｘ方向の位置ずれ量のＹ方
向に対する変化量（微分値）からＸ方向のショット回転
量θx （ｘ，ｙ）を、Ｙ方向の位置ずれ量のＸ方向に対
する変化量（微分値）からＹ方向のショット回転量θy
（ｘ，ｙ）を算出する。
【００３１】
【数５】
【００３２】以上、各計測ショット中心位置の計測値か
ら、ショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）とシフト量を算出する方法について述べた。これま
で述べてきたように、各計測ショット中心位置の計測値
からショット内誤差（ショット回転θx ，θy とショッ
ト倍率補正量Ｍx ，Ｍy ）とシフト量Ｘ，Ｙを算出し、
露光時の重ね合わせ誤差を補正することにより、高精度
な位置合わせが期待できる。また、この補正は各計測シ
ョットの中心位置の計測だけで実現できるため、スルー
プットへの影響も少ない。
ら、ショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）とシフト量を算出する方法について述べた。これま
で述べてきたように、各計測ショット中心位置の計測値
からショット内誤差（ショット回転θx ，θy とショッ
ト倍率補正量Ｍx ，Ｍy ）とシフト量Ｘ，Ｙを算出し、
露光時の重ね合わせ誤差を補正することにより、高精度
な位置合わせが期待できる。また、この補正は各計測シ
ョットの中心位置の計測だけで実現できるため、スルー
プットへの影響も少ない。
【００３３】（第２の実施例）ステップアンドスキャン
タイプの半導体製造用露光装置に対し、本発明の第２の
局面を適用した場合の実施例の概略図を図６に示す。
タイプの半導体製造用露光装置に対し、本発明の第２の
局面を適用した場合の実施例の概略図を図６に示す。
【００３４】図６において、１は投影光学系、２はマー
ク位置検出手段、３は露光装置の制御を行なう制御手
段、４は２次元に移動可能なＸＹステージ、５は原板で
あるレチクル、６は基板であるウエハである。８はレチ
クルをスキャン移動可能なレチクルスキャンステージで
ある。ここで、図６では、ｘ方向の位置を検出するマー
ク位置検出手段のみを図示したが、これと同様な不図示
のｙ方向位置検出用のマーク位置検出手段を搭載してお
り、ｙ方向の位置を検出する。図６に示した半導体製造
用露光装置は、レチクル５とウエハ６の相対的な位置合
わせをした後、不図示の露光照明光源から露光光を照射
し、レチクル５上に形成してある電子回路パターンを、
投影光学系１を介してＸＹステージ４上に載置したウエ
ハ６に、ステップアンドスキャン方式で投影露光する。
図３にウエハにおける露光領域と計測ショットの一例
を、図４に各計測ショットでの計測マークの一例を示
す。
ク位置検出手段、３は露光装置の制御を行なう制御手
段、４は２次元に移動可能なＸＹステージ、５は原板で
あるレチクル、６は基板であるウエハである。８はレチ
クルをスキャン移動可能なレチクルスキャンステージで
ある。ここで、図６では、ｘ方向の位置を検出するマー
ク位置検出手段のみを図示したが、これと同様な不図示
のｙ方向位置検出用のマーク位置検出手段を搭載してお
り、ｙ方向の位置を検出する。図６に示した半導体製造
用露光装置は、レチクル５とウエハ６の相対的な位置合
わせをした後、不図示の露光照明光源から露光光を照射
し、レチクル５上に形成してある電子回路パターンを、
投影光学系１を介してＸＹステージ４上に載置したウエ
ハ６に、ステップアンドスキャン方式で投影露光する。
図３にウエハにおける露光領域と計測ショットの一例
を、図４に各計測ショットでの計測マークの一例を示
す。
【００３５】次に、図６の装置における、レチクル５と
ウエハ６の相対的な位置合わせ、および露光の手順につ
いて説明する。図７は、位置合わせおよび露光の手順
に、本発明を適用した一例をフローチャートで示す。
ウエハ６の相対的な位置合わせ、および露光の手順につ
いて説明する。図７は、位置合わせおよび露光の手順
に、本発明を適用した一例をフローチャートで示す。
【００３６】最初にステップＢ１では、不図示のウエハ
搬送装置により、ウエハ６をＸＹステージ４に載置す
る。ステップＢ２において、制御手段３は図３における
１番目の計測ショットＳ１に形成してある、図４に示す
位置合わせ用マークＬX が、マーク位置検出手段２の視
野範囲内に位置するよう、ＸＹステージ４を駆動する。
搬送装置により、ウエハ６をＸＹステージ４に載置す
る。ステップＢ２において、制御手段３は図３における
１番目の計測ショットＳ１に形成してある、図４に示す
位置合わせ用マークＬX が、マーク位置検出手段２の視
野範囲内に位置するよう、ＸＹステージ４を駆動する。
【００３７】ステップＢ３では、マークＬX の位置を以
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬX
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬX を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬX から
反射した光束は、再度投影光学系を介してマーク位置検
出手段に到達する。ここでマーク位置検出手段内にある
撮像装置上にウエハマークＬX の像を形成する。
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬX
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬX を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬX から
反射した光束は、再度投影光学系を介してマーク位置検
出手段に到達する。ここでマーク位置検出手段内にある
撮像装置上にウエハマークＬX の像を形成する。
【００３８】撮像装置においてマークＬX1の像を光電変
換し、Ａ／Ｄ変換装置６にてウエハマーク像をディジタ
ル信号Ｆ（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいた
テンプレートパターンを用いてパターンマッチングを行
ない、マークの中心位置を計測し、制御手段３に出力す
る。ここで求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、制御手段３は、予
め不図示の方法により求めた撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬX のレチクル５に対
するずれ量Ｘ1 を算出する。
換し、Ａ／Ｄ変換装置６にてウエハマーク像をディジタ
ル信号Ｆ（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいた
テンプレートパターンを用いてパターンマッチングを行
ない、マークの中心位置を計測し、制御手段３に出力す
る。ここで求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、制御手段３は、予
め不図示の方法により求めた撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬX のレチクル５に対
するずれ量Ｘ1 を算出する。
【００３９】以下同様に、計測用マークＬy に対し、位
置ずれ量Ｙ1 を計測および算出する。ここでは、各計測
ショットにおいてｘｙ両方向各々１箇所の計測を行なっ
て各計測ショットの位置ずれ量を算出したが、勿論、ｘ
ｙ両方向で複数箇所の計測を行なって各計測ショットの
位置ずれ量を算出しても構わない。
置ずれ量Ｙ1 を計測および算出する。ここでは、各計測
ショットにおいてｘｙ両方向各々１箇所の計測を行なっ
