JP2926331B2 - 露光方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置用の
露光装置、特にステップアンドリピート方式で感応基板
上のショット領域を露光する装置に好適な位置合わせ方
法に関し、さらには露光用の原版となるマスクやレチク
ルと露光対象となる半導体ウェハ等との精密な相対位置
合わせを行う方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置は急
速に微細化、高密度化が進み、これを製造する装置、特
にマスクやレチクルの回路パターンを半導体ウェハに形
成された回路パターン上に重ね合わせて転写する露光装
置にも増々、高精度なものが要求されてきている。マス
クの回路パターンとウェハ上の回路パターンとは、例え
ば０．１μｍ以内の精度で重ね合わせることが要求され
る。このため、現在、その種の露光装置はマスクの回路
パターンをウェハ上の局所領域（例えば１チップ分）に
露光したら、ウェハを一定距離だけ歩進（ステッピン
グ）させては再びマスクの回路パターンを露光すること
を繰り返す、所謂ステップアンドリピート方式の装置、
特に縮小投影型の露光装置（ステッパー）が主流になっ
ている。このステップアンドリピート方式では、ウェハ
を２次元移動するステージに載置してマスクの回路パタ
ーンの投影像に対して位置決めするため、その投影像と
ウェハ上の各チップとを精密に重ね合わせることができ
る。また、縮小型露光装置の場合、マスクやレチクルに
設けられた位置合わせ用のマークと、ウェハ上のチップ
に付随したマークとを投影レンズを介して直接観察又は
検出して位置合わせするスルーザレンズ方式のアライメ
ント方法と、投影レンズから一定距離だけ離して設けた
位置合わせ用の顕微鏡を使ってウェハ全体の位置合わせ
を行った後、そのウェハを投影レンズの直下に送り込む
オフアクシス方式のアライメント方法との２つの方法が
ある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一般にスルーザレンズ
方式はウェハ上の各チップ毎に位置合わせすることか
ら、重ね合わせ精度は高くなるものの１枚のウェハの露
光処理時間が長くなるという問題がある。オスアクシス
方式の場合は、一度ウェハ全体の位置合わせが完了した
ら、チップの配列に従ってウェハをステッピングさせる
だけなので、露光処理時間は短縮される。しかしなが
ら、各チップ毎の位置合わせを行わないため、ウェハの
伸縮、ウェハのステージ上の回転誤差、ステージ自体の
移動の直交度等の影響で必ずしも満足な重ね合わせ精度
が得られなかった。 【０００４】一方、スルーザレンズ方式のアライメント
系を持つ投影露光装置を用いた位置合わせ方法として、
例えば特開昭５９−５４２２５号公報には、ウエハ上の
複数のチップ領域のうち代表的ないくつかのチップ領域
に対して予めマスクとのアライメントを行い、そのアラ
イメント結果（チップ領域に設けられたマークの検出結
果）に基づいてウエハ上のチップ領域の配列の特性（傾
向）を求めてからステップアンドリピート方式でウエハ
を移動させる位置合わせ方法も提案されている。この方
法であれば、露光時にウエハ上の各チップ毎のアライメ
ントを行わなくてもよいため、１枚のウエハの処理時間
もそれ程長くならない。 【０００５】しかしながら、上記公報に開示されたよう
に、ウエハ上の代表的なチップ領域のみに対してアライ
メント（マーク位置の検出）を行う場合、そのチップ領
域に付設されたマーク検出の精度が劣化すると、それ以
降に決定されたチップ領域の配列特性は極めて信頼性の
ないものとなってしまう。そのようなマーク検出の精度
劣化は、ウエハの加工プロセスにより生じたマークの変
形やマークへのゴミの付着等によって偶発的に起こるも
のである。 【０００６】そこで本発明は、ウェハ等の感応基板上に
配列された複数のチップ（ショット領域）の全てについ
て、マスク等のパターン像の露光位置でアライメントの
ためのマーク検出をすることなく、代表的なショット領
域に対してのみマーク検出を行いつつ、プロセスの影響
によるマーク変形等で生じる精度劣化を防止した位置合
わせを行うことができる露光方法を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、基板（ＷＡ）
上の複数のショット領域（Ｃｎ）にそれぞれマスク
（Ｒ）のパターンを転写する露光方法に適用される。そ
して請求項１の露光方法では、基板上の複数のショット
領域から選択される少なくとも３つのショット領域を第
１アライメントショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、チップＣ３、Ｃ６、Ｃ７）と
し、基板上の複数のショット領域から選択される、第１
アライメントショット領域と一部が異なる少なくとも３
つのショット領域を第２アライメントショット領域（配
列座標系αβの第２象限内の１つのチップと、チップＣ
０、Ｃ３、Ｃ７）とし、この選択されたショット領域の
位置情報を計測する。さらに、基板上の複数のショット
領域の配列特性が複数の誤差成分（例えば残留回転誤
差、直交度誤差、伸縮誤差、オフセット誤差）を含むパ
ラメータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるもの
とし、第１アライメントショット領域の複数の位置情報
を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、
ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第１パラメータとして算出すると
ともに、第２アライメントショット領域の複数の位置情
報を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ2
1、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第２パラメータとして算出す
る。そして、第１パラメータで規定されるパラメータ行
列を用いて基板上の第１ショット領域（例えば配列座標
系αβの第１象限内のチップ）とマスクのパターンとの
位置関係を決定し、第２パラメータで規定されるパラメ
ータ行列を用いて、第１ショット領域と異なる基板上の
第２ショット領域（例えば配列座標系αβの第２象限内
のチップ）とマスクのパターンとの位置関係を決定す
る。 【０００８】さらに、請求項５の露光方法では、基板上
の複数のショット領域（Ｃｎ）から選択される４つ以上
のアライメントショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、第２象限内の１つのチップと、
チップＣ０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７）の位置情報を計測し、
この計測された複数の第１位置情報（第１象限内の１つ
のチップと、チップＣ３、Ｃ６、Ｃ７）を用いて、基板
上の第１ショット領域（第１象限内のチップ）の位置情
報を決定するとともに、複数の第１位置情報と一部が異
なる複数の第２位置情報（第２象限内の１つのチップ
と、チップＣ０、Ｃ３、Ｃ７）を用いて、基板上の第２
ショット領域（第２象限内のチップ）の位置情報を決定
する。また、請求項７の露光方法では、基板上の複数の
ショット領域の配列特性が複数の誤差成分を含むパラメ
ータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるものとし
て、先に計測された複数の第１位置情報を用いてパラメ
ータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏ
ｙ）を第１パラメータとして算出するとともに、複数の
第１位置情報と一部が異なる、先に計測された複数の第
２位置情報を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ
12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第２パラメータとして
算出する。そして、第１及び第２パラメータをそれぞれ
基板上の異なるショット領域（例えば配列座標系αβの
第１象限と第２象限にそれぞれ配置されるショット領
域）の位置情報の決定に用いる。 【０００９】また、請求項１０の露光方法では、基板上
で前記複数のショット領域（Ｃｎ）よりも数が少なく、
かつ４つ以上のショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、第２象限内の１つのチップと、
チップＣ０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７）をアライメントショッ
ト領域としてその位置情報を計測する。さらに、基板上
の複数のショット領域の配列特性が複数の誤差成分を含
む２次元のパラメータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規
定されものとし、そのパラメータ行列の要素群（ａ11、
ａ12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を複数組算出するため
に、先に計測された位置情報を用いた近似演算を複数回
行い、かつ各近似演算で用いる少なくとも３つの位置情
報が計測されるアライメントショット領域の基板上での
配置（第１象限内の１つのチップ、及びチップＣ３、Ｃ
６、Ｃ７からなる第１配置と、第２象限内の１つのチッ
プ、及びチップＣ０、Ｃ３、Ｃ７からなる第２配置）を
複数回の近似演算でそれぞれ異ならせる。そして、少な
くとも２組の要素群から規定されるパラメータ行列に基
づいて、パターンに対する基板上の複数のショット領域
の各位置情報（Ｆｎ）を、各ショット領域の設計位置情
報（Ｄｎ）に対する補正演算により算出する。 【００１０】さらに請求項１１の露光方法では、基板上
のマークを検出して、基板が配置される直交座標系ｘｙ
と基板上での所定の配列情報αβとを対応付けてから、
複数のショット領域（Ｃｎ）から選択される少なくとも
３つのアライメントショット領域の直交座標系上での配
列情報を計測する。さらに、基板上の複数のショット領
域の配列特性が複数の誤差成分を含む２次元のパラメー
タ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるものとし、
少なくとも３つのアライメントショット領域の各々での
所定の配列情報（Ｄｎ）と計測された配列情報とに基づ
いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、ａ2
2、Ｏｘ、Ｏｙ）を算出する。そして、アライメントシ
ョット領域にパターンを転写するために、この算出され
た各要素で規定されるパラメータ行列に基づいて、パタ
ーンに対する直交座標系上でのアライメントショット領
域の配列情報（Ｆｎ）を決定する。このため、予め指定
された代表的なショット領域のマークが加工プロセスの
影響によって変形していたり、またはそのマークにゴミ
が付着していたりして、本来の計測精度が得られないま
まショット配列の特性（線形伸縮誤差、残存回転誤差、
直交度誤差、オフセット誤差）、即ちパラメータ行列の
各要素を決定することが防止され、より高い信頼性をも
つマーク位置情報を使ってショット配列情報を決定する
ことが可能となる。 【００１１】 【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を実施するの
に好適な縮小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視
図である。投影原版となるレチクルＲは、その投影中心
が投影レンズ１の光軸を通るように位置決めされて、装
置に装着される。投影レンズ１はレチクルＲに描かれた
回路パターン像を１／５、又は１／１０に縮小して、ウ
ェハＷＡ上に投影する。ウェハホルダー２はウェハＷＡ
を真空吸着するとともに、ｘ方向とｙ方向に２次元移動
するステージ３に対して微小回転可能に設けられてい
る。駆動モータ４はステージ３上に固定され、ウェハホ
ルダー２を回転させる。また、ステージ３のｘ方向の移
動はモータ５の駆動によって行われ、ｙ方向の移動はモ
ータ６の駆動によって行われる。ステージ３の直交する
２辺には、反射平面がｙ方向に伸びた反射ミラー７と、
反射平面がｘ方向に伸びた反射ミラー８とが各々固設さ
れている。レーザ光波干渉測長器（以下単にレーザ干渉
計と呼ぶ）９は反射ミラー８にレーザ光を投射して、ス
テージ３のｙ方向の位置（又は移動量）を検出し、レー
ザ干渉計１０は反射ミラー７にレーザ光を投射して、ス
テージ３のｘ方向の位置（又は移動量）を検出する。投
影レンズ１の側方には、ウェハＷＡ上の位置合わせ用の
マークを検出（又は観察）するために、オフアクシス方
式のウェハアライメント顕微鏡（以下、ＷＡＭと呼ぶ）
２０、２１が設けられている。尚、ＷＡＭ２１は図１で
は投影レンズ１の後にあり、図示されていない。ＷＡＭ
２０、２１はそれぞれ投影レンズ１の光軸ＡＸと平行な
