JP2003059808A

JP2003059808A - 露光方法及びデバイス製造方法

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Publication number: JP2003059808A
Application number: JP2001248581A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kawakubo; 昌治川久保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の線形伸縮や残留回転誤差等に依存しな
い転写誤差成分があっても、パターンを精度良く重ね合
わせることができる露光方法を提供する。【解決手段】基板上の所定の領域を目標領域として、
マスク（Ｒ_Ｔ）上の第１領域（ＲＰＡ１）内のパターン
を基板上に転写し、該パターンが転写された基板上での
転写領域と目標領域との関係に基づいて、転写誤差の情
報を求める。さらに、マスク上の第１領域とは中心位置
が異なる第２領域（ＲＰＡ２）内のパターンを基板上に
転写する際の位置補正値を、第１領域と第２領域の各中
心位置の情報と転写誤差の情報とを用いて算出する。そ
して、その位置補正値に基づいて基板の位置を制御し、
第２領域内のパターンを基板上に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法及びデバ
イス製造方法に係り、更に詳しくは、複数のパターンを
ウエハ上の複数の層（レイヤ）に重ね合わせて露光を行
う露光方法、及び該露光方法を利用したデバイスの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子（ＣＰＵ、ＤＲＡ
Ｍ等）、撮像素子（ＣＣＤ等）及び液晶表示素子、薄膜
磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程では、
マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）
に形成されたパターンを投影光学系を介して、レジスト
等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以
下、適宜「ウエハ」ともいう）上に転写する種々の露光
装置が用いられている。近年においては、半導体素子等
の高集積化に伴い、高いスループットで微細パターンを
精度良くウエハ上に転写可能なステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、
このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方
式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッ
パ）などの投影露光装置が比較的多く用いられている。

【０００３】ところで、半導体素子等を製造する際の露
光工程では、ウエハ上に多層の回路パターンを重ね合わ
せて転写するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、
半導体素子等は所定の回路特性を発揮することができ
ず、不良品となり製品歩留まりの低下を招くことがあ
る。そこで、回路パターンが描画されたレチクルと、ウ
エハ上に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせ
ることが重要である。

【０００４】このため、通常、露光工程では、ウエハ上
の複数のショット領域の各々に予めアライメントマーク
を付設しておき、ステージ座標系上におけるそのマーク
位置（座標値）を検出する。しかる後、このマーク位置
情報と既知のレチクルパターンの位置情報（これは事前
測定される）とに基づいてウエハ上の１つのショット領
域をレチクルパターンに対して位置合わせ（位置決め）
するウエハアライメントが行われる。

【０００５】投影露光装置では、ウエハアライメント方
式として、スループットとの兼ね合いから、ウエハ上の
いくつかのショット領域のみのアライメントマークを検
出してショット領域の配列の規則性を求めることで、各
ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメン
ト方式が主に使用されている。特に現在では、例えば特
開昭６１─４４４２９号公報、特開昭６２─８４５１６
号公報などに開示されるように、ウエハ上のショット領
域の配列の規則性を統計的手法によって精密に特定する
エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方
式が主流となっている。

【０００６】ＥＧＡ方式とは、１枚のウエハにおいて予
め特定ショット領域として選択された複数個（３個以上
必要であり、通常７〜１５個程度）のショット領域のみ
の位置座標を計測し、これらの計測値から統計演算処理
（最小二乗法等）を用いてウエハ上の全てのショット領
域の位置座標（ショット領域の配列）を算出した後、こ
の算出したショット領域の配列に従ってウエハステージ
をステッピングさせていくものである。このＥＧＡ方式
は計測時間が短くて済み、ランダムな計測誤差に対して
平均化効果が期待できるという長所がある。

【０００７】ここで、ＥＧＡ方式で行われている統計処
理方法について簡単に説明する。ウエハ上のｍ（ｍ≧３
なる整数）個の特定ショット領域（「サンプルショット
領域」又は「アライメントショット領域」とも呼ばれ
る）の設計上の配列座標を（Ｘ _n、Ｙ_n）（ｎ＝１、２、
……、ｍ）とし、設計上の配列座標からのずれ（Δ
Ｘ_n、ΔＹ_n）について次式（１）で示されるような線形
モデルを仮定する。

【０００８】

【数１】

【０００９】さらに、ｍ個のサンプルショット領域の各
々の実際の配列座標の設計上の配列座標からのずれ（計
測値）を（Δｘ_n 、Δｙ_n ）としたとき、このずれと上
記線形モデルで仮定される設計上の配列座標からのずれ
との残差の二乗和Ｅは次式（２）で表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】そこで、この式を最小にするようなパラメ
ータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めれば良い。ＥＧＡ方
式では、上記の如くして算出されたパラメータａ〜ｆと
設計上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショ
ット領域の配列座標が算出されることになる。

【００１２】ところで、上述の説明では、説明の簡略化
のため、パラ−メータａ〜ｆを用いて説明したが、これ
らのパラメータのそれぞれは、次の６つのウエハに関す
る誤差パラメータ（以下、「ウエハパラメータ」と呼
ぶ）、すなわちウエハ上の各ショット領域の配列に関す
るローテーションθ（ウエハの回転誤差）、Ｘ，Ｙ方向
のスケーリング（ウエハの線形伸縮）Ｓｘ，Ｓｙ、直交
度Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙの６つのパ
ラメータの所定の組み合わせ、あるいは置き換えに相当
するものである。換言すれば、パラメータａ〜ｆを求め
ることにより、上記６つのウエハパラメータが得られる
こととなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、同一レチクル上の異なる領域に形成された第１パタ
ーンと第２パターンとをウエハ上の異なるレイヤにそれ
ぞれ転写する場合などに、先のレイヤでウエハ上に転写
された第１パターンに付設されたアライメントマークの
計測結果に基づいて、上述のＥＧＡ方式などのウエハア
ライメントを行い、そのアライメント結果に基づいて第
２パターンを後のレイヤでウエハ上に転写した場合に、
第２パターンの転写位置が所望の位置から位置ずれする
ことがある。この場合において、上述の第１パターンと
第２パターンとを重ね焼きする場合などには、重ね合わ
せ誤差が発生することとなる。いわゆるＴＥＧパターン
の転写などの際に、このような現象が生じている。

【００１４】しかるに、上述の説明から明らかなよう
に、ＥＧＡ方式のウエハアライメントによると、ウエハ
の回転誤差、ウエハの線形伸縮などに起因するショット
領域の配列誤差は精度良く補正される。このことから、
上述の重ね合わせ誤差などは、ウエハの回転誤差、ウエ
ハの線形伸縮などの要因以外の要因で生じるものと考え
られる。

【００１５】レチクルの大型化に伴ってレチクルの有効
利用の要求が高まっている現状にあっては、上述したよ
うな同一レチクル上の異なる領域にウエハ上の異なるレ
イヤに転写するための種々のパターンを形成するという
運用が行われる可能性が高く、上記の重ね合わせ誤差な
どを抑制できる新技術の開発が期待されている。

【００１６】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、同一マスク上の異なる領域に形
成されたパターンを基板上の異なるレイヤにそれぞれ転
写する際に発生する位置ずれ誤差（重ね合わせ誤差を含
む）を抑制することができる露光方法を提供することに
ある。

【００１７】また、本発明の第２の目的は、高集積度の
デバイスの生産性を向上させることができるデバイス製
造方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】発明者は、前述した基板
の線形伸縮や回転誤差等に依存しない転写誤差の発生原
因について鋭意研究した結果、マスク上のパターンが配
置されている領域の中心位置の違いによって、設計上の
転写領域（目標領域）と実際の転写領域との位置ずれ量
が異なるという知見を得た。本発明は、かかる発明者の
得た新規知見に基づいてなされたもので、以下のような
構成を採用する。

【００１９】請求項１に記載の発明は、マスク（Ｒ）上
に形成されたパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光方
法であって、前記基板上の所定の領域を目標領域（ＷＰ
Ａ）として、前記マスク上の第１領域（ＲＰＡ１）内の
パターンを前記基板上に転写する第１工程と；前記第１
工程で前記パターンが転写された前記基板上の転写領域
と前記目標領域との関係に基づいて、転写誤差の情報を
求める第２工程と；前記マスク上の前記第１領域とは中
心位置が異なる第２領域（ＲＰＡ２）内のパターンを前
記基板上に転写する際の位置補正値を、前記第１領域と
前記第２領域との各中心位置の情報と前記転写誤差の情
報とを用いて算出する第３工程と；前記位置補正値に基
づいて前記基板の位置を制御し、前記第２領域のパター
ンを前記基板上に転写する第４工程と；を含む露光方法
である。

【００２０】ここで、転写誤差とは、「基板の線形伸縮
や回転誤差等に依存しない転写誤差」を意味し、転写誤
差の情報とは、そのような転写誤差、あるいはその転写
誤差の程度を示す誤差パラメータなどを含む。

【００２１】これによれば、先ずマスク上の第１領域内
のパターンが基板上の所定の領域を目標領域として転写
され（第１工程）、そのパターンの実際の転写領域と目
標領域との関係に基づいて、転写誤差の誤差の情報が求
められる（第２工程）。ここでは、実際の転写領域と目
標領域との不一致の状況から転写誤差の情報が求められ
る。

【００２２】次に、第１領域と第２領域の各中心位置と
転写誤差の情報とを用いて、第２領域内のパターンを転
写する際の位置補正値が算出される（第３工程）。ここ
で、上記の転写誤差がある場合には、目標領域に対する
転写領域の位置ずれの程度は、マスク上のパターンが配
置されている領域の中心位置によって異なっている。す
なわち、第１領域の中心位置と第２領域の中心位置とが
異なっているために、目標領域に対する転写領域のずれ
の程度は、第１領域のパターンを転写する際と、第２領
域のパターンを転写する際とでは同一ではない。従っ
て、例えば第１領域内のパターンと第２領域内のパター
ンを基板上の異なる層にそれぞれ転写する場合には、ず
れの程度の違いを考慮して基板の位置を制御しないと、
第１領域内のパターンと第２領域内のパターンとの基板
上での位置関係が所望の位置関係からずれることとな
る。特に、両者を基板上の同一の領域に重ね合わせて転
写する場合には、重ね合わせ誤差が発生することとな
る。そこで、第１領域内のパターンを転写した際の転写
誤差の情報と、マスク上での第１領域と第２領域の各中
心位置の違いとに基づいて、第２領域内のパターンを基
板上に転写する際に生じる第１領域内のパターンと第２
領域内のパターンとの基板上での所望の位置関係からの
ずれ情報（ずれ量、ずれ方向）を算出し、それを位置補
正値とする。

