JP3068785B2 - 投影露光装置、または投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス - Google Patents
投影露光装置、または投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイスInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、フォトリソグラフィ用の基板
（半導体ウェハなどの感光基板）上に所定のパターンを
投影露光する投影露光装置を含むフォトリソグラフィ装
置と、そのような露光装置を使って回路パターンで基板
を露光する方法、そしてそれにより回路素子（デバイ
ス）を製造することに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、超ＬＳＩの製造に縮小投影型露光
装置が使われ、生産性の向上に多大な功績を収めてい
る。この種の投影露光装置は、投影露光すべきレチクル
上のパターンの線幅の微細化や、パターン自体の高集積
化に伴ない、半導体ウェハ上の異なる層間での重ね合わ
せ露光時の重ね合わせ精度を向上させることが要求され
る。このことは特に異なる装置間について顕著である。 【０００３】最近では開口数、倍率、又は露光領域（投
影視野）の異なる多種の投影露光装置が出現し、超ＬＳ
Ｉの製造工場では、要求される解像力、スループットを
考慮して１つの超ＬＳＩ製造のプロセス中で、異なる層
間の露光を別々の装置で使いわけることが多くなってき
た。異なる投影倍率、投影視野の露光装置同志、あるい
は屈折系又は反射系のように露光方式の異なる装置同志
を、半導体製造のフォトリソグラフィーのプロセス中で
混用すること、所謂ミックス・アンド・マッチ（Mix an
d Match ）においては、重ね合わせ精度が特に重要にな
ってくる。重ね合わせ精度を左右するひとつの要因とし
て投影光学系のディストーション（像歪み）があげられ
る。 【０００４】一般に、同一構造の投影光学系であって
も、ディストーション特性（収差曲線）は一本ごとに微
妙に異なるのが現状であり、ましてや異なる倍率や視野
サイズの投影光学系同志ではディストーション特性が大
幅に異なることがある。従ってこのような装置同志を用
いてミックス・アンド・マッチを行なったとしても、必
ずしも十分な重ね合わせ精度が得られるとは限らない。
このため重ね合わせ不良による生産性の低下といった重
大な問題が生じ得る。 【０００５】またステップ・アンド・リピート方式の投
影露光装置に使われている１／５縮小や１／２．５縮小
の投影光学系は、開口数によっても異なるが半導体ウェ
ハ上で直径２８mm、４２mmといった円形の視野領域を有
している。これに対してレチクル上に形成された露光す
べきパターン領域は、一般に２０×２０mm、３０×３０
mmといった矩形状になっている。そこでこの種の投影露
光装置では、レチクル上のパターン領域に合わせてレチ
クルを照射する露光用照明光の大きさを矩形状に制限す
る照明視野絞りが設けられている。この視野絞りは、レ
チクル上のパターン領域の大きさの変更に応じて照明領
域の形状や大きさを調整するような可動ブレードを有し
ている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、レチクル上
のパターン領域の大きさが変わるということは、投影光
学系の円形視野内に占める実効的なパターン投影領域の
大きさが変化すること、すなわちパターン投影に寄与す
る有効な像高範囲（投影光学系の円形視野の中心からの
距離）も円形視野内で変化することを意味する。投影光
学系の円形視野内での像高点毎のディストーション特性
は初期状態ではある傾向を持ち、有効な像高範囲が変化
するということは、全体のディストーション特性のうち
の一部分に従った像歪みが生じたまま投影露光が行われ
ることを意味する。 【０００７】このため投影光学系の円形視野に対して比
較的小さいパターン領域を投影露光する場合、例えば本
来は３０×３０mmのパターン領域までの投影が可能な投
影光学系を使って、それよりも小さな２０×２０mmと言
ったパターン領域のマスクを投影露光する場合には、そ
のパターン領域の投影像全体が本来の投影倍率に対して
例えば僅かに小さめに転写されると言った問題点があっ
た。 【０００８】そこで本発明はそのような問題を解決し、
投影光学系の円形視野内に占めるパターン投影領域の形
状や大きさの変更に伴う投影像のディストーション誤差
を低減し、より高い重ね合わせ精度が得られる露光方法
とフォトリソグラフィ装置を提供することを課題とす
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、第１レチクル（Ｒ１）上の第１パターン領域（ＰＡ
１）の投影像が露光されることにより第１パターンが形
成され、且つアライメントマークが形成された基板
（Ｗ）上に、第２レチクル（Ｒ２）上の第２パターン領
域（ＰＡ２）の像を投影系（ＰＬ２）を介して露光する
投影露光装置（Ｂ）に、前記基板上のアライメントマー
クを計測して、該アライメントマークの位置情報（熱ま
たは化学処理による基板の変形量）を取得するアライメ
ント手段と、所定の投影露光装置（Ａ）による前記第１
パターン形成時に前記基板上に投影されていた投影像の
歪みに関する第１情報（ＤＳ１又は関数ｆａ）と、前記
位置情報とに基づき決定された、前記基板上に形成され
た前記第１パターンと前記基板上に投影される前記第２
パターン領域の投影像との重ね合わせ精度を最良にする
ための、前記第２パターン領域の像を前記基板上へ投影
する際の制御量（ＰＬ２の投影倍率）を取得する取得手
段（ＣＮＴ２）と、を構成した。また請求項８に記載の
発明では、第１レチクル（Ｒ１）上の第１パターン領域
（ＰＡ１）の投影像が露光されることにより第１パター
ンが形成され、且つアライメントマークが形成された基
板（Ｗ）上に、第２レチクル（Ｒ２）上の第２パターン
領域（ＰＡ２）の像を投影系（ＰＬ２）を介して露光す
る投影露光方法であって、前記基板上のアライメントマ
ークを計測して、該アライメントマークの位置情報（熱
または化学処理による基板の変形量）を取得し、前記第
１パターン形成時に前記基板上に投影されていた投影像
の歪みに関する第１情報（ＤＳ１又は関数ｆａ）と前記
位置情報とに基づき決定された、前記基板上に形成され
た前記第１パターンと前記基板上に投影される前記第２
パターンの投影像との重ね合わせ精度を最良にするため
の、前記第２パターン領域の像を前記基板上へ投影する
際の制御量（ＰＬ２の投影倍率）を取得することとし
た。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】以上のような構成によって、本願
の各発明では投影光学系の円形視野内で露光に寄与する
実効的なパターン露光領域の大きさや形状の変更に伴っ
て変化する露光像のディストーションのばらつきが低減
され、投影されるパターン領域がどのような大きさであ
っても、そのパターン領域の露光像内の各像高点でのデ
ィストーション量を平均して最小にすることが可能とな
り、ウェハ等の基板上に形成された被露光領域との重ね
合わせ精度を平均的に良好にすることができる。 【００１３】以下に本発明が適用される実施の形態によ
る露光方法、装置を図１に基づいて説明する。図１は投
影視野の大きさの異なる２つの投影型露光装置（以下ス
テッパーと呼ぶ）Ａ，Ｂの概略的な構成を示す斜視図で
ある。本実施例において、ステッパーＡの投影レンズＰ
Ｌ１は縮小倍率１／５でウェハＷ上での投影視野が２０
×２０ｍｍ角（直径２８ｍｍの円形領域）であり、ステ
ッパーＢの投影レンズＰＬ２は縮小倍率１／２．５でウ
ェハＷ上での投影視野が３０×３０ｍｍ角（直径４２ｍ
ｍの円形領域）であるものとする。 【００１４】ステッパーＡにはレチクルＲ１上の露光す
べきパターン領域ＰＡ１のみを照明するような視野絞り
としてのブラインドＢＬ１が設けられ、４枚の可動ブレ
ードで開口部の形状や大きさが調整される。レチクルＲ
１は、パターン領域ＰＡ１の中心が、投影レンズＰＬ１
の光軸（視野中心）ＡＸ１と一致するように装着され
る。さてステッパーＡにローディングされたウェハＷは
２次元移動するステージＳＴ１上に載置され、投影レン
ズＰＬ１によるパターン領域ＰＡ１の投影像はステップ
・アンド・リピート方式によりウェハＷ上に順次露光さ
れる。 【００１５】本実施例における投影レンズＰＬ１には、
投影レンズを構成する複数のレンズ間の空気間隔部の圧
力（気圧）を制御して、投影レンズＰＬ１の倍率を微調
するための圧力調整器ＢＣ１が設けられ、主制御装置Ｃ
ＮＴ１からの設定情報に応じて所望の投影倍率が得られ
るように作動する。この圧力調整器ＢＣ１や主制御装置
ＣＮＴ１の具体的な構成、作用及び使用方法等について
は、特開昭６０−２８６１３号公報、又は特開昭６０−
７８４５４号公報に詳しく開示されているので、ここで
は説明を省略する。 【００１６】一方、ステッパーＢについても投影レンズ
ＰＬ２の投影視野の大きさが異なるだけで、その他の基
本構成であるブラインドＢＬ２、ステージＳＴ２、圧力
調整器ＢＣ２、主制御装置ＣＮＴ２は、ステッパーＡの
ものと同じである。またステッパーＢに装着されたレチ
クルＲ２のパターン領域ＰＡ２は、レチクルＲ１のパタ
ーン領域ＰＡ１と同一寸法である。すなわち、パターン
領域ＰＡ１の大きさが投影レンズＰＬ１で投影可能な最
大の視野（２０×２０ｍｍ）に対応した１００×１００