光軸を有し、ｘ方向に細長く伸びた帯状のレーザスポッ
ト光ＹＳＰ、θＳＰをウェハＷＡ上に結像する。（スポ
ット光ＹＳＰ、θＳＰは図１では図示せず。）これらス
ポット光ＹＳＰ、θＳＰはウェハＷＡ上の感光剤（フォ
トレジスト）を感光させない波長の光であり、本実施例
では微小な振幅でｙ方向に振動している。そして、ＷＡ
Ｍ２０、２１はマークからの散乱光や回折光を受光する
光電素子と、その光電信号をスポット光の振動周期で同
期整流する回路とを有し、スポット光θＳＰ（ＹＳＰ）
のｙ方向の振動中心に対するマークのｙ方向のずれ量に
応じたアライメント信号を出力する。従って、ＷＡＭ２
０、２１は所謂スポット光振動走査型の光電顕微鏡と同
等の構成のものである。さて、本装置には投影レンズ１
を介してウェハＷＡ上のマークを検出するレーザステッ
プアライメント（以下ＬＳＡと呼ぶ）光学系が設けられ
ている。不図示のレーザ光源から発生して、不図示のエ
クスパンダー、シリンドリカルレンズ等を通ってきたレ
ーザ光束ＬＢはフォトレジスト感光させない波長の光
で、ビームスプリッター３０に入射して２つの光束に分
割される。その一方のレーザ光束はミラー３１で反射さ
れ、ビームスプリッター３２を通過して、結像レンズ群
３３で、横断面が帯状のスポット光になるように収束さ
れた後、レチクルＲと投影レンズ１との間に回路パター
ンの投影光路を遮光しないように配置された第１折り返
しミラー３４に入射する。第１折り返しミラー３４はレ
ーザ光束をレチクルＲに向けて上方反射する。そのレー
ザ光束はレチクルＲの下側に設けられて、レチクルＲの
表面と平行な反射平面を有するミラー３５に入射して、
投影レンズ１の入射瞳の中心に向けて反射される。ミラ
ー３５からのレーザ光束は投影レンズ１によって収束さ
れ、ウェハＷＡ上にｘ方向に細長く伸びた帯状のスポッ
ト光ＬＹＳとして結像される。スポット光ＬＹＳはウェ
ハＷＡ上でｘ方向に伸びた回折格子状のマークを相対的
にｙ方向に走査して、そのマークの位置を検出するため
に使われる。スポット光ＬＹＳがマークを照射すると、
マークから回折光が生じる。それら光情報は再び投影レ
ンズ１、ミラー３５、ミラー３４、結像レンズ群３３、
及びビームスプリッター３２に戻り、ビームスプリッタ
３２で反射されて、集光レンズと空間フィルターから成
る光学素子３６に入射する。この光学素子３６はマーク
からの回折光（１次回折光や２次回折光）を透過させ、
正反射光（０次回折光）を遮断して、その回折光をミラ
ー３７を介して光電素子３８の受光面に集光する。光電
素子３８は集光した回折光の光量に応じた光電信号を出
力する。以上、ミラー３１、ビームスプリッタ３２、結
像レンズ群３３、ミラー３４，３５、光学素子３６、ミ
ラー３７、及び光電素子３８は、ウェハＷＡ上のマーク
のｙ方向の位置を検出するスルーザレンズ方式のアライ
メント光学系（以下Ｙ−ＬＳＡ系と呼ぶ）を構成する。 【００１２】一方、ビームスプリッター３０で分割され
た別のレーザ光束は、ウェハＷＡ上のマークのｘ方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系（以下、Ｘ−ＬＳＡ系と呼ぶ）に入射する。Ｘ−ＬＳ
Ａ系はＹ−ＬＳＡ系と全く同様に、ミラー４１、ビーム
スプリッター４２、結像レンズ群４３、ミラー４４，４
５、光学素子４６、ミラー４７、及び光電素子４８から
構成され、ウェハＷＡ上にｙ方向に細長く伸びた帯状の
スポット光ＬＸＳを結像する。 【００１３】主制御装置５０は光電素子３８、４８から
の光電信号、ＷＡＭ２０、２１からのアライメント信
号、及びレーザ干渉計９、１０からの位置情報とを入力
して、位置合わせのための各種演算処理を行うととも
に、モータ４、５、６を駆動するための指令を出力す
る。この主制御装置５０はマイクロコンピュータやミニ
コンピュータ等の演算処理部を備えており、その演算処
理部にはウェハＷＡに形成された複数のチップＣＰの設
計位置情報（ウェハＷＡ上のチップ配列座標値等）が記
憶されている。図２は上記ＷＡＭ２０、２１とＹ−ＬＳ
Ａ系、Ｘ−ＬＳＡ系によるスポット光θＳＰ、ＹＳＰ、
ＬＹＳ、ＬＸＳの投影レンズ１の結像面（ウェハＷＡの
表面と同一）における配置関係を示す平面図である。図
２において、光軸ＡＸを原点とする座標系ｘｙを定めた
とき、ｘ軸とｙ軸はそれぞれステージ３の移動方向を表
す。図２中、光軸ＡＸを中心とする円形の領域はイメー
ジフィールドｉｆであり、その内側の矩形の領域はレチ
クルＲの有効パターン領域の投影像Ｐｒである。スポッ
ト光ＬＹＳはイメージフィールドｉｆ内で投影像Ｐｒの
外側の位置で、かつｘ軸上に一致するように形成され、
スポット光ＬＸＳもイメージフィールドｉｆ内で投影像
Ｐｒの外側の位置で、かつｙ軸上に一致するように形成
される。一方、２つのスポット光θＳＰ、ＹＳＰの振動
中心はｘ軸からｙ方向に距離Ｙ０だけ離れた線分（ｘ軸
と平行）ＬＬ上に一致するように、かつそのｘ方向の間
隔ＤｘがウェハＷＡの直径よりも小さな値になるように
定められている。本装置では、スポット光θＳＰ、ＹＳ
Ｐはｙ軸に対して左右対称に配置されており、主制御装
置５０は光軸ＡＸの投影点に対するスポット光θＳＰ、
ＹＳＰの位置に関する情報を記憶している。また、主制
御装置５０は、光軸ＡＸの投影点に対するスポット光Ｌ
ＹＳのｘ方向の中心位置（距離Ｘｌ）とスポット光ＬＸ
Ｓのｙ方向の中心位置（距離Ｙｌ）に関する情報も記憶
している。 【００１４】次に、この装置を使った本発明による位置
合わせ方法を装置の動作とともに図３のフローチャート
図を使って説明する。尚、この位置合わせはウェハＷＡ
の第２層目以降について行われるものであり、ウェハＷ
Ａ上にはチップと位置合わせ用のマークとがすでに形成
されている。まず、ウェハＷＡはステップ１００で不図
示のプリアライメント装置を使って、ウェハＷＡの直線
的な切欠き（フラット）が一定の方向に向くように粗く
位置決めされる。ウェハＷＡのフラットは図１に示した
ように、ｘ軸と平行になるように位置決めされる。 【００１５】次にステップ１０１では、ウェハＷＡはス
テージ３のウェハホルダー２上に搬送され、フラットが
ｘ軸と平行を保つようにウェハホルダー２上に載置さ
れ、真空吸着される。そのウェハＷＡには、例えば図４
に示すように複数のチップＣｎがウェハＷＡ上の直交す
る配列座標αβに沿ってマトリックス状に形成されてい
る。配列座標αβのα軸はウェハＷＡのフラットとほぼ
平行である。図４では複数のチップＣｎのうち、代表し
て配列座標αβのウェハＷＡのほぼ中心を通るα軸上に
一列に並んだチップＣ０〜Ｃ６のみを表してある。各チ
ップＣ０〜Ｃ６にはそれぞれ４つの位置合わせ用のマー
クＧＹ、Ｇθ、ＳＸ、ＳＹが付随して設けられている。 【００１６】今、チップＣ０〜Ｃ６の中央のチップＣ３
の中心を配列座標αβの原点としたとき、α軸上にはα
方向に線状に伸びた回折格子状のマークＳＹ０〜ＳＹ６
が、夫々チップＣ０〜Ｃ６の右脇に設けられている。ま
た、チップＣ３の中心を通るβ軸上にはβ方向に線状に
伸びた回折格子状のマークＳＸ３がチップＣ３の下方に
設けられ、他のチップＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、
Ｃ６についても同様にチップの中心を通りβ軸と平行な
線分上にマークＳＸ０〜ＳＸ２、ＳＸ４〜ＳＸ６が設け
られている。これらマークＳＹｎ、ＳＸｎはそれぞれス
ポット光ＬＹＳ、ＬＸＳによって検出されるものであ
る。 【００１７】また、各チップＣ０〜Ｃ６の下方にはウェ
ハＷＡの全体の位置合わせ（グローバルアライメント）
を行うために使われるマークＧＹ０〜ＧＹ６、Ｇθ０〜
Ｇθ６が設けられている。これらマークＧＹｎ、Ｇθｎ
はα軸と平行な線分上にα方向に線状に伸びた回折格子
上のパターンで形成されている。さらにα方向に一列に
並んだチップＣ０〜Ｃ６のうち、例えば左端のチップＣ
０のマークＧＹ０と右端のチップＣ６のマークＧθ６と
のα方向の間隔が、ＷＡＭ２０、２１によるスポット光
θＳＰ、ＹＳＰの間隔ＤＸと一致するように定められて
いる。 【００１８】すなわち本実施例では離れた２ヶ所のマー
クＧＹ０とマークＧθ６を使ってオフアクシス方式でウ
ェハＷＡのグローバルアライメントを行う。このためそ
の他のマークＧＹ１〜ＧＹ６、マークＧθ０〜Ｇθ５は
本来不要であり、なくてもよい。要はウェハＷＡのα軸
と平行な（又は一致した）線分上にα方向に細長く伸び
た２つのマークが間隔ＤＸだけ離れて存在すればよい。 【００１９】さて、主制御装置５０はプリアライメント
装置からウェハＷＡを受けるときのステージ３の位置情
報、その位置から、マークＧＹ０、Ｇθ６がそれぞれＷ
ＡＭ２１、２０の検出（観察）視野内に位置するまでの
ステージ３の移動方向と移動量等の情報を装置固有の定
数として予め記憶している。そこで次のステップ１０２
において、主制御装置５０は、まずモータ５、６を駆動
して、マークＧＹ０がＷＡＭ２１の検出視野内に位置す
るように、ステージ３を位置決めする。その後、スポッ
ト光ＹＳＰの振動中心がマークＧＹ０のｙ方向の中心と
一致するように、主制御装置５０はＷＡＭ２１からのア
ライメント信号とレーザ干渉計９からの位置情報とに基
づいてステージ３をｙ方向に精密に位置決めする。スポ
ット光ＹＳＰの振動中心とマークＧＹ０の中心とが一致
したら、その状態が維持されるように主制御装置５０は
モータ６をＷＡＭ２１からのアライメント信号でサーボ
（フィードバック）制御したまま、マークＧθ６がＷＡ
Ｍ２０のスポット光θＳＰによって検出されるようにモ
ータ４を駆動してウェハホルダー２を回転させる。さら
に主制御装置５０はスポット光θＳＰの振動中心とマー
クＧθ６ のｙ方向の中心とが一致するように、ＷＡＭ
２０からのアライメント信号でモータ４をサーボ制御す
る。 【００２０】以上の一連の動作により、スポット光ＹＳ
ＰとマークＧＹ０が一致し、スポット光θＳＰとマーク
Ｇθ６が一致し、ステージ３の移動座標系、すなわち座
標系ｘｙに対するウェハＷＡの配列座標αβの回転ずれ
が補正されるとともに、座標系ｘｙと配列座標αβのｙ
方向（β方向）の位置に関する対応付け（規定）が完了
する。 【００２１】次に、ウェハＷＡ上の中心部分に位置する
チップＣ３のマークＳＸ３がＸ−ＬＳＡ系のスポット光
ＬＸＳによって走査されるように、ステージ３を位置決
めした後、ｘ方向に移動させる。この際主制御装置５０
は光電素子４８からの時系列的な光電信号とレーザ干渉
計１０からの位置情報とに基づいて、マークＳＸ３がス
ポット光ＬＸＳと一致したときのウェハＷＡのｘ方向の
位置を検出して記憶する。これによって、座標系ｘｙと
配列座標αβのｘ方向（α方向）の位置に関する対応付
けが完了する。尚、このｘ方向の対応付けは、露光動作
の直前にＸ−ＬＳＡ系を使う場合は不要である。 【００２２】以上の動作により、オフアクシス方式のア
ライメントを主としたウェハＷＡのグローバルアライメ
ント（配列座標αβの座標系ｘｙへの対応付け）が終了
する。そして従来の方法であればウェハＷＡ上の各チッ
プの配列設計値（配列座標αβにおけるチップの中心座
標値）に基づいて、主制御装置５０はレーザ干渉計９、
１０からの位置情報を読み取ってレチクルＲの投影像Ｐ
ｒがチップに重なり合うようにステージ３のステップア
ンドリピート方式による位置決め（アドレッシング）を
行った後そのチップに対して露光（プリント）を行う。 【００２３】ところが、グローバルアライメントの完了
までに、アライメント検出系の精度、各スポット光の設
定精度、あるいはウェハＷＡ上の各マークの光学的、形
状的な状態（プロセスの影響）による位置検出精度のば
らつき等によって誤差を生じ、ウェハＷＡのチップは座
標系ｘｙに従って精密に位置合わせ（アドレッシング）
されるとは限らない。そこで本発明の実施例においては
その誤差（以下ショット・アドレス誤差と呼ぶ）を次の
４つの要因から生じたものとする。 【００２４】（１）ウェハの回転；これは例えばウェハ
ＷＡを回転補正する際、位置合わせの基準となる２つの
スポット光ＹＳＰとθＳＰとの位置関係が正確でなかっ
たために生じるものであり、座標系ｘｙに対する配列座
標αβの残存回転誤差量θで表される。 （２）座標系ｘｙの直交度；これはステージ３のモータ
５、６による送り方向が正確に直交していないこととに
より生じ、直交度誤差量ｗで表される。 【００２５】（３）ウェハのｘ（α）方向とｙ（β）方
向の線形伸縮；これはウェハＷＡの加工プロセスによっ
てウェハＷＡが全体的に伸縮することがある。このた
め、チップの設計上の配列座標値に対して実際のチップ
位置がα、β方向に微小量だけずれることになり、特に
ウェハＷＡの周辺部で顕著になる。このウェハ全体の伸
縮量はα（ｘ）方向とβ（ｙ）方向とについてそれぞれ
Ｒｘ、Ｒｙで表される。ただし、ＲｘはウェハＷＡ上の
ｘ方向（α方向）の２点間の距離の実測値と設計値の
比、ＲｙはウェハＷＡ上のｙ方向（β方向）の２点間の
距離の実測値と設計値の比で表すものとする。従って、
Ｒｘ、Ｒｙがともに１のときは伸縮なしである。 【００２６】（４）ｘ（α）方向、ｙ（β）方向のオフ
セット；これは、アライメント系の検出精度ウェハホル
ダー２の位置決め精度等により、ウェハＷＡが全体的に
ｘ方向とｙ方向に微小量だけずれることにより生じ、オ