【００２３】そして、位置補正値に基づいて基板の位置
を制御し、第２領域内のパターンを基板上に転写する
（第４工程）。ここでは、第２領域内のパターンを転写
した際の転写領域と第１領域内のパターンを転写した際
の転写領域との所望の位置関係からのずれを予め考慮し
て基板位置が制御されているため、第１領域内のパター
ンが転写されている基板上に、第２領域内のパターンを
所望の位置関係で精度良く転写することが可能となる。

【００２４】従って、請求項１に記載の発明によれば、
同一マスク上の異なる領域に形成されたパターンを基板
上の異なるレイヤにそれぞれ転写する際に発生する位置
ずれ誤差（重ね合わせ誤差を含む）を抑制することが可
能となる。

【００２５】この場合において、請求項２に記載の露光
方法の如く、前記第３工程では、前記第１領域と前記第
２領域の各中心間距離の情報と前記転写誤差の情報とに
基づいて前記位置補正値が算出されることとすることが
できる。

【００２６】上記請求項１及び２に記載の各露光方法に
おいて、前記転写誤差としては、種々のものが考えら
れ、例えば請求項３に記載の露光方法の如く、前記転写
誤差は、前記目標領域に対して前記転写領域が拡大関係
及び縮小関係のいずれかにある前記基板の線形伸縮に依
存しない倍率誤差であることとすることができる。

【００２７】本明細書では、「倍率誤差」とは、基板上
にある目標領域を設定し、該目標領域とマスクパターン
の転写領域とが一致するように転写した際に、目標領域
と実際の転写領域とが一致せず、目標領域及び転写領域
を含む面内に設定された所定の直交座標系（例えば、一
般に、基板ステージの位置を計測するレーザ干渉計の測
長軸で規定される静止座標系）の少なくとも一方の座標
軸方向に転写領域が目標領域に対して伸縮している場合
を含み、必ずしも目標領域と転写領域とが相似形でなく
とも良い。

【００２８】この場合において、請求項４に記載の露光
方法の如く、前記第２工程では、前記基板の線形伸縮が
無視できる場合には、前記第１領域内に形成された少な
くとも１対のマークパターンの各像間の距離と対応する
設計上の距離との関係に基づいて前記倍率誤差が算出さ
れ、前記基板の線形伸縮が無視できない場合には、前記
各像間の距離と対応する設計上の距離との関係と予め求
めた前記基板の線形伸縮に起因する倍率誤差成分とに基
づいて前記倍率誤差が算出されることとすることができ
る。後者の場合、例えば前述したＥＧＡ方式で求められ
るＸＹ方向のスケーリングＳｘ，Ｓｙを、基板の線形伸
縮に起因する倍率誤差成分の情報として用いることがで
きる。

【００２９】上記請求項３に記載の露光方法において、
請求項５に記載の露光方法の如く、前記第２工程では、
前記転写領域と前記目標領域との位置関係に加え、前記
マスクの中心と前記第１領域の中心との距離をも考慮し
て、前記転写誤差の情報として倍率誤差の誤差パラメー
タが算出されることとすることができる。

【００３０】上記請求項１及び２に記載の各露光方法に
おいて、請求項６に記載の露光方法の如く、前記転写誤
差は、前記目標領域に対して前記転写領域が回転関係に
ある前記基板の回転に依存しない回転誤差であることと
することができる。

【００３１】この場合において、請求項７に記載の露光
方法の如く、前記転写誤差の情報は、前記回転誤差の誤
差パラメータとしての回転角であることとすることがで
きる。

【００３２】上記請求項１及び２に記載の各露光方法に
おいて、請求項８に記載の露光方法の如く、前記転写誤
差は、前記目標領域の形状に対して前記転写領域の形状
が変形関係にある前記基板の線形変形に依存しない変形
誤差であることとすることができる。

【００３３】本明細書では、「変形誤差」とは、基板上
にある目標領域を設定し、該目標領域とマスクパターン
の転写領域とが一致するように転写した際に、目標領域
と実際の転写領域とが一致せず、その不一致の状態が前
記倍率誤差及び回転誤差のいずれにも該当しない誤差を
意味する。

【００３４】請求項９に記載の発明は、リソグラフィ工
程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ
工程では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方
法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。

【００３５】これによれば、リソグラフィ工程で、請求
項１〜８に記載の各露光方法により、基板の線形伸縮や
回転誤差等に依存しない転写誤差成分があっても、パタ
ーンを精度良く基板上に重ね合わせて転写することがで
きるので、結果的に高集積度のデバイスの生産性（歩留
まりを含む）を向上させることが可能となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

【００３７】図１には、本発明に係る露光方法の実施に
好適な第１の実施形態に係る露光装置１００が示されて
いる。この露光装置１００は、ステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）であ
る。

【００３８】この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、マ
スクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲ
ＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感光剤
（フォトレジスト）が塗布された基板としてのウエハＷ
上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して２次
元平面（ＸＹ平面内）を移動するＸＹステージ２０、Ｘ
Ｙステージ２０を駆動する駆動系２２、及びこれらの制
御系等を備えている。この制御系は、装置全体を統括制
御する主制御装置２８を中心として構成されている。

【００３９】前記照明系ＩＯＰは、ＫｒＦエキシマレー
ザやＡｒＦエキシマレーザなどから成る光源と、オプテ
ィカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型
インテグレータ、又は回折光学素子など）を含む照度均
一化光学系、照明視野絞り系、リレーレンズ系及びコン
デンサレンズ系等（いずれも図１では図示省略）を含む
照明光学系とから構成されている。

【００４０】前記照明視野絞り系は、レチクルブライン
ド８（図１では図示省略、図４参照）を備えており、レ
チクルブラインド８は、レチクルＲのパターン面に対す
る共役面に配置され、例えば２枚のＬ字型の可動ブレー
ド、あるいは４枚の可動ブレードから成り、可動ブレー
ド同士で囲まれて形成される開口がレチクルＲ上の照明
領域を規定する。各可動ブレードは、例えばレチクルＲ
におけるパターン領域の位置及び形状に併せて不図示の
ブラインド駆動装置を介して主制御装置２８によって駆
動制御されるようになっている。

【００４１】照明系ＩＯＰによると、光源で発生した露
光光としての照明光（以下、「照明光ＩＬ」と呼ぶ）
は、照度均一化光学系により照度分布がほぼ均一な光束
に変換される。照度均一化光学系から射出された照明光
ＩＬは、リレーレンズ系を介して前記レチクルブライン
ド８に達する。このレチクルブラインド８の開口を通過
した光束は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を通
過してレチクルＲの下面（パターン形成面）のパターン
を均一な照度分布で照明する。

【００４２】前記レチクルステージＲＳＴは、照明系Ｉ
ＯＰの図１における下方に配置されている。このレチク
ルステージＲＳＴ上には不図示のバキュームチャック等
を介してレチクルＲが吸着保持されている。このレチク
ルステージＲＳＴは、不図示の駆動系によってＸ軸方向
（図１における紙面直交方向）、Ｙ軸方向（図１におけ
る紙面左右方向）及びθｚ方向（ＸＹ面に直交するＺ軸
回りの回転方向）に微小駆動可能とされている。これに
より、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲのパ
ターンの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸｐとほぼ一致する状態でレチクルＲを位置決め
（レチクルアライメント）できるようになっている。図
１では、このレチクルアライメントが行われた状態が示
されている。

【００４３】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向が
ＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されてい
る。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセ
ントリックな縮小系であって、Ｚ軸方向の共通の光軸Ａ
Ｘｐを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光
学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定
の複数枚は微動可能となっており、主制御装置２８から
の指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントロー
ラによってその移動が制御され、投影光学系ＰＬの光学
特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーショ
ン、コマ収差、及び像面湾曲などを調整できるようにな
っている。さらに結像特性補正コントローラは、光源の
制御パラメータ（印加電圧など）を調整して、光源から
発振される露光光ＩＬの波長を所定範囲内でシフトさせ
ることで、投影光学系ＰＬの結像特性を調整可能となっ
ている。

【００４４】この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば
１／５（あるいは１／４）などとされている。このた
め、レチクルＲのパターンとウエハＷ上の目標領域（又
はショット領域）との重ね合わせ（アライメント）が行
われた状態で、照明光ＩＬによりレチクルＲが均一な照
度で照明されると、パターン形成面のパターンが投影光
学系ＰＬにより縮小されて、フォトレジストが塗布され
たウエハＷ上に投影され、ウエハＷ上にパターンの縮小
像が形成される。

【００４５】前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示
のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹ
ステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成さ
れているが、図１ではこれらがＸＹステージ２０として
示されている。このＸＹステージ２０上にウエハテーブ
ル１８が搭載され、このウエハテーブル１８上に不図示
のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等によって
保持されている。

【００４６】前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保
持するウエハホルダをＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜
方向に微小駆動するものである。このウエハテーブル１
８の上面には、移動鏡２４が設けられており、この移動
鏡２４にレーザビームを投射して、その反射光を受光す
ることにより、ウエハテーブル１８のＸＹ面内の位置を
計測するレーザ干渉計２６が移動鏡２４の反射面に対向
して設けられている。なお、実際には、移動鏡はＸ軸に
直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反
射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してレ
ーザ干渉計もＸ方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ方
向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、
図１ではこれらが代表して移動鏡２４、レーザ干渉計２
６として図示されている。なお、例えば、ウエハテーブ
ル１８の端面を鏡面加工して前述の反射面を形成しても
良い。また、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長
軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル１８
のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転
であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転である
θｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回
転））も計測可能となっている。従って、以下の説明で
はレーザ干渉計２６によって、ウエハテーブル１８の
Ｘ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測
されるものとする。なお、このようにして計測されるＸ
座標及びＹ座標よりなる座標系（Ｘ，Ｙ）を、以下では
「ステージ座標系」とも呼ぶ。

【００４７】レーザ干渉計２６の計測値は主制御装置２
８に供給され、主制御装置２８はこのレーザ干渉計２６
の計測値をモニタしつつ、駆動系２２を介してＸＹステ
ージ２０を駆動することにより、ウエハテーブル１８の
位置制御が行われる。