ｍｍ角であるとすると、投影レンズＰＬ２は最大の投影
視野（３０×３０ｍｍ）のうち、２０×２０ｍｍ角の領
域に絞って使われることになる。本実施例では、このよ
うなステッパーＡとＢを、ウェハＷ上に形成する異なる
層間での重ね合わせ露光に混用するものとする。 【００１７】さて、ここでは説明を簡単にするため、ウ
ェハＷへの第１層の露光をステッパーＡで行なった後、
第１層形成のための所定のプロセスＥを行ない、そのウ
ェハＷへの第２層への重ね合わせ露光をステッパーＢで
行なうものとする。このためステッパーＢの主制御装置
ＣＮＴ２は、ステッパーＡの主制御装置ＣＮＴ１から投
影レンズＰＬ１のディストーションに関するデータＤＳ
１を入力する。データＤＳ１はステッパーＡの製造時の
検査データとして予め主制御装置ＣＮＴ１に記憶されて
いるものである。 【００１８】あるいは特開昭６０−１８７３８号公報に
開示されているように、ステージＳＴ１上にスリット付
の光電センサーを設け、ディストーション検査用のレチ
クルの複数位置に形成された十字形マークを投影し、投
影画面内でスリットを走査し、各マークの投影位置を求
めることによって、投影視野内の複数点のディストーシ
ョン量を検出し、これをデータＤＳ１として記憶してお
けばよい。このようにステージ上のスリットを使うよう
にすると、ステッパーの稼働中の任意の時に、その時点
のディストーションが正確に計測でき、ディストーショ
ン特性の経時変化に対処できる。同様にステッパーＢの
投影レンズＰＬ２のディストーションに関するデータＤ
Ｓ２は、主制御装置ＣＮＴ２に記憶され、ステッパーＡ
の倍率を調整する場合のデータとして主制御装置ＣＮＴ
１に送られる。 【００１９】また主制御装置ＣＮＴ１，ＣＮＴ２がさら
に上位の主制御装置（大型コンピュータ）によって統括
的に制御されているような場合は、投影レンズＰＬ１の
ディストーション・データＤＳ１と、投影レンズＰＬ２
のディストーション・データＤＳ２の両データを、上位
制御装置に送り、そこで集中管理するようにしても同様
である。 【００２０】さて、図２は２つのステッパーＡ，Ｂの倍
率補正を行わずに重ね合わせ露光した場合の重ね合わせ
精度（以下、マッチング精度と呼ぶ）の一例を誇張して
示すチャート図である。同図において、実線はステッパ
ーＡの理想格子点からのずれを表わすチャートであり、
破線はステッパーＢの理想格子点からのずれを表わすチ
ャートである。 【００２１】ステッパーＡの投影視野の中心と、ステッ
パーＢの投影視野の中心とを直交座標系ｘｙの原点Ｐ０
に一致させるものとすると、座標系ｘｙの第１象限にお
いて、ステッパーＡによる理想格子点の投影点はＰ1a，
Ｐ2a，Ｐ3a……となり、ステッパーＢによる理想格子点
の投影点はＰ1b，Ｐ2b，Ｐ3b……となる。この一例から
も明らかなように、２つのステッパーを中心（光軸）合
わせでミックス・アンド・マッチすると、中心Ｐ０付近
のマッチング精度は十分得られるものの、中心Ｐ０から
離れた点、例えば点Ｐ2aとＰ2b、又は点Ｐ3aとＰ3bにお
いては、相対的なずれ量が無視できない程度に大きくな
ることがある。このずれ量は２つの投影レンズ間のディ
ストーション特性に依存し、かならずしも周辺の各点で
大きくなるとは限らない。 【００２２】図３（ａ）は投影レンズＰＬ１のディスト
ーション特性の一例であり、主制御ＣＮＴ１にデータＤ
Ｓ１として記憶されており、図３（ｂ）は投影レンズＰ
Ｌ２のディストーション特性の一例であり、主制御装置
ＣＮＴ２にデータＤＳ２として記憶されている。図３
（ａ），（ｂ）において縦軸はディストーション量を表
わし、横軸は像高（光軸、すなわち中心Ｐ０から放射方
向の距離）を表わす。ディストーション量の正負は、理
想格子点の投影点が中心Ｐ０に近づく方向にずれた場合
を負、逆の場合を正としてある。 【００２３】さて、両投影レンズのディストーション特
性の曲線は、全体的な傾向は似ているものの、同一像高
位置でのディストーション量は、像高に応じて大きく異
なったものとなる。この種の投影レンズでは、ディスト
ーションの正方向の最大値と、負方向の最大値とがほぼ
等しくなるようにディストーション補正が行なわれてい
る。これは露光領域全面において、平均的にディストー
ションをよくする（振り分ける）ためである。 【００２４】図４は上記のような２つのディストーショ
ン特性を中心合わせで重ねたものであり、ステッパーＡ
の投影視野（２０×２０ｍｍ）内についてのみ考えれば
よい。図４において、ステッパーＡ，Ｂともに投影倍率
は標準値（初期値）にあるものとする。この図からも明
らかなように、像高が約９ｍｍの点から周辺にかけて、
ディストーション特性ＤＳ１とＤＳ２の偏差の絶対値が
極端に大きくなり、像高位置Ｐｘで偏差ΔＤの絶対値｜
ΔＤ｜が最大になっている。 【００２５】この偏差｜ΔＤ｜の量はディストーション
特性ＤＳ１又はＤＳ２のいずれかの特性上のディストー
ション量の最大値よりも大きくなることもある。従って
像高位置約９ｍｍ以上のところにあるパターンは、十分
なマッチング精度がほとんど得られないことになる。こ
の図４のような場合が、図２に示したチャートに相当す
る訳である。 【００２６】そこで本実施形態では、ステッパーＡのデ
ィストーション特性ＤＳ１はそのままにして、ステッパ
ーＢのディストーション特性ＤＳ２を倍率を微調するこ
とによって変化させ、２つのディストーション特性を重
ね合わせたときに、投影視野内で生じる偏差ΔＤの絶対
値の最大値が最小になるようにする。そこで２つのディ
ストーション特性を重ね合わせて、マッチング精度を最
良にするための数学的な解析を以下に述べる。 【００２７】以下の解析はステッパーＢの主制御装置Ｃ
ＮＴ２、又は上位制御装置等のコンピュータによって容
易に実行できる。ここで像高をγ、ディストーション曲
線をｆ（γ）、倍率調整の係数をＣとすると、倍率を調
整したことによって得られる理想格子点からのずれ量Δ
（γ）は、（１）式のように表わされる。 Δ（γ）＝ｆ（γ）＋Ｃ・γ ……（１） この（１）式に対応して、ステッパーＡ，Ｂの夫々につ
いて、理想格子点からのずれをベクトル（ΔＸａ，ΔＹ
ａ），（ΔＸｂ，ΔＹｂ）の夫々で表現すると、ステッ
パーＡについては（２）式、ステッパーＢについては
（３）式のようになる。 【００２８】 【数１】 【００２９】 【数２】 【００３０】ただし、添字ａ，ｂは夫々ステッパーＡ，
Ｂに対応している。よってステッパーＡ，Ｂを中心合わ
せで重ね合わせ露光したときの最終的なディストーショ
ンの偏差ベクトル（ΔＸ，ΔＹ）は、（２），（３）式
より（４）式のように表わされる。 （ΔＸ，ΔＹ）＝（ΔＸａ，ΔＹａ）−（ΔＸｂ，ΔＹｂ）……（４） （４）式より、重ね合わせ露光領域（投影視野）におけ
る偏差ΔＸの絶対値、偏差ΔＹの絶対値、そしてベクト
ル（ΔＸ，ΔＹ）のスカラ量の各最大値を夫々Ｄｘ，Ｄ
ｙ，Ｄｋとすると、以下の（５）、（６）、（７）式の
ように表わされる。 【００３１】Ｄｘ＝ＭＡＸ（｜ΔＸ｜） ……（５） Ｄｙ＝ＭＡＸ（｜ΔＹ｜） ……（６） 【００３２】 【数３】 【００３３】従って、これらＤｘ，Ｄｙ，Ｄｋのいずれ
か１つを最小にするか、又はＤｘ，Ｄｙの両方をともに
最小にするように倍率調整係数Ｃａ，Ｃｂを定めてやれ
ば最適条件が得られることになる。尚、本実施例のよう
にステッパーＢのみで倍率補正を行なう場合、係数Ｃａ
は零としてよい。従って上記（２）、（３）、（４）式
から、偏差ベクトル（ΔＸ，ΔＹ）は、（８）式のよう
に表わされる。 【００３４】 【数４】 【００３５】（但し、ここではＣａ＝０とする。） よって主制御装置ＣＮＴ２は、投影露光領域内の多数点
の夫々について、予め記憶されているディストーション
特性ＤＳ１（関数ｆａ）とＤＳ２（関数ｆｂ）とを用い
て、調整係数Ｃｂを変えつつベクトル（ΔＸ，ΔＹ）、
及び最大値Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｋを算出し、重ね合わせ露光
する層に要求される精度からＤｘ，Ｄｙ，Ｄｋのいずれ
か１つ、又はＤｘ，Ｄｙがともに最小となるような係数
Ｃｂを見つけ出す。そして、主制御装置ＣＮＴ２はその
係数Ｃｂに応じた値だけ投影レンズＰＬ２の倍率を補正
するような指令値を圧力調整器ＢＣ２に出力する。圧力
調整器ＢＣ２は投影レンズＰＬ２の照射履歴や大気圧変
動による倍率変動の補正と共にその指令値を加味して圧
力をコントロールする。 【００３６】以上の解析は、露光領域全面におけるマッ
チング精度の向上を計る関係上、数学的な解析によって
厳密な解を得るようにしたが、ディストーション曲線の
みを使うようにしても、それ程大きな誤差なく解を得る
ことができる。そこでディストーション曲線を使った解
析を図５を参照して説明する。図５はディストーション
特性ＤＳ１とＤＳ２とを、投影レンズＰＬ２倍率を変化
させた状態で重ね合わせた様子を示し、倍率調整後の投
影レンズＰＬ２のディストーション特性はＤＳ２’で表
わされている。まず主制御装置ＣＮＴ２は、倍率調整前
の特性ＤＳ１とＤＳ２とのディストーション量の差を、
中心Ｐ０から例えば像高１５ｍｍまでの間の多数点（例
えば０．５ｍｍ毎）について算出する。これによって図
４のように、偏差ΔＤの絶対値の最大値が求まる。 【００３７】この偏差ΔＤの絶対値を小さくするために
は、図５のように投影レンズＰＬ２の倍率を補正して、
特性ＤＳ２を所定像高点で正方向に持ち上げて（傾け
て）やればよい。図５中で中心Ｐ０を通る直線Ｌは特性