フセット量Ｏｘ、Ｏｙで表される。さて、図４にはウェ
ハＷＡの残存回転誤差量θと、ステージ３の直交度誤差
量ｗを誇張して表してある。 【００２７】この場合、直交座標系ｘｙは実際は微小量
ｗだけ傾いた斜交座標系ｘｙ’になり、ウェハＷＡは直
交座標系ｘｙに対してθだけ回転したものになる。上記
（１）〜（４）の誤差要因が加わった場合、設計上で座
標位置（Ｄｘｎ、Ｄｙｎ）のショット（チップ）につい
て実際に位置決めすべきショット位置（Ｆｘｎ、Ｆｙ
ｎ）は以下の式（１）のように表される。ただし、ｎは
整数でショット（チップ）番号を表す。 【００２８】 【数１】 【００２９】ここで、ｗはもともと微小量であり、θも
グローバルアライメントにより微小量に追い込まれてい
るから、一次近似を行うと式（１）は式（２）で表され
る。 【００３０】 【数２】 【００３１】この式（２）より、各ショット位置におけ
る設計値からの位置ずれ（εｘｎ、εｙｎ）は式（３）
で表される。 【００３２】 【数３】 【００３３】さて、式（２）を行列の演算式に書き直す
と、以下のようになる。 Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ ・・・（４） ただし、 【００３４】 【数４】 【００３５】 【数５】 【００３６】 【数６】【００３７】 【数７】 【００３８】そこで、実際のショット（チップ）位置が
マークの検出により測定され、その実測値がＨｎとして
検出されたとき、位置決めすべきショット位置Ｆｎとの
位置ずれ、すなわちアドレス誤差Ｅｎ（＝Ｈｎ−Ｆｎ）
を最小にするように誤差パラメータＡ（変換行列）、Ｏ
（オフセット）を決定する。そこで評価関数として最小
二乗誤差をとるものとすると、アドレス誤差Ｅは以下の
式（９）で表わされる。 【００３９】 【数８】 【００４０】そこで、アドレス誤差Ｅを最小にするよう
に誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。ただし、式（９）
でｍはウエハＷＡの複数のチップのうち実測したチップ
の数を表わす。さて、誤差パラメータＡ，Ｏを求める際
に、最小二乗法を用いるものとすると、このままでは演
算量が多いため、誤差パラメータＯ（Ｏｘ，Ｏｙ）は別
に前もって決めておくものとする。オフセット量（Ｏ
ｘ，Ｏｙ）はウエハＷＡのグローバルなオフセット値で
あるので、ウエハＷＡ上の実測したチップ位置Ｈｎの数
ｍで設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対するアドレス誤差を
平均化した値にするとよい。 【００４１】 【数９】 【００４２】 【数１０】 【００４３】ところで、位置決めすべきショット位置Ｆ
ｎと実測値Ｈｎとの誤差Ｅｎのうち、ｘ方向の成分Ｅｘ
ｎは、式（４）〜式（８）から、 Ｅｘｎ＝Ｈｘｎ−Ｆｘｎ ＝Ｈｘｎ−ａ１１Ｄｘｎ−ａ１２Ｄｙｎ−Ｏｘ ・・・（１２ ） となり、誤差Ｅｎのｙ方向の成分Ｅｙｎは同様に、 Ｅｙｎ＝Ｈｙｎ−Ｆｙｎ ＝Ｈｙｎ−ａ２１Ｄｘｎ−ａ２２Ｄｙｎ−Ｏｙ ・・・（１３ ） となる。そこで、式（９）の誤差Ｅを最小にするように
誤差パラメータＡを決定すると、要素ａ１１，ａ１２，
ａ２１，ａ２２は以下のようになる。 【００４４】 【数１１】 【００４５】 【数１２】【００４６】 【数１３】 【００４７】 【数１４】 【００４８】要素ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２が求
まれば、式（６）より線形伸縮量Ｒｘ，Ｒｙ，残存回転
誤差量θ、直交度誤差量ｗはただちに求められる。 Ｒｘ＝ａ１１ ・・・（１８） Ｒｙ＝ａ２２ ・・・（１９） θ＝ａ２１／Ｒｙ＝ａ２１／ａ２２ ・・・（２０） ｗ＝−（ａ２１／Ｒｙ）−（ａ１２／Ｒｘ） ＝−（ａ２１／ａ２２）−（ａ１２／ａ１１） ・・・（２１） 従って、誤差パラメータＡ，Ｏを決定するためには、グ
ローバルアライメント終了後ウエハＷＡ上のいくつか
（４つ以上）のチップについて、Ｘ−ＬＳＡ、Ｙ−ＬＳ
Ａ系を用いてマークＳＸｎ，ＳＹｎの位置を実測して実
測値（Ｈｘｎ、Ｈｙｎ）を求めるとともに、実測したチ
ップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を使って、式（１
０），（１１），（１４）〜（１７）の演算を行えばよ
い。 【００４９】そこで、図３のフローチャート図に戻って
動作の説明を続ける。主制御装置５０はグローバルアラ
イメントが終了した後、ウエハＷＡの複数のチップの位
置を計測する。まずステップ１０３で主制御装置５０は
Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳが図４中の左端のチッ
プＣ０に付随したマークＳＸ０と平行に並ぶように、配
列設計値に基づいてステージ３を位置決めした後、マー
クＳＸ０ がスポット光ＬＸＳを横切るようにステージ
３をｘ方向に一定量だけ移動（走査）する。 【００５０】この移動の間、主制御装置５０は光電素子
４８の時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計１０か
らのｘ方向の位置情報に対応付けて記憶し、波形状態か
らマークＳＸ０とスポット光ＬＸＳとがｘ方向に関して
一致した時点の位置ｘ０を検出する。次に、主制御装置
５０はステップ１０４でＹ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹ
ＳがチップＣ０に付随したマークＳＹ０と平行に並ぶよ
うに配列設計値に基づいてステージ３を位置決めする。
その後、マークＳＹ０がスポット光ＬＹＳを横切るよう
にステージ３をｙ方向に一定量だけ移動する。 【００５１】このとき主制御装置５０は光電素子３８の
時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計９からのｙ方
向の位置情報と対応付けて記憶し、波形状態からマーク
ＳＹ０とスポット光ＬＹＳとがｙ方向に関して一致した
時点の位置ｙ０を検出する。そして主制御装置５０はス
テップ１０５でｍ個のチップについて同様の位置検出を
行なったか否かを判断して、否のときはステップ１０６
に進み、ウエハＷＡ上の別のチップまで配列設計値に基
づいてステージ３を移動させ、ステップ１０３から再び
同様の位置検出動作を繰り返す。 【００５２】本実施例では、例えば図５に示すように配
列座標αβの各軸上に沿ってウエハＷＡの中心からほぼ
等距離に位置する４つのチップＣ０、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８
と中央のチップＣ３の計５つのチップの各々についてス
テップ１０３、１０４の位置検出が行われるものとす
る。従ってステップ１０５でｍ＝５と判断された時点で
主制御装置５０には、５つの実測値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）
が記憶されることになる。すなわち、 （Ｈｘ１、Ｈｙ１）＝（ｘ０、ｙ０）・・・チップＣ０ （Ｈｘ２、Ｈｙ２）＝（ｘ３、ｙ３）・・・チップＣ３ （Ｈｘ３、Ｈｙ３）＝（ｘ６、ｙ６）・・・チップＣ６ （Ｈｘ４、Ｈｙ４）＝（ｘ７、ｙ７）・・・チップＣ７ （Ｈｘ５、Ｈｙ５）＝（ｘ８、ｙ８）・・・チップＣ８ の５つの実測値が順次検出される。 【００５３】さらにこの５つの実測値を検出するとき、
あるチップの実測値がそのチップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄ
ｙｎ）にくらべて大きく異なっていた場合、例えばグロ
ーバルアライメントによって決まる位置決め精度の２倍
以上、異なっていた場合には、そのチップでの実測値を
無視し、例えばそのチップの隣のチップについてマーク
位置の実測を行う。これは実測しようとしたチップのマ
ークが加工プロセスによってたまたま変形した場合、そ
のマークにゴミが付着していた場合、そのマークの光学
像のコントラスト（回折光の発生強度）が弱く、光電信
号のＳ／Ｎ比が低い場合等に生じる位置計測の精度劣化
を補うためであり、このような追加的な実測が本発明の
特徴的な手順として実行される。 【００５４】尚、位置計測の精度劣化を補う方法として
は、あらかじめ６つ以上のチップ、例えば図５中で配列
座標のαβの４つの象限の各々に位置するチップに加え
て、計９つのチップについて位置計測を行ない、その９
つの実測値の中から各チップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙ
ｎ）に最も近い順に５つの実測値を選びだす方法、又
は、単に設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）と大きく異なる実測
値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を以降の演算処理に使わないよう
にする方法等がある。 【００５５】次に主制御装置５０はステップ１０７にお
いて先の式（１０），（１１）、及び式（１４）〜（１
７）に基づいて誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。この
決定にあたって、主制御装置５０は上記５つの実測値を
検出した各チップの５つの設計値を予め選出しており、
その設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を以下のように記憶して
いるものとする。 【００５６】 （Ｄｘ１、Ｄｙ１）＝（ｘ０'，ｙ０'）・・・チップＣ０ （Ｄｘ２、Ｄｙ２）＝（ｘ３'，ｙ３'）・・・チップＣ３ （Ｄｘ３、Ｄｙ３）＝（ｘ６'，ｙ６'）・・・チップＣ６ （Ｄｘ４、Ｄｙ４）＝（ｘ７'，ｙ７'）・・・チップＣ７ （Ｄｘ５、Ｄｙ５）＝（ｘ８'，ｙ８'）・・・チップＣ８ また、実際の誤差パラメータＡ，Ｏの決定に先立って、
５つのチップの各位置計測（所謂、ステップアライメン
ト）が終る毎に、例えば図３のステップ１０６でステー
ジ３を移動している間に、式（１０），（１１），（１
４）〜（１７）の一部の演算を同時に実行していくこと
ができる。すなわち、式（１０），（１１），（１４）
〜（１７）の中で各チップ毎のデータ（実測値、設計
値）の代数和を表わす演算要素については、１つのチッ
プの実測（ステップアライメント）が終了する毎に順次
加算する。その演算要素は以下の通りである。 【００５７】 【数１５】 【００５８】さらにこれら演算要素のうち、ウエハＷＡ
上の実測すべきチップが予め決まっていて、変更がない
場合は、設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）のみを含む演算要素
について図３中のステップ１０３，１０４，１０５，１
０６の実行前に算出しておくこともできる。このように
実測値の計測動作と平行して、一部の演算を行っていけ
ば、総合的なアライメント時間はそれほど長くはならな
い。そして、５つの実測値が得られた段階で主制御装置
５０は上記演算要素の結果を使って、式（１０），（１
１）でオフセット量（Ｏｘ、Ｏｙ）を算出した後、その
オフセット値と上記演算要素の結果を使って式（１４）
〜（１７）で配列の要素ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２
２を算出する。 【００５９】以上の演算動作により、誤差パラメータ
Ａ，Ｏが決定されるので、主制御装置５０の次のステッ
プ１０８で先の式（４）を使って、ウエハＷＡの各チッ
プについて位置決めすべき位置、すなわち誤差パラメー
タによって補正されたショットアドレス（Ｆｘｎ，Ｆｙ
ｎ）を算出し、記憶手段（半導体メモリ）上に、設計値
（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対して補正されたチップの配列マ
ップ（ショットアドレス表）を作成する。この配列マッ
プは、例えばチップＣ０ に対しては位置（Ｆｘ０、Ｆ
ｙ０）、チップＣ１に対しては位置（Ｆｘ１、Ｆｙ
１）、・・・・・という具合に、チップの番号に対応し
て、各位置データを記憶している。 【００６０】次に主制御装置５０は図３のステップ１０
９において、記憶された配列マップに従ってステップア
ンドリピート方式でステージ３を位置決め（アドレッシ
ング）する。これによってウエハＷＡ上のチップとレチ
クルＲの投影像Ｐｒとが正確に重なり合い、次のステッ
プ１１０でそのチップに投影像Ｐｒを露光（プリント）
する。 【００６１】そして、ステップ１１１でウエハＷＡ上の
全チップの露光が完了していないときは、再びステップ
１０９から同様にステップアンドリピート動作を繰り返
す。このステップ１１１でウエハＷＡ上の全チップの露
光が終了したと判断されたら、次のステップ１１２でウ
エハＷＡのアンロードを行ない、一枚のウエハの露光処
理がすべて終了する。 【００６２】以上、本発明の実施例からも明らかなよう
に、ウエハＷＡ上でステップアライメントするチップの
数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ計測時間