【００４８】ウエハＷ表面のＺ方向位置及び傾斜量は、
例えば特開平６−２８３４０３号公報などに開示される
送光系５０ａ及び受光系５０ｂを有する斜入射方式の多
点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳによ
って計測されるようになっている。このフォーカスセン
サＡＦＳの計測値も主制御装置２８に供給されており、
主制御装置２８では、フォーカスセンサＡＦＳの計測値
に基づいて駆動系２２を介してウエハテーブル１８を微
少駆動して、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハ
Ｗの位置及び傾きを制御するようになっている。

【００４９】すなわち、このようにしてウエハテーブル
１８を介してウエハＷがＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙの５自
由度方向の位置及び姿勢制御がなされるようになってい
る。なお、残りのθｚ（ヨーイング）の誤差について
は、レーザ干渉計２６で計測されたウエハテーブル１８
のヨーイング情報に基づいてレチクルステージＲＳＴと
ウエハテーブル１８との少なくとも一方を回転させるこ
とによって補正される。

【００５０】また、ウエハテーブル１８上には、その表
面がウエハＷの表面と同じ高さになるような基準板ＦＰ
が固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述す
るレチクルアライメント用の１対の基準マークを含む各
種の基準マークが形成されている。

【００５１】更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬの
側面に、ウエハＷに形成されたアライメントマークを検
出するマーク検出系としてのオフ・アクシス方式のアラ
イメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメン
ト検出系ＡＳは、ＦＩＡ(Field Image Alignment)系と
呼ばれるアライメントセンサを有しており、基準板ＦＰ
上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークの
Ｘ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能であ
る。ここで、ＦＩＡ系は、ブロードバンド（広帯域）光
でマークを照明し、このマーク画像を画像処理すること
によってマーク位置を計測するセンサである。

【００５２】アライメント制御装置１６は、アライメン
ト検出系ＡＳからの情報ＤＳをＡ／Ｄ変換するととも
に、レーザ干渉計２６の計測値を参照して、マーク位置
を検出する。この検出結果は、アライメント制御装置１
６から主制御装置２８に供給されるようになっている。

【００５３】さらに、本実施形態の露光装置１００で
は、図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例
えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投
影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク
（図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察す
るための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticl
e）アライメント系から成る一対のレチクルアライメン
ト顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメ
ント顕微鏡の検出信号は、アライメント制御装置１６を
介して主制御装置２８に供給されるようになっている。

【００５４】次に、本発明に係る露光方法の実施に用い
られるレチクルの一例について説明する。

【００５５】図２には、本第１の実施形態で用いられる
レチクルＲ_Tの一例が示されている。この図２は、レチ
クルＲ_Tを、パターン面側（図１における下面側）から
見た平面図である。このレチクルＲ_Tは、ほぼ正方形の
マスク基板としてのガラス基板４２の中央に、パターン
領域ＰＡが設けられ、そのパターン領域ＰＡ内に、後述
するパターンが配置されている。また、パターン領域Ｐ
Ａの中心、すなわちレチクルＲ_Tの中心（レチクルセン
タ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両側には、一
対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成
されている。

【００５６】ここで、本第１の実施形態において、前記
レチクルＲ_Ｔのパターン領域ＰＡ内に配置されるパター
ンについて説明する。

【００５７】前記パターン領域ＰＡ内には、例えば、図
２に示されるように、例えば第１層目用のパターンが配
置されている第１領域ＲＰＡ１と、例えば第２層目用の
パターンが配置されている第２領域ＲＰＡ２とが存在す
る。そして、第１領域ＲＰＡ１の中心は、パターン領域
ＰＡの中心とＹ軸方向に関して距離Ｄ１だけ離れてお
り、第２領域ＲＰＡ２の中心は、パターン領域ＰＡの中
心とＹ軸方向に関して距離Ｄ２だけ離れている。また、
Ｘ軸方向に関しては、第１領域ＲＰＡ１の中心と第２領
域ＲＰＡ２の中心はパターン領域ＰＡの中心と一致して
いる。なお、便宜上、第１領域ＲＰＡ１の形状と第２領
域ＲＰＡ２の形状は、同一であるものとする。

【００５８】また、第１領域ＲＰＡ１内には、図３に拡
大して示されるように、４個のマークパターンＰＭ１〜
ＰＭ４が四隅に配置されている。ここで、マークパター
ンＰＭ１とＰＭ２、及びマークパターンＰＭ３とＰＭ４
は、それぞれＹ軸方向に距離ＤＭ１だけ離れて配置され
ている。また、マークパターンＰＭ１とＰＭ４、及びマ
ークパターンＰＭ２とＰＭ３は、それぞれＸ軸方向に距
離ＤＭ２だけ離れて配置されている。なお、重ね合わせ
誤差を検出するために、第２領域ＲＰＡ２内にも同様な
マークパターンを配置しても良い。

【００５９】なお、第１層目用のパターン（以下、適宜
「第１パターン」という）及び第２層目用のパターン
（以下、適宜「第２パターン」という）は、特に限定さ
れるものではなく、実際の回路パターン等であっても良
い。従って、ここでは特に明示はしないが、何らかのパ
ターンが配置されているものとする。

【００６０】次に、本実施形態の露光装置１００によ
り、第１パターンに重ねて、第２パターンを転写する動
作の流れについて説明する。ここでは、ウエハＷ上にマ
トリックス状に配置された複数の仮想長方形領域を目標
領域として第１パターンをそれぞれ転写し、続いて第１
パターンが実際に転写された各領域に第２パターンをそ
れぞれ重ねて転写する場合を採りあげて説明する。

【００６１】まず、ウエハＷが不図示のウエハローダに
よりウエハテーブル１８上にロードされるとともに、レ
チクルＲ_Ｔが不図示のレチクルローダによりレチクルス
テージＲＳＴ上にロードされる。

【００６２】主制御装置２８は、ウエハテーブル１８上
に設けられた基準板ＦＰの表面にレチクルアライメント
マークＲＭ１，ＲＭ２と対応して形成されている一対の
基準マーク（不図示）の中点が投影光学系ＰＬの光軸と
ほぼ一致するように、基準板ＦＰを移動する。この移動
は、主制御装置２８によりレーザ干渉計２６の計測値を
モニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移
動することにより行われる。次に、主制御装置２８は、
レチクルＲ_Ｔの中心（レチクルセンタ）が投影光学系Ｐ
Ｌの光軸とほぼ一致するように、レチクルステージＲＳ
Ｔの位置を調整する。このとき、例えば、前述のレチク
ルアライメント顕微鏡（不図示）により投影光学系ＰＬ
を介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と
前記基準マークとの相対位置が検出される。

【００６３】そして、主制御装置２８は、レチクルアラ
イメント顕微鏡によって検出された相対位置の検出結果
に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２
と前記基準マークとの相対位置誤差がともに最小となる
ように不図示の駆動系を介してレチクルステージＲＳＴ
のＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲ
_Ｔの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸と
正確にほぼ一致するとともにレチクルＲ_Ｔの回転角もス
テージ座標系の座標軸に正確に一致する。すなわち、レ
チクルアライメントが完了する。

【００６４】そして、主制御装置２８は、図４（Ａ）に
示されるように、照明光ＩＬの照射領域がレチクルＲ_Ｔ
の第１領域ＲＰＡ１と一致するように、照明系ＩＯＰの
レチクルブラインド８の開口の大きさ及び位置を調整す
る。

【００６５】次いで、主制御装置２８は、ウエハＷ上の
最初の目標領域が露光されるように、レーザ干渉計２６
の計測値をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステー
ジ２０を移動する。この状態で露光を行い、ウエハＷ上
に第１パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。

【００６６】ウエハＷ上の最初の目標領域への露光が終
了すると、主制御装置２８は、ウエハＷ上の２番目の目
標領域が露光されるように、レーザ干渉計２６の計測値
をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を
移動する。そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ上
に第１パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。

【００６７】このようにして、ウエハＷ上の露光対象と
なる目標領域の全てに第１パターンを順次転写する。

【００６８】ウエハＷ上の露光対象となる全ての目標領
域への第１パターンの転写が終了すると、主制御装置２
８の指示に応じて、不図示のウエハローダによって、ウ
エハＷは、ウエハテーブル１８上からアンロードされた
後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にイ
ンラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッ
パに搬送される。

【００６９】ウエハＷは、このコータ・デベロッパ内で
現像される。この現像の終了により、ウエハＷ上の各転
写領域には、第１パターンの像とともに、マークＰＭ１
〜ＰＭ４の像（マーク像）ＷＭ１〜ＷＭ４が形成される
（図７参照）。

【００７０】現像が終了すると、ウエハＷに対して第２
パターンを転写するための処理（レジストコーティング
など）が行われる。そして、主制御装置２８は、不図示
のウエハ搬送系に指示して露光装置内にウエハＷを搬送
し、この搬送されたウエハＷをウエハローダにより再度
ウエハテーブル１８上にロードする。

【００７１】そして、主制御装置２８により、不図示の
レチクルアライメント顕微鏡、基準板ＦＰ、及びアライ
メント検出系ＡＳ等などを用いて所定の手順により、ア
ライメント検出系ＡＳのベースライン計測等が行われ
る。その後、アライメント検出系ＡＳを用いたウエハＷ
のアライメントが次のようにして実行される。

【００７２】まず、主制御装置２８により、予め定めた
特定の複数（少なくとも３つ）の転写領域（以下、適宜
「特定転写領域」という）について、マーク像ＷＭ１〜
ＷＭ４のうちの所定の少なくとも２つのマーク像のステ
ージ座標系における位置（各マーク像の中心の位置）
が、ＸＹステージ２０を順次位置決めしつつ、アライメ
ント検出系ＡＳを用いて順次検出される。そして、主制
御装置２８により、それらのマーク像の全てあるいはそ
の一部（少なくとも３つ）の検出結果に基づいて、前述
したＥＧＡ方式における最小自乗法を用いた統計演算が
行なわれ、パラメータａ〜ｆが求められ、このパラメー
タａ〜ｆに基づいて所定の演算により、前述した６つの
ウエハパラメータ、すなわちウエハ上の各転写領域の配
列に関するローテーションθ（ウエハの回転誤差）、
Ｘ，Ｙ方向のスケーリング（ウエハの線形伸縮）Ｓｘ，
Ｓｙ、直交度Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙ
の６つのパラメータが求められる。勿論、上記の統計演
算に際し、モデル式として例えば特開昭６１−４４４２
９号公報などに開示される上記６つのウエハパラメータ
を含むモデル式を用いれば、６つのウエハパラメータが
直接求められる。