ＤＳ２のもともとの像高軸に対応しており、直線Ｌの傾
きＣｂは、先の（１）式中の倍率調整係数Ｃに相当する
ものである。 【００３８】主制御装置ＣＮＴ２は、傾きＣｂを零から
一定量だけ増加させた状態で、（１）式に基づいて倍率
調整後の特性ＤＳ２’を算出する。そして再びこの補正
された特性ＤＳ２’と特性ＤＳ１との偏差の絶対値を各
像高位置毎に算出し、そのうちで絶対値が最大となった
偏差を求める。以上の演算を傾きＣｂを一定量だけ増加
させては、繰り返し行なう。やがて、図５に示すよう
に、位置Ｐｘ付近での偏差｜ΔＤ１｜は図４中の｜ΔＤ
｜よりも小さくなり、逆に別の像高位置での偏差｜ΔＤ
２｜が大きくなってくる。 【００３９】図５に示したような特性同志の場合、特性
ＤＳ２’を図の状態からもう少し持ち上げてやると、｜
ΔＤ２｜＞｜ΔＤ２｜となり、逆にもう少しさげてやる
と｜ΔＤ２｜＜｜ΔＤ１｜になってしまう。従って、こ
こに示した例では｜ΔＤ１｜＝｜ΔＤ２｜になるように
傾きＣｂを定めてやればよい。そしてその傾きＣｂのと
きに、例えば像高１５ｍｍの位置で得られる直線Ｌの像
高軸からのずれ量ΔＭが、実際の投影像面上での倍率補
正によって生じるずれ量となる。 【００４０】このように２つのディストーション特性を
相対的な倍率を変えつつ比較し、各倍率において、ディ
ストーション量の偏差（絶対値）の最大値を求め、その
最大値を最小にするような倍率を決定することによっ
て、像高１５ｍｍ内の露光領域全面に渡って最良なマッ
チング精度が得られる。図６は、以上のようにして倍率
を調整して、ステッパーＢによる重ね合わせ露光を行な
った場合のマッチング状態の一例を表わすチャート図で
ある。図中実線はステッパーＡによるもので、破線はス
テッパーＢによるものである。図２に示したチャートと
比較して理想格子点の投影点同志（Ｐ1aとＰ1b、Ｐ2aと
Ｐ2b、Ｐ3aとＰ3b）の各ずれ量は平均的に小さくなり、
マッチング精度が向上することがわかる。 【００４１】尚、図１に示したように、ステッパーＡで
の露光後にプロセスＥを受けたウェハＷには、熱又は化
学処理による線形変形（伸縮）が生じることがある。従
ってステッパーＢによる重ね合わせ露光の際は、その変
形も考慮して倍率補正を行なうことが望ましい。そのた
めには、例えばステッパーＢに設けられたアライメント
装置によって、ウェハＷ上の複数点に形成されたアライ
メントマークの位置を計測し、その各位置を設計値と比
較すれば変形量が求められる。 【００４２】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。図１に示したステッパーＡが２０ｍｍ角の投影視野
全面を露光領域として使わない場合、あるいはウェハＷ
上の露光領域の絶対倍率をも正確に合わせたい場合は、
ステッパーＢによる重ね合わせ露光を考慮して、ステッ
パーＡも予め倍率調整を行なっておくとよい。現実的な
使用方法ではないが、例えばステッパーＡによる第１層
の露光領域が像高１１ｍｍの大きさに絞られて行なわれ
るものとすると、先の実施例のようにステッパーＢのみ
の倍率を調整すると、ディストーション特性上のマッチ
ング度は、図７に示すように、全体的に負方向に片寄っ
てしまう。このことはウェハＷ上で絶対倍率を管理しよ
うとすると、大きな問題となる。 【００４３】図７において、特性ＤＳ２’とＤＳ１のデ
ィストーション量の差の絶対値が最大となり得る像高位
置は約８ｍｍ付近の点と約１１ｍｍの点であり、この付
近での偏差ΔＤ４とΔＤ３の両絶対値を等しくすれば、
最大となる偏差量の絶対値を最小にしたことになる。と
ころが、像高約１１ｍｍまでの露光領域内で重ね合わせ
時のディストーションは負方向に片寄っているので、特
性ＤＳ１とＤＳ２をある像高点で同じ値だけ正方向に持
ち上げてやると、その露光領域内でディストーションを
正負に振り分けることが可能となる。 【００４４】図８は、図７のような重ね合わせ状態か
ら、｜ΔＤ３｜＝｜ΔＤ４｜とし、かつディストーショ
ンの振り分けを行なった最適条件のときの特性を示す。
図８において、直線Ｌ２は図５、図７中の直線Ｌと同じ
であり、直線Ｌ１はステッパーＡの倍率調整により、係
数Ｃａだけ傾いた本来の像高軸を表わし、特性ＤＳ１’
は倍率調整後の投影レンズＰＬ１のディストーションを
表わす。 【００４５】このような特性を得るためには、まず特性
ＤＳ１を固定したまま、特性ＤＳ２を持ち上げて、すな
わち先の実施例と同様にして偏差ΔＤ３、ΔＤ４の両絶
対値が等しくなるような倍率調整係数Ｃｂを求める。そ
の後さらに、重ね合わせディストーション特性上で正の
ディストーション量の最大値と負のディストーション量
の最大値とが絶対値で等しくなるように、直線Ｌ１，Ｌ
２の傾きを共に同じ量だけ変化させる。 【００４６】これによって求まった直線Ｌ１の傾きＣａ
が、ステッパーＡの倍率調整係数である。よって第１層
の露光の際には、例えば像高１０ｍｍの点で＋ΔＭａだ
けステッパーＡに倍率オフセットを加えて使用すればよ
く、また第２層の重ね合わせ露光の際には、像高１０ｍ
ｍの点で＋ΔＭｂだけステッパーＢに倍率オフセットを
加えて使用すればよい。このような倍率補正を行うと、
異なる層間での相対的なディストーションの差が減少す
るだけでなく、ウェハＷ上に形成されるパターン領域の
絶対的なディストーション量（倍率誤差）をも減少させ
ることができる。 【００４７】以上発明の各実施形態では、投影視野の大
きさの異なるステッパー同志のミックス・アンド・マッ
チを考えた。しかしながら投影視野の大きさが同じ投影
レンズ同志でも、そのディストーション特性はレンズ構
成のちがい、あるいは製造誤差やバラつきのために、わ
ずかではあるが異なったものになるのが普通である。そ
こで投影視野の大きさが同一の場合の一例について図９
を参照して説明する。 【００４８】図９（ａ）は２つのステッパーのうち一方
のディストーション特性ＤＳ２と他方のディストーショ
ン特性ＤＳ３とを倍率調整しない状態で重ね合わせた特
性を示す。ここで特性ＤＳ２は、同一ステッパー中でも
ディストーションが悪く、特性ＤＳ３はディストーショ
ンが良いものとする。このような２つのステッパーを例
えば像高１６ｍｍの露光領域に絞って使うものとする
と、ディストーション量の差の絶対値は像高１１ｍｍ付
近で最大値ΔＤとなり、さらにディストーションの振り
分けも多少アンバランスになってくる。 【００４９】そこでこのような場合には、ディストーシ
ョンの振り分けも考慮して、特性ＤＳ２，ＤＳ３を共に
正方向に持ち上げて、図９（ｂ）に示したＤＳ２’，Ｄ
Ｓ３’のようにすれば、最良のマッチング精度が得られ
る。特性ＤＳ２は直線Ｌ２の傾きに対応した倍率調整に
よって特性ＤＳ２’のように変化し、特性ＤＳ３は直線
Ｌ３の傾きに対応した倍率調整によって特性ＤＳ３’の
ように変化する。このようにすると、像高１６ｍｍの点
と８ｍｍ付近の点とが偏差の最大になり得るが、これら
の偏差の絶対値の最大値を最小にしたことによって、両
ステッパー間の相対的なディストーション量の差は、図
９（ａ）の場合とくらべて格段に小さくなっている。 【００５０】以上本発明の各実施形態は、縮小投影レン
ズを備えたステッパーについてのみ説明したが、本発明
はその他、ミラーを使った反射投影型のステッパーとの
混用についても全く同様に実施し得るものである。また
上記各実施例では２台のステッパーについてのマッチン
グのみを考えたが、それ以上の任意のｎ台のステッパー
についても同様に実施できる。この場合、ｎ台のステッ
パーの各ディストーション特性を使って上位のコンピュ
ータでマッチング精度を計算し、半導体素子製造のフォ
トリソグラフィ工程の全てに渡って最良のマッチング精
度が得られるように、各ステッパーの倍率を調整してお
けばよい。 【００５１】また投影レンズの物体（レチクル）側が非
テレセントリックな光学系である場合は、レチクルと投
影レンズとの間隔を微調することによっても倍率を調整
でき、同様の効果が得られる。この場合はレチクルを保
持するレチクルステージを光軸に沿って微小量だけ上下
動させる駆動手段が倍率調整手段として設けられる。ま
た、以上に説明した実施の形態においては、２つのディ
ストーション特性を、例えば像高軸上で０．５ｍｍ毎に
比較して、偏差の絶対値の最大値を求めるようにした。
しかしながらこれでは所定の露光範囲内について０．５
ｍｍ毎の全ての像高点で偏差を求めてから最大値をさが
し出すことになるので、精度的には低く、真の最大に対
して何らかの誤差を伴ってしまう。 【００５２】このため、比較する点を０．５ｍｍよりも
さらに細かくしていけば、それなりに精度は上がるもの
の、演算処理時間はそれに比例して増大してしまう。そ
こで、２つのディストーション曲線から、数学的な解析
によって正確な最大値を、早く求める方法を以下に簡単
に述べる。今、２つのステッパーの夫々のディストーシ
ョン特性をｆａ（γ），ｆｂ（γ）とすると、倍率調整
係数Ｃａ，Ｃｂを考慮したディストーション関数Ｆａ
（γ），Ｆｂ（γ）は夫々（９），（１０）式のように
なる。 【００５３】 Ｆａ（γ）＝ｆａ（γ）＋Ｃａ・γ ……（９） Ｆｂ（γ）＝ｆｂ（γ）＋Ｃｂ・γ ……（１０） ここで特性ｆａ（γ），ｆｂ（γ）はそれぞれＮａ次曲
線、Ｎｂ次曲線で近似された形で、それぞれのステッパ
ーの主制御装置、又は上位のコンピュータに記憶されて
いるものとする。 【００５４】特性ｆａ（γ），ｆｂ（γ）は、通常、こ
の種の投影レンズのディストーション特性が光軸に対し
て線対称になるように、γ＝０のときｆａ（γ）＝０，