が増大する。そのため計測時間の短縮化と計測精度の向
上との兼ね合いから、ステップアライメントするチップ
は図５に示したような配置の５つに選ぶことが望まし
い。しかしながら、重ね合わせ露光する回路パターンの
最小線幅がそれほど細くなく（例えば２〜５μｍ）、あ
まり計測精度をあげる必要がない場合等には、ウエハＷ
Ａ上の互いに離れた３つのチップ（例えばＣ０、Ｃ６、
Ｃ７）についてステップアライメント（チップの位置計
測）を行えば十分であり、計測時間はより短縮される。
また、ステップアライメントの際、各チップのｘ方向と
ｙ方向の位置をともに検出するのではなく、ステップア
ライメントする複数のチップに付随したマークＳＸｎの
夫々を、Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳで一括に相対
走査（ステージスキャン）して、各チップのｘ方向の位
置のみを検出した後、各チップのマークＳＹｎの夫々を
Ｙ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹＳで一括走査して各チッ
プのｙ方向の位置を検出するようにしてもよい。このよ
うにすると、チップの配列上の同一列又は同一行に実測
すべきチップが複数個存在するときには、個々のチップ
毎にｘ方向とｙ方向の位置検出をともに行うよりも高速
な位置計測が期待できる。また、主制御装置５０は不図
示のキーボード装置から、ウエハＷＡ上のどのチップに
ついてステップアライメントするかを任意に選択するよ
うなデータを入力するようにすれば、ウエハＷＡの処理
条件により変化する表面状態（特にマーク形状）に対し
て、よりフレキシブルに対応でき、位置計測の精度向上
が期待できる。 【００６３】また、式（１０），（１１）を使ったオフ
セット量（Ｏｘ，Ｏｙ）の決定にあたっては、例えばウ
エハＷＡの中心から指定範囲内にあるチップの位置計測
結果だけを用いるようにしてもよい。その指定範囲とし
ては例えばウエハＷＡの直径の半分の直径を有する円内
に定めたり、その範囲の大きさをウエハＷＡにチップや
マークを形成したときの露光装置（縮小投影型、等倍プ
ロジェクション、プロキシミテイ等のステッパー）の精
度特性に応じて任意に可変したりするとよい。 【００６４】さらに本実施例では、ウエハＷＡの全チッ
プについて式（４）を適用して、ステップアンドリピー
ト方式のアドレッシングを行うようにしたが、ウエハＷ
Ａの表面をいくつかの領域（ブロック）に分割し、個々
のブロック毎に最適なアライメントを行なう、所謂ブロ
ックアライメントにおいても全く同様に式（４）を適用
することができる。 【００６５】例えば図５において、配列座標αβの各象
限内に位置する４つのチップと、図示の５つのチップＣ
０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８との計９つのチップについ
てステップアライメントを行なって、各チップの位置の
実測値を検出した後、配列座標αβの各象限毎に式（１
０）、（１１）、（１４）〜（１７）を使って誤差パラ
メータＡ、Ｏを決定し、さらに式（４）を使って、位置
（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出するようにする。 【００６６】例えば配列座標のαβの第１象限のブロッ
クについては、第１象限内の１つのチップと、チップＣ
３、Ｃ６、Ｃ７との４つのチップの実測値を使って式
（４）を決定し、第２象限内のブロックについては第２
象限内の１つのチップとチップＣ０、Ｃ３、Ｃ７との４
つのチップの実測値を使って式（４）を決定する。そし
て、実際の露光のときは、各ブロック毎に決定された式
（４）からのショット位置（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に基づい
て、ウエハＷＡ上のチップを投影像Ｐｒと位置合せす
る。 【００６７】このようにすると、ウエハ上での非線形要
素による位置検出、位置合せの不良が低減するととも
に、従来のブロックアライメントとは異なり、平均化要
素を残したままブロック化できるので、各ブロック内で
の重ね合せ精度がどのチップでもほぼ平均しているとい
う利点がある。そればかりでなく、ステッパー以外の露
光装置、特にミラー投影露光装置との混用の際にも大き
な利点を得ることができる。 【００６８】一般に、ミラー投影露光装置で焼かれたウ
エハのチップ配列は、湾曲していることが多い。そこで
ステッパーにより、そのウエハに重ね合せ露光を行なう
場合（混用；ミックス・アンド・マッチ）、上記のよう
なブロックアライメントを行なえば、各ブロック内では
チップ配列の湾曲が無視できる程、小さくなるため、ウ
エハ全面に渡って極めて重ね合せ精度の高い焼き付けが
可能となる。 【００６９】以上、本発明の実施例に好適な露光装置に
おいては、レーザのスポット光をウエハＷＡ上のマーク
に照射して、マーク（チップ）の位置を検出したが、ス
ポット光をウエハＷＡ上で単振動させたり、等速直線走
査させたりするアライメント系、又はレチクルＲ上のマ
ークとウエハＷＡ上のマークとを、レチクルＲの上方に
配置した顕微鏡対物レンズを介して観察（検出）して位
置合せを行なう、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光
学系を使った露光装置でも全く同様に実施できる。 【００７０】この場合、ダイ・バイ・ダイアライメント
時にレチクルＲを位置合せのためにｘ，ｙ方向に微動さ
せないものとすれば、レチクルＲ上のマークの投影像
が、本実施例のスポット光ＬＸＳ，ＬＹＳに相当するこ
とになる。またレチクルＲを微動させる方式のもので
は、まずレチクルＲを原点位置に正確に合せて設定す
る。そして複数のチップのステップアライメント（実
測）の際、配列設計値にしたがってステージをステッピ
ングさせた後、レチクルＲのマークと実測すべきチップ
のマークとが所定の位置関係になるようにレチクルＲを
微動し、レチクルＲの原点からのｘ，ｙ方向への移動量
を検出することによって、そのチップの位置の実測値
（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を算出することができる。 【００７１】また、本実施例ではオフセット量（Ｏｘ，
Ｏｙ）を別に単独に求めるようにして演算処理の簡素化
を計ったが、式（９）のアドレス誤差Ｅを最小にするよ
うな誤差パラメータＡ，Ｏを厳密な演算処理によって算
出してもよいことは言うまでもない。 【００７２】 【発明の効果】以上本発明によれば、ウエハ等の感応基
板上の複数のチップパターンのすべてに対して、位置合
せの誤差が平均的に小さくなり、１枚の感光基板から取
れる良品チップの数が多くなり、半導体素子の生産性を
向上させることができる。また、プロセスの影響やゴミ
の影響によって精度劣化するようなアライメントショッ
トでの実測をさけて、感応基板上の３つ以上ｍ個のチッ
プ（ショット領域）の各々の位置を必ず実測（ステップ
アライメント）しているので、ショット領域の配列の決
定の信頼性が向上する。また同形状のマークを使った位
置計測が複数回繰り返されるので、検出系の機械的、電
気的なランダム誤差が低減されるとともに、位置検出用
のアライメントセンサー（顕微鏡）の感度のバラつきを
統計的な処理で押さえることになり、総合的なアライメ
ント精度が向上する。 【００７３】尚、本発明は縮小投影型の露光装置に限ら
ず、ステップアンドリピート方式の露光装置、例えば等
倍の投影型ステッパーやプロキシミテイタイプのステッ
パー（Ｘ線露光装置）等に広く応用できるものである。
また露光装置以外でも半導体ウエハや複数のチップパタ
ーンを有するフォトマスク等を検査する装置（欠陥検
査、プローバ等）でチップ毎にステップアンドリピート
方式で検査視野やプローブ針等の基準位置に位置合せす
るものにおいても、同様に本発明を実施することができ
る。
露光装置、特にステップアンドリピート方式で感応基板
上のショット領域を露光する装置に好適な位置合わせ方
法に関し、さらには露光用の原版となるマスクやレチク
ルと露光対象となる半導体ウェハ等との精密な相対位置
合わせを行う方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置は急
速に微細化、高密度化が進み、これを製造する装置、特
にマスクやレチクルの回路パターンを半導体ウェハに形
成された回路パターン上に重ね合わせて転写する露光装
置にも増々、高精度なものが要求されてきている。マス
クの回路パターンとウェハ上の回路パターンとは、例え
ば０．１μｍ以内の精度で重ね合わせることが要求され
る。このため、現在、その種の露光装置はマスクの回路
パターンをウェハ上の局所領域（例えば１チップ分）に
露光したら、ウェハを一定距離だけ歩進（ステッピン
グ）させては再びマスクの回路パターンを露光すること
を繰り返す、所謂ステップアンドリピート方式の装置、
特に縮小投影型の露光装置（ステッパー）が主流になっ
ている。このステップアンドリピート方式では、ウェハ
を２次元移動するステージに載置してマスクの回路パタ
ーンの投影像に対して位置決めするため、その投影像と
ウェハ上の各チップとを精密に重ね合わせることができ
る。また、縮小型露光装置の場合、マスクやレチクルに
設けられた位置合わせ用のマークと、ウェハ上のチップ
に付随したマークとを投影レンズを介して直接観察又は
検出して位置合わせするスルーザレンズ方式のアライメ
ント方法と、投影レンズから一定距離だけ離して設けた
位置合わせ用の顕微鏡を使ってウェハ全体の位置合わせ
を行った後、そのウェハを投影レンズの直下に送り込む
オフアクシス方式のアライメント方法との２つの方法が
ある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一般にスルーザレンズ
方式はウェハ上の各チップ毎に位置合わせすることか
ら、重ね合わせ精度は高くなるものの１枚のウェハの露
光処理時間が長くなるという問題がある。オスアクシス
方式の場合は、一度ウェハ全体の位置合わせが完了した
ら、チップの配列に従ってウェハをステッピングさせる
だけなので、露光処理時間は短縮される。しかしなが
ら、各チップ毎の位置合わせを行わないため、ウェハの
伸縮、ウェハのステージ上の回転誤差、ステージ自体の
移動の直交度等の影響で必ずしも満足な重ね合わせ精度
が得られなかった。 【０００４】一方、スルーザレンズ方式のアライメント
系を持つ投影露光装置を用いた位置合わせ方法として、
例えば特開昭５９−５４２２５号公報には、ウエハ上の
複数のチップ領域のうち代表的ないくつかのチップ領域
に対して予めマスクとのアライメントを行い、そのアラ
イメント結果（チップ領域に設けられたマークの検出結
果）に基づいてウエハ上のチップ領域の配列の特性（傾
向）を求めてからステップアンドリピート方式でウエハ
を移動させる位置合わせ方法も提案されている。この方
法であれば、露光時にウエハ上の各チップ毎のアライメ
ントを行わなくてもよいため、１枚のウエハの処理時間
もそれ程長くならない。 【０００５】しかしながら、上記公報に開示されたよう
に、ウエハ上の代表的なチップ領域のみに対してアライ
メント（マーク位置の検出）を行う場合、そのチップ領
域に付設されたマーク検出の精度が劣化すると、それ以
降に決定されたチップ領域の配列特性は極めて信頼性の
ないものとなってしまう。そのようなマーク検出の精度
劣化は、ウエハの加工プロセスにより生じたマークの変
形やマークへのゴミの付着等によって偶発的に起こるも
のである。 【０００６】そこで本発明は、ウェハ等の感応基板上に
配列された複数のチップ（ショット領域）の全てについ
て、マスク等のパターン像の露光位置でアライメントの
ためのマーク検出をすることなく、代表的なショット領
域に対してのみマーク検出を行いつつ、プロセスの影響
によるマーク変形等で生じる精度劣化を防止した位置合
わせを行うことができる露光方法を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、基板（ＷＡ）
上の複数のショット領域（Ｃｎ）にそれぞれマスク
（Ｒ）のパターンを転写する露光方法に適用される。そ
して請求項１の露光方法では、基板上の複数のショット
領域から選択される少なくとも３つのショット領域を第
１アライメントショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、チップＣ３、Ｃ６、Ｃ７）と
し、基板上の複数のショット領域から選択される、第１
アライメントショット領域と一部が異なる少なくとも３
つのショット領域を第２アライメントショット領域（配
列座標系αβの第２象限内の１つのチップと、チップＣ
０、Ｃ３、Ｃ７）とし、この選択されたショット領域の
位置情報を計測する。さらに、基板上の複数のショット
領域の配列特性が複数の誤差成分（例えば残留回転誤
差、直交度誤差、伸縮誤差、オフセット誤差）を含むパ
ラメータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるもの
とし、第１アライメントショット領域の複数の位置情報