【００７３】いずれにしても、主制御装置２８は、算出
したパラメータと、各転写領域の設計上の座標位置とを
モデル式に代入することにより、各転写領域の配列座標
を算出する。

【００７４】次に、主制御装置２８は、検出された各マ
ーク像の座標値に基づいて、転写誤差を検出する。

【００７５】ここでは、転写誤差として、目標領域の大
きさと実際の転写領域の大きさとに差、すなわち、倍率
誤差がある場合について説明する。なお、倍率誤差の程
度は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における転写領域の目標領
域に対する各伸縮率で示すものとする。そして、一例と
して、Ｘ軸方向の伸縮率とＹ軸方向の伸縮率とが等し
い、すなわち、目標領域の形状と転写領域の形状とが相
似の関係にあるものとする。さらに、その伸縮率は１よ
りも大きい、すなわち、転写領域の大きさが目標領域の
大きさよりも大きいものとする。また、以下において
は、説明を簡単にするため、上で求めたスケーリングＳ
ｘ，Ｓｙ（ウエハＷの線形伸縮量）は極めて小さく、そ
の補正は不要であった（無視できる程度に小さかった）
ものとする。

【００７６】ここで、倍率誤差（ウエハＷの線形伸縮に
依存しない倍率誤差）に起因する位置ずれ、一例として
重ね合わせ誤差を補正するための位置補正値を算出する
方法を説明するに先立って、上記倍率誤差によって重ね
合わせ誤差が生じる理由について、図５及び図６を用い
て簡単に説明する。なお、図５及び図６では便宜上、倍
率誤差が誇張して示されている。

【００７７】先ず、図５に示されるように、仮想的にレ
チクルＲ_Ｔのパターン領域ＰＡ全面を１回の露光でウエ
ハＷ上に転写する場合を考える。なお、図５中の点線は
倍率誤差がない場合を示し、実線は伸縮率が１より大き
い倍率誤差がある場合を示す。そして、倍率誤差がある
場合の第１パターンが転写される領域ＷＰＡ１ｂの中心
ＣＷ１ｂは、倍率誤差がない場合の第１パターンが転写
される領域ＷＰＡ１ａの中心ＣＷ１ａよりも紙面右側
（＋Ｙ側）にＥ１だけずれている。また、倍率誤差があ
る場合の第２パターンが転写される領域ＷＰＡ２ｂの中
心ＣＷ２ｂも、倍率誤差がない場合の第２パターンが転
写される領域ＷＰＡ２ａの中心ＣＷ２ａよりも紙面右側
（＋Ｙ側）にＥ２だけずれている。但し、それらのずれ
量は、同じではなく、領域ＷＰＡ１ｂのずれ量Ｅ１の方
が領域ＷＰＡ２ｂのずれ量Ｅ２よりも大きい。すなわ
ち、パターン領域ＰＡの中心からの距離が大きい程、ず
れ量が大きくなっていることがわかる。

【００７８】次に、第１パターンと第２パターンをそれ
ぞれウエハＷ上の目標領域ＷＰＡに転写する場合につい
て考えると、倍率誤差がある場合に、図６に示されるよ
うに、倍率誤差を考慮しないで、ウエハＷ上の目標領域
ＷＰＡに第１パターンを転写しようとしても、上述した
ようにその中心ＣＷ１ｃが目標領域ＷＰＡの中心ＣＷか
らＥ１だけ＋Ｙ方向にずれた領域ＷＰＡ１ｃに転写され
てしまう。また、同様に倍率誤差を考慮しないで、目標
領域ＷＰＡに第２パターンを転写しようとしても、図６
に示されるように、その中心ＣＷ２ｃが目標領域ＷＰＡ
の中心ＣＷからＥ２（＜Ｅ１）だけ＋Ｙ方向にずれた領
域ＷＰＡ２ｃに転写されてしまう。すなわち、第１パタ
ーンが転写される領域ＷＰＡ１ｃと第２パターンが転写
される領域ＷＰＡ２ｃとは、Ｙ軸方向に（Ｅ１−Ｅ２）
だけ位置がずれている。

【００７９】次に、以上のことを踏まえて、第１パター
ンに重ねて第２パターンを転写する際の、倍率誤差によ
る重ね合わせ誤差を補正するための位置補正値を算出す
る方法について説明する。

【００８０】先ず、主制御装置２８は、最初の特定転写
領域において、図７に示されるマーク像ＷＭ１及びＷＭ
４の各座標値に基づいて、Ｘ軸方向に関するマーク像Ｗ
Ｍ１とＷＭ４との距離ＷＤ_ｘを次の（３）式から算出す
る。なお、Ｘ軸方向に関するマーク像ＷＭ２とＷＭ３と
の距離をＷＤ_ｘとしても良いし、あるいは、両方の距離
の平均値をＷＤ_ｘとしても良い。

【００８１】WD_ｘ=|x₁-x₄| ……（３）

【００８２】ここで、ｘ_１はマーク像ＷＭ１のＸ座標値
であり、ｘ_４はマーク像ＷＭ４のＸ座標値である。

【００８３】同様にして、主制御装置２８は、残りの特
定転写領域についても、ＷＤ_ｘを求めるとともに、全て
の特定転写領域で得られたＷＤ_ｘの平均を求め、その平
均値をＷＤ_Ａｘとする。

【００８４】さらに、主制御装置２８は、次の（４）式
を用いて、第１パターンを転写した際の各転写領域の伸
縮率Ｍ１を算出する。

【００８５】M1= WD_Ax/(DM2・β) ……（４）

【００８６】ここで、βは投影光学系ＰＬの設計上の投
影倍率である。

【００８７】そして、主制御装置２８は、転写誤差の情
報として、倍率の誤差Ｍを次の（５）式を用いて算出す
る。本第１の実施形態では、伸縮率Ｍ１は１より大きい
ので、倍率の誤差Ｍは正の値となる。

【００８８】M= M1-1 ……（５）

【００８９】続いて、主制御装置２８は、図２に示され
るように、第１領域ＲＰＡ１と第２領域ＲＰＡ２の中心
間距離（Ｄ１−Ｄ２）と上記（５）式から求めた倍率の
誤差Ｍとを用いて、第１パターンに重ねて第２パターン
を転写する際の位置補正値ΔＥを、次の（６）式を用い
て算出する。

【００９０】ΔE=-(D1-D2)・M ……（６）

【００９１】次に、主制御装置２８は、図４（Ｂ）に示
されるように、照明光ＩＬの照射領域がレチクルＲ_Ｔの
第２領域ＲＰＡ２と一致するように、照明系ＩＯＰのレ
チクルブラインド８の開口の大きさ及び位置を調整す
る。

【００９２】そして、主制御装置２８は、投影倍率が
（Ｍ１・β）となるように結像特性補正コントローラを
制御するとともに、前述したＥＧＡアライメント結果に
基づいてレーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ駆動
系２２を介してＸＹステージ２０を移動して、ウエハＷ
上の最初の転写領域を露光位置（第２領域ＲＰＡ２のパ
ターン（第２パターン）の投影位置）に位置決めする
が、その際に、位置補正値ΔＥだけＹ軸方向へシフトし
た位置を目標位置としてＸＹステージ２０を移動する。

【００９３】そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ
上に第２パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。
これにより、ウエハＷ上の最初の転写領域に第２パター
ンが重ねて転写される。

【００９４】ウエハＷ上の最初の転写領域への露光が終
了すると、主制御装置２８は、ウエハＷ上の２番目の転
写領域を前述と同様にして第２パターンの投影位置に位
置決めする。

【００９５】そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ
上に第２パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。
これにより、ウエハＷ上の２番目の転写領域に第２パタ
ーンが重ねて転写される。

【００９６】このようにして、ウエハＷ上の露光対象と
なる転写領域の全てに第２パターンが順次重ねて転写さ
れる。

【００９７】なお、上記の第２パターンの転写に際し
て、予め先に求めたＸＹオフセットのパラメータを位置
補正値ΔＥを用いて補正した新たなオフセットを用い
て、各転写領域の配列座標を計算し直しておいても良
く、かかる場合には、新たに算出された配列座標を目標
位置として前述した各転写領域の露光の際のＸＹステー
ジの位置決めを行えば良い。

【００９８】以上説明したように、本第１の実施形態で
は、第１領域ＲＰＡ１と第２領域ＲＰＡ２との中心間距
離と、倍率の誤差Ｍとに基づいて、ウエハＷの線形伸縮
に依存しない倍率誤差成分に起因して発生するものと予
測できる転写領域のずれ情報（位置ずれ量及び位置ずれ
方向）を算出し、その算出したずれ情報を補正値として
第２パターンを転写する際にウエハＷの位置を補正して
いる。従って、第１パターンに第２パターンを精度良く
重ねて転写することが可能となる。

【００９９】また、上記第１の実施形態では、所定のマ
ーク像間の距離の測定値と設計値とから伸縮率Ｍ１及び
倍率の誤差Ｍを求めているが、第１パターンが転写され
た転写領域の中心のＹ座標値Ｐ１と目標領域の中心のＹ
座標値Ｐ０とのずれ量を用いて、次の（７）式から倍率
の誤差Ｍを求めることも可能である。

【０１００】M=(P1-P0)/D1 ……（７）

【０１０１】また、上記第１の実施形態では、２つの領
域ともに、パターン領域ＰＡの中心に対して−Ｙ側に存
在している場合について説明したが、例えば、図８に示
されるように、第１領域ＲＰＡ１ａがパターン領域ＰＡ
の中心に対して−Ｙ側に、第２領域ＲＰＡ２ａがパター
ン領域ＰＡの中心に対して＋Ｙ側に存在しても良い。但
し、この場合の位置補正値ΔＥは、前述した（６）式で
はなく、次の（８）式から求められる。

【０１０２】ΔE=(D2a+D1a)・M ……（８）

【０１０３】ここで、Ｄ１ａは第１領域ＲＰＡ１ａの中
心とパターン領域ＰＡの中心とのＹ軸方向に関する距離
であり、Ｄ２ａは第２領域ＲＰＡ２ａの中心とパターン
領域ＰＡの中心とのＹ軸方向に関する距離である。