ｆｂ（γ）＝０とすべく設計されているから、一般式は
（１１）式のように表わされ、定数項は存在しない。 【００５５】 【数５】 【００５６】ここで、Ｋn ，Ｋn-1 ，……Ｋ2 ，Ｋ1 は
定数である。そこで、２つのディストーション関数Ｆａ
（γ），Ｆｂ（γ）の差を関数Ｇ（γ）で表わすと、関
数Ｇ（γ）は（１２）式のように表わされる。 Ｇ（γ）＝Ｆｂ（γ）−Ｆａ（γ） ＝ｆｂ（γ）−ｆａ（γ）＋（Ｃｂ−Ｃａ）・γ……（１２） ここでＣ＝Ｃｂ−Ｃａとして、関数Ｇ（γ）の極大点、
極小点を求めるため、関数Ｇ（γ）を（１３）式のよう
に像高γで微分する。 【００５７】 【数６】 【００５８】ここでＫａｎは特性ｆａ（γ）のｎ次項の
定数を表わし、Ｋｂｎは特性ｆｂ（γ）のｎ次項の定数
を表わす。従ってｄＧ（γ）／（ｄγ）＝０を満足する
像高γを求めれば、関数Ｇ（γ）の極大点、極小点がわ
かり、その点のいずれかで、偏差の絶対値が最大になっ
ている。尚、Ｎａ，Ｎｂがともに３次以下の場合は、
（１３）式が２次方程式となって解析的に解を求めるこ
とができるが、Ｎａ，Ｎｂのいずれかが４次以上の場合
は、解析的に解が求まらないので数値計算によって解を
求めることになる。 【００５９】さて、ｄＧ（γ）／（ｄγ）＝０を満足す
る像高γの解を、γ1 ，γ2 ……，γn とし、露光領域
内で最大の像高点をγmax とすると、その各値を（１
２）式に代入して、Ｇ(γ1)，Ｇ(γ2)，……Ｇ(γn)，
Ｇ(γmax)の各値を算出する。そしてそれら算出された
値のうちで絶対値が最大になるものを選び、これをＧma
xとすると、Ｇmax は（１４）式のように表わされる。 【００６０】 Ｇmax ＝Ｍａｘ｛｜Ｇ(γ1)｜，｜Ｇ(γ2)｜，…… ｜Ｇ(γn)｜，｜Ｇ(γmax)｜｝ ……（１４） ただし、γ1 ，γ2 ……γn のうちで、γmax よりも大
きいもの、又は負の値となるもの等は除外して考える。
このようにすると、像高軸上で０．５ｍｍ毎に比較して
いかなくとも、一義的に偏差の絶対値の最大値が求ま
る。以上のような計算を、相対的な倍率の差Ｃ（Ｃｂ−
Ｃａ）を微小量だけ変えては繰り返し演算することによ
って、最適な倍率調整係数Ｃａ，Ｃｂを決定することが
できる。 【００６１】以上の手法をふまえて、Ｎａ，Ｎｂが共に
３次の場合の一例を以下に述べる。そこで特性ｆａ
（γ），ｆｂ（γ）を夫々（１５），（１６）式のよう
に定める。 【００６２】 【数７】 【００６３】 【数８】 【００６４】よって関数Ｆａ（γ），Ｆｂ（γ）の差の
関数Ｇ（γ）は、（１７）式のように表わされる。 【００６５】 【数９】 【００６６】この（１７）式をγで微分すると（１８）
式が得られる。 【００６７】 【数１０】 【００６８】ここでＫｂ3−Ｋａ3＝Ｋ3 、Ｋｂ2−Ｋａ2
＝Ｋ2 、Ｋｂ1−Ｋａ1＝Ｋ1 、Ｃｂ−Ｃａ＝Ｃとおく
と、Ｇ’(γ)＝０を満足する解は、以下の（１９），
（２０）式で表わされるように、γ1 とγ2 の２つであ
る。 【００６９】 【数１１】 【００７０】 【数１２】 【００７１】そこでＣの値を微小量だけ変えては、（１
９），（２０）式を演算してγ1 ，γ2 を求め、さらに
（１７）式よりＧ(γ1)，Ｇ(γ2)，Ｇ(γmax)の各絶対
値を求めることを繰り返し実行する。この際、γ1 ，γ
2 がともにγmax よりも大きい場合、あるいはγ1 ，γ
2 がともに負の値、もしくは複素数になる場合は、｜Ｇ
(γmax)｜がそのときのＣの値に対応した最大値（｜Ｇm
ax ｜）である。こうして、Ｃの値を変えるたびに算出
した｜Ｇmax ｜の全ての値を比較して、その中で最小と
なっている｜Ｇmax ｜に対応したＣの値が求めるべき解
である。よって、そのＣの値を満足するようにＣａ，Ｃ
ｂを決定すればよい。 【００７２】 【００７３】 【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成されたア
ライメントマークを計測してアライメントマークの位置
情報を取得し、この位置情報と、他の露光装置で投影さ
れる投影像の歪みに関する情報とに基づき決定された、
該他の露光装置で露光されたパターンとの最適なマッチ
ングを得るための当該露光装置の制御量を得ることがで
きる。この場合に得られる制御量は、他の露光装置で投
影形成された像歪みのみに限らず、該他の露光装置での
露光後に基板に対してなされる各種プロセス（熱処理や
化学処理など）により生じる基板の変形量をも加味して
いることになるので、重ね合わせ露光の精度を著しく向
上させることができる。
（半導体ウェハなどの感光基板）上に所定のパターンを
投影露光する投影露光装置を含むフォトリソグラフィ装
置と、そのような露光装置を使って回路パターンで基板
を露光する方法、そしてそれにより回路素子（デバイ
ス）を製造することに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、超ＬＳＩの製造に縮小投影型露光
装置が使われ、生産性の向上に多大な功績を収めてい
る。この種の投影露光装置は、投影露光すべきレチクル
上のパターンの線幅の微細化や、パターン自体の高集積
化に伴ない、半導体ウェハ上の異なる層間での重ね合わ
せ露光時の重ね合わせ精度を向上させることが要求され
る。このことは特に異なる装置間について顕著である。 【０００３】最近では開口数、倍率、又は露光領域（投
影視野）の異なる多種の投影露光装置が出現し、超ＬＳ
Ｉの製造工場では、要求される解像力、スループットを
考慮して１つの超ＬＳＩ製造のプロセス中で、異なる層
間の露光を別々の装置で使いわけることが多くなってき
た。異なる投影倍率、投影視野の露光装置同志、あるい
は屈折系又は反射系のように露光方式の異なる装置同志
を、半導体製造のフォトリソグラフィーのプロセス中で
混用すること、所謂ミックス・アンド・マッチ（Mix an
d Match ）においては、重ね合わせ精度が特に重要にな
ってくる。重ね合わせ精度を左右するひとつの要因とし
て投影光学系のディストーション（像歪み）があげられ
る。 【０００４】一般に、同一構造の投影光学系であって
も、ディストーション特性（収差曲線）は一本ごとに微
妙に異なるのが現状であり、ましてや異なる倍率や視野
サイズの投影光学系同志ではディストーション特性が大
幅に異なることがある。従ってこのような装置同志を用
いてミックス・アンド・マッチを行なったとしても、必
ずしも十分な重ね合わせ精度が得られるとは限らない。
このため重ね合わせ不良による生産性の低下といった重
大な問題が生じ得る。 【０００５】またステップ・アンド・リピート方式の投
影露光装置に使われている１／５縮小や１／２．５縮小
の投影光学系は、開口数によっても異なるが半導体ウェ
ハ上で直径２８mm、４２mmといった円形の視野領域を有
している。これに対してレチクル上に形成された露光す
べきパターン領域は、一般に２０×２０mm、３０×３０
mmといった矩形状になっている。そこでこの種の投影露
光装置では、レチクル上のパターン領域に合わせてレチ
クルを照射する露光用照明光の大きさを矩形状に制限す
る照明視野絞りが設けられている。この視野絞りは、レ
チクル上のパターン領域の大きさの変更に応じて照明領
域の形状や大きさを調整するような可動ブレードを有し
ている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、レチクル上
のパターン領域の大きさが変わるということは、投影光
学系の円形視野内に占める実効的なパターン投影領域の
大きさが変化すること、すなわちパターン投影に寄与す
る有効な像高範囲（投影光学系の円形視野の中心からの
距離）も円形視野内で変化することを意味する。投影光
学系の円形視野内での像高点毎のディストーション特性
は初期状態ではある傾向を持ち、有効な像高範囲が変化
するということは、全体のディストーション特性のうち
の一部分に従った像歪みが生じたまま投影露光が行われ
ることを意味する。 【０００７】このため投影光学系の円形視野に対して比
較的小さいパターン領域を投影露光する場合、例えば本
来は３０×３０mmのパターン領域までの投影が可能な投
影光学系を使って、それよりも小さな２０×２０mmと言
ったパターン領域のマスクを投影露光する場合には、そ
のパターン領域の投影像全体が本来の投影倍率に対して
例えば僅かに小さめに転写されると言った問題点があっ
た。 【０００８】そこで本発明はそのような問題を解決し、
投影光学系の円形視野内に占めるパターン投影領域の形
状や大きさの変更に伴う投影像のディストーション誤差
を低減し、より高い重ね合わせ精度が得られる露光方法
とフォトリソグラフィ装置を提供することを課題とす
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、第１レチクル（Ｒ１）上の第１パターン領域（ＰＡ
１）の投影像が露光されることにより第１パターンが形
成され、且つアライメントマークが形成された基板
（Ｗ）上に、第２レチクル（Ｒ２）上の第２パターン領
域（ＰＡ２）の像を投影系（ＰＬ２）を介して露光する
投影露光装置（Ｂ）に、前記基板上のアライメントマー
クを計測して、該アライメントマークの位置情報（熱ま
たは化学処理による基板の変形量）を取得するアライメ
ント手段と、所定の投影露光装置（Ａ）による前記第１
パターン形成時に前記基板上に投影されていた投影像の
歪みに関する第１情報（ＤＳ１又は関数ｆａ）と、前記
位置情報とに基づき決定された、前記基板上に形成され
た前記第１パターンと前記基板上に投影される前記第２