を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、
ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第１パラメータとして算出すると
ともに、第２アライメントショット領域の複数の位置情
報を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ2
1、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第２パラメータとして算出す
る。そして、第１パラメータで規定されるパラメータ行
列を用いて基板上の第１ショット領域（例えば配列座標
系αβの第１象限内のチップ）とマスクのパターンとの
位置関係を決定し、第２パラメータで規定されるパラメ
ータ行列を用いて、第１ショット領域と異なる基板上の
第２ショット領域（例えば配列座標系αβの第２象限内
のチップ）とマスクのパターンとの位置関係を決定す
る。 【０００８】さらに、請求項５の露光方法では、基板上
の複数のショット領域（Ｃｎ）から選択される４つ以上
のアライメントショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、第２象限内の１つのチップと、
チップＣ０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７）の位置情報を計測し、
この計測された複数の第１位置情報（第１象限内の１つ
のチップと、チップＣ３、Ｃ６、Ｃ７）を用いて、基板
上の第１ショット領域（第１象限内のチップ）の位置情
報を決定するとともに、複数の第１位置情報と一部が異
なる複数の第２位置情報（第２象限内の１つのチップ
と、チップＣ０、Ｃ３、Ｃ７）を用いて、基板上の第２
ショット領域（第２象限内のチップ）の位置情報を決定
する。また、請求項７の露光方法では、基板上の複数の
ショット領域の配列特性が複数の誤差成分を含むパラメ
ータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるものとし
て、先に計測された複数の第１位置情報を用いてパラメ
ータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏ
ｙ）を第１パラメータとして算出するとともに、複数の
第１位置情報と一部が異なる、先に計測された複数の第
２位置情報を用いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ
12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を第２パラメータとして
算出する。そして、第１及び第２パラメータをそれぞれ
基板上の異なるショット領域（例えば配列座標系αβの
第１象限と第２象限にそれぞれ配置されるショット領
域）の位置情報の決定に用いる。 【０００９】また、請求項１０の露光方法では、基板上
で前記複数のショット領域（Ｃｎ）よりも数が少なく、
かつ４つ以上のショット領域（配列座標系αβの第１象
限内の１つのチップと、第２象限内の１つのチップと、
チップＣ０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７）をアライメントショッ
ト領域としてその位置情報を計測する。さらに、基板上
の複数のショット領域の配列特性が複数の誤差成分を含
む２次元のパラメータ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規
定されものとし、そのパラメータ行列の要素群（ａ11、
ａ12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）を複数組算出するため
に、先に計測された位置情報を用いた近似演算を複数回
行い、かつ各近似演算で用いる少なくとも３つの位置情
報が計測されるアライメントショット領域の基板上での
配置（第１象限内の１つのチップ、及びチップＣ３、Ｃ
６、Ｃ７からなる第１配置と、第２象限内の１つのチッ
プ、及びチップＣ０、Ｃ３、Ｃ７からなる第２配置）を
複数回の近似演算でそれぞれ異ならせる。そして、少な
くとも２組の要素群から規定されるパラメータ行列に基
づいて、パターンに対する基板上の複数のショット領域
の各位置情報（Ｆｎ）を、各ショット領域の設計位置情
報（Ｄｎ）に対する補正演算により算出する。 【００１０】さらに請求項１１の露光方法では、基板上
のマークを検出して、基板が配置される直交座標系ｘｙ
と基板上での所定の配列情報αβとを対応付けてから、
複数のショット領域（Ｃｎ）から選択される少なくとも
３つのアライメントショット領域の直交座標系上での配
列情報を計測する。さらに、基板上の複数のショット領
域の配列特性が複数の誤差成分を含む２次元のパラメー
タ行列（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）で規定されるものとし、
少なくとも３つのアライメントショット領域の各々での
所定の配列情報（Ｄｎ）と計測された配列情報とに基づ
いてパラメータ行列の各要素（ａ11、ａ12、ａ21、ａ2
2、Ｏｘ、Ｏｙ）を算出する。そして、アライメントシ
ョット領域にパターンを転写するために、この算出され
た各要素で規定されるパラメータ行列に基づいて、パタ
ーンに対する直交座標系上でのアライメントショット領
域の配列情報（Ｆｎ）を決定する。このため、予め指定
された代表的なショット領域のマークが加工プロセスの
影響によって変形していたり、またはそのマークにゴミ
が付着していたりして、本来の計測精度が得られないま
まショット配列の特性（線形伸縮誤差、残存回転誤差、
直交度誤差、オフセット誤差）、即ちパラメータ行列の
各要素を決定することが防止され、より高い信頼性をも
つマーク位置情報を使ってショット配列情報を決定する
ことが可能となる。 【００１１】 【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を実施するの
に好適な縮小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視
図である。投影原版となるレチクルＲは、その投影中心
が投影レンズ１の光軸を通るように位置決めされて、装
置に装着される。投影レンズ１はレチクルＲに描かれた
回路パターン像を１／５、又は１／１０に縮小して、ウ
ェハＷＡ上に投影する。ウェハホルダー２はウェハＷＡ
を真空吸着するとともに、ｘ方向とｙ方向に２次元移動
するステージ３に対して微小回転可能に設けられてい
る。駆動モータ４はステージ３上に固定され、ウェハホ
ルダー２を回転させる。また、ステージ３のｘ方向の移
動はモータ５の駆動によって行われ、ｙ方向の移動はモ
ータ６の駆動によって行われる。ステージ３の直交する
２辺には、反射平面がｙ方向に伸びた反射ミラー７と、
反射平面がｘ方向に伸びた反射ミラー８とが各々固設さ
れている。レーザ光波干渉測長器（以下単にレーザ干渉
計と呼ぶ）９は反射ミラー８にレーザ光を投射して、ス
テージ３のｙ方向の位置（又は移動量）を検出し、レー
ザ干渉計１０は反射ミラー７にレーザ光を投射して、ス
テージ３のｘ方向の位置（又は移動量）を検出する。投
影レンズ１の側方には、ウェハＷＡ上の位置合わせ用の
マークを検出（又は観察）するために、オフアクシス方
式のウェハアライメント顕微鏡（以下、ＷＡＭと呼ぶ）
２０、２１が設けられている。尚、ＷＡＭ２１は図１で
は投影レンズ１の後にあり、図示されていない。ＷＡＭ
２０、２１はそれぞれ投影レンズ１の光軸ＡＸと平行な
光軸を有し、ｘ方向に細長く伸びた帯状のレーザスポッ
ト光ＹＳＰ、θＳＰをウェハＷＡ上に結像する。（スポ
ット光ＹＳＰ、θＳＰは図１では図示せず。）これらス
ポット光ＹＳＰ、θＳＰはウェハＷＡ上の感光剤（フォ
トレジスト）を感光させない波長の光であり、本実施例
では微小な振幅でｙ方向に振動している。そして、ＷＡ
Ｍ２０、２１はマークからの散乱光や回折光を受光する
光電素子と、その光電信号をスポット光の振動周期で同
期整流する回路とを有し、スポット光θＳＰ（ＹＳＰ）
のｙ方向の振動中心に対するマークのｙ方向のずれ量に
応じたアライメント信号を出力する。従って、ＷＡＭ２
０、２１は所謂スポット光振動走査型の光電顕微鏡と同
等の構成のものである。さて、本装置には投影レンズ１
を介してウェハＷＡ上のマークを検出するレーザステッ
プアライメント（以下ＬＳＡと呼ぶ）光学系が設けられ
ている。不図示のレーザ光源から発生して、不図示のエ
クスパンダー、シリンドリカルレンズ等を通ってきたレ
ーザ光束ＬＢはフォトレジスト感光させない波長の光
で、ビームスプリッター３０に入射して２つの光束に分
割される。その一方のレーザ光束はミラー３１で反射さ
れ、ビームスプリッター３２を通過して、結像レンズ群
３３で、横断面が帯状のスポット光になるように収束さ
れた後、レチクルＲと投影レンズ１との間に回路パター
ンの投影光路を遮光しないように配置された第１折り返
しミラー３４に入射する。第１折り返しミラー３４はレ
ーザ光束をレチクルＲに向けて上方反射する。そのレー
ザ光束はレチクルＲの下側に設けられて、レチクルＲの
表面と平行な反射平面を有するミラー３５に入射して、
投影レンズ１の入射瞳の中心に向けて反射される。ミラ
ー３５からのレーザ光束は投影レンズ１によって収束さ
れ、ウェハＷＡ上にｘ方向に細長く伸びた帯状のスポッ
ト光ＬＹＳとして結像される。スポット光ＬＹＳはウェ
ハＷＡ上でｘ方向に伸びた回折格子状のマークを相対的
にｙ方向に走査して、そのマークの位置を検出するため
に使われる。スポット光ＬＹＳがマークを照射すると、
マークから回折光が生じる。それら光情報は再び投影レ
ンズ１、ミラー３５、ミラー３４、結像レンズ群３３、
及びビームスプリッター３２に戻り、ビームスプリッタ
３２で反射されて、集光レンズと空間フィルターから成
る光学素子３６に入射する。この光学素子３６はマーク
からの回折光（１次回折光や２次回折光）を透過させ、
正反射光（０次回折光）を遮断して、その回折光をミラ
ー３７を介して光電素子３８の受光面に集光する。光電
素子３８は集光した回折光の光量に応じた光電信号を出
力する。以上、ミラー３１、ビームスプリッタ３２、結
像レンズ群３３、ミラー３４，３５、光学素子３６、ミ
ラー３７、及び光電素子３８は、ウェハＷＡ上のマーク
のｙ方向の位置を検出するスルーザレンズ方式のアライ
メント光学系（以下Ｙ−ＬＳＡ系と呼ぶ）を構成する。 【００１２】一方、ビームスプリッター３０で分割され
た別のレーザ光束は、ウェハＷＡ上のマークのｘ方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系（以下、Ｘ−ＬＳＡ系と呼ぶ）に入射する。Ｘ−ＬＳ
Ａ系はＹ−ＬＳＡ系と全く同様に、ミラー４１、ビーム
スプリッター４２、結像レンズ群４３、ミラー４４，４
５、光学素子４６、ミラー４７、及び光電素子４８から
構成され、ウェハＷＡ上にｙ方向に細長く伸びた帯状の
スポット光ＬＸＳを結像する。 【００１３】主制御装置５０は光電素子３８、４８から
の光電信号、ＷＡＭ２０、２１からのアライメント信
号、及びレーザ干渉計９、１０からの位置情報とを入力
して、位置合わせのための各種演算処理を行うととも
に、モータ４、５、６を駆動するための指令を出力す
る。この主制御装置５０はマイクロコンピュータやミニ
コンピュータ等の演算処理部を備えており、その演算処
理部にはウェハＷＡに形成された複数のチップＣＰの設
計位置情報（ウェハＷＡ上のチップ配列座標値等）が記
憶されている。図２は上記ＷＡＭ２０、２１とＹ−ＬＳ
Ａ系、Ｘ−ＬＳＡ系によるスポット光θＳＰ、ＹＳＰ、
ＬＹＳ、ＬＸＳの投影レンズ１の結像面（ウェハＷＡの
表面と同一）における配置関係を示す平面図である。図
２において、光軸ＡＸを原点とする座標系ｘｙを定めた
とき、ｘ軸とｙ軸はそれぞれステージ３の移動方向を表
す。図２中、光軸ＡＸを中心とする円形の領域はイメー
ジフィールドｉｆであり、その内側の矩形の領域はレチ
クルＲの有効パターン領域の投影像Ｐｒである。スポッ
ト光ＬＹＳはイメージフィールドｉｆ内で投影像Ｐｒの
外側の位置で、かつｘ軸上に一致するように形成され、
スポット光ＬＸＳもイメージフィールドｉｆ内で投影像
Ｐｒの外側の位置で、かつｙ軸上に一致するように形成
される。一方、２つのスポット光θＳＰ、ＹＳＰの振動
中心はｘ軸からｙ方向に距離Ｙ０だけ離れた線分（ｘ軸
と平行）ＬＬ上に一致するように、かつそのｘ方向の間
隔ＤｘがウェハＷＡの直径よりも小さな値になるように
定められている。本装置では、スポット光θＳＰ、ＹＳ
Ｐはｙ軸に対して左右対称に配置されており、主制御装
置５０は光軸ＡＸの投影点に対するスポット光θＳＰ、
ＹＳＰの位置に関する情報を記憶している。また、主制
御装置５０は、光軸ＡＸの投影点に対するスポット光Ｌ
ＹＳのｘ方向の中心位置（距離Ｘｌ）とスポット光ＬＸ
Ｓのｙ方向の中心位置（距離Ｙｌ）に関する情報も記憶
している。 【００１４】次に、この装置を使った本発明による位置
合わせ方法を装置の動作とともに図３のフローチャート
図を使って説明する。尚、この位置合わせはウェハＷＡ