【０１０４】そこで、パターン領域ＰＡの中心位置をＸ
Ｙ座標系の原点とすると、位置補正値ΔＥを求める式
は、次の（９）式で一般化することができる。

【０１０５】ΔE=(D2ｙ−D1ｙ)・M ……（９）

【０１０６】ここで、Ｄ１ｙは第１領域の中心のＹ座標
値であり、Ｄ２ｙは第２領域の中心のＹ座標値である。

【０１０７】また、上記第１の実施形態では、第１領域
の中心と第２領域の中心は、Ｘ軸方向に関しては同じ位
置であるとしているが、これに限定されることはなく、
例えば、図９に示されるように、各領域の中心位置が、
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して異なっていても良い。こ
の場合、パターン領域ＰＡの中心ＣＰＡの位置をＸＹ座
標系の原点とし、第１領域の中心ＣＲＰＡ１の座標値を
（Ｄ１ｘ，Ｄ１ｙ）、第２領域の中心ＣＲＰＡ２の座標
値を（Ｄ２ｘ，Ｄ２ｙ）とすると、Ｘ軸方向の位置補正
値ΔＥｘは、次の（１０）式で求めることができる。

【０１０８】ΔEx=(D2x-D1x)・M ……（１０）

【０１０９】また、Ｙ軸方向の位置補正値ΔＥｙは、次
の（１１）式で求めることができる。

【０１１０】ΔEy=(D2y-D1y)・M ……（１１）

【０１１１】従って、この場合は、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向に関してそれぞれウエハＷの位置補正が必要となる。

【０１１２】さらに、上記第１の実施形態では、Ｘ軸方
向の伸縮率とＹ軸方向の伸縮率とが等しいとして説明し
たが、Ｘ軸方向の伸縮率とＹ軸方向の伸縮率とが異なっ
ていても良い。すなわち、転写領域の形状と目標領域の
形状とが非相似の関係にあっても良い。この場合、前述
した（４）式から算出される伸縮率は、Ｘ軸方向の伸縮
率Ｍ１ｘに相当し、Ｙ軸方向の伸縮率Ｍ１ｙは、次の
（１２）式から算出される。

【０１１３】M1y= WD_Ay/(DM1・β) ……（１２）

【０１１４】ここで、ＷＤ_Ａｙは、図７に示されるよう
に、各転写領域毎に求められるＹ軸方向に関するマーク
像ＷＭ１とＷＭ２（又はマーク像ＷＭ３とＷＭ４）との
距離ＷＤ_ｙの全特定転写領域の平均値である。

【０１１５】その場合、倍率の誤差もＸ軸方向とＹ軸方
向とで異なる値を有することとなる。Ｘ軸方向の倍率の
誤差Ｍｘは、次の（１３）式で求められる。

【０１１６】Mx= M1x-1 ……（１３）

【０１１７】また、Ｙ軸方向の倍率の誤差Ｍｙは、次の
（１４）式で求められる。

【０１１８】My= M1y-1 ……（１４）

【０１１９】従って、第１領域と第２領域が図９に示さ
れるような位置関係にある場合には、Ｘ軸方向の位置補
正値ΔＥｘは、前述した（１０）式のかわりに、次の
（１５）式で求められる。

【０１２０】ΔEx=(D2x-D1x)・Mx ……（１５）

【０１２１】同様に、Ｙ軸方向の位置補正値ΔＥｙは、
前述した（１１）式のかわりに、次の（１６）式で求め
られる。

【０１２２】ΔEy=(D2y-D1y)・My ……（１６）

【０１２３】また、上記第１の実施形態では、転写領域
の伸縮率が１より大きい場合について説明しているが、
伸縮率が１より小さくても良い。この場合について、以
下に簡単に説明する。

【０１２４】先ず、図１０に示されるように、仮想的に
レチクルＲ_Ｔのパターン領域ＰＡ全面を１回の露光でウ
エハＷ上に転写する場合を考えてみる。なお、図１０中
の点線は倍率誤差がない場合を示し、実線は伸縮率が１
より小さい倍率誤差がある場合を示す。倍率誤差がある
場合には、第１パターンが転写される領域ＷＰＡ１ｎの
中心ＣＷ１ｎは、倍率誤差がない場合の第１パターンが
転写される領域ＷＰＡ１ｍの中心ＣＷ１ｍよりも紙面左
側（−Ｙ側）にＥ４だけずれている。また、倍率誤差が
ある場合の第２パターンが転写される領域ＷＰＡ２ｎの
中心ＣＷ２ｎも、倍率誤差がない場合の第２パターンが
転写される領域ＷＰＡ２ｍの中心ＣＷ２ｍよりも紙面左
側（−Ｙ側）にＥ５だけずれている。但し、それらのず
れ量は同じではなく、領域ＷＰＡ１ｎのずれ量Ｅ４の方
が領域ＷＰＡ２ｎのずれ量Ｅ５よりも大きい。すなわ
ち、伸縮率が１より大きい場合と同様に、パターン領域
ＰＡの中心からの距離が大きい程、ずれ量が大きくなっ
ていることがわかる。

【０１２５】次に、第１パターンと第２パターンをそれ
ぞれウエハＷ上の目標領域に転写する場合について考え
ると、倍率誤差がある場合に、倍率誤差を考慮しない
で、ウエハＷ上の目標領域に第１パターンを転写しよう
としても、上述したようにその中心が目標領域の中心か
らＥ４だけ−Ｙ方向にずれた領域に転写されてしまう。
また、同様に倍率誤差を考慮しないで、目標領域に第２
パターンを転写しようとしても、その中心が目標領域の
中心からＥ５（＜Ｅ４）だけ−Ｙ方向にずれた領域に転
写されてしまう。すなわち、伸縮率が１より大きい場合
とは逆方向にずれが生じる。

【０１２６】このように、転写領域の伸縮率が１より小
さい場合でも、伸縮率が１より大きい場合と同じ理由で
位置ずれが生じるため、伸縮率が１より大きい場合と同
様にして位置補正値を求めることができる。

【０１２７】なお、上記第１の実施形態では、ウエハの
線形伸縮が極めて小さいとして説明しているが、これが
無視できない場合でも、本発明を適用することができ
る。すなわち、転写領域の伸縮率を算出する際にウエハ
の線形伸縮に起因する倍率誤差成分、例えば前述したＥ
ＧＡアライメントの過程で求められるＸＹスケーリング
Ｓｘ，Ｓｙを用いて、伸縮率を補正し、その補正後の伸
縮率に基づいて前述と同様にして倍率の誤差Ｍ（又Ｍ
x、Ｍy）を求め、この倍率の誤差を用いて同様の手順で
位置補正値を求めれば良い。

【０１２８】また、上記第１の実施形態では、前述した
ＥＧＡ方式を用いてウエハＷのアライメントを行なって
いるが、例えば特開平６−３４９７０５号公報等に開示
されるように、アライメントショット領域（前述した特
定転写領域に相当）毎に複数のアライメントマークを検
出してＸ、Ｙ座標をそれぞれ複数個ずつ得るようにし、
ＥＧＡ方式で用いられるウエハの伸縮、回転等に対応す
るウエハパラメータの他に、ショット領域（転写領域）
の回転誤差、直交度、及びスケーリングに対応するショ
ットパラメータ（チップパラメータ）の少なくとも１つ
をパラメータとして含むモデル関数を用いて各ショット
領域の位置情報、例えば座標値を算出するいわゆるショ
ット内多点ＥＧＡ方式を用いても良い。

【０１２９】このショット内多点ＥＧＡ方式は、ウエハ
上に配列された各ショット領域内の基準位置に対してそ
れぞれ設計上一定の相対位置関係で配置された複数個の
アライメントマーク（１次元マーク、２次元マークのい
ずれでも良い）がそれぞれ形成され、これらウエハ上に
存在するアライメントマークの中から所定数のアライメ
ントマークであって、Ｘ位置情報の数とＹ位置情報の数
との和が上記モデル関数に含まれるウエハパラメータ及
びショットパラメータの総数より多く、かつ少なくとも
同一のアライメントショット領域について同一方向に複
数の位置情報が得られる所定数のアライメントマークの
位置情報を計測する。そして、これらの位置情報を、上
記モデル関数に代入し、最小自乗法等を用いて統計処理
することにより、そのモデル関数に含まれるパラメータ
を算出し、このパラメータと、各ショット領域内の基準
位置の設計上の位置情報及び基準位置に対するアライメ
ントマークの設計上の相対位置情報から、各ショット領
域の位置情報を算出するものである。

【０１３０】従って、このショット内多点ＥＧＡ方式を
採用する場合には、ショットパラメータであるショット
のＸＹスケーリングとウエハパラメータであるＸＹスケ
ーリングＳｘ，Ｓｙとの差により前述した転写領域の伸
縮率を算出することができるので、上記実施形態と同様
に、位置補正値の算出が可能である。

【０１３１】《第２の実施形態》以下、本発明の第２の
実施形態を図１１〜図１３に基づいて説明する。

【０１３２】図１１には、本第２の実施形態に係る露光
方法で用いられるレチクルＲ_Ｔ’が示されている。この
レチクルＲ_Ｔ’は、遮光帯で囲まれた矩形のパターン領
域ＰＡ内に、例えば第１層目用のパターンが形成された
第１領域ＲＰＡ１’と、例えば第２層目用のパターンが
形成された第２領域ＲＰＡ２’とがＹ軸方向に並んで配
置されている。

【０１３３】ここで、第１領域ＲＰＡ１’は、パターン
領域の紙面左側（−Ｙ側）に形成され、第２領域ＲＰＡ
２’は、パターン領域の紙面右側（＋Ｙ側）に形成され
ている。そして、第１領域ＲＰＡ１’の中心位置は、パ
ターン領域の中心位置からＹ軸方向に関してＤ１ｂだけ
離れており、第２領域ＲＰＡ２’の中心位置は、パター
ン領域の中心位置からＹ軸方向に関してＤ２ｂだけ離れ
ている。すなわち、両領域の中心位置は（Ｄ１ｂ＋Ｄ２
ｂ）だけ離れている。また、Ｘ軸方向に関しては、第１
領域ＲＰＡ１’の中心と第２領域ＲＰＡ２’の中心はパ
ターン領域の中心と一致している。なお、便宜上、第１
領域ＲＰＡ１’の形状と第２領域ＲＰＡ２’の形状は、
同一であるものとする。さらに、第１領域ＲＰＡ１’内
には４個のマークパターンＰＭ５〜ＰＭ８が四隅に配置
されている。ここで、マークパターンＰＭ５とＰＭ６、
及びマークパターンＰＭ７とＰＭ８は、それぞれＹ軸方
向に距離ＤＭ３だけ離れて配置されている。そして、マ
ークパターンＰＭ５とＰＭ８、及びマークパターンＰＭ
６とＰＭ７は、それぞれＸ軸方向に距離ＤＭ４だけ離れ
て配置されている。