て各計測ショットの位置ずれ量を算出したが、勿論、ｘ
ｙ両方向で複数箇所の計測を行なって各計測ショットの
位置ずれ量を算出しても構わない。
【００４０】以下同様に、ステップＢ４で、予め定めた
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＢ２とス
テップＢ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量Χ2 ・・・Χn 、Ｙ2 ・・・Ｙn を算出する。
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＢ２とス
テップＢ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量Χ2 ・・・Χn 、Ｙ2 ・・・Ｙn を算出する。
【００４１】次に、ステップＢ５において、ステップＢ
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．ウエハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量
を、ウエハ上の位置に対する高次の近似式を用いて算出
する。 ２．高次の近似式から、各ショットにおける倍率補正
量、回転量およびシフト量を算出する。
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．ウエハ全体の倍率補正量、回転量およびシフト量
を、ウエハ上の位置に対する高次の近似式を用いて算出
する。 ２．高次の近似式から、各ショットにおける倍率補正
量、回転量およびシフト量を算出する。
【００４２】ステップＢ６では、ステップアンドスキャ
ン方式で各ショットを露光する。すなわち、レチクルス
キャンステージ８とＸＹステージ４を同期させながらス
キャンして露光する。この時、露光に先立ちおよび露光
中に、各ショット毎に、ステップＢ６で算出した各ショ
ットのショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示
す補正手段を組み合わせて補正し、ウエハＷのレチクル
Ｒに対する相対的な位置合わせを行なう。
ン方式で各ショットを露光する。すなわち、レチクルス
キャンステージ８とＸＹステージ４を同期させながらス
キャンして露光する。この時、露光に先立ちおよび露光
中に、各ショット毎に、ステップＢ６で算出した各ショ
ットのショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示
す補正手段を組み合わせて補正し、ウエハＷのレチクル
Ｒに対する相対的な位置合わせを行なう。
【００４３】以下に、ステップアンドスキャンタイプの
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。
【００４４】４．投影レンズ１内の不図示のアルバレス
レンズを駆動するディストーション補正手段により、各
ショットのショット回転を補正する。このアルバレスレ
ンズを駆動してディストーションを補正する方法は、本
出願人による特願平１０−２４２０４８号に詳述されて
いる。 ５．レチクルスキャンステージ８とＸＹステージ４のス
キャン方向を相対的に調整するスキュー補正手段によ
り、各ショットのショット回転を補正する。 ６．ＸＹステージ４のスキャン速度を調整するディスト
ーション補正手段により、各ショットのスキャン方向の
ショット倍率を補正する。
レンズを駆動するディストーション補正手段により、各
ショットのショット回転を補正する。このアルバレスレ
ンズを駆動してディストーションを補正する方法は、本
出願人による特願平１０−２４２０４８号に詳述されて
いる。 ５．レチクルスキャンステージ８とＸＹステージ４のス
キャン方向を相対的に調整するスキュー補正手段によ
り、各ショットのショット回転を補正する。 ６．ＸＹステージ４のスキャン速度を調整するディスト
ーション補正手段により、各ショットのスキャン方向の
ショット倍率を補正する。
【００４５】ステップＢ７では、不図示のウエハ搬送装
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＢ１からＢ７のステップを、ステップＢ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＢ１からＢ７のステップを、ステップＢ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。
【００４６】各計測ショットの計測値から、各ショット
のショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法につ
いては、実施例１と同じなので、ここでは説明を省略す
る。
のショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法につ
いては、実施例１と同じなので、ここでは説明を省略す
る。
【００４７】これまで述べてきたように、各計測ショッ
ト中心位置の計測値からショット内誤差（ショット回転
とショット倍率補正量）とシフト量を算出し、露光時の
重ね合わせ誤差を補正することにより、高精度な位置合
わせが期待できる。また、各計測ショットの中心位置の
計測値だけで実現できるため、スループットへの影響も
少ない。
ト中心位置の計測値からショット内誤差（ショット回転
とショット倍率補正量）とシフト量を算出し、露光時の
重ね合わせ誤差を補正することにより、高精度な位置合
わせが期待できる。また、各計測ショットの中心位置の
計測値だけで実現できるため、スループットへの影響も
少ない。
【００４８】（第３の実施例）本実施例は、ステップア
ンドリピートタイプの半導体製造用露光装置に対し、本
発明の第１の局面を適用した場合のものである。本実施
例は、第１の実施例に対し、装置構成（図１）およびマ
クロな動作（図２）は共通であるが、各計測ショットに
設けられる計測マークの配置、ならびに図２におけるス
テップＡ３のマーク位置計測動作およびステップＡ５の
補正量算出動作が異なる。図８に本実施例で用いるウエ
ハ上の各計測ショットでの計測マークの一例を示す。
ンドリピートタイプの半導体製造用露光装置に対し、本
発明の第１の局面を適用した場合のものである。本実施
例は、第１の実施例に対し、装置構成（図１）およびマ
クロな動作（図２）は共通であるが、各計測ショットに
設けられる計測マークの配置、ならびに図２におけるス
テップＡ３のマーク位置計測動作およびステップＡ５の
補正量算出動作が異なる。図８に本実施例で用いるウエ
ハ上の各計測ショットでの計測マークの一例を示す。
【００４９】次に、図１、２、３、５および８を用いて
本実施例の装置（図１）における、レチクル５とウエハ
６の相対的な位置合わせ、および露光の手順について説
明する。
本実施例の装置（図１）における、レチクル５とウエハ
６の相対的な位置合わせ、および露光の手順について説
明する。
【００５０】図２のフローチャートを参照して、最初に
ステップＡ１では、不図示のウエハ搬送装置により、ウ
エハ６をＸＹステージ４に載置する。ステップＡ２にお
いて、制御手段３は図３における１番目の計測ショット
Ｓ１に形成してある図８に示す位置合わせ用マークＬx1
が、マーク位置検出手段２の視野範囲内に位置するよ
う、ＸＹステージ４を駆動する。
ステップＡ１では、不図示のウエハ搬送装置により、ウ
エハ６をＸＹステージ４に載置する。ステップＡ２にお
いて、制御手段３は図３における１番目の計測ショット
Ｓ１に形成してある図８に示す位置合わせ用マークＬx1
が、マーク位置検出手段２の視野範囲内に位置するよ
う、ＸＹステージ４を駆動する。