の第２層目以降について行われるものであり、ウェハＷ
Ａ上にはチップと位置合わせ用のマークとがすでに形成
されている。まず、ウェハＷＡはステップ１００で不図
示のプリアライメント装置を使って、ウェハＷＡの直線
的な切欠き（フラット）が一定の方向に向くように粗く
位置決めされる。ウェハＷＡのフラットは図１に示した
ように、ｘ軸と平行になるように位置決めされる。 【００１５】次にステップ１０１では、ウェハＷＡはス
テージ３のウェハホルダー２上に搬送され、フラットが
ｘ軸と平行を保つようにウェハホルダー２上に載置さ
れ、真空吸着される。そのウェハＷＡには、例えば図４
に示すように複数のチップＣｎがウェハＷＡ上の直交す
る配列座標αβに沿ってマトリックス状に形成されてい
る。配列座標αβのα軸はウェハＷＡのフラットとほぼ
平行である。図４では複数のチップＣｎのうち、代表し
て配列座標αβのウェハＷＡのほぼ中心を通るα軸上に
一列に並んだチップＣ０〜Ｃ６のみを表してある。各チ
ップＣ０〜Ｃ６にはそれぞれ４つの位置合わせ用のマー
クＧＹ、Ｇθ、ＳＸ、ＳＹが付随して設けられている。 【００１６】今、チップＣ０〜Ｃ６の中央のチップＣ３
の中心を配列座標αβの原点としたとき、α軸上にはα
方向に線状に伸びた回折格子状のマークＳＹ０〜ＳＹ６
が、夫々チップＣ０〜Ｃ６の右脇に設けられている。ま
た、チップＣ３の中心を通るβ軸上にはβ方向に線状に
伸びた回折格子状のマークＳＸ３がチップＣ３の下方に
設けられ、他のチップＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、
Ｃ６についても同様にチップの中心を通りβ軸と平行な
線分上にマークＳＸ０〜ＳＸ２、ＳＸ４〜ＳＸ６が設け
られている。これらマークＳＹｎ、ＳＸｎはそれぞれス
ポット光ＬＹＳ、ＬＸＳによって検出されるものであ
る。 【００１７】また、各チップＣ０〜Ｃ６の下方にはウェ
ハＷＡの全体の位置合わせ（グローバルアライメント）
を行うために使われるマークＧＹ０〜ＧＹ６、Ｇθ０〜
Ｇθ６が設けられている。これらマークＧＹｎ、Ｇθｎ
はα軸と平行な線分上にα方向に線状に伸びた回折格子
上のパターンで形成されている。さらにα方向に一列に
並んだチップＣ０〜Ｃ６のうち、例えば左端のチップＣ
０のマークＧＹ０と右端のチップＣ６のマークＧθ６と
のα方向の間隔が、ＷＡＭ２０、２１によるスポット光
θＳＰ、ＹＳＰの間隔ＤＸと一致するように定められて
いる。 【００１８】すなわち本実施例では離れた２ヶ所のマー
クＧＹ０とマークＧθ６を使ってオフアクシス方式でウ
ェハＷＡのグローバルアライメントを行う。このためそ
の他のマークＧＹ１〜ＧＹ６、マークＧθ０〜Ｇθ５は
本来不要であり、なくてもよい。要はウェハＷＡのα軸
と平行な（又は一致した）線分上にα方向に細長く伸び
た２つのマークが間隔ＤＸだけ離れて存在すればよい。 【００１９】さて、主制御装置５０はプリアライメント
装置からウェハＷＡを受けるときのステージ３の位置情
報、その位置から、マークＧＹ０、Ｇθ６がそれぞれＷ
ＡＭ２１、２０の検出（観察）視野内に位置するまでの
ステージ３の移動方向と移動量等の情報を装置固有の定
数として予め記憶している。そこで次のステップ１０２
において、主制御装置５０は、まずモータ５、６を駆動
して、マークＧＹ０がＷＡＭ２１の検出視野内に位置す
るように、ステージ３を位置決めする。その後、スポッ
ト光ＹＳＰの振動中心がマークＧＹ０のｙ方向の中心と
一致するように、主制御装置５０はＷＡＭ２１からのア
ライメント信号とレーザ干渉計９からの位置情報とに基
づいてステージ３をｙ方向に精密に位置決めする。スポ
ット光ＹＳＰの振動中心とマークＧＹ０の中心とが一致
したら、その状態が維持されるように主制御装置５０は
モータ６をＷＡＭ２１からのアライメント信号でサーボ
（フィードバック）制御したまま、マークＧθ６がＷＡ
Ｍ２０のスポット光θＳＰによって検出されるようにモ
ータ４を駆動してウェハホルダー２を回転させる。さら
に主制御装置５０はスポット光θＳＰの振動中心とマー
クＧθ６ のｙ方向の中心とが一致するように、ＷＡＭ
２０からのアライメント信号でモータ４をサーボ制御す
る。 【００２０】以上の一連の動作により、スポット光ＹＳ
ＰとマークＧＹ０が一致し、スポット光θＳＰとマーク
Ｇθ６が一致し、ステージ３の移動座標系、すなわち座
標系ｘｙに対するウェハＷＡの配列座標αβの回転ずれ
が補正されるとともに、座標系ｘｙと配列座標αβのｙ
方向（β方向）の位置に関する対応付け（規定）が完了
する。 【００２１】次に、ウェハＷＡ上の中心部分に位置する
チップＣ３のマークＳＸ３がＸ−ＬＳＡ系のスポット光
ＬＸＳによって走査されるように、ステージ３を位置決
めした後、ｘ方向に移動させる。この際主制御装置５０
は光電素子４８からの時系列的な光電信号とレーザ干渉
計１０からの位置情報とに基づいて、マークＳＸ３がス
ポット光ＬＸＳと一致したときのウェハＷＡのｘ方向の
位置を検出して記憶する。これによって、座標系ｘｙと
配列座標αβのｘ方向（α方向）の位置に関する対応付
けが完了する。尚、このｘ方向の対応付けは、露光動作
の直前にＸ−ＬＳＡ系を使う場合は不要である。 【００２２】以上の動作により、オフアクシス方式のア
ライメントを主としたウェハＷＡのグローバルアライメ
ント（配列座標αβの座標系ｘｙへの対応付け）が終了
する。そして従来の方法であればウェハＷＡ上の各チッ
プの配列設計値（配列座標αβにおけるチップの中心座
標値）に基づいて、主制御装置５０はレーザ干渉計９、
１０からの位置情報を読み取ってレチクルＲの投影像Ｐ
ｒがチップに重なり合うようにステージ３のステップア
ンドリピート方式による位置決め（アドレッシング）を
行った後そのチップに対して露光（プリント）を行う。 【００２３】ところが、グローバルアライメントの完了
までに、アライメント検出系の精度、各スポット光の設
定精度、あるいはウェハＷＡ上の各マークの光学的、形
状的な状態（プロセスの影響）による位置検出精度のば
らつき等によって誤差を生じ、ウェハＷＡのチップは座
標系ｘｙに従って精密に位置合わせ（アドレッシング）
されるとは限らない。そこで本発明の実施例においては
その誤差（以下ショット・アドレス誤差と呼ぶ）を次の
４つの要因から生じたものとする。 【００２４】（１）ウェハの回転；これは例えばウェハ
ＷＡを回転補正する際、位置合わせの基準となる２つの
スポット光ＹＳＰとθＳＰとの位置関係が正確でなかっ
たために生じるものであり、座標系ｘｙに対する配列座
標αβの残存回転誤差量θで表される。 （２）座標系ｘｙの直交度；これはステージ３のモータ
５、６による送り方向が正確に直交していないこととに
より生じ、直交度誤差量ｗで表される。 【００２５】（３）ウェハのｘ（α）方向とｙ（β）方
向の線形伸縮；これはウェハＷＡの加工プロセスによっ
てウェハＷＡが全体的に伸縮することがある。このた
め、チップの設計上の配列座標値に対して実際のチップ
位置がα、β方向に微小量だけずれることになり、特に
ウェハＷＡの周辺部で顕著になる。このウェハ全体の伸
縮量はα（ｘ）方向とβ（ｙ）方向とについてそれぞれ
Ｒｘ、Ｒｙで表される。ただし、ＲｘはウェハＷＡ上の
ｘ方向（α方向）の２点間の距離の実測値と設計値の
比、ＲｙはウェハＷＡ上のｙ方向（β方向）の２点間の
距離の実測値と設計値の比で表すものとする。従って、
Ｒｘ、Ｒｙがともに１のときは伸縮なしである。 【００２６】（４）ｘ（α）方向、ｙ（β）方向のオフ
セット；これは、アライメント系の検出精度ウェハホル
ダー２の位置決め精度等により、ウェハＷＡが全体的に
ｘ方向とｙ方向に微小量だけずれることにより生じ、オ
フセット量Ｏｘ、Ｏｙで表される。さて、図４にはウェ
ハＷＡの残存回転誤差量θと、ステージ３の直交度誤差
量ｗを誇張して表してある。 【００２７】この場合、直交座標系ｘｙは実際は微小量
ｗだけ傾いた斜交座標系ｘｙ’になり、ウェハＷＡは直
交座標系ｘｙに対してθだけ回転したものになる。上記
（１）〜（４）の誤差要因が加わった場合、設計上で座
標位置（Ｄｘｎ、Ｄｙｎ）のショット（チップ）につい
て実際に位置決めすべきショット位置（Ｆｘｎ、Ｆｙ
ｎ）は以下の式（１）のように表される。ただし、ｎは
整数でショット（チップ）番号を表す。 【００２８】 【数１】 【００２９】ここで、ｗはもともと微小量であり、θも
グローバルアライメントにより微小量に追い込まれてい
るから、一次近似を行うと式（１）は式（２）で表され
る。 【００３０】 【数２】 【００３１】この式（２）より、各ショット位置におけ
る設計値からの位置ずれ（εｘｎ、εｙｎ）は式（３）
で表される。 【００３２】 【数３】 【００３３】さて、式（２）を行列の演算式に書き直す
と、以下のようになる。 Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ ・・・（４） ただし、 【００３４】 【数４】 【００３５】 【数５】 【００３６】 【数６】【００３７】 【数７】 【００３８】そこで、実際のショット（チップ）位置が
マークの検出により測定され、その実測値がＨｎとして
検出されたとき、位置決めすべきショット位置Ｆｎとの
位置ずれ、すなわちアドレス誤差Ｅｎ（＝Ｈｎ−Ｆｎ）
を最小にするように誤差パラメータＡ（変換行列）、Ｏ
（オフセット）を決定する。そこで評価関数として最小
二乗誤差をとるものとすると、アドレス誤差Ｅは以下の
式（９）で表わされる。 【００３９】 【数８】 【００４０】そこで、アドレス誤差Ｅを最小にするよう
に誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。ただし、式（９）
でｍはウエハＷＡの複数のチップのうち実測したチップ
の数を表わす。さて、誤差パラメータＡ，Ｏを求める際
に、最小二乗法を用いるものとすると、このままでは演
算量が多いため、誤差パラメータＯ（Ｏｘ，Ｏｙ）は別
に前もって決めておくものとする。オフセット量（Ｏ
ｘ，Ｏｙ）はウエハＷＡのグローバルなオフセット値で
あるので、ウエハＷＡ上の実測したチップ位置Ｈｎの数
ｍで設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対するアドレス誤差を
平均化した値にするとよい。 【００４１】 【数９】 【００４２】 【数１０】 【００４３】ところで、位置決めすべきショット位置Ｆ
ｎと実測値Ｈｎとの誤差Ｅｎのうち、ｘ方向の成分Ｅｘ
ｎは、式（４）〜式（８）から、 Ｅｘｎ＝Ｈｘｎ−Ｆｘｎ ＝Ｈｘｎ−ａ１１Ｄｘｎ−ａ１２Ｄｙｎ−Ｏｘ ・・・（１２ ） となり、誤差Ｅｎのｙ方向の成分Ｅｙｎは同様に、 Ｅｙｎ＝Ｈｙｎ−Ｆｙｎ ＝Ｈｙｎ−ａ２１Ｄｘｎ−ａ２２Ｄｙｎ−Ｏｙ ・・・（１３ ） となる。そこで、式（９）の誤差Ｅを最小にするように
誤差パラメータＡを決定すると、要素ａ１１，ａ１２，
ａ２１，ａ２２は以下のようになる。 【００４４】 【数１１】 【００４５】 【数１２】【００４６】 【数１３】 【００４７】 【数１４】 【００４８】要素ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２が求
まれば、式（６）より線形伸縮量Ｒｘ，Ｒｙ，残存回転
誤差量θ、直交度誤差量ｗはただちに求められる。 Ｒｘ＝ａ１１ ・・・（１８） Ｒｙ＝ａ２２ ・・・（１９） θ＝ａ２１／Ｒｙ＝ａ２１／ａ２２ ・・・（２０） ｗ＝−（ａ２１／Ｒｙ）−（ａ１２／Ｒｘ） ＝−（ａ２１／ａ２２）−（ａ１２／ａ１１） ・・・（２１） 従って、誤差パラメータＡ，Ｏを決定するためには、グ
ローバルアライメント終了後ウエハＷＡ上のいくつか
（４つ以上）のチップについて、Ｘ−ＬＳＡ、Ｙ−ＬＳ
Ａ系を用いてマークＳＸｎ，ＳＹｎの位置を実測して実
測値（Ｈｘｎ、Ｈｙｎ）を求めるとともに、実測したチ
ップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を使って、式（１
０），（１１），（１４）〜（１７）の演算を行えばよ
い。 【００４９】そこで、図３のフローチャート図に戻って
動作の説明を続ける。主制御装置５０はグローバルアラ
イメントが終了した後、ウエハＷＡの複数のチップの位
置を計測する。まずステップ１０３で主制御装置５０は
Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳが図４中の左端のチッ
プＣ０に付随したマークＳＸ０と平行に並ぶように、配
列設計値に基づいてステージ３を位置決めした後、マー
クＳＸ０ がスポット光ＬＸＳを横切るようにステージ
３をｘ方向に一定量だけ移動（走査）する。 【００５０】この移動の間、主制御装置５０は光電素子
４８の時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計１０か
らのｘ方向の位置情報に対応付けて記憶し、波形状態か
らマークＳＸ０とスポット光ＬＸＳとがｘ方向に関して
一致した時点の位置ｘ０を検出する。次に、主制御装置
５０はステップ１０４でＹ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹ
ＳがチップＣ０に付随したマークＳＹ０と平行に並ぶよ