【０１３４】次に、前述した露光装置１００を用いて、
レチクルＲ_Ｔ’上の第１領域ＲＰＡ１’内のパターン
（以下、適宜「第１パターン」という）と第２領域ＲＰ
Ａ２’内のパターン（以下、適宜「第２パターン」とい
う）とを重ねてウエハＷ上に転写する、露光方法につい
て説明する。

【０１３５】前提として、前述した第１の実施形態と同
様にして、既に第１パターンがウエハＷ上の複数の転写
領域に転写され、現像、レジスト塗布などの処理が終了
し、そのウエハＷがウエハテーブル１８上にロードさ
れ、その後に特定転写領域について各マークパターンＰ
Ｍ５〜ＰＭ８のマーク像ＷＭ５〜ＷＭ８（図１２参照）
のステージ座標系における座標位置が検出され、ウエハ
Ｗに対する前述したＥＧＡ方式のアライメントが終了し
ているものとする。

【０１３６】以下においては、説明を簡単にするため、
ＥＧＡ方式のアライメントの過程で求められたローテー
ションθは、極めて小さく、その補正は不要であった
（無視できる程度に小さかった）ものとする。すなわ
ち、転写誤差として、実際の転写領域が目標領域に対し
てＺ軸回りの回転関係、すなわち、回転誤差（ウエハＷ
の回転に依存しない回転誤差）がある場合について、一
例として、図１２及び図１３に示されるように各転写領
域は紙面内で反時計回りに角度θ_１だけ回転している場
合を採りあげて以下説明する。なお、図１２及び図１３
では便宜上、回転誤差が誇張して示されている。

【０１３７】次に、回転誤差に起因する重ね合わせ誤差
を補正するための位置補正値を算出する方法の説明に先
立って、回転誤差によって重ね合わせ誤差が生じる理由
について簡単に説明する。

【０１３８】先ず、図１２に示されるように、仮想的に
レチクルＲ_Ｔ’のパターン領域全面を１回の露光でウエ
ハＷ上に転写する場合を考えてみる。なお、図１２中の
点線は回転誤差がない場合を示し、実線は回転誤差があ
る場合を示す。ここで、第１パターンが転写される第１
転写領域ＷＰＡ１ｄの中心ＣＷ１ｄと第２パターンが転
写される第２転写領域ＷＰＡ２ｄの中心ＣＷ２ｄは、も
し回転誤差がなければ、Ｙ軸方向の同一線上に位置する
はずであるが、回転誤差が生じているために、図１２に
示されるように、Ｙ軸方向に対して反時計回りに角度θ
_１をなす線上に位置する。そして、中心ＣＷ１ｄと中心
ＣＷ２ｄとの距離ΔＤＷは、次の（１７）式から求める
ことができる。

【０１３９】ΔDW=(D1b+D2b)・β ……（１７）

【０１４０】また、中心ＣＷ１ｄと中心ＣＷ２ｄとのＸ
軸方向に関する距離ΔＤＷＸは、次の（１８）式から求
めることができる。

【０１４１】ΔDWX=ΔDW・sinθ_１ ……（１８）

【０１４２】さらに、中心ＣＷ１ｄと中心ＣＷ２ｄとの
Ｙ軸方向に関する距離ΔＤＷＹは、次の（１９）式から
求めることができる。

【０１４３】ΔDWY=ΔDW・cosθ₁ ……（１９）

【０１４４】次に、第１パターンが転写された領域に第
２パターンを重ねて転写する場合について考える。第１
パターンを転写した際のウエハＷの位置に対して、ΔＤ
Ｗ分だけウエハＷを−Ｙ方向に移動して第２パターンを
転写すると、回転誤差がなければ、第１パターンが転写
された領域に第２パターンを重ねて転写することができ
る。しかしながら、回転誤差があれば、図１３に示され
るように、第１パターンが転写された領域ＷＰＡ１ｅと
第２パターンの転写領域ＷＰＡ２ｅとは一致せずに、Ｙ
軸方向に（ΔＤＷ−ΔＤＷＹ）の位置ずれが、Ｘ軸方向
にΔＤＷＸの位置ずれが生じる。

【０１４５】以上のことを踏まえて、第１パターンに重
ねて第２パターンを転写する際の、回転誤差に起因する
重ね合わせ誤差を補正するための位置補正値を算出する
方法について説明する。

【０１４６】先ず、主制御装置２８は、特定転写領域毎
に、マーク像ＷＭ５とＷＭ６の座標値から、次の（２
０）式を用いて誤差パラメータである回転角度θ_１を算
出する。なお、マーク像ＷＭ７とＷＭ８の座標値から算
出しても良い。また、両方の平均値を用いても良い。こ
こでは、マーク像ＷＭ５の座標値が（ｘ_５，ｙ_５）、マ
ーク像ＷＭ６の座標値が（ｘ_６，ｙ_６）であるものとす
る。

【０１４７】 θ₁=tan ^-1{(x₆-x₅)/(y₆-y₅)} ……（２０）

【０１４８】次に、主制御装置２８は、特定転写領域毎
に、Ｘ軸方向の位置ずれ量ΔＤＷＸを前記（２０）式か
ら算出し、Ｙ軸方向の位置ずれ量（ΔＤＷ−ΔＤＷＹ）
を次の（２１）式から算出する。

【０１４９】 (ΔDW-ΔDWY)=ΔDW・(1-cosθ_１) ……（２１）

【０１５０】そして、主制御装置２８は、全ての特定転
写領域で得られたＸ軸方向の位置ずれ量ΔＤＷＸの平均
を求める。この平均値がＸ軸方向の位置補正値ΔＥｘで
ある。また、全ての特定転写領域で得られたＹ軸方向の
位置ずれ量（ΔＤＷ−ΔＤＷＹ）の平均を求める。この
平均値がＹ軸方向の位置補正値ΔＥｙである。

【０１５１】次に、主制御装置２８は、照明光ＩＬの照
射領域がレチクルＲ_Ｔ’の第２領域ＲＰＡ２’と一致す
るように、照明系ＩＯＰのレチクルブラインド８の開口
の大きさ及び位置を調整する。

【０１５２】そして、主制御装置２８は、前述したＥＧ
Ａアライメント結果に基づいてレーザ干渉計２６の計測
値をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０
を移動して、ウエハＷ上の最初の転写領域を露光位置
（第２領域ＲＰＡ２’のパターン（第２パターン）の投
影位置）に位置決めするが、その際に、位置補正値ΔＥ
ｘだけＸ軸方向へ、位置補正値ΔＥｙだけＹ軸方向へそ
れぞれシフトした位置にＸＹステージ２０を移動する。

【０１５３】そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ
上に第２パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。
これにより、ウエハＷ上の最初の転写領域に第２パター
ンが重ねて転写される。

【０１５４】ウエハＷ上の最初の転写領域への露光が終
了すると、主制御装置２８は、ウエハＷ上の２番目の転
写領域を前述と同様にして第２パターンの投影位置に位
置決めする。

【０１５５】そして、この状態で露光を行い、ウエハＷ
上に第２パターンを投影光学系ＰＬを介して転写する。
これにより、ウエハＷ上の２番目の転写領域に第２パタ
ーンが重ねて転写される。

【０１５６】このようにして、ウエハＷ上の露光対象と
なる転写領域の全てに第２パターンが重ねて順次転写さ
れる。

【０１５７】なお、上記の第２パターンの転写に際し
て、予め先に求めたＸＹオフセットのパラメータを位置
補正値ΔＥｘ、ΔＥｙを用いて補正した新たなオフセッ
トを用いて、各転写領域の配列座標を計算し直しておい
ても良く、かかる場合には、新たに算出された配列座標
を目標位置として前述した各転写領域の露光の際のＸＹ
ステージの位置決めを行えば良い。

【０１５８】以上説明したように、本第２の実施形態で
は、第１領域ＲＰＡ１’と第２領域ＲＰＡ２’との中心
間距離と、回転誤差の回転角とから、ウエハＷの回転誤
差（ローテーション）に依存しない回転誤差に起因して
発生すると予測できる転写領域のずれ情報（位置ずれ量
及び位置ずれ方向）を算出し、その算出したずれ情報を
補正値として第２パターンを転写する際にウエハＷの位
置を補正している。従って、第１パターンに第２パター
ンを精度良く重ねて転写することが可能となる。

【０１５９】なお、上記第２の実施形態では、図１１に
示されるように、第１領域はパターン領域の中心に対し
て−Ｙ側に、第２領域はパターン領域の中心に対して＋
Ｙ側に形成された場合について説明したが、これに限定
されるものではない。さらに、両領域の中心がＸ軸方向
に関して一致していなくても良い。第１領域の中心位置
と第２領域の中心位置との差を用いて位置補正値を求め
ているからである。

【０１６０】また、上記第２の実施形態では、ウエハＷ
の回転誤差（ローテーションθ）が極めて小さいとして
説明しているが、これが無視できない場合でも、本発明
を適用することができる。すなわち、ウエハの回転誤
差、例えば前述したＥＧＡアライメントの過程で求めら
れるパラメータθを用いて、前記（２０）式から得られ
た回転角度θ_１を補正し、その補正後の回転角度に基づ
いて前述と同様にして位置補正値を求めれば良い。

【０１６１】さらに、上記第２の実施形態では、前述し
た第１の実施形態と同様に、ショット内多点ＥＧＡ方式
を用いてウエハＷのアライメントを行い、その際に算出
されたショットパラメータであるショット回転とウエハ
パラメータであるローテーションθとの差を、前述した
θ₁としてより前述と同様に位置補正値を算出すること
が可能である。

【０１６２】また、転写誤差として、倍率誤差と回転誤
差とが同時に生じていても、それぞれの誤差成分を抽出
し、上記各実施形態と同様にして、それぞれ個別に位置
補正値を求めることができる。そして、この場合は、各
位置補正値を考慮して、最も重ね合わせ誤差が小さくな
るようにウエハＷの位置決めがなされることとなる。

【０１６３】なお、上記各実施形態では、本発明がステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置に適用
された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこ
れに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ
・アンド・スキャン方式、ステップ・アンド・スティッ
チ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフ
ォトリピータなどにも好適に適用することができる。さ
らに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反
射系のいずれでも良いし、縮小系、等倍系、及び拡大系
のいずれでも良い。