【００５１】ステップＡ３では、マークＬx1の位置を以
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx1
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx1を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx1から
反射した光束は、再度投影光学系１を介してマーク位置
検出手段２に到達する。ここでマーク位置検出手段２内
にある撮像装置上にウエハマークＬx1の像Ｎを形成す
る。撮像装置においてマークＬx1の像を光電変換し、Ａ
／Ｄ変換装置６でウエハマーク像Ｎをディジタル信号Ｆ
（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいたテンプレ
ートパターンを用いてパターンマッチングを行ない、マ
ークの中心位置を計測し、制御手段３に出力する。ここ
で求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面を基準と
したマーク位置であるため、制御手段３は、予め不図示
の方法により求められている撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬx1のレチクル５に対
するずれ量Ｘ11を算出する。
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx1
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx1を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx1から
反射した光束は、再度投影光学系１を介してマーク位置
検出手段２に到達する。ここでマーク位置検出手段２内
にある撮像装置上にウエハマークＬx1の像Ｎを形成す
る。撮像装置においてマークＬx1の像を光電変換し、Ａ
／Ｄ変換装置６でウエハマーク像Ｎをディジタル信号Ｆ
（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいたテンプレ
ートパターンを用いてパターンマッチングを行ない、マ
ークの中心位置を計測し、制御手段３に出力する。ここ
で求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面を基準と
したマーク位置であるため、制御手段３は、予め不図示
の方法により求められている撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬx1のレチクル５に対
するずれ量Ｘ11を算出する。
【００５２】以上で１番目の計測ショットのＸ方向第１
の計測を終了する。以下同様に、計測ショットの計測用
マークＬx2・・・Ｌnx 、Ｌy1・・・Ｌymに対し、位置
ずれ量Χ11・・・Χ1n 、Ｙ11・・・Ｙ1nを計測する。
以下同様に、ステップＡ４で、予め定めた計測ショット
数分の計測を行なうまでステップＡ２とステップＡ３を
繰り返し、各々の計測ショットでの計測位置ずれ量を記
憶する。
の計測を終了する。以下同様に、計測ショットの計測用
マークＬx2・・・Ｌnx 、Ｌy1・・・Ｌymに対し、位置
ずれ量Χ11・・・Χ1n 、Ｙ11・・・Ｙ1nを計測する。
以下同様に、ステップＡ４で、予め定めた計測ショット
数分の計測を行なうまでステップＡ２とステップＡ３を
繰り返し、各々の計測ショットでの計測位置ずれ量を記
憶する。
【００５３】次に、ステップＡ５において、ステップＡ
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量を
後述する統計計算によって算出する。 ２．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
後述する統計計算によって算出する。
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量を
後述する統計計算によって算出する。 ２．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
後述する統計計算によって算出する。
【００５４】ステップＡ６では、ステップアンドリピー
ト方式で各ショットを露光する。この際、各ショット毎
に、露光に先立ち、ステップＡ５で算出した各ショット
のショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示す補
正手段を組み合わせて補正し、ウエハ６のレチクル５に
対する相対的な位置合わせを行なう。
ト方式で各ショットを露光する。この際、各ショット毎
に、露光に先立ち、ステップＡ５で算出した各ショット
のショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示す補
正手段を組み合わせて補正し、ウエハ６のレチクル５に
対する相対的な位置合わせを行なう。
【００５５】以下に、ステップアンドリピートタイプの
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許２５１
６１９４号に記載されている方法を応用することで、実
現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。 ４．投影レンズ１内の不図示のアルバレスレンズを駆動
するディストーション補正手段により、各ショットのシ
ョット回転を補正する。このアルバレスレンズを駆動し
てディストーションを補正する方法は、特願平１０−２
４２０４８号に詳述されている。
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許２５１
６１９４号に記載されている方法を応用することで、実
現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。 ４．投影レンズ１内の不図示のアルバレスレンズを駆動
するディストーション補正手段により、各ショットのシ
ョット回転を補正する。このアルバレスレンズを駆動し
てディストーションを補正する方法は、特願平１０−２
４２０４８号に詳述されている。
【００５６】ステップＡ７では、不図示のウエハ搬送装
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＡ１からＡ７のステップを、ステップＡ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。以上、本発明を位置合わせ
および露光の手順に適用した一例について説明した。
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＡ１からＡ７のステップを、ステップＡ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。以上、本発明を位置合わせ
および露光の手順に適用した一例について説明した。
【００５７】次に、各計測ショットの計測値から、各シ
ョットのショット内誤差（ショット回転とショット倍率
補正量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法
について述べる。本実施例では、各計測ショットのショ
ット内誤差およびシフト量を算出した後、各計測ショッ
トのショット内誤差およびシフト量を算出する。
ョットのショット内誤差（ショット回転とショット倍率
補正量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法