パターン領域の投影像との重ね合わせ精度を最良にする
ための、前記第２パターン領域の像を前記基板上へ投影
する際の制御量（ＰＬ２の投影倍率）を取得する取得手
段（ＣＮＴ２）と、を構成した。また請求項８に記載の
発明では、第１レチクル（Ｒ１）上の第１パターン領域
（ＰＡ１）の投影像が露光されることにより第１パター
ンが形成され、且つアライメントマークが形成された基
板（Ｗ）上に、第２レチクル（Ｒ２）上の第２パターン
領域（ＰＡ２）の像を投影系（ＰＬ２）を介して露光す
る投影露光方法であって、前記基板上のアライメントマ
ークを計測して、該アライメントマークの位置情報（熱
または化学処理による基板の変形量）を取得し、前記第
１パターン形成時に前記基板上に投影されていた投影像
の歪みに関する第１情報（ＤＳ１又は関数ｆａ）と前記
位置情報とに基づき決定された、前記基板上に形成され
た前記第１パターンと前記基板上に投影される前記第２
パターンの投影像との重ね合わせ精度を最良にするため
の、前記第２パターン領域の像を前記基板上へ投影する
際の制御量（ＰＬ２の投影倍率）を取得することとし
た。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【発明の実施の形態】以上のような構成によって、本願
の各発明では投影光学系の円形視野内で露光に寄与する
実効的なパターン露光領域の大きさや形状の変更に伴っ
て変化する露光像のディストーションのばらつきが低減
され、投影されるパターン領域がどのような大きさであ
っても、そのパターン領域の露光像内の各像高点でのデ
ィストーション量を平均して最小にすることが可能とな
り、ウェハ等の基板上に形成された被露光領域との重ね
合わせ精度を平均的に良好にすることができる。 【００１３】以下に本発明が適用される実施の形態によ
る露光方法、装置を図１に基づいて説明する。図１は投
影視野の大きさの異なる２つの投影型露光装置（以下ス
テッパーと呼ぶ）Ａ，Ｂの概略的な構成を示す斜視図で
ある。本実施例において、ステッパーＡの投影レンズＰ
Ｌ１は縮小倍率１／５でウェハＷ上での投影視野が２０
×２０ｍｍ角（直径２８ｍｍの円形領域）であり、ステ
ッパーＢの投影レンズＰＬ２は縮小倍率１／２．５でウ
ェハＷ上での投影視野が３０×３０ｍｍ角（直径４２ｍ
ｍの円形領域）であるものとする。 【００１４】ステッパーＡにはレチクルＲ１上の露光す
べきパターン領域ＰＡ１のみを照明するような視野絞り
としてのブラインドＢＬ１が設けられ、４枚の可動ブレ
ードで開口部の形状や大きさが調整される。レチクルＲ
１は、パターン領域ＰＡ１の中心が、投影レンズＰＬ１
の光軸（視野中心）ＡＸ１と一致するように装着され
る。さてステッパーＡにローディングされたウェハＷは
２次元移動するステージＳＴ１上に載置され、投影レン
ズＰＬ１によるパターン領域ＰＡ１の投影像はステップ
・アンド・リピート方式によりウェハＷ上に順次露光さ
れる。 【００１５】本実施例における投影レンズＰＬ１には、
投影レンズを構成する複数のレンズ間の空気間隔部の圧
力（気圧）を制御して、投影レンズＰＬ１の倍率を微調
するための圧力調整器ＢＣ１が設けられ、主制御装置Ｃ
ＮＴ１からの設定情報に応じて所望の投影倍率が得られ
るように作動する。この圧力調整器ＢＣ１や主制御装置
ＣＮＴ１の具体的な構成、作用及び使用方法等について
は、特開昭６０−２８６１３号公報、又は特開昭６０−
７８４５４号公報に詳しく開示されているので、ここで
は説明を省略する。 【００１６】一方、ステッパーＢについても投影レンズ
ＰＬ２の投影視野の大きさが異なるだけで、その他の基
本構成であるブラインドＢＬ２、ステージＳＴ２、圧力
調整器ＢＣ２、主制御装置ＣＮＴ２は、ステッパーＡの
ものと同じである。またステッパーＢに装着されたレチ
クルＲ２のパターン領域ＰＡ２は、レチクルＲ１のパタ
ーン領域ＰＡ１と同一寸法である。すなわち、パターン
領域ＰＡ１の大きさが投影レンズＰＬ１で投影可能な最
大の視野（２０×２０ｍｍ）に対応した１００×１００
ｍｍ角であるとすると、投影レンズＰＬ２は最大の投影
視野（３０×３０ｍｍ）のうち、２０×２０ｍｍ角の領
域に絞って使われることになる。本実施例では、このよ
うなステッパーＡとＢを、ウェハＷ上に形成する異なる
層間での重ね合わせ露光に混用するものとする。 【００１７】さて、ここでは説明を簡単にするため、ウ
ェハＷへの第１層の露光をステッパーＡで行なった後、
第１層形成のための所定のプロセスＥを行ない、そのウ
ェハＷへの第２層への重ね合わせ露光をステッパーＢで
行なうものとする。このためステッパーＢの主制御装置
ＣＮＴ２は、ステッパーＡの主制御装置ＣＮＴ１から投
影レンズＰＬ１のディストーションに関するデータＤＳ
１を入力する。データＤＳ１はステッパーＡの製造時の
検査データとして予め主制御装置ＣＮＴ１に記憶されて
いるものである。 【００１８】あるいは特開昭６０−１８７３８号公報に
開示されているように、ステージＳＴ１上にスリット付
の光電センサーを設け、ディストーション検査用のレチ
クルの複数位置に形成された十字形マークを投影し、投
影画面内でスリットを走査し、各マークの投影位置を求
めることによって、投影視野内の複数点のディストーシ
ョン量を検出し、これをデータＤＳ１として記憶してお
けばよい。このようにステージ上のスリットを使うよう
にすると、ステッパーの稼働中の任意の時に、その時点
のディストーションが正確に計測でき、ディストーショ
ン特性の経時変化に対処できる。同様にステッパーＢの
投影レンズＰＬ２のディストーションに関するデータＤ
Ｓ２は、主制御装置ＣＮＴ２に記憶され、ステッパーＡ
の倍率を調整する場合のデータとして主制御装置ＣＮＴ
１に送られる。 【００１９】また主制御装置ＣＮＴ１，ＣＮＴ２がさら
に上位の主制御装置（大型コンピュータ）によって統括
的に制御されているような場合は、投影レンズＰＬ１の
ディストーション・データＤＳ１と、投影レンズＰＬ２
のディストーション・データＤＳ２の両データを、上位
制御装置に送り、そこで集中管理するようにしても同様
である。 【００２０】さて、図２は２つのステッパーＡ，Ｂの倍
率補正を行わずに重ね合わせ露光した場合の重ね合わせ
精度（以下、マッチング精度と呼ぶ）の一例を誇張して
示すチャート図である。同図において、実線はステッパ
ーＡの理想格子点からのずれを表わすチャートであり、
破線はステッパーＢの理想格子点からのずれを表わすチ
ャートである。 【００２１】ステッパーＡの投影視野の中心と、ステッ
パーＢの投影視野の中心とを直交座標系ｘｙの原点Ｐ０
に一致させるものとすると、座標系ｘｙの第１象限にお
いて、ステッパーＡによる理想格子点の投影点はＰ1a，
Ｐ2a，Ｐ3a……となり、ステッパーＢによる理想格子点
の投影点はＰ1b，Ｐ2b，Ｐ3b……となる。この一例から
も明らかなように、２つのステッパーを中心（光軸）合
わせでミックス・アンド・マッチすると、中心Ｐ０付近
のマッチング精度は十分得られるものの、中心Ｐ０から
離れた点、例えば点Ｐ2aとＰ2b、又は点Ｐ3aとＰ3bにお
いては、相対的なずれ量が無視できない程度に大きくな
ることがある。このずれ量は２つの投影レンズ間のディ
ストーション特性に依存し、かならずしも周辺の各点で
大きくなるとは限らない。 【００２２】図３（ａ）は投影レンズＰＬ１のディスト
ーション特性の一例であり、主制御ＣＮＴ１にデータＤ
Ｓ１として記憶されており、図３（ｂ）は投影レンズＰ
Ｌ２のディストーション特性の一例であり、主制御装置
ＣＮＴ２にデータＤＳ２として記憶されている。図３
（ａ），（ｂ）において縦軸はディストーション量を表
わし、横軸は像高（光軸、すなわち中心Ｐ０から放射方
向の距離）を表わす。ディストーション量の正負は、理
想格子点の投影点が中心Ｐ０に近づく方向にずれた場合
を負、逆の場合を正としてある。 【００２３】さて、両投影レンズのディストーション特
性の曲線は、全体的な傾向は似ているものの、同一像高
位置でのディストーション量は、像高に応じて大きく異
なったものとなる。この種の投影レンズでは、ディスト
ーションの正方向の最大値と、負方向の最大値とがほぼ
等しくなるようにディストーション補正が行なわれてい
る。これは露光領域全面において、平均的にディストー
ションをよくする（振り分ける）ためである。 【００２４】図４は上記のような２つのディストーショ
ン特性を中心合わせで重ねたものであり、ステッパーＡ
の投影視野（２０×２０ｍｍ）内についてのみ考えれば
よい。図４において、ステッパーＡ，Ｂともに投影倍率
は標準値（初期値）にあるものとする。この図からも明
らかなように、像高が約９ｍｍの点から周辺にかけて、
ディストーション特性ＤＳ１とＤＳ２の偏差の絶対値が
極端に大きくなり、像高位置Ｐｘで偏差ΔＤの絶対値｜
ΔＤ｜が最大になっている。 【００２５】この偏差｜ΔＤ｜の量はディストーション
特性ＤＳ１又はＤＳ２のいずれかの特性上のディストー
ション量の最大値よりも大きくなることもある。従って
像高位置約９ｍｍ以上のところにあるパターンは、十分
なマッチング精度がほとんど得られないことになる。こ
の図４のような場合が、図２に示したチャートに相当す
る訳である。 【００２６】そこで本実施形態では、ステッパーＡのデ
ィストーション特性ＤＳ１はそのままにして、ステッパ
ーＢのディストーション特性ＤＳ２を倍率を微調するこ
とによって変化させ、２つのディストーション特性を重
ね合わせたときに、投影視野内で生じる偏差ΔＤの絶対
値の最大値が最小になるようにする。そこで２つのディ