うに配列設計値に基づいてステージ３を位置決めする。
その後、マークＳＹ０がスポット光ＬＹＳを横切るよう
にステージ３をｙ方向に一定量だけ移動する。 【００５１】このとき主制御装置５０は光電素子３８の
時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計９からのｙ方
向の位置情報と対応付けて記憶し、波形状態からマーク
ＳＹ０とスポット光ＬＹＳとがｙ方向に関して一致した
時点の位置ｙ０を検出する。そして主制御装置５０はス
テップ１０５でｍ個のチップについて同様の位置検出を
行なったか否かを判断して、否のときはステップ１０６
に進み、ウエハＷＡ上の別のチップまで配列設計値に基
づいてステージ３を移動させ、ステップ１０３から再び
同様の位置検出動作を繰り返す。 【００５２】本実施例では、例えば図５に示すように配
列座標αβの各軸上に沿ってウエハＷＡの中心からほぼ
等距離に位置する４つのチップＣ０、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８
と中央のチップＣ３の計５つのチップの各々についてス
テップ１０３、１０４の位置検出が行われるものとす
る。従ってステップ１０５でｍ＝５と判断された時点で
主制御装置５０には、５つの実測値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）
が記憶されることになる。すなわち、 （Ｈｘ１、Ｈｙ１）＝（ｘ０、ｙ０）・・・チップＣ０ （Ｈｘ２、Ｈｙ２）＝（ｘ３、ｙ３）・・・チップＣ３ （Ｈｘ３、Ｈｙ３）＝（ｘ６、ｙ６）・・・チップＣ６ （Ｈｘ４、Ｈｙ４）＝（ｘ７、ｙ７）・・・チップＣ７ （Ｈｘ５、Ｈｙ５）＝（ｘ８、ｙ８）・・・チップＣ８ の５つの実測値が順次検出される。 【００５３】さらにこの５つの実測値を検出するとき、
あるチップの実測値がそのチップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄ
ｙｎ）にくらべて大きく異なっていた場合、例えばグロ
ーバルアライメントによって決まる位置決め精度の２倍
以上、異なっていた場合には、そのチップでの実測値を
無視し、例えばそのチップの隣のチップについてマーク
位置の実測を行う。これは実測しようとしたチップのマ
ークが加工プロセスによってたまたま変形した場合、そ
のマークにゴミが付着していた場合、そのマークの光学
像のコントラスト（回折光の発生強度）が弱く、光電信
号のＳ／Ｎ比が低い場合等に生じる位置計測の精度劣化
を補うためであり、このような追加的な実測が本発明の
特徴的な手順として実行される。 【００５４】尚、位置計測の精度劣化を補う方法として
は、あらかじめ６つ以上のチップ、例えば図５中で配列
座標のαβの４つの象限の各々に位置するチップに加え
て、計９つのチップについて位置計測を行ない、その９
つの実測値の中から各チップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙ
ｎ）に最も近い順に５つの実測値を選びだす方法、又
は、単に設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）と大きく異なる実測
値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を以降の演算処理に使わないよう
にする方法等がある。 【００５５】次に主制御装置５０はステップ１０７にお
いて先の式（１０），（１１）、及び式（１４）〜（１
７）に基づいて誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。この
決定にあたって、主制御装置５０は上記５つの実測値を
検出した各チップの５つの設計値を予め選出しており、
その設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を以下のように記憶して
いるものとする。 【００５６】 （Ｄｘ１、Ｄｙ１）＝（ｘ０'，ｙ０'）・・・チップＣ０ （Ｄｘ２、Ｄｙ２）＝（ｘ３'，ｙ３'）・・・チップＣ３ （Ｄｘ３、Ｄｙ３）＝（ｘ６'，ｙ６'）・・・チップＣ６ （Ｄｘ４、Ｄｙ４）＝（ｘ７'，ｙ７'）・・・チップＣ７ （Ｄｘ５、Ｄｙ５）＝（ｘ８'，ｙ８'）・・・チップＣ８ また、実際の誤差パラメータＡ，Ｏの決定に先立って、
５つのチップの各位置計測（所謂、ステップアライメン
ト）が終る毎に、例えば図３のステップ１０６でステー
ジ３を移動している間に、式（１０），（１１），（１
４）〜（１７）の一部の演算を同時に実行していくこと
ができる。すなわち、式（１０），（１１），（１４）
〜（１７）の中で各チップ毎のデータ（実測値、設計
値）の代数和を表わす演算要素については、１つのチッ
プの実測（ステップアライメント）が終了する毎に順次
加算する。その演算要素は以下の通りである。 【００５７】 【数１５】 【００５８】さらにこれら演算要素のうち、ウエハＷＡ
上の実測すべきチップが予め決まっていて、変更がない
場合は、設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）のみを含む演算要素
について図３中のステップ１０３，１０４，１０５，１
０６の実行前に算出しておくこともできる。このように
実測値の計測動作と平行して、一部の演算を行っていけ
ば、総合的なアライメント時間はそれほど長くはならな
い。そして、５つの実測値が得られた段階で主制御装置
５０は上記演算要素の結果を使って、式（１０），（１
１）でオフセット量（Ｏｘ、Ｏｙ）を算出した後、その
オフセット値と上記演算要素の結果を使って式（１４）
〜（１７）で配列の要素ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２
２を算出する。 【００５９】以上の演算動作により、誤差パラメータ
Ａ，Ｏが決定されるので、主制御装置５０の次のステッ
プ１０８で先の式（４）を使って、ウエハＷＡの各チッ
プについて位置決めすべき位置、すなわち誤差パラメー
タによって補正されたショットアドレス（Ｆｘｎ，Ｆｙ
ｎ）を算出し、記憶手段（半導体メモリ）上に、設計値
（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対して補正されたチップの配列マ
ップ（ショットアドレス表）を作成する。この配列マッ
プは、例えばチップＣ０ に対しては位置（Ｆｘ０、Ｆ
ｙ０）、チップＣ１に対しては位置（Ｆｘ１、Ｆｙ
１）、・・・・・という具合に、チップの番号に対応し
て、各位置データを記憶している。 【００６０】次に主制御装置５０は図３のステップ１０
９において、記憶された配列マップに従ってステップア
ンドリピート方式でステージ３を位置決め（アドレッシ
ング）する。これによってウエハＷＡ上のチップとレチ
クルＲの投影像Ｐｒとが正確に重なり合い、次のステッ
プ１１０でそのチップに投影像Ｐｒを露光（プリント）
する。 【００６１】そして、ステップ１１１でウエハＷＡ上の
全チップの露光が完了していないときは、再びステップ
１０９から同様にステップアンドリピート動作を繰り返
す。このステップ１１１でウエハＷＡ上の全チップの露
光が終了したと判断されたら、次のステップ１１２でウ
エハＷＡのアンロードを行ない、一枚のウエハの露光処
理がすべて終了する。 【００６２】以上、本発明の実施例からも明らかなよう
に、ウエハＷＡ上でステップアライメントするチップの
数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ計測時間
が増大する。そのため計測時間の短縮化と計測精度の向
上との兼ね合いから、ステップアライメントするチップ
は図５に示したような配置の５つに選ぶことが望まし
い。しかしながら、重ね合わせ露光する回路パターンの
最小線幅がそれほど細くなく（例えば２〜５μｍ）、あ
まり計測精度をあげる必要がない場合等には、ウエハＷ
Ａ上の互いに離れた３つのチップ（例えばＣ０、Ｃ６、
Ｃ７）についてステップアライメント（チップの位置計
測）を行えば十分であり、計測時間はより短縮される。
また、ステップアライメントの際、各チップのｘ方向と
ｙ方向の位置をともに検出するのではなく、ステップア
ライメントする複数のチップに付随したマークＳＸｎの
夫々を、Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳで一括に相対
走査（ステージスキャン）して、各チップのｘ方向の位
置のみを検出した後、各チップのマークＳＹｎの夫々を
Ｙ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹＳで一括走査して各チッ
プのｙ方向の位置を検出するようにしてもよい。このよ
うにすると、チップの配列上の同一列又は同一行に実測
すべきチップが複数個存在するときには、個々のチップ
毎にｘ方向とｙ方向の位置検出をともに行うよりも高速
な位置計測が期待できる。また、主制御装置５０は不図
示のキーボード装置から、ウエハＷＡ上のどのチップに
ついてステップアライメントするかを任意に選択するよ
うなデータを入力するようにすれば、ウエハＷＡの処理
条件により変化する表面状態（特にマーク形状）に対し
て、よりフレキシブルに対応でき、位置計測の精度向上
が期待できる。 【００６３】また、式（１０），（１１）を使ったオフ
セット量（Ｏｘ，Ｏｙ）の決定にあたっては、例えばウ
エハＷＡの中心から指定範囲内にあるチップの位置計測
結果だけを用いるようにしてもよい。その指定範囲とし
ては例えばウエハＷＡの直径の半分の直径を有する円内
に定めたり、その範囲の大きさをウエハＷＡにチップや
マークを形成したときの露光装置（縮小投影型、等倍プ
ロジェクション、プロキシミテイ等のステッパー）の精
度特性に応じて任意に可変したりするとよい。 【００６４】さらに本実施例では、ウエハＷＡの全チッ
プについて式（４）を適用して、ステップアンドリピー
ト方式のアドレッシングを行うようにしたが、ウエハＷ
Ａの表面をいくつかの領域（ブロック）に分割し、個々
のブロック毎に最適なアライメントを行なう、所謂ブロ
ックアライメントにおいても全く同様に式（４）を適用
することができる。 【００６５】例えば図５において、配列座標αβの各象
限内に位置する４つのチップと、図示の５つのチップＣ
０、Ｃ３、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８との計９つのチップについ
てステップアライメントを行なって、各チップの位置の
実測値を検出した後、配列座標αβの各象限毎に式（１
０）、（１１）、（１４）〜（１７）を使って誤差パラ
メータＡ、Ｏを決定し、さらに式（４）を使って、位置
（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出するようにする。 【００６６】例えば配列座標のαβの第１象限のブロッ
クについては、第１象限内の１つのチップと、チップＣ
３、Ｃ６、Ｃ７との４つのチップの実測値を使って式
（４）を決定し、第２象限内のブロックについては第２
象限内の１つのチップとチップＣ０、Ｃ３、Ｃ７との４
つのチップの実測値を使って式（４）を決定する。そし
て、実際の露光のときは、各ブロック毎に決定された式
（４）からのショット位置（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に基づい
て、ウエハＷＡ上のチップを投影像Ｐｒと位置合せす
る。 【００６７】このようにすると、ウエハ上での非線形要
素による位置検出、位置合せの不良が低減するととも
に、従来のブロックアライメントとは異なり、平均化要
素を残したままブロック化できるので、各ブロック内で
の重ね合せ精度がどのチップでもほぼ平均しているとい
う利点がある。そればかりでなく、ステッパー以外の露
光装置、特にミラー投影露光装置との混用の際にも大き
な利点を得ることができる。 【００６８】一般に、ミラー投影露光装置で焼かれたウ
エハのチップ配列は、湾曲していることが多い。そこで
ステッパーにより、そのウエハに重ね合せ露光を行なう
場合（混用；ミックス・アンド・マッチ）、上記のよう
なブロックアライメントを行なえば、各ブロック内では
チップ配列の湾曲が無視できる程、小さくなるため、ウ
エハ全面に渡って極めて重ね合せ精度の高い焼き付けが
可能となる。 【００６９】以上、本発明の実施例に好適な露光装置に
おいては、レーザのスポット光をウエハＷＡ上のマーク
に照射して、マーク（チップ）の位置を検出したが、ス
ポット光をウエハＷＡ上で単振動させたり、等速直線走
査させたりするアライメント系、又はレチクルＲ上のマ
ークとウエハＷＡ上のマークとを、レチクルＲの上方に
配置した顕微鏡対物レンズを介して観察（検出）して位
置合せを行なう、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光
学系を使った露光装置でも全く同様に実施できる。 【００７０】この場合、ダイ・バイ・ダイアライメント
時にレチクルＲを位置合せのためにｘ，ｙ方向に微動さ
せないものとすれば、レチクルＲ上のマークの投影像