【０１６４】特に、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置などの走査型露光装置の場合には、非走査方向
に関してはレチクル上の照明領域は上記実施形態と同様
に可動レチクルブラインドで設定されるが、走査方向に
ついては、例えば予め設定された加速度、走査速度を考
慮して加速開始位置を適宜設定することにより、レチク
ル上の所望の一部領域のみの照明が可能となる。従っ
て、この設定されたレチクル（レチクルステージ）の加
速開始位置に対応するウエハ（ＸＹステージ）の走査方
向の加速開始位置を、前述した位置補正値分だけずらす
ことにより、前述と同様の倍率誤差、回転誤差などの転
写誤差に起因する転写領域のずれ、すなわち重ね合わせ
誤差の補正が可能となる。

【０１６５】また、走査型露光装置では、レチクル（レ
チクルステージ）の走査方向の移動軸（通常、レーザ干
渉計の測長軸で規定される）と、ウエハ（ウエハステー
ジ）の移動を規定するステージ座標系の座標軸との角度
誤差に起因して、ショット（転写領域）の形状が平行四
辺形となる転写誤差が発生する場合がある。このような
転写誤差（以下、「直交度誤差」と呼ぶ）がある場合
に、レチクル上での中心位置が異なる領域のパターンを
重ね合わせて転写すると、重ね合わせ誤差を生じること
がある。そのような場合でも、前述した各実施形態と同
様な考え方で、その重ね合わせ誤差を補正するための位
置補正値を求めることができる。このことについて、第
３の実施形態として以下に説明する。

【０１６６】《第３の実施形態》以下、本発明の第３の
実施形態を図１４及び図１５に基づいて簡単に説明す
る。

【０１６７】ここでは、一例として、前述した第２の実
施形態の場合と同じレチクルＲ_Ｔ’（図１１参照）を用
いて、第１領域ＲＰＡ１’内のパターン（第１パター
ン）と第２領域ＲＰＡ２’内のパターン（第２パター
ン）とを重ねてウエハ上に転写する露光方法について図
１４及び図１５を用いて説明する。なお、本実施形態の
露光方法は、通常のステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置（スキャニング・ステッパ）を用いて実施する
ことができるが、その装置の説明は省略する。

【０１６８】なお、前提として、通常のスキャニング・
ステッパを用いて、既に第１パターンがウエハＷ上の複
数の転写領域に転写され、現像、レジスト塗布などの処
理が終了し、そのウエハＷがウエハステージ上にロード
され、その後に特定転写領域について各マークパターン
ＰＭ５〜ＰＭ８のマーク像ＷＭ５〜ＷＭ８（図１２参
照）のステージ座標系における座標位置が検出され、ウ
エハＷに対する前述したＥＧＡ方式のアライメントが終
了しているものとする。

【０１６９】以下においては、説明を簡単にするため、
ＥＧＡ方式のアライメントの過程で求められたウエハパ
ラメータの１つである直交度Ｏrtは極めて小さく、その
補正は不要であった（無視できる程度に小さかった）も
のとする。すなわち、レチクルステージの移動を規定す
るレチクルステージ座標系の走査方向の座標軸とウエハ
ステージの移動を規定する走査方向の座標軸との間に角
度誤差があり、転写誤差として、実際の転写領域の形状
が平行四辺形となる転写誤差（ウエハ上の転写領域の配
列の直交度誤差に依存しない）がある場合について、一
例として、図１４及び図１５に示されるようにレチクル
ステージ座標系の走査方向の座標軸がウエハステージ座
標系のＹ軸に対して紙面内で反時計回りに角度θ_２の直
交度誤差を有する場合を採りあげて以下説明する。な
お、図１４及び図１５では便宜上、直行度誤差が誇張し
て示されている。この場合、レチクルステージ座標系の
非走査方向の座標軸とウエハステージ座標系の非走査方
向の座標軸とは一致しているものとする。

【０１７０】次に、直交度誤差に起因する重ね合わせ誤
差を補正するための位置補正値を算出する方法の説明に
先立って、直交度誤差によって重ね合わせ誤差が生じる
理由について簡単に説明する。

【０１７１】先ず、図１４に示されるように、仮想的に
レチクルＲ_Ｔ’のパターン領域全面を１回の露光でウエ
ハ上に転写する場合を考えてみる。なお、図１４中の点
線は直交度誤差がない場合を示し、実線は直交度誤差が
ある場合を示す。

【０１７２】ここで、第１パターンが転写される領域Ｗ
ＰＡ１ｇの中心ＣＷ１ｇと第２パターンが転写される領
域ＷＰＡ２ｇの中心ＣＷ２ｇは、もし直交度誤差がなけ
れば、Ｙ軸方向の同一線上にΔＤＷだけ離れて位置する
はずであるが、直交度誤差が生じているために、図１４
に示されるように、Ｙ軸方向に対して反時計回りに角度
θ_２をなす線上に位置する。なお、中心ＣＷ１ｇと中心
ＣＷ２ｇとのＸ軸方向に関する距離をΔＤＷＸ１とす
る。

【０１７３】次に、第１パターンが転写された領域に第
２パターンを重ねて転写する場合について考える。第１
パターンを転写した際のウエハの加速開始位置に対し
て、ΔＤＷ分だけウエハの加速開始位置を−Ｙ方向にシ
フトして第２パターンを転写すると、直交度誤差がなけ
れば、第１パターンが転写された領域に第２パターンを
重ねて転写することができる。しかしながら、直交度誤
差があれば、図１５に示されるように、第１パターンが
転写された領域ＷＰＡ１ｈと第２パターンの転写領域Ｗ
ＰＡ２ｈとは一致せずに、Ｘ軸方向にΔＤＷＸ１の位置
ずれが生じる。

【０１７４】以上のことを踏まえて、第１パターンに重
ねて第２パターンを転写する際の、直交度誤差に起因す
る重ね合わせ誤差を補正するための位置補正値を算出す
る方法を説明する。

【０１７５】先ず、特定転写領域毎に、マーク像ＷＭ５
とＷＭ６の座標値から、次の（２２）式を用いて誤差パ
ラメータである角度θ_２を算出する。ここでは、マーク
像ＷＭ５の座標値が（ｘ_５，ｙ_５）、マーク像ＷＭ６の
座標値が（ｘ_６，ｙ_６）であるものとする。なお、マー
ク像ＷＭ７とＷＭ８の座標値から算出しても良い。ま
た、両方の平均値を用いても良い。

【０１７６】 θ₂=tan ^-1{(x₆-x₅)/(y₆-y₅)} ……（２２）

【０１７７】次に、他の特定転写領域についても特定転
写領域毎に、Ｘ軸方向の位置ずれ量ΔＤＷＸ１を次の
（２３）式から算出する。

【０１７８】ΔDWX1=ΔDW・tanθ_２ ……（２３）

【０１７９】そして、全ての特定転写領域で得られたＸ
軸方向の位置ずれ量ΔＤＷＸ１の平均を求める。この平
均値がＸ軸方向の位置補正値ΔＥｘである。

【０１８０】次に、最初の転写領域の露光に先立って、
前述したＥＧＡ方式のアライメント結果に基づいて算出
されるウエハの加速位置のＸ軸方向の位置を位置補正値
ΔＥｘだけ補正した位置を新たな加速開始位置として、
走査露光を行い。これにより、最初の転写領域に第２パ
ターンが重ねて転写される。

【０１８１】他の全ての転写領域についても、同様に、
ウエハの加速開始位置のＸ軸方向の位置を位置補正値Δ
Ｅｘだけ補正して、走査露光を行うことにより、各転写
領域に第２パターンが重ねて転写される。

【０１８２】なお、上記の第２パターンの転写に際し
て、予め先に求めたＸオフセットのパラメータを位置補
正値ΔＥｘを用いて補正した新たなオフセットを用い
て、各転写領域の配列座標を計算し直しておいても良
く、かかる場合には、新たに算出された配列座標を目標
位置として前述した各転写領域の露光の際のウエハステ
ージの加速開始位置とすれば良い。

【０１８３】以上説明したように、本第３の実施形態で
は、第１領域ＲＰＡ１’と第２領域ＲＰＡ２’との中心
間距離と、直交度誤差の角度とから、第１パターンに第
２パターンを重ねて転写する際に生じる直交度誤差に起
因する重ね合わせ誤差情報（ずれ量及びずれ方向）を算
出し、その算出結果に基づいて、第２パターンを転写す
る際にウエハの加速開始位置を補正している。従って、
第１パターンに第２パターンを精度良く重ねて転写する
ことが可能となる。なお、上述の説明では、ウエハの加
速開始位置を補正するものとしたが、この代わりにウエ
ハの加速度を変更することも可能である。また、レチク
ルの走査速度を併せて変更する場合には、ウエハの走査
速度を変更することにより、直交度誤差に起因する重ね
合わせ誤差を補正することも可能である。

【０１８４】なお、上記各実施形態において、予め定め
られた特定転写領域でマーク像のステージ座標系におけ
る位置を検出し、それらの検出結果に基づいて位置補正
値を求めているが、これに限定されるものではない。例
えば、１つの転写領域に着目してマーク像の位置の検出
結果に基づいて位置補正値を求めても良いし、全ての転
写領域におけるマーク像の位置の検出結果に基づいて位
置補正値を求めても良い。あるいは、各転写領域毎にそ
れぞれ位置補正値を求めても良い。また、前述したショ
ット内多点ＥＧＡ方式を行う場合には、特定転写領域の
うちの少なくとも１つで複数のマーク像のステージ座標
系における位置を検出すれば良い。

【０１８５】また、上記各実施形態では、パターンの重
ね合わせが２層の場合について説明しているが、３層以
上の場合についても前述と同様にして各層毎に位置補正
値を求め、ウエハ位置を補正することにより、重ね合わ
せ精度を向上させることができる。

【０１８６】さらに、上記各実施形態において、第２パ
ターンを転写した後に、重ね合わせ精度を調べ、その結
果、所定の精度範囲を超える重ね合わせ誤差が発生して
いる場合には、例えば主制御装置２８はディスプレイ
（モニター）への警告表示、あるいはインターネット
（電子メール等）又は携帯電話などによって、オペレー
タなどにアシストの必要性を通知しても良い。さらに、
この場合に、各駆動系やセンサ類の調整に必要な情報を
一緒に通知しても良い。これにより、各種データの計測
などの作業時間だけでなく、その準備期間も短縮でき、
露光装置の停止期間の短縮、すなわち稼働率の向上を図
ることが可能となる。