について述べる。本実施例では、各計測ショットのショ
ット内誤差およびシフト量を算出した後、各計測ショッ
トのショット内誤差およびシフト量を算出する。
【００５８】最初に、各計測ショットのショット内誤差
（ショット回転とショット倍率補正量）およびシフト量
（位置ずれ量）を算出する方法について述べる。ｐ番目
の計測ショットのショット内誤差である、ｘ方向のショ
ット倍率補正量Ｍxp（１倍からの差分値）、ｙ方向のシ
ョット倍率補正量Ｍyp（１倍からの差分値)、ｘ方向のシ
ョット回転θxp（時計回りが正）、ｙ方向のショット回
転θyp（反時計回りが正）とショットのｘ方向のシフト
量Ｓxp 、ショットのｙ方向のシフト量Ｓypは、各マー
クのマーク中心を原点とした設計位置αp1・・・
αpn 、βp1・・・βpmと、各マーク計測値（位置ずれ
量）Ｘp1・・・Ｘpn 、Ｙp1・・・Ｙpmにより、以下の
式で関係付けられる。
（ショット回転とショット倍率補正量）およびシフト量
（位置ずれ量）を算出する方法について述べる。ｐ番目
の計測ショットのショット内誤差である、ｘ方向のショ
ット倍率補正量Ｍxp（１倍からの差分値）、ｙ方向のシ
ョット倍率補正量Ｍyp（１倍からの差分値)、ｘ方向のシ
ョット回転θxp（時計回りが正）、ｙ方向のショット回
転θyp（反時計回りが正）とショットのｘ方向のシフト
量Ｓxp 、ショットのｙ方向のシフト量Ｓypは、各マー
クのマーク中心を原点とした設計位置αp1・・・
αpn 、βp1・・・βpmと、各マーク計測値（位置ずれ
量）Ｘp1・・・Ｘpn 、Ｙp1・・・Ｙpmにより、以下の
式で関係付けられる。
【００５９】
【数６】
【００６０】上記関係式は、ｘ方向、ｙ方向各々３点以
上の計測値があれば、ショット内誤差およびシフト量を
求めることができる。ｘ方向、ｙ方向各々３点の場合
は、上記関係式を解いた以下の式でショット内誤差およ
びシフト量を求めることができる。
上の計測値があれば、ショット内誤差およびシフト量を
求めることができる。ｘ方向、ｙ方向各々３点の場合
は、上記関係式を解いた以下の式でショット内誤差およ
びシフト量を求めることができる。
【００６１】
【数７】 但し、Ａ1 ・・・Ａ8 は以下の通りである。
【００６２】
【数８】 また、ｘ方向、ｙ方向の計測点が各々３点以上の場合
は、最小自乗近似法を用いて、以下の式でショット内誤
差およびシフト量を求めることができる。
は、最小自乗近似法を用いて、以下の式でショット内誤
差およびシフト量を求めることができる。
【００６３】
【数９】 となる。但し、
【００６４】
【数１０】 である。言うまでもなく、当然計測点が多いほど、計測
時間はかかるが、異常値除去や平均化効果が期待でき
る。
時間はかかるが、異常値除去や平均化効果が期待でき
る。
【００６５】次に、各計測ショットのショット内誤差
（ショット回転とショット倍率補正量）とシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
統計によって算出する方法について述べる。ここでは、
ウエハ内の各ショットのショット内誤差およびシフト量
は線形に変化すると仮定して各ショットのショット内誤
差成分を算出する。つまり、ウエハ中心を原点とした時
のショット中心設計位置が（ｘ，ｙ）であるショットの
ショット内誤差成分とシフト量には、以下の関係式が成
り立つと仮定する。
（ショット回転とショット倍率補正量）とシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
統計によって算出する方法について述べる。ここでは、
ウエハ内の各ショットのショット内誤差およびシフト量
は線形に変化すると仮定して各ショットのショット内誤
差成分を算出する。つまり、ウエハ中心を原点とした時
のショット中心設計位置が（ｘ，ｙ）であるショットの
ショット内誤差成分とシフト量には、以下の関係式が成
り立つと仮定する。
【００６６】
【数１１】
【００６７】ここで、ａ00、ａ10、ａ01、ｂ00、ｂ10、
ｂ01、ｃ00、ｃ10、ｃ01、ｄ00、ｄ10、ｄ01、ｅ00、ｅ
10、ｅ01、ｆ00、ｆ10、ｆ01はウエハでのショット内誤
差成分およびシフト量の変化を示す係数である。上記関
係式は、各々３点以上の計測ショットがあれば、各係数
を求めることができる。計測ショットが３点の場合は、
上記関係式を解いた、以下の式で各係数を求めることが
できる。
ｂ01、ｃ00、ｃ10、ｃ01、ｄ00、ｄ10、ｄ01、ｅ00、ｅ
10、ｅ01、ｆ00、ｆ10、ｆ01はウエハでのショット内誤
差成分およびシフト量の変化を示す係数である。上記関
係式は、各々３点以上の計測ショットがあれば、各係数
を求めることができる。計測ショットが３点の場合は、
上記関係式を解いた、以下の式で各係数を求めることが
できる。
【００６８】
【数１２】
【００６９】但し、Ｃ01・・・Ｃ20は、ｐ番目の計測シ
ョットにおける、ウエハ中心を原点としたショット中心
設計位置のｘ座標をｘp （＝ｘ1 ・・・ｘ3 ）、ｙ座標
をｙp （＝ｙ1 ・・・ｙ3 ）として、以下の通りであ
る。
ョットにおける、ウエハ中心を原点としたショット中心
設計位置のｘ座標をｘp （＝ｘ1 ・・・ｘ3 ）、ｙ座標
をｙp （＝ｙ1 ・・・ｙ3 ）として、以下の通りであ
る。
【００７０】
【数１３】 また、計測ショットが３点以上の場合には、最小自乗近
似法を用い、以下の式で、各係数を求めることができ
る。
似法を用い、以下の式で、各係数を求めることができ
る。
【００７１】
【数１４】
【００７２】
【数１５】 となる。但し、
【００７３】
【数１６】
【００７４】
【数１７】
【００７５】ここで、求めた各係数と関係式により、各
ショットでのショット内誤差成分およびシフト量を算出
することができる。繰り返しになるが、計測点が多いほ
ど、異常値除去や平均化効果が期待できる。以上、計測
ショット内の複数点で位置誤差を計測し、この計測値を
基に、各ショットの位置誤差（ショット内誤差およびシ
フト量）を推定し、露光時の重ね合わせ誤差を補正する
実施例について述べた。本装置および方法により高精度
な位置合わせが期待できる。本実施例では、全ての計測
ショットの計測が終了後、各計測ショットのショット内
誤差およびシフト量を算出する例について述べたが、計
測ショットの計測中にも、計測が終了したショットから
ショット内誤差およびシフト量を並行して算出しても構
わない。
ショットでのショット内誤差成分およびシフト量を算出
することができる。繰り返しになるが、計測点が多いほ
ど、異常値除去や平均化効果が期待できる。以上、計測
ショット内の複数点で位置誤差を計測し、この計測値を
基に、各ショットの位置誤差（ショット内誤差およびシ
フト量）を推定し、露光時の重ね合わせ誤差を補正する
実施例について述べた。本装置および方法により高精度
な位置合わせが期待できる。本実施例では、全ての計測
ショットの計測が終了後、各計測ショットのショット内
誤差およびシフト量を算出する例について述べたが、計
測ショットの計測中にも、計測が終了したショットから
ショット内誤差およびシフト量を並行して算出しても構
わない。
【００７６】（第４の実施例）本実施例は、ステップア
ンドスキャンタイプの半導体製造用露光装置に対し、本
発明の第１の局面を適用した場合のものである。本実施
例は、第２の実施例に対し、装置構成（図６）およびマ
クロな動作（図７）は共通であるが、各計測ショットに
設けられる計測マークの配置、ならびに図７におけるス
テップＢ３のマーク位置計測およびステップＢ５の補正
量算出の方法が異なる。図８に各計測ショットでの計測
マークの一例を示す。
ンドスキャンタイプの半導体製造用露光装置に対し、本
発明の第１の局面を適用した場合のものである。本実施