ストーション特性を重ね合わせて、マッチング精度を最
良にするための数学的な解析を以下に述べる。 【００２７】以下の解析はステッパーＢの主制御装置Ｃ
ＮＴ２、又は上位制御装置等のコンピュータによって容
易に実行できる。ここで像高をγ、ディストーション曲
線をｆ（γ）、倍率調整の係数をＣとすると、倍率を調
整したことによって得られる理想格子点からのずれ量Δ
（γ）は、（１）式のように表わされる。 Δ（γ）＝ｆ（γ）＋Ｃ・γ ……（１） この（１）式に対応して、ステッパーＡ，Ｂの夫々につ
いて、理想格子点からのずれをベクトル（ΔＸａ，ΔＹ
ａ），（ΔＸｂ，ΔＹｂ）の夫々で表現すると、ステッ
パーＡについては（２）式、ステッパーＢについては
（３）式のようになる。 【００２８】 【数１】 【００２９】 【数２】 【００３０】ただし、添字ａ，ｂは夫々ステッパーＡ，
Ｂに対応している。よってステッパーＡ，Ｂを中心合わ
せで重ね合わせ露光したときの最終的なディストーショ
ンの偏差ベクトル（ΔＸ，ΔＹ）は、（２），（３）式
より（４）式のように表わされる。 （ΔＸ，ΔＹ）＝（ΔＸａ，ΔＹａ）−（ΔＸｂ，ΔＹｂ）……（４） （４）式より、重ね合わせ露光領域（投影視野）におけ
る偏差ΔＸの絶対値、偏差ΔＹの絶対値、そしてベクト
ル（ΔＸ，ΔＹ）のスカラ量の各最大値を夫々Ｄｘ，Ｄ
ｙ，Ｄｋとすると、以下の（５）、（６）、（７）式の
ように表わされる。 【００３１】Ｄｘ＝ＭＡＸ（｜ΔＸ｜） ……（５） Ｄｙ＝ＭＡＸ（｜ΔＹ｜） ……（６） 【００３２】 【数３】 【００３３】従って、これらＤｘ，Ｄｙ，Ｄｋのいずれ
か１つを最小にするか、又はＤｘ，Ｄｙの両方をともに
最小にするように倍率調整係数Ｃａ，Ｃｂを定めてやれ
ば最適条件が得られることになる。尚、本実施例のよう
にステッパーＢのみで倍率補正を行なう場合、係数Ｃａ
は零としてよい。従って上記（２）、（３）、（４）式
から、偏差ベクトル（ΔＸ，ΔＹ）は、（８）式のよう
に表わされる。 【００３４】 【数４】 【００３５】（但し、ここではＣａ＝０とする。） よって主制御装置ＣＮＴ２は、投影露光領域内の多数点
の夫々について、予め記憶されているディストーション
特性ＤＳ１（関数ｆａ）とＤＳ２（関数ｆｂ）とを用い
て、調整係数Ｃｂを変えつつベクトル（ΔＸ，ΔＹ）、
及び最大値Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｋを算出し、重ね合わせ露光
する層に要求される精度からＤｘ，Ｄｙ，Ｄｋのいずれ
か１つ、又はＤｘ，Ｄｙがともに最小となるような係数
Ｃｂを見つけ出す。そして、主制御装置ＣＮＴ２はその
係数Ｃｂに応じた値だけ投影レンズＰＬ２の倍率を補正
するような指令値を圧力調整器ＢＣ２に出力する。圧力
調整器ＢＣ２は投影レンズＰＬ２の照射履歴や大気圧変
動による倍率変動の補正と共にその指令値を加味して圧
力をコントロールする。 【００３６】以上の解析は、露光領域全面におけるマッ
チング精度の向上を計る関係上、数学的な解析によって
厳密な解を得るようにしたが、ディストーション曲線の
みを使うようにしても、それ程大きな誤差なく解を得る
ことができる。そこでディストーション曲線を使った解
析を図５を参照して説明する。図５はディストーション
特性ＤＳ１とＤＳ２とを、投影レンズＰＬ２倍率を変化
させた状態で重ね合わせた様子を示し、倍率調整後の投
影レンズＰＬ２のディストーション特性はＤＳ２’で表
わされている。まず主制御装置ＣＮＴ２は、倍率調整前
の特性ＤＳ１とＤＳ２とのディストーション量の差を、
中心Ｐ０から例えば像高１５ｍｍまでの間の多数点（例
えば０．５ｍｍ毎）について算出する。これによって図
４のように、偏差ΔＤの絶対値の最大値が求まる。 【００３７】この偏差ΔＤの絶対値を小さくするために
は、図５のように投影レンズＰＬ２の倍率を補正して、
特性ＤＳ２を所定像高点で正方向に持ち上げて（傾け
て）やればよい。図５中で中心Ｐ０を通る直線Ｌは特性
ＤＳ２のもともとの像高軸に対応しており、直線Ｌの傾
きＣｂは、先の（１）式中の倍率調整係数Ｃに相当する
ものである。 【００３８】主制御装置ＣＮＴ２は、傾きＣｂを零から
一定量だけ増加させた状態で、（１）式に基づいて倍率
調整後の特性ＤＳ２’を算出する。そして再びこの補正
された特性ＤＳ２’と特性ＤＳ１との偏差の絶対値を各
像高位置毎に算出し、そのうちで絶対値が最大となった
偏差を求める。以上の演算を傾きＣｂを一定量だけ増加
させては、繰り返し行なう。やがて、図５に示すよう
に、位置Ｐｘ付近での偏差｜ΔＤ１｜は図４中の｜ΔＤ
｜よりも小さくなり、逆に別の像高位置での偏差｜ΔＤ
２｜が大きくなってくる。 【００３９】図５に示したような特性同志の場合、特性
ＤＳ２’を図の状態からもう少し持ち上げてやると、｜
ΔＤ２｜＞｜ΔＤ２｜となり、逆にもう少しさげてやる
と｜ΔＤ２｜＜｜ΔＤ１｜になってしまう。従って、こ
こに示した例では｜ΔＤ１｜＝｜ΔＤ２｜になるように
傾きＣｂを定めてやればよい。そしてその傾きＣｂのと
きに、例えば像高１５ｍｍの位置で得られる直線Ｌの像
高軸からのずれ量ΔＭが、実際の投影像面上での倍率補
正によって生じるずれ量となる。 【００４０】このように２つのディストーション特性を
相対的な倍率を変えつつ比較し、各倍率において、ディ
ストーション量の偏差（絶対値）の最大値を求め、その
最大値を最小にするような倍率を決定することによっ
て、像高１５ｍｍ内の露光領域全面に渡って最良なマッ
チング精度が得られる。図６は、以上のようにして倍率
を調整して、ステッパーＢによる重ね合わせ露光を行な
った場合のマッチング状態の一例を表わすチャート図で
ある。図中実線はステッパーＡによるもので、破線はス
テッパーＢによるものである。図２に示したチャートと
比較して理想格子点の投影点同志（Ｐ1aとＰ1b、Ｐ2aと
Ｐ2b、Ｐ3aとＰ3b）の各ずれ量は平均的に小さくなり、
マッチング精度が向上することがわかる。 【００４１】尚、図１に示したように、ステッパーＡで
の露光後にプロセスＥを受けたウェハＷには、熱又は化
学処理による線形変形（伸縮）が生じることがある。従
ってステッパーＢによる重ね合わせ露光の際は、その変
形も考慮して倍率補正を行なうことが望ましい。そのた
めには、例えばステッパーＢに設けられたアライメント
装置によって、ウェハＷ上の複数点に形成されたアライ
メントマークの位置を計測し、その各位置を設計値と比
較すれば変形量が求められる。 【００４２】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。図１に示したステッパーＡが２０ｍｍ角の投影視野
全面を露光領域として使わない場合、あるいはウェハＷ
上の露光領域の絶対倍率をも正確に合わせたい場合は、
ステッパーＢによる重ね合わせ露光を考慮して、ステッ
パーＡも予め倍率調整を行なっておくとよい。現実的な
使用方法ではないが、例えばステッパーＡによる第１層
の露光領域が像高１１ｍｍの大きさに絞られて行なわれ
るものとすると、先の実施例のようにステッパーＢのみ
の倍率を調整すると、ディストーション特性上のマッチ
ング度は、図７に示すように、全体的に負方向に片寄っ
てしまう。このことはウェハＷ上で絶対倍率を管理しよ
うとすると、大きな問題となる。 【００４３】図７において、特性ＤＳ２’とＤＳ１のデ
ィストーション量の差の絶対値が最大となり得る像高位
置は約８ｍｍ付近の点と約１１ｍｍの点であり、この付
近での偏差ΔＤ４とΔＤ３の両絶対値を等しくすれば、
最大となる偏差量の絶対値を最小にしたことになる。と
ころが、像高約１１ｍｍまでの露光領域内で重ね合わせ
時のディストーションは負方向に片寄っているので、特
性ＤＳ１とＤＳ２をある像高点で同じ値だけ正方向に持
ち上げてやると、その露光領域内でディストーションを
正負に振り分けることが可能となる。 【００４４】図８は、図７のような重ね合わせ状態か
ら、｜ΔＤ３｜＝｜ΔＤ４｜とし、かつディストーショ
ンの振り分けを行なった最適条件のときの特性を示す。
図８において、直線Ｌ２は図５、図７中の直線Ｌと同じ
であり、直線Ｌ１はステッパーＡの倍率調整により、係
数Ｃａだけ傾いた本来の像高軸を表わし、特性ＤＳ１’
は倍率調整後の投影レンズＰＬ１のディストーションを
表わす。 【００４５】このような特性を得るためには、まず特性
ＤＳ１を固定したまま、特性ＤＳ２を持ち上げて、すな
わち先の実施例と同様にして偏差ΔＤ３、ΔＤ４の両絶
対値が等しくなるような倍率調整係数Ｃｂを求める。そ
の後さらに、重ね合わせディストーション特性上で正の
ディストーション量の最大値と負のディストーション量
の最大値とが絶対値で等しくなるように、直線Ｌ１，Ｌ
２の傾きを共に同じ量だけ変化させる。 【００４６】これによって求まった直線Ｌ１の傾きＣａ
が、ステッパーＡの倍率調整係数である。よって第１層
の露光の際には、例えば像高１０ｍｍの点で＋ΔＭａだ
けステッパーＡに倍率オフセットを加えて使用すればよ
く、また第２層の重ね合わせ露光の際には、像高１０ｍ
ｍの点で＋ΔＭｂだけステッパーＢに倍率オフセットを
加えて使用すればよい。このような倍率補正を行うと、
異なる層間での相対的なディストーションの差が減少す
るだけでなく、ウェハＷ上に形成されるパターン領域の
絶対的なディストーション量（倍率誤差）をも減少させ
ることができる。 【００４７】以上発明の各実施形態では、投影視野の大
きさの異なるステッパー同志のミックス・アンド・マッ
チを考えた。しかしながら投影視野の大きさが同じ投影
レンズ同志でも、そのディストーション特性はレンズ構
成のちがい、あるいは製造誤差やバラつきのために、わ
ずかではあるが異なったものになるのが普通である。そ
こで投影視野の大きさが同一の場合の一例について図９
を参照して説明する。 【００４８】図９（ａ）は２つのステッパーのうち一方
のディストーション特性ＤＳ２と他方のディストーショ
ン特性ＤＳ３とを倍率調整しない状態で重ね合わせた特
性を示す。ここで特性ＤＳ２は、同一ステッパー中でも
ディストーションが悪く、特性ＤＳ３はディストーショ
ンが良いものとする。このような２つのステッパーを例
えば像高１６ｍｍの露光領域に絞って使うものとする
と、ディストーション量の差の絶対値は像高１１ｍｍ付
近で最大値ΔＤとなり、さらにディストーションの振り
分けも多少アンバランスになってくる。 【００４９】そこでこのような場合には、ディストーシ
ョンの振り分けも考慮して、特性ＤＳ２，ＤＳ３を共に
正方向に持ち上げて、図９（ｂ）に示したＤＳ２’，Ｄ
Ｓ３’のようにすれば、最良のマッチング精度が得られ
る。特性ＤＳ２は直線Ｌ２の傾きに対応した倍率調整に
よって特性ＤＳ２’のように変化し、特性ＤＳ３は直線
Ｌ３の傾きに対応した倍率調整によって特性ＤＳ３’の
ように変化する。このようにすると、像高１６ｍｍの点
と８ｍｍ付近の点とが偏差の最大になり得るが、これら
の偏差の絶対値の最大値を最小にしたことによって、両
ステッパー間の相対的なディストーション量の差は、図
９（ａ）の場合とくらべて格段に小さくなっている。 【００５０】以上本発明の各実施形態は、縮小投影レン
ズを備えたステッパーについてのみ説明したが、本発明
はその他、ミラーを使った反射投影型のステッパーとの
混用についても全く同様に実施し得るものである。また
上記各実施例では２台のステッパーについてのマッチン
グのみを考えたが、それ以上の任意のｎ台のステッパー
についても同様に実施できる。この場合、ｎ台のステッ
パーの各ディストーション特性を使って上位のコンピュ
ータでマッチング精度を計算し、半導体素子製造のフォ
トリソグラフィ工程の全てに渡って最良のマッチング精
度が得られるように、各ステッパーの倍率を調整してお
けばよい。 【００５１】また投影レンズの物体（レチクル）側が非
テレセントリックな光学系である場合は、レチクルと投
影レンズとの間隔を微調することによっても倍率を調整
でき、同様の効果が得られる。この場合はレチクルを保
持するレチクルステージを光軸に沿って微小量だけ上下
動させる駆動手段が倍率調整手段として設けられる。ま
た、以上に説明した実施の形態においては、２つのディ
ストーション特性を、例えば像高軸上で０．５ｍｍ毎に
比較して、偏差の絶対値の最大値を求めるようにした。
しかしながらこれでは所定の露光範囲内について０．５
ｍｍ毎の全ての像高点で偏差を求めてから最大値をさが
し出すことになるので、精度的には低く、真の最大に対
して何らかの誤差を伴ってしまう。 【００５２】このため、比較する点を０．５ｍｍよりも
さらに細かくしていけば、それなりに精度は上がるもの
の、演算処理時間はそれに比例して増大してしまう。そ
こで、２つのディストーション曲線から、数学的な解析
によって正確な最大値を、早く求める方法を以下に簡単
に述べる。今、２つのステッパーの夫々のディストーシ
ョン特性をｆａ（γ），ｆｂ（γ）とすると、倍率調整
係数Ｃａ，Ｃｂを考慮したディストーション関数Ｆａ
（γ），Ｆｂ（γ）は夫々（９），（１０）式のように
なる。 【００５３】 Ｆａ（γ）＝ｆａ（γ）＋Ｃａ・γ ……（９） Ｆｂ（γ）＝ｆｂ（γ）＋Ｃｂ・γ ……（１０） ここで特性ｆａ（γ），ｆｂ（γ）はそれぞれＮａ次曲
線、Ｎｂ次曲線で近似された形で、それぞれのステッパ
ーの主制御装置、又は上位のコンピュータに記憶されて
いるものとする。 【００５４】特性ｆａ（γ），ｆｂ（γ）は、通常、こ
の種の投影レンズのディストーション特性が光軸に対し
て線対称になるように、γ＝０のときｆａ（γ）＝０，
ｆｂ（γ）＝０とすべく設計されているから、一般式は
（１１）式のように表わされ、定数項は存在しない。 【００５５】 【数５】 【００５６】ここで、Ｋn ，Ｋn-1 ，……Ｋ2 ，Ｋ1 は
定数である。そこで、２つのディストーション関数Ｆａ
（γ），Ｆｂ（γ）の差を関数Ｇ（γ）で表わすと、関
数Ｇ（γ）は（１２）式のように表わされる。 Ｇ（γ）＝Ｆｂ（γ）−Ｆａ（γ） ＝ｆｂ（γ）−ｆａ（γ）＋（Ｃｂ−Ｃａ）・γ……（１２） ここでＣ＝Ｃｂ−Ｃａとして、関数Ｇ（γ）の極大点、
極小点を求めるため、関数Ｇ（γ）を（１３）式のよう
に像高γで微分する。 【００５７】 【数６】 【００５８】ここでＫａｎは特性ｆａ（γ）のｎ次項の
定数を表わし、Ｋｂｎは特性ｆｂ（γ）のｎ次項の定数
を表わす。従ってｄＧ（γ）／（ｄγ）＝０を満足する
像高γを求めれば、関数Ｇ（γ）の極大点、極小点がわ
かり、その点のいずれかで、偏差の絶対値が最大になっ
ている。尚、Ｎａ，Ｎｂがともに３次以下の場合は、
（１３）式が２次方程式となって解析的に解を求めるこ
とができるが、Ｎａ，Ｎｂのいずれかが４次以上の場合
は、解析的に解が求まらないので数値計算によって解を
求めることになる。 【００５９】さて、ｄＧ（γ）／（ｄγ）＝０を満足す
る像高γの解を、γ1 ，γ2 ……，γn とし、露光領域
内で最大の像高点をγmax とすると、その各値を（１
２）式に代入して、Ｇ(γ1)，Ｇ(γ2)，……Ｇ(γn)，
Ｇ(γmax)の各値を算出する。そしてそれら算出された
値のうちで絶対値が最大になるものを選び、これをＧma
xとすると、Ｇmax は（１４）式のように表わされる。 【００６０】 Ｇmax ＝Ｍａｘ｛｜Ｇ(γ1)｜，｜Ｇ(γ2)｜，…… ｜Ｇ(γn)｜，｜Ｇ(γmax)｜｝ ……（１４） ただし、γ1 ，γ2 ……γn のうちで、γmax よりも大
きいもの、又は負の値となるもの等は除外して考える。
このようにすると、像高軸上で０．５ｍｍ毎に比較して
いかなくとも、一義的に偏差の絶対値の最大値が求ま
る。以上のような計算を、相対的な倍率の差Ｃ（Ｃｂ−
Ｃａ）を微小量だけ変えては繰り返し演算することによ
って、最適な倍率調整係数Ｃａ，Ｃｂを決定することが
できる。 【００６１】以上の手法をふまえて、Ｎａ，Ｎｂが共に
３次の場合の一例を以下に述べる。そこで特性ｆａ
（γ），ｆｂ（γ）を夫々（１５），（１６）式のよう
に定める。 【００６２】 【数７】 【００６３】 【数８】 【００６４】よって関数Ｆａ（γ），Ｆｂ（γ）の差の
関数Ｇ（γ）は、（１７）式のように表わされる。 【００６５】 【数９】 【００６６】この（１７）式をγで微分すると（１８）
式が得られる。 【００６７】 【数１０】 【００６８】ここでＫｂ3−Ｋａ3＝Ｋ3 、Ｋｂ2−Ｋａ2
＝Ｋ2 、Ｋｂ1−Ｋａ1＝Ｋ1 、Ｃｂ−Ｃａ＝Ｃとおく
と、Ｇ’(γ)＝０を満足する解は、以下の（１９），
（２０）式で表わされるように、γ1 とγ2 の２つであ
る。 【００６９】 【数１１】 【００７０】 【数１２】 【００７１】そこでＣの値を微小量だけ変えては、（１
９），（２０）式を演算してγ1 ，γ2 を求め、さらに
（１７）式よりＧ(γ1)，Ｇ(γ2)，Ｇ(γmax)の各絶対
値を求めることを繰り返し実行する。この際、γ1 ，γ
2 がともにγmax よりも大きい場合、あるいはγ1 ，γ
2 がともに負の値、もしくは複素数になる場合は、｜Ｇ
(γmax)｜がそのときのＣの値に対応した最大値（｜Ｇm
ax ｜）である。こうして、Ｃの値を変えるたびに算出
した｜Ｇmax ｜の全ての値を比較して、その中で最小と
なっている｜Ｇmax ｜に対応したＣの値が求めるべき解
である。よって、そのＣの値を満足するようにＣａ，Ｃ
ｂを決定すればよい。 【００７２】 【００７３】 【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成されたア
ライメントマークを計測してアライメントマークの位置
情報を取得し、この位置情報と、他の露光装置で投影さ
れる投影像の歪みに関する情報とに基づき決定された、
該他の露光装置で露光されたパターンとの最適なマッチ
ングを得るための当該露光装置の制御量を得ることがで
きる。この場合に得られる制御量は、他の露光装置で投
影形成された像歪みのみに限らず、該他の露光装置での
露光後に基板に対してなされる各種プロセス（熱処理や
化学処理など）により生じる基板の変形量をも加味して
いることになるので、重ね合わせ露光の精度を著しく向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例によるミックス・アンド・
マッチの方法に好適な２つの投影型露光装置の概略的な
構成を示す斜視図。 【図２】 ２つの露光装置を倍率補正を行なわずに重
ね合わせ露光した場合の理想格子点の投影点のずれを誇
張して示すチャート図。 【図３】 夫々２つの露光装置の投影レンズのディス
トーション曲線を示す特性図。 【図４】 図３（ａ）、（ｂ）におけるディストーシ
ョン曲線を重ね合わせたときの特性図。 【図５】 図４に示した特性を倍率調整して重ね合わ
せたときの特性図。 【図６】 倍率調整を行なった後に重ね合わせ露光し
た場合の理想格子点の投影点のずれを誇張して示すチャ
ート図。 【図７】 図４に示した特性で像高を変えた場合のマ
ッチングの様子を示す特性図。 【図８】 図７の特性から、２つの露光装置の倍率を
ともに調整して最良にした場合を示す特性図。 【図９】 投影視野の大きさが同一の露光装置同志の
場合のマッチング精度向上を説明するための特性図。 【符号の説明】 Ａ…… 第１の投影型露光装置 Ｂ…… 第２の投影型露光装置 Ｅ…… ウェハプロセス Ｒ１，Ｒ２…… レチクル ＰＬ１，ＰＬ２…… 投影レンズ Ｗ…… ウェハ ＢＣ１，ＢＣ２…… 圧力調整器（倍率調整部） ＣＮＴ１，ＣＮＴ２…… 主制御装置 ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３…… ディストーション特性 ＤＳ１’，ＤＳ２’，ＤＳ３’…… 倍率調整後のディ
ストーション特性
マッチの方法に好適な２つの投影型露光装置の概略的な
構成を示す斜視図。 【図２】 ２つの露光装置を倍率補正を行なわずに重
ね合わせ露光した場合の理想格子点の投影点のずれを誇
張して示すチャート図。 【図３】 夫々２つの露光装置の投影レンズのディス
トーション曲線を示す特性図。 【図４】 図３（ａ）、（ｂ）におけるディストーシ
ョン曲線を重ね合わせたときの特性図。 【図５】 図４に示した特性を倍率調整して重ね合わ
せたときの特性図。 【図６】 倍率調整を行なった後に重ね合わせ露光し
た場合の理想格子点の投影点のずれを誇張して示すチャ
ート図。 【図７】 図４に示した特性で像高を変えた場合のマ
ッチングの様子を示す特性図。 【図８】 図７の特性から、２つの露光装置の倍率を
ともに調整して最良にした場合を示す特性図。 【図９】 投影視野の大きさが同一の露光装置同志の
場合のマッチング精度向上を説明するための特性図。 【符号の説明】 Ａ…… 第１の投影型露光装置 Ｂ…… 第２の投影型露光装置 Ｅ…… ウェハプロセス Ｒ１，Ｒ２…… レチクル ＰＬ１，ＰＬ２…… 投影レンズ Ｗ…… ウェハ ＢＣ１，ＢＣ２…… 圧力調整器（倍率調整部） ＣＮＴ１，ＣＮＴ２…… 主制御装置 ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３…… ディストーション特性 ＤＳ１’，ＤＳ２’，ＤＳ３’…… 倍率調整後のディ
ストーション特性
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
合議体
審判長 森 正幸
審判官 辻 徹二
審判官 橋本 栄和
(56)参考文献 特開 昭60−26343（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−76728（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−95536（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−154732（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．第１レチクル上の第１パターン領域の投影像が他の
露光装置にて露光されることにより第１パターンが形成
され、且つアライメントマークが形成された基板上に、
第２レチクル上の第２パターン領域の像を投影系を介し
て露光する投影露光装置であって、 前記基板上のアライメントマークを計測し、該計測結果
に基づき前記基板の変形量を求めるアライメント手段を
有し、 前記変形量と、前記他の投影露光装置による前記第１パ
ターン形成時に前記基板上に投影されていた投影像の歪
みに関する第１情報とを考慮して決定される、前記基板
上に形成された前記第１パターンと前記基板上に投影さ
れる前記第２パターン領域の投影像との重ね合わせ精度
を最良にするための、前記第２パターン領域の像を前記
基板上へ投影する際の投影倍率情報を得る取得手段とを
有することを特徴とする投影露光装置。 ２．前記投影倍率情報は、前記変形量、前記第１情報、
及び前記投影露光装置により投影される投影像の歪みに
関する第２情報とを考慮して決定されることを特徴とす
る請求項１に記載の投影露光装置。 ３．前記第２情報を、前記他の投影露光装置に出力する
出力手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載
の投影露光装置。 ４．前記他の投影露光装置内の第１投影レンズの投影視
野の大きさと、前記投影露光装置内の第２投影レンズの
投影視野との大きさとは異なることを特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に記載の投影露光装置。 ５．第１レチクル上の第１パターン領域の投影像が他の
露光装置にて露光されることにより第１パターンが形成
され、且つアライメントマークが形成された基板上に、
第２レチクル上の第２パターン領域の像を投影系を介し
て露光する投影露光方法であって、 前記基板上のアライメントマークを計測し、該計測結果
に基づき前記基板の変形量を求め、 前記変形量と、前記他の露光装置による前記第１パター
ン形成時に前記基板上に投影されていた投影像の歪みに
関する第１情報とを考慮して決定される、前記基板上に
形成された前記第１パターンと前記基板上に投影される
前記第２パターンの投影像との重ね合わせ精度を最良に
するための、前記第２パターン領域の像を前記基板上へ
投影する際の投影倍率情報を取得することを特徴とする
投影露光方法。 ６．前記投影倍率情報は、前記変形量、前記第１情報、
及び前記投影露光装置により投影される投影像の歪みに
関する第２情報とを考慮して決定されることを特徴とす
る請求項５に記載の投影露光方法。 ７．前記第２情報を、前記他の投影露光装置に出力する
ことを特徴とする請求項６に記載の投影露光方法。 ８．請求項５乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載
の投影露光方法を用いて、前記第２パターン領域の像を
前記基板上に形成された前記第１パターン上に重ねて露
光することによりデバイスを製造する方法。 ９．請求項８に記載のデバイス製造方法により製造され
たことを特徴とするデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8024998A JP3068785B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 投影露光装置、または投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8024998A JP3068785B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 投影露光装置、または投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60146340A Division JPH0715876B2 (ja) | 1985-06-24 | 1985-07-03 | 露光方法及びフォトリソグラフィ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08241860A JPH08241860A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3068785B2 true JP3068785B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12153653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8024998A Expired - Lifetime JP3068785B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 投影露光装置、または投影露光方法、及びその投影露光方法を用いたデバイス製造方法、及びそのデバイス製造方法により製造されたデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068785B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001166456A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | ウェハパターン誤差の要因解析方法および写真製版用マスクの製造装置 |
| JP5213406B2 (ja) * | 2007-10-05 | 2013-06-19 | キヤノン株式会社 | 調整方法、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| JP6023451B2 (ja) * | 2012-04-05 | 2016-11-09 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715876B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1995-02-22 | 株式会社ニコン | 露光方法及びフォトリソグラフィ装置 |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8024998A patent/JP3068785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08241860A (ja) | 1996-09-17 |
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