【０１８７】さらに、上記各実施形態では、得られた位
置補正値は、図示しない記憶装置に他の関連するデータ
とともにデータベースとして保存される。そして、図示
しないネットワーク（例えば、イントラネット）を介し
て、ファイル転送などにより管理者等に通知することが
可能である。

【０１８８】なお、上記各実施形態では、第１領域内の
四隅にマークパターンを配置しているが、これに限定さ
れるものではなく、一対のマークパターン、例えば、図
３に示される第１領域ＲＰＡ１ではＰＭ１とＰＭ３の２
つであっても良い。また、必ずしも、Ｘ軸に平行な直線
上あるいはＹ軸に平行な直線上に複数のマークパターン
が配置されていなくとも良い。第１領域内のパターン
が、ウエハ上に転写された際の転写誤差を検出できれば
良いからである。そこで、更に多くのマークパターンを
配置し、各マーク像のステージ座標系における位置の検
出結果から複数の誤差パラメータを求め、それらの平均
値を誤差パラメータとして用いても良い。これによっ
て、更に重ね合わせ精度を向上させることができる。ま
た、マークパターンの形状についても、転写領域の転写
誤差が検出できるものであれば良い。

【０１８９】また、上記各実施形態では、第１領域と第
２領域は同一形状であるとして説明したが、これに限定
されないのは勿論である。各領域の形状に関係なく、各
領域の中心間距離を用いて位置補正値を求めているから
である。

【０１９０】さらに、上記各実施形態では、第１パター
ンと第２パターンとが、ウエハ上の異なるレイヤで重ね
合わせて転写される場合について説明したが、本発明の
露光方法の適用範囲がこれに限定されるものではない。
すなわち、同一マスク（又はレチクル）上の異なる第１
領域内と第２領域内にそれぞれ形成されたパターンを、
同一ウエハ上の異なるレイヤで所定の位置関係で並べて
転写したい場合も考えらる。かかる場合であっても、本
発明に係る露光方法では、後のレイヤの露光の際に、前
述した位置補正値を求めてその位置補正値を考慮してウ
エハ（基板）の位置を制御して、その後のレイヤの露光
を行うことにより、第１領域内のパターンが転写されて
いる基板上に、第２領域内のパターンを所望の位置関係
で精度良く転写することが可能となる。

【０１９１】また、上記各実施形態で用いるアライメン
ト方式は、前述のＥＧＡ方式やショット内多点ＥＧＡ方
式に限定されるものではなく、例えば特開平５−３０４
０７７号公報に開示されているように、ウエハ上のショ
ット領域毎に、該ショット領域と各アライメントショッ
ト領域との距離に応じた重みを上記（２）式の残差の二
乗値に与える、いわゆる重み付けＥＧＡ方式などでも良
い。

【０１９２】さらに、上記各実施形態では、ウエハＷの
アライメントの際にアライメントショット領域のアライ
メントマークの座標値を用いるものとしたが、これに限
定されるものではない。例えばアライメントショット領
域毎にその設計上の座標値に従ってウエハＷを移動し
て、レチクルＲ上のマーク、又はアライメント検出系Ａ
Ｓの指標マークとの位置ずれ量を検出し、この位置ずれ
量を用いて統計演算によってショット領域毎に設計上の
座標値からの位置ずれ量を算出しても良いし、あるいは
ショット領域間のステップピッチの補正量を算出しても
良い。すなわち、ＥＧＡ（ショット内多点ＥＧＡ、重み
付けＥＧＡ等を含む）方式では、アライメントショット
領域の座標値に限らず、アライメントショット領域に関
する位置情報であって、統計処理に適切な情報であれ
ば、如何なる情報を用いて統計演算を行っても良いし、
各ショット領域の座標値に限らず、各ショット領域の位
置に関する情報であれば、如何なる情報を算出しても良
い。

【０１９３】さらに、本発明が適用される露光装置の光
源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザに
限らず、Ｆ₂レーザ（波長１５７ｎｍ）、あるいは他の
真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この
他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ
又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視
域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエル
ビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイ
バーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に
波長変換した高調波を用いても良い。

【０１９４】また、本発明は、半導体素子の製造に用い
られる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられ
る、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露
光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイス
パターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮
像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチ
ップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に
用いられる露光装置などにも適用することができる。

【０１９５】《デバイス製造方法》次に、上で説明した
露光装置及び露光方法を使用したデバイスの製造方法の
実施形態を説明する。

【０１９６】図１６には、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、
ＤＮＡチップ、マイクロマシン等）の製造例のフローチ
ャートが示されている。図１６に示されるように、ま
ず、ステップ３０１（設計ステップ）において、デバイ
スの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設
計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計
を行う。引き続き、ステップ３０２（マスク製作ステッ
プ）において、設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。一方、ステップ３０３（ウエハ製造ステッ
プ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。

【０１９７】次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成す
る。次いで、ステップ３０５（デバイス組立ステップ）
において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いて
デバイス組立を行う。このステップ３０５には、ダイシ
ング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程
（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

【０１９８】最後に、ステップ３０６（検査ステップ）
において、ステップ３０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１９９】図１７には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１７において、ステップ３１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。

【０２００】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステッ
プ）において、上記実施形態の露光装置及び露光方法に
よってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次
に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光さ
れたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステ
ップ）において、レジストが残留している部分以外の部
分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ス
テップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。

【０２０１】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０２０２】以上のような、本実施形態のデバイス製造
方法を用いれば、露光ステップで、上記各実施形態の露
光装置及び露光方法が用いられ、ウエハの線形伸縮や残
留回転誤差等に依存しない転写誤差があっても、パター
ンの重ね合わせ誤差を補正することができるため、高精
度な露光が行われ、高集積度のデバイスを生産性良く製
造することが可能となる。

【０２０３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る露光方法によれば、同一マスク上の異なる領域に形成
されたパターンを基板上の異なるレイヤにそれぞれ転写
する際に発生する位置ずれ誤差（重ね合わせ誤差を含
む）を抑制することができるという優れた効果がある。

【０２０４】また、本発明に係るデバイス製造方法によ
れば、高集積度のデバイスの生産性を向上させることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的
に示す図である。

【図２】第１の実施形態に用いられるレチクルの一例を
示す図である。

【図３】図３に示される第１領域を拡大した図である。

【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、レチクルブライ
ンドでレチクル上の照明領域が規定されることを説明す
るための図である。

【図５】伸縮率が１より大きい場合の倍率誤差による位
置ずれを説明するための図である。

【図６】倍率誤差による位置ずれを補正するための位置
補正値を算出する方法を説明するための図である。

【図７】第１パターンが転写された領域を説明するため
の図である。

【図８】図２とは異なるレチクルの一例を示す図であ
る。

【図９】図２及び図８とは異なるレチクルの一例を示す
図である。

【図１０】伸縮率が１より小さい場合の倍率誤差による
位置ずれを説明するための図である。

【図１１】第２の実施形態に係る露光方法に用いられる
レチクルの一例を示す図である。

【図１２】回転誤差による位置ずれを説明するための図
である。

【図１３】回転誤差による位置ずれを補正するための位
置補正値を算出する方法を説明するための図である。

【図１４】第３の実施形態に係る露光方法を説明するた
めの図であって、直交度誤差による位置ずれを説明する
ための図である。

【図１５】直交度誤差による位置ずれを補正するための
位置補正値を算出する方法を説明するための図である。

【図１６】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１７】図１６のステップ３０４における処理のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＰＡ１
…第１領域、ＲＰＡ１ａ…第１領域、ＲＰＡ１ｂ…第１
領域、ＲＰＡ２…第２領域、ＲＰＡ２ａ…第２領域、Ｒ
ＰＡ２ｂ…第２領域、Ｗ…ウエハ（基板）、ＷＰＡ…目
標領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上に形成されたパターンを基板上
に転写する露光方法であって、前記基板上の所定の領域を目標領域として、前記マスク
上の第１領域内のパターンを前記基板上に転写する第１
工程と；前記第１工程で前記パターンが転写された前記
基板上での転写領域と前記目標領域との関係に基づい
て、転写誤差の情報を求める第２工程と；前記マスク上
の前記第１領域とは中心位置が異なる第２領域内のパタ
ーンを前記基板上に転写する際の位置補正値を、前記第
１領域と前記第２領域との各中心位置の情報と前記転写
誤差の情報とを用いて算出する第３工程と；前記位置補
正値に基づいて前記基板の位置を制御し、前記第２領域
のパターンを前記基板上に転写する第４工程と；を含む
露光方法。
【請求項２】前記第３工程では、前記第１領域と前記
第２領域の各中心間距離の情報と前記転写誤差の情報と
に基づいて前記位置補正値が算出されることを特徴とす
る請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記転写誤差は、前記目標領域に対して
前記転写領域が拡大関係及び縮小関係のいずれかにある
前記基板の線形伸縮に依存しない倍率誤差であることを
特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】前記第２工程では、前記基板の線形伸縮
が無視できる場合には、前記第１領域内に形成された少
なくとも１対のマークパターンの各像間の距離と対応す
る設計上の距離との関係に基づいて前記倍率誤差が算出
され、前記基板の線形伸縮が無視できない場合には、前記各像
間の距離と対応する設計上の距離との関係と予め求めた
前記基板の線形伸縮に起因する倍率誤差成分とに基づい
て前記倍率誤差が算出されることを特徴とする請求項３
に記載の露光方法。
【請求項５】前記第２工程では、前記転写領域と前記
目標領域との位置関係に加え、前記マスクの中心と前記
第１領域の中心との距離をも考慮して、前記転写誤差の
情報として倍率誤差の誤差パラメータが算出されること
を特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項６】前記転写誤差は、前記目標領域に対して
前記転写領域が回転関係にある前記基板の回転に依存し
ない回転誤差であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の露光方法。
【請求項７】前記転写誤差の情報は、前記回転誤差の
誤差パラメータとしての回転角であることを特徴とする
請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】前記転写誤差は、前記目標領域の形状に
対して前記転写領域の形状が変形関係にある前記基板の
線形変形に依存しない変形誤差であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項９】リソグラフィ工程を含むデバイス製造方
法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１〜８のいずれか一
項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス
製造方法。