例は、第２の実施例に対し、装置構成（図６）およびマ
クロな動作（図７）は共通であるが、各計測ショットに
設けられる計測マークの配置、ならびに図７におけるス
テップＢ３のマーク位置計測およびステップＢ５の補正
量算出の方法が異なる。図８に各計測ショットでの計測
マークの一例を示す。
【００７７】次に、本実施例の装置（図６）におけるレ
チクル５とウエハ６の相対的な位置合わせおよび露光の
手順について図６、７、３、５および８を用いて説明す
る。図７のフローチャートを参照して、最初にステップ
Ｂ１では、不図示のウエハ搬送装置により、ウエハ６を
ＸＹステージ４に載置する。ステップＢ２において、制
御手段３は図３における１番目の計測ショットＳ１に形
成してある、図８に示す位置合わせ用マークＬX1が、マ
ーク位置検出手段２の視野範囲内に位置するよう、ＸＹ
ステージ４を駆動する。
チクル５とウエハ６の相対的な位置合わせおよび露光の
手順について図６、７、３、５および８を用いて説明す
る。図７のフローチャートを参照して、最初にステップ
Ｂ１では、不図示のウエハ搬送装置により、ウエハ６を
ＸＹステージ４に載置する。ステップＢ２において、制
御手段３は図３における１番目の計測ショットＳ１に形
成してある、図８に示す位置合わせ用マークＬX1が、マ
ーク位置検出手段２の視野範囲内に位置するよう、ＸＹ
ステージ４を駆動する。
【００７８】ステップＢ３では、マークＬx1の位置を以
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx1
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx1を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx1から
反射した光束は、再度投影光学系を介してマーク位置検
出手段に到達する。ここでマーク位置検出手段内にある
撮像装置上にウエハマークＬx1の像を形成する。
下の手順で計測する。最初に、マーク位置検出手段２内
にある非露光光を照射する位置合わせ用照明装置から照
射し、投影光学系１を介して、位置合わせ用マークＬx1
（以降ウエハマークと称する）を照明する。図５はウエ
ハマークＬx1を示したものであり、同一形状の矩形パタ
ーンを複数配置したものである。ウエハマークＬx1から
反射した光束は、再度投影光学系を介してマーク位置検
出手段に到達する。ここでマーク位置検出手段内にある
撮像装置上にウエハマークＬx1の像を形成する。
【００７９】撮像装置においてマークＬX1の像を光電変
換し、Ａ／Ｄ変換装置６にてウエハマーク像をディジタ
ル信号Ｆ（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいた
テンプレートパターンを用いてパターンマッチングを行
ない、マークの中心位置を計測し、制御手段３に出力す
る。ここで求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、制御手段３は、予
め不図示の方法により求めた撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬx1のレチクル５に対
するずれ量Ｘ11を算出する。
換し、Ａ／Ｄ変換装置６にてウエハマーク像をディジタ
ル信号Ｆ（ｘ）に変換する。次に、予め記憶しておいた
テンプレートパターンを用いてパターンマッチングを行
ない、マークの中心位置を計測し、制御手段３に出力す
る。ここで求めたマーク中心位置は、撮像装置の撮像面
を基準としたマーク位置であるため、制御手段３は、予
め不図示の方法により求めた撮像装置とレチクル５との
相対的な位置から、ウエハマークＬx1のレチクル５に対
するずれ量Ｘ11を算出する。
【００８０】以上で１番目の計測ショットのＸ方向第１
の計測を終了する。以下同様に、計測ショットの計測用
マークＬx2・・・Ｌxn、Ｌy1・・・Ｌymに対し、位置ず
れ量Χ11・・・Χ1n、Ｙ11・・・Ｙ1mを計測する。
の計測を終了する。以下同様に、計測ショットの計測用
マークＬx2・・・Ｌxn、Ｌy1・・・Ｌymに対し、位置ず
れ量Χ11・・・Χ1n、Ｙ11・・・Ｙ1mを計測する。
【００８１】以下同様に、ステップＢ４で、予め定めた
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＢ２とス
テップＢ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量を記憶する。
計測ショット数分の計測を行なうまでステップＢ２とス
テップＢ３を繰り返し、各々の計測ショットでの計測位
置ずれ量を記憶する。
【００８２】次に、ステップＢ５において、ステップＢ
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量を
実施例１で述べた統計計算によって算出する。 ２．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
実施例１で述べた統計計算によって算出する。
３で計測した各計測ショットでの計測位置ずれ量から、
各ショットのショット内誤差（ショット回転とショット
倍率）およびシフト量（位置ずれ量）を以下の手順で算
出する。 １．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量を
実施例１で述べた統計計算によって算出する。 ２．各計測ショットのショット内誤差およびシフト量か
ら、各ショットのショット内誤差成分およびシフト量を
実施例１で述べた統計計算によって算出する。
【００８３】ステップＢ６では、ステップアンドスキャ
ン方式で各ショットを露光する。すなわち、レチクルス
キャンステージ８とＸＹステージ４を同期させながらス
キャンして露光する。この時、露光に先立ちおよび露光
中に、各ショット毎に、ステップＢ６で算出した各ショ
ットのショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示
す補正手段を組み合わせて補正し、ウエハＷのレチクル
Ｒに対する相対的な位置合わせを行なう。
ン方式で各ショットを露光する。すなわち、レチクルス
キャンステージ８とＸＹステージ４を同期させながらス
キャンして露光する。この時、露光に先立ちおよび露光
中に、各ショット毎に、ステップＢ６で算出した各ショ
ットのショット内誤差成分およびシフト量を、以下に示
す補正手段を組み合わせて補正し、ウエハＷのレチクル
Ｒに対する相対的な位置合わせを行なう。
【００８４】以下に、ステップアンドスキャンタイプの
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。
露光装置における、ショット内誤差成分およびシフト量
の補正手段の一例を示す。 １．ＸＹステージ４を駆動することにより、各ショット
のシフト量を補正する。 ２．投影レンズ１内の不図示の浮上レンズを上下方向に
駆動する投影倍率補正手段により、各ショットのショッ
ト倍率を補正する。この駆動手段は、例えば特許第２５
１６１９４号に記載されている方法を応用することで、
実現できる。 ３．ＸＹステージ４とレチクルステージ７とを相対的に
回転する相対回転補正手段により、各ショットのショッ
ト回転を補正する。
【００８５】４．投影レンズ１内の不図示のアルバレス
レンズを駆動するディストーション補正手段により、各
ショットのショット回転を補正する。このアルバレスレ
ンズを駆動してディストーションを補正する方法は、本
出願人による特願平１０−２４２０４８号に詳述されて
いる。 ５．レチクルスキャンステージ８とＸＹステージ４のス
キャン方向を相対的に調整するスキュー補正手段によ
り、各ショットのショット回転を補正する。 ６．ＸＹステージ４のスキャン速度を調整するディスト
ーション補正手段により、各ショットのスキャン方向の
ショット倍率を補正する。
レンズを駆動するディストーション補正手段により、各
ショットのショット回転を補正する。このアルバレスレ
ンズを駆動してディストーションを補正する方法は、本
出願人による特願平１０−２４２０４８号に詳述されて
いる。 ５．レチクルスキャンステージ８とＸＹステージ４のス
キャン方向を相対的に調整するスキュー補正手段によ
り、各ショットのショット回転を補正する。 ６．ＸＹステージ４のスキャン速度を調整するディスト
ーション補正手段により、各ショットのスキャン方向の
ショット倍率を補正する。
【００８６】ステップＢ７では、不図示のウエハ搬送装
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＢ１からＢ７のステップを、ステップＢ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。
置により、ウエハ６をＸＹステージ４から排出する。さ
らにＢ１からＢ７のステップを、ステップＢ８で最終ウ
エハと判断するまで続ける。
【００８７】各計測ショットの計測値から、各ショット
のショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法につ
いては、実施例１と同じなので、ここでは説明を省略す
る。
のショット内誤差（ショット回転とショット倍率補正
量）およびシフト量（位置ずれ量）を算出する方法につ
いては、実施例１と同じなので、ここでは説明を省略す
る。
【００８８】以上、計測ショット内の複数点で位置誤差
を計測し、この計測値を基に、各ショットの位置誤差
（ショット内誤差およびシフト量）を推定し、露光時の
重ね合わせ誤差を補正する実施例について述べた。本装
置および方法により高精度な位置合わせが期待できる。
を計測し、この計測値を基に、各ショットの位置誤差
（ショット内誤差およびシフト量）を推定し、露光時の
重ね合わせ誤差を補正する実施例について述べた。本装
置および方法により高精度な位置合わせが期待できる。
【００８９】本実施例では、全ての計測ショットの計測
が終了後、各計測ショットのショット内誤差およびシフ
ト量を算出する例について述べたが、計測ショットの計
測中にも、計測が終了したショットからショット内誤差
およびシフト量を並列に算出しても構わない。
が終了後、各計測ショットのショット内誤差およびシフ
ト量を算出する例について述べたが、計測ショットの計
測中にも、計測が終了したショットからショット内誤差
およびシフト量を並列に算出しても構わない。
【００９０】（デバイス生産方法の実施例）次に上記説
明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生
産方法の実施例を説明する。図９は微小デバイス（ＩＣ
やＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜
磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示
す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設
計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３
（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いて
ウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前
工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、
リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成
する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チ
ップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生
産方法の実施例を説明する。図９は微小デバイス（ＩＣ
やＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜
磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示
す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設
計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３
（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いて
ウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前
工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、
リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成
する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チ
ップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９１】図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した方式でアライメン
トおよび露光を行なう半導体露光装置によってマスクの
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した方式でアライメン
トおよび露光を行なう半導体露光装置によってマスクの
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。
【００９２】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
【００９３】
【発明の効果】以上述べたように本発明の第１の局面に
よれば、各ショットのショット内誤差を推定して補正す
ることにより、高精度な位置合わせが期待できる。ま
た、各計測値を統計処理することにより、異常値除去や
平均化効果が期待でき、実質的な補正精度の向上が計れ
るとともに、サンプルショットの計測だけで、ショット
内誤差を補正できるため、ショットごとにショット内誤
差を計測する場合の精度が得られ、ショットごとにショ
ット内誤差を計測する場合よりスループットが向上す
る。
よれば、各ショットのショット内誤差を推定して補正す
ることにより、高精度な位置合わせが期待できる。ま
た、各計測値を統計処理することにより、異常値除去や
平均化効果が期待でき、実質的な補正精度の向上が計れ
るとともに、サンプルショットの計測だけで、ショット
内誤差を補正できるため、ショットごとにショット内誤
差を計測する場合の精度が得られ、ショットごとにショ
ット内誤差を計測する場合よりスループットが向上す
る。
【００９４】また、本発明の第２の局面によれば、各領
域での位置ずれ量を高次の補正式で近似し、この補正式
から各ショットのショット内誤差を推定するため、高精
度な位置合わせが期待できる。また、各計測値を統計処
理することにより、異常値除去や平均化効果が期待で
き、実質的な補正精度の向上が第１の局面とほぼ同程度
に計れるとともに、最小限のサンプルショットの計測だ
けで、ショット内誤差を補正できるため、第１の局面よ
りも高い、従来方法と比べても同等のスループットを実
現することができる。
域での位置ずれ量を高次の補正式で近似し、この補正式
から各ショットのショット内誤差を推定するため、高精
度な位置合わせが期待できる。また、各計測値を統計処
理することにより、異常値除去や平均化効果が期待で
き、実質的な補正精度の向上が第１の局面とほぼ同程度
に計れるとともに、最小限のサンプルショットの計測だ
けで、ショット内誤差を補正できるため、第１の局面よ
りも高い、従来方法と比べても同等のスループットを実
現することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係るステップアンド
リピートタイプの半導体露光装置の構成を示す図であ
る。
リピートタイプの半導体露光装置の構成を示す図であ
る。
【図２】 図１の装置における位置合わせおよび露光手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図３】 ウエハにおける露光領域と計測ショットの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】 計測ショットでの計測マークの一例を示す図
である。
である。
【図５】 計測マークの例を示す図である。
【図６】 本発明の第２の実施例に係るステップアンド
スキャンタイプの半導体露光装置の構成を示す図であ
る。
スキャンタイプの半導体露光装置の構成を示す図であ
る。
【図７】 図６の装置における位置合わせおよび露光手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第３および第４の実施例に係る計測
マーク例を示す図である。
マーク例を示す図である。
【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１０】 図９におけるウエハプロセスの詳細な流れ
を示す図である。
を示す図である。
１：投影光学系、２：マーク位置検出手段、３：制御手
段、４：ＸＹステージ、５：レチクル、６：ウエハ、
７：レチクルステージ、８：レチクルスキャンステー
ジ。
段、４：ＸＹステージ、５：レチクル、６：ウエハ、
７：レチクルステージ、８：レチクルスキャンステー
ジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F046 BA04 BA05 CB12 CB25 CC01 CC02 CC03 CC06 DA13 EA03 EA09 EB01 EB02 ED01 FA03 FA10 FC04 FC06
Claims (15)
- 【請求項１】 被処理基板上の複数の被処理領域のうち
の複数の代表領域の位置ずれ量をこれらの代表領域内の
代表点の計測によって求める計測手段と、 これらの代表領域の位置ずれ量の計測値をもとに、被処
理基板上の各領域の位置ずれ量を統計計算によって求め
る統計計算手段と、 統計計算された各領域の位置ずれ量に基づいて各領域の
領域内誤差を算定する手段と、 前記被処理基板上の各領域を順に処理するために該基板
の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する手段とを具
備することを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 前記統計計算手段は、前記被処理基板上
の各領域の位置ずれ量を、２次以上の近似式を用いて求
めることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記領域内誤差を算定する手段は、各領
域の位置ずれ量の変化量から領域内誤差を算定すること
を特徴とする請求項１または２記載の露光装置。 - 【請求項４】 被処理基板上の複数の被処理領域のうち
の代表領域の領域内誤差を所定の代表点の計測によって
求める計測手段と、 該代表領域の領域内誤差の計測値をもとに、被処理基板
上の各領域の領域内誤差を統計計算によって求める統計
計算手段と、 前記被処理基板上の各領域を順に処理するために該基板
の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する手段とを具
備することを特徴とする露光装置。 - 【請求項５】 １つの代表領域に対して複数の代表点が
設定され、前記計測手段はこれら複数点の位置ずれ量を
計測し、この計測値を基に、該代表領域の領域内誤差を
求めることを特徴とする請求項３または４記載の露光装
置。 - 【請求項６】 前記代表領域が複数設定され、前記統計
計算手段はこれら複数の代表領域について求められた領
域内誤差を基に、被処理基板上の各領域の領域内誤差を
求めることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載
の露光装置。 - 【請求項７】 前記被処理基板上に３以上の代表領域が
設定され、前記統計計算手段は前記代表領域について求
められた領域内誤差を基に前記被処理基板内における領
域内誤差の変化量を求め各領域の領域内誤差を求めるこ
とを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の露光装
置。 - 【請求項８】 前記領域内誤差が、倍率および回転の成
分を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
載の露光装置。 - 【請求項９】 前記被処理基板を搭載する基板ステージ
をステップ移動して前記被処理領域を所定の露光位置に
送り込んだ後一括露光するステップアンドリピート型の
露光装置であって、前記姿勢補正手段は、前記ステップ
移動する際に、露光すべき領域の領域内誤差を補正する
ように、基板ステージ、原板ステージ、または投影レン
ズの一部を補正駆動することを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載の露光装置。 - 【請求項１０】 前記被処理基板を搭載する基板ステー
ジをステップ移動して前記被処理領域を所定の露光開始
位置に送り込んだ後スキャン露光するステップアンドス
キャン型の露光装置であって、前記姿勢補正手段は、前
記ステップ移動またはスキャン露光する際に、露光すべ
き領域の領域内誤差を補正するように、基板ステージ、
原板ステージ、または投影レンズの一部を補正駆動する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の露光
装置。 - 【請求項１１】 前記領域内誤差がスキュー成分を含む
ことを特徴とする請求項１０記載の露光装置。 - 【請求項１２】 被処理基板上の複数の被処理領域のう
ちの複数の代表領域の位置ずれ量をこれらの代表領域内
の代表点の計測によって求める工程と、 これらの代表領域の位置ずれ量の計測値をもとに、被処
理基板上の各領域の位置ずれ量を統計計算によって求め
る工程段と、 統計計算された各領域の位置ずれ量に基づいて各領域の
領域内誤差を算定する工程と、 前記被処理基板上の各領域を順に処理するために該基板
の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する工程とを具
備することを特徴とする露光方法。 - 【請求項１３】 前記統計計算工程では、前記被処理基
板上の各領域の位置ずれ量を、２次以上の近似式を用い
て求めることを特徴とする請求項１２記載の露光方法。 - 【請求項１４】 被処理基板上の複数の被処理領域のう
ちの代表領域の領域内誤差を所定の代表点の計測によっ
て求める工程と、 該代表領域の領域内誤差の計算値をもとに、被処理基板
上の各領域の領域内誤差を統計計算によって求める工程
と、 前記被処理基板上の各領域を順に処理するために該基板
の姿勢を前記領域内誤差に基づいて補正する工程とを具
備することを特徴とする露光方法。 - 【請求項１５】 請求項１〜１１のいずれかに記載の露
光装置または請求項１２〜１４のいずれかに記載の露光
方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31987698A JP3595707B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 露光装置および露光方法 |
| US09/422,100 US6342703B1 (en) | 1998-10-23 | 1999-10-20 | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method employing the exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31987698A JP3595707B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 露光装置および露光方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133579A true JP2000133579A (ja) | 2000-05-12 |
| JP3595707B2 JP3595707B2 (ja) | 2004-12-02 |
| JP2000133579A5 JP2000133579A5 (ja) | 2004-12-09 |
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ID=18115232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31987698A Expired - Fee Related JP3595707B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 露光装置および露光方法 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US6342703B1 (ja) |
| JP (1) | JP3595707B2 (ja) |
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| WO2004077534A1 (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-10 | Nikon Corporation | 最適位置検出式の検出方法、位置合わせ方法、露光方法、デバイス製造方法及びデバイス |
| US7106455B2 (en) | 2001-03-06 | 2006-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Interferometer and interferance measurement method |
| JP2010103216A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Canon Inc | 露光装置 |
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| JP2022058884A (ja) * | 2015-02-23 | 2022-04-12 | 株式会社ニコン | 計測装置、露光装置及びリソグラフィシステム、並びに計測方法及び露光方法 |
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| JP4101076B2 (ja) * | 2003-02-06 | 2008-06-11 | キヤノン株式会社 | 位置検出方法及び装置 |
| US20050099615A1 (en) * | 2003-06-03 | 2005-05-12 | Fusao Ishii | System for fabricating electronic modules on substrates having arbitrary and unexpected dimensional changes |
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| JP3962736B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2007-08-22 | キヤノン株式会社 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
| US20090042139A1 (en) * | 2007-04-10 | 2009-02-12 | Nikon Corporation | Exposure method and electronic device manufacturing method |
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| US20080270970A1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Nikon Corporation | Method for processing pattern data and method for manufacturing electronic device |
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| WO2016169890A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-27 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic method and apparatus |
| US20220067958A1 (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Measurement apparatus that measures position information of measurement target in predetermined direction |
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| JP2829642B2 (ja) | 1989-09-29 | 1998-11-25 | キヤノン株式会社 | 露光装置 |
| US5416562A (en) * | 1992-03-06 | 1995-05-16 | Nikon Corporation | Method of detecting a position and apparatus therefor |
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- 1998-10-23 JP JP31987698A patent/JP3595707B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-20 US US09/422,100 patent/US6342703B1/en not_active Expired - Lifetime
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