が、本実施例のスポット光ＬＸＳ，ＬＹＳに相当するこ
とになる。またレチクルＲを微動させる方式のもので
は、まずレチクルＲを原点位置に正確に合せて設定す
る。そして複数のチップのステップアライメント（実
測）の際、配列設計値にしたがってステージをステッピ
ングさせた後、レチクルＲのマークと実測すべきチップ
のマークとが所定の位置関係になるようにレチクルＲを
微動し、レチクルＲの原点からのｘ，ｙ方向への移動量
を検出することによって、そのチップの位置の実測値
（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を算出することができる。 【００７１】また、本実施例ではオフセット量（Ｏｘ，
Ｏｙ）を別に単独に求めるようにして演算処理の簡素化
を計ったが、式（９）のアドレス誤差Ｅを最小にするよ
うな誤差パラメータＡ，Ｏを厳密な演算処理によって算
出してもよいことは言うまでもない。 【００７２】 【発明の効果】以上本発明によれば、ウエハ等の感応基
板上の複数のチップパターンのすべてに対して、位置合
せの誤差が平均的に小さくなり、１枚の感光基板から取
れる良品チップの数が多くなり、半導体素子の生産性を
向上させることができる。また、プロセスの影響やゴミ
の影響によって精度劣化するようなアライメントショッ
トでの実測をさけて、感応基板上の３つ以上ｍ個のチッ
プ（ショット領域）の各々の位置を必ず実測（ステップ
アライメント）しているので、ショット領域の配列の決
定の信頼性が向上する。また同形状のマークを使った位
置計測が複数回繰り返されるので、検出系の機械的、電
気的なランダム誤差が低減されるとともに、位置検出用
のアライメントセンサー（顕微鏡）の感度のバラつきを
統計的な処理で押さえることになり、総合的なアライメ
ント精度が向上する。 【００７３】尚、本発明は縮小投影型の露光装置に限ら
ず、ステップアンドリピート方式の露光装置、例えば等
倍の投影型ステッパーやプロキシミテイタイプのステッ
パー（Ｘ線露光装置）等に広く応用できるものである。
また露光装置以外でも半導体ウエハや複数のチップパタ
ーンを有するフォトマスク等を検査する装置（欠陥検
査、プローバ等）でチップ毎にステップアンドリピート
方式で検査視野やプローブ針等の基準位置に位置合せす
るものにおいても、同様に本発明を実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に好適な縮小投影型露光装置
の概略的な構成を示す斜視図 【図２】 図１の装置におけるアライメント系の各検出
中心の位置関係を示す平面図 【図３】 本発明の位置合せ方法を使った全体的な動作
手順を表わすフローチャート図 【図４】 図１の装置を使って、位置合せ、及び露光す
るのに好適なウエハの平面図 【図５】 ステップアライメントするチップの位置を示
すウエハの平面図である。 【符号の説明】 ＷＡ・・・ウエハ、ＣＰ，Ｃｎ・・・チップ、αβ・・
・配列座標、１０３，１０４・・・ステップアライメン
トによる実測工程、１０７・・・誤差パラメータを決定
する工程、１０８，１０９，１１０，１１１・・・補正
された実際のチップ配列座標に沿ってステップアンドリ
ピート方式で位置決めする工程。
の概略的な構成を示す斜視図 【図２】 図１の装置におけるアライメント系の各検出
中心の位置関係を示す平面図 【図３】 本発明の位置合せ方法を使った全体的な動作
手順を表わすフローチャート図 【図４】 図１の装置を使って、位置合せ、及び露光す
るのに好適なウエハの平面図 【図５】 ステップアライメントするチップの位置を示
すウエハの平面図である。 【符号の説明】 ＷＡ・・・ウエハ、ＣＰ，Ｃｎ・・・チップ、αβ・・
・配列座標、１０３，１０４・・・ステップアライメン
トによる実測工程、１０７・・・誤差パラメータを決定
する工程、１０８，１０９，１１０，１１１・・・補正
された実際のチップ配列座標に沿ってステップアンドリ
ピート方式で位置決めする工程。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−54225（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−190972（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−27525（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−103136（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−1552（ＪＰ，Ａ)
特公 平４−47968（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平７−38376（ＪＰ，Ｂ２)
特許2629659（ＪＰ，Ｂ２)
特許2638528（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01L 21/027
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．基板上の複数のショット領域にそれぞれマスクのパ
ターンを転写する露光方法において、 前記複数のショット領域から選択される少なくとも３つ
のショット領域を第１アライメントショット領域とし、
前記複数のショット領域から選択され、かつ前記第１ア
ライメントショット領域と一部が異なる少なくとも３つ
のショット領域を第２アライメントショット領域とし、
前記選択されたショット領域の位置情報を計測する段階
と、前記基板上の複数のショット領域の配列特性が複数の誤
差成分を含むパラメータ行列で規定されるものとし、 前
記第１アライメントショット領域の複数の位置情報を用
いて前記パラメータ行列の各要素を第１パラメータとし
て算出するとともに、前記第２アライメントショット領
域の複数の位置情報を用いて前記パラメータ行列の各要
素を第２パラメータとして算出する段階とを含み、 前記第１パラメータで規定される前記パラメータ行列を
用いて前記基板上の第１ショット領域と前記マスクのパ
ターンとの位置関係を決定し、前記第２パラメータで規
定される前記パラメータ行列を用いて、前記第１ショッ
ト領域と異なる前記基板上の第２ショット領域と前記マ
スクのパターンとの位置関係を決定することを特徴とす
る露光方法。 ２．前記パラメータ行列は残存回転誤差、直交度誤差、
伸縮誤差、及びオフセット誤差の各成分を有することを
特徴とする請求項１記載の露光方法。 ３．前記第１パラメータは、前記第１ショット領域を含
む前記基板上の第１ブロック内に存在するショット領域
と前記マスクのパターンとの位置関係の決定に用いら
れ、前記第２パラメータは、前記第２ショット領域を含
む前記基板上の前記第１ブロックと異なる第２ブロック
内に存在するショット領域と前記マスクのパターンとの
位置関係の決定に用いられることを特徴とする請求項１
又は２記載の露光方法。 ４．前記第１アライメントショット領域は前記第１ブロ
ック内のショット領域を含み、前記第２アライメントシ
ョット領域は前記第２ブロック内のショット領域を含む
ことを特徴とする請求項３記載の露光方法。 ５．基板上の複数のショット領域にそれぞれマスクのパ
ターンを転写する露光方法において、 前記複数のショット領域から選択される４つ以上のアラ
イメントショット領域の位置情報を計測し、前記計測さ
れた複数の第１位置情報を用いて、前記基板上の第１シ
ョット領域の位置情報を計算するとともに、前記複数の
第１位置情報と一部が異なる前記計測された複数の第２
位置情報を用いて、前記基板上の第２ショット領域の位
置情報を計算することを特徴とする露光方法。 ６．前記第１ショット領域の設計位置情報と前記複数の
第１位置情報とを用いる近似演算処理によって前記第１
ショット領域の位置情報を決定し、前記第２ショット領
域の設計位置情報と前記複数の第２位置情報とを用いる
近似演算処理によって前記第２ショット領域の位置情報
を決定することを特徴する請求項５記載の露光方法。 ７．基板上の複数のショット領域にそれぞれマスクのパ
ターンを転写する露光方法において、 前記複数のショット領域から選択される４つ以上のアラ
イメントショット領域の位置情報を計測し、前記基板上
の複数のショット領域の配列特性が複数の誤差成分を含
むパラメータ行列で規定されるものとして、前記計測さ
れた複数の第１位置情報を用いて前記パラメータ行列の
各要素を第１パラメータとして算出するとともに、前記
複数の第１位置情報と一部が異なる前記計測された複数
の第２位置情報を用いて前記パラメータ行列の各要素を
第２パラメータとして算出し、前記第１及び第２パラメ
ータをそれぞれ前記基板上の異なるショット領域の位置
情報の決定に用いることを特徴とする露光方法。 ８．前記第１パラメータは、前記基板上の第１ブロック
内に存在するショット領域の位置情報の決定に用いら
れ、前記第２パラメータは、前記第１ブロックと異なる
前記基板上の第２ブロック内に存在するショット領域の
位置情報の決定に用いられることを特徴とする請求項７
記載の露光方法。 ９．基板上の複数のショット領域にそれぞれマスクのパ
ターンを転写する露光方法において、前記基板上で前記複数のショット領域よりも数が少な
く、かつ４つ以上のショット領域をアライメントショッ
ト領域としてその位置情報を計測し、 前記基板上の複数のショット領域の配列特性が複数の誤
差成分を含む２次元のパラメータ行列で規定されものと
し、前記パラメータ行列の要素群を複数組算出するため
に、前記計測された位置情報を用いた近似演算を複数回
行い、かつ前記各近似演算で用いる少なくとも３つの位
置情報が計測されるアライメントショット領域の前記基
板上での配置を前記複数回の近似演算でそれぞれ異なら
せ、 前記少なくとも２組の要素群から規定される前記パラメ
ータ行列に基づいて、前記パターンに対する前記基板上
の複数のショット領域の各位置情報を、前記各ショット
領域の設計位置情報に対する補正演算により算出するこ
とを特徴とする露光方法。 １０．所定の配列情報に従って基板上に整列した複数の
ショット領域にそれぞれマスクのパターンを転写する露
光方法において、前記基板上のマークを検出して、前記基板が配置される
直交座標系と前記所定の配列情報とを対応付けてから、
前記複数のショット領域から選択される少なくとも３つ
のアライメントショット領域の前記直交座標系上での配
列情報を計測し、 前記基板上の複数のショット領域の配列特性が複数の誤
差成分を含む２次元のパラメータ行列で規定されるもの
とし、前記少なくとも３つのアライメントショット領域
の各々での前記所定の配列情報と前記計測された配列情
報とに基づいて 前記パラメータ行列の各要素を算出し、 前記アライメントショット領域に前記パターンを転写す
るために、前記算出された各要素で規定される前記パラ
メータ行列に基づいて、前記パターンに対する、前記直
交座標系上での前記アライメントショット領域の配列情
報を決定することを特徴とする露光方法。 １１．前記パラメータ行列は残存回転誤差、直交度誤
差、及び伸縮誤差の各成分を含むことを特徴とする請求
項７〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35299697A JP2926331B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35299697A JP2926331B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 露光方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8327417A Division JP2967974B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 回路パターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172908A JPH10172908A (ja) | 1998-06-26 |
| JP2926331B2 true JP2926331B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=18427867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35299697A Expired - Lifetime JP2926331B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926331B2 (ja) |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP35299697A patent/JP2926331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10172908A (ja) | 1998-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |