JP3259341B2 - Alignment method, exposure method using the alignment method, and device manufacturing method using the exposure method - Google Patents

Alignment method, exposure method using the alignment method, and device manufacturing method using the exposure method

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JP3259341B2
JP3259341B2 JP19972592A JP19972592A JP3259341B2 JP 3259341 B2 JP3259341 B2 JP 3259341B2 JP 19972592 A JP19972592 A JP 19972592A JP 19972592 A JP19972592 A JP 19972592A JP 3259341 B2 JP3259341 B2 JP 3259341B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶デバ
イス製造のリソグラフィ工程で使用される露光装置に好
適なマスクと感光基板との位置合わせ方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of aligning a mask with a photosensitive substrate suitable for an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices and liquid crystal devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子製造のリソグラフィ工
程では、マスクまたはレチクルに形成されたパターンを
高分解能で感光基板(ウエハ、ガラスプレート等)に転
写する装置として、ステップアンドリピート方式の縮小
投影型露光装置(ステッパー)が多用されるようになっ
ている。この種のステッパーには、レチクルパターンの
投影像とウエハ上にマトリックス状に形成された回路パ
ターンとを正確に重ね合わせるアライメントセンサーと
して、例えば特開平2−272305号公報に開示され
たようなTTL(Through The Lens)方式のアライメント
センサーが設けられている。このアライメントセンサー
は、細長い帯状スポット光をウエハ上のアライメントマ
ーク(回折格子マーク)に照射し、当該マークから発生
する回折光を光電検出するレーザ・ステップ・アライメ
ント(LSA)系と、回折格子マークに対して互いに異
なる2方向から2本のレーザビームを照射して1次元の
干渉縞を形成し、当該マークからほぼ同一方向に発生す
る回折光同志の干渉光を光電検出するアライメント(La
ser Interferometric Alignment;LIA)系とを、光学
部材を最大限共有させるように組み合わせたものであ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a step-and-repeat type reduction projection type is used as an apparatus for transferring a pattern formed on a mask or a reticle onto a photosensitive substrate (wafer, glass plate, etc.) with high resolution. Exposure apparatuses (steppers) are frequently used. This type of stepper has a TTL (for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-272305) as an alignment sensor for accurately superimposing a projected image of a reticle pattern and a circuit pattern formed in a matrix on a wafer. Through The Lens) type alignment sensor is provided. This alignment sensor irradiates an elongated band-shaped spot light on an alignment mark (diffraction grating mark) on a wafer and photoelectrically detects a diffracted light generated from the mark, and a laser step alignment (LSA) system. On the other hand, two laser beams are irradiated from two different directions to form a one-dimensional interference fringe, and an alignment (La) for photoelectrically detecting interference light of diffracted light generated from the mark in substantially the same direction.
This is a combination of a ser interferometric alignment (LIA) system so that the optical members can be shared as much as possible.

【0003】現在、ステッパーのアライメント方式は、
例えば特開昭61−44429号公報、特開昭62−8
4516号公報等に開示されたようなエンハンスド・グ
ローバル・アライメント(EGA)が主流となってい
る。EGA方式とは、1枚のウエハに対して重ね合わせ
露光を行うのに先立ち、ウエハ上に形成された複数の露
光領域(ショット領域)のうちの少なくとも3つ、例え
ばウエハの中心及びその外周付近に位置する7つのショ
ット領域を指定し、各ショット領域に付随した2組
(X、Y方向)のアライメントマーク(ウエハマーク)
の座標位置をアライメントセンサーにて計測(サンプル
アライメント)する。しかる後、これらのマーク位置
(計測値)と設計値とに基づいて、ウエハ上のショット
領域の配列特性に関する誤差パラメータ、すなわちウエ
ハ中心位置のオフセット(X、Y方向)、ウエハの伸縮
度(X、Y方向)、ウエハの残存回転量、及びウエハス
テージの直交度(またはショット配列の直交度)の計6
つのパラメータを統計演算(最小二乗法等)により決定
する。そして、この決定されたパラメータの値に基づい
て、ウエハ上の全てのショット領域に対してその設計上
の座標値を補正し、この補正された座標値(計算値)に
従ってウエハステージをステッピングさせていく方式で
ある。この結果、レチクルパターンの投影像とウエハ上
の複数のショット領域の各々とが正確に重ね合わされて
露光が行われる。
At present, the alignment method of the stepper is as follows.
For example, JP-A-61-44429 and JP-A-62-8
An enhanced global alignment (EGA) as disclosed in Japanese Patent No. 4516 or the like has become mainstream. The EGA method means that at least three of a plurality of exposure regions (shot regions) formed on a wafer, for example, near the center of the wafer and its periphery, before performing overlapping exposure on one wafer 7 sets of shot areas located in the area, and two sets (X, Y directions) of alignment marks (wafer marks) attached to each shot area
Is measured (sample alignment) by the alignment sensor. Thereafter, based on these mark positions (measured values) and design values, error parameters relating to the arrangement characteristics of the shot areas on the wafer, that is, the offset of the wafer center position (X and Y directions) and the degree of expansion and contraction of the wafer (X , Y direction), the remaining rotation amount of the wafer, and the orthogonality of the wafer stage (or the orthogonality of the shot arrangement) in total of 6
The two parameters are determined by a statistical operation (such as a least square method). Then, based on the determined parameter values, the design coordinate values of all shot areas on the wafer are corrected, and the wafer stage is stepped according to the corrected coordinate values (calculated values). It is a way to go. As a result, the projected image of the reticle pattern and each of the plurality of shot areas on the wafer are accurately overlapped and exposed.

【0004】ところで、レチクルパターンをウエハ上の
ショット領域に重ね合わせて露光する際、レチクル位置
やベースラインの変動、投影光学系の投影倍率やディス
トーションの変動等に起因してレチクルパターンの投影
像とショット領域とがX、Y方向に位置ずれし、十分な
重ね合わせ(アライメント)精度を得ることができない
という問題があった。そこで、従来ではショット領域が
形成されたウエハに対する重ね合わせ露光(本露光)に
先立ち、パイロットウエハに対してレチクルパターン
(バーニアパターン等)の重ね合わせ露光(試し焼き)
を行い、現像処理によりウエハ上に形成された2つ(主
尺パターンと副尺パターン)のレジスト像のずれ量をア
ライメントセンサー、または専用の検査装置にて検出す
る。実際に重ね合わせ露光を行う際には、アライメント
センサーの計測結果に上記ずれ量をオフセットとして与
えることで、レチクルパターンの投影像とショット領域
とを正確に重ね合わせることが可能となる。
When a reticle pattern is exposed while being superimposed on a shot area on a wafer, the projected image of the reticle pattern may be distorted due to fluctuations in the reticle position and baseline, fluctuations in the projection magnification and distortion of the projection optical system, and the like. There has been a problem that the shot region is displaced in the X and Y directions, and sufficient overlay (alignment) accuracy cannot be obtained. Therefore, conventionally, prior to overlay exposure (main exposure) on a wafer on which a shot region is formed, overlay exposure (test printing) of a reticle pattern (vernier pattern, etc.) on a pilot wafer.
Then, the amount of deviation between the two resist images (main scale pattern and sub scale pattern) formed on the wafer by the development process is detected by an alignment sensor or a dedicated inspection device. When the overlay exposure is actually performed, the projected image of the reticle pattern and the shot area can be accurately overlapped by giving the offset amount to the measurement result of the alignment sensor as an offset.

【0005】しかしながら、上記方法は計測専用のパイ
ロットウエハが必要であり、しかも現像処理により計測
時間が長くなるという問題がある。このため、例えば特
開昭61−201427号公報に開示されたように、露
光光をレチクルマークに照射することによりレジスト層
に形成される潜像を利用する方法も提案されている。上
記公報に開示された方法は、アライメントセンサーを用
いてレチクルパターンとウエハ上の1つのショット領域
との位置合わせを行った後、本露光に先立って露光光を
レチクルマークに照射してレジスト層にその潜像を形成
する。そして、ショット領域に付随して既に形成されて
いるウエハマーク(下地マーク)と、当該マークの近傍
に形成されたレチクルマークの潜像とを、同一のアライ
メントセンサーを用いて同時に検出してその位置ずれ量
を求める。さらに、この位置ずれ量に応じてレチクルと
ウエハとを相対移動する、すなわち再アライメントを実
行する。しかる後、本露光を開始することにより、レチ
クルパターンの投影像とウエハ上のショット領域とを正
確に重ね合わせて露光することができる。
However, the above method requires a dedicated pilot wafer for measurement, and has a problem that the measurement time is lengthened by the development process. For this reason, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-201427, there has been proposed a method of using a latent image formed on a resist layer by irradiating a reticle mark with exposure light. In the method disclosed in the above publication, after a reticle pattern is aligned with one shot area on a wafer using an alignment sensor, exposure light is applied to the reticle mark prior to the main exposure to expose the reticle mark to the resist layer. The latent image is formed. Then, the same alignment sensor is used to simultaneously detect the wafer mark (base mark) already formed along with the shot area and the latent image of the reticle mark formed in the vicinity of the mark. Find the shift amount. Further, the reticle and the wafer are relatively moved in accordance with the positional deviation amount, that is, realignment is performed. Thereafter, by starting the main exposure, the projected image of the reticle pattern and the shot area on the wafer can be accurately overlapped and exposed.

【0006】上記方法ではパイロットウエハが不要で、
しかも現像処理を行うことなく短時間で位置ずれ(オフ
セット)を計測できるといった利点がある。また、ウエ
ハ上のショット領域毎に上記の如き潜像を利用した位置
ずれ量の計測を行うと、1枚のウエハの処理時間が長く
なり、装置のスループットが低下するという問題が生じ
得る。このため、例えばウエハ上の先頭(第1番目)の
ショット領域に対してのみ上記計測を実行することと
し、第2番目以降のショット領域では先に計測した位置
ずれ量を用いてレチクルパターンとショット領域との位
置合わせ(アライメント)を行うようにすれば良い。
The above method does not require a pilot wafer,
In addition, there is an advantage that a position shift (offset) can be measured in a short time without performing a developing process. In addition, if the amount of misregistration using the latent image as described above is measured for each shot area on the wafer, the processing time for one wafer becomes longer, and the throughput of the apparatus may decrease. For this reason, for example, the above-described measurement is performed only on the first (first) shot area on the wafer, and the reticle pattern and the shot are determined on the second and subsequent shot areas by using the previously measured positional shift amount. What is necessary is just to perform the alignment (alignment) with the area.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来技術において、先頭のショット領域で計測した
位置ずれ量を用いてウエハ上の全てのショット領域のア
ライメントを行う場合、ウエハの伸縮(スケーリング)
等によりショット領域が位置ずれしていると、上記位置
ずれ量をオフセットとして与えても正確な重ね合わせを
行うことができないという問題がある。また、アライメ
ントセンサーの計測精度(再現性)によっては、上記位
置ずれ量によるオフセット補正を行っても正確な重ね合
わせを行うことは難しい。さらに、露光光とほぼ同一波
長域の照明光を用いるアライメントセンサーで潜像を検
出する場合には、当該照明光の照射により潜像の光学特
性が変化してその計測精度に悪影響を与えるという問題
がある。また、レチクルマークの潜像は常にウエハマー
ク(下地マーク)の近傍に形成されることになり、その
形成位置の制約が大きく、しかも次層ではウエハマーク
の近傍に潜像が下地マークとして形成され得るので、こ
の潜像による下地マーク(疑似的なアライメントマー
ク)により次層でのアライメント精度が低下し得るとい
った問題も生じる。
However, in the prior art as described above, when alignment of all shot areas on a wafer is performed using the positional deviation measured in the leading shot area, the expansion and contraction (scaling) of the wafer is performed.
If the shot area is misaligned due to the above-described factors, there is a problem that accurate superposition cannot be performed even if the above-described misalignment amount is given as an offset. In addition, depending on the measurement accuracy (reproducibility) of the alignment sensor, it is difficult to perform accurate overlay even if the offset correction is performed based on the amount of positional deviation. Further, when a latent image is detected by an alignment sensor that uses illumination light having a wavelength substantially the same as the exposure light, the optical characteristics of the latent image change due to the irradiation of the illumination light, which adversely affects the measurement accuracy. There is. In addition, the latent image of the reticle mark is always formed near the wafer mark (base mark), which greatly restricts the formation position. In the next layer, the latent image is formed near the wafer mark as the base mark. Therefore, there is also a problem that the alignment accuracy in the next layer may be reduced by the base mark (pseudo alignment mark) due to the latent image.

【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であり、レチクルマークの潜像を感光基板上の任意の位
置に形成でき、スループットを低下させることなく高精
度にマスクパターンとショット領域とのアライメントが
可能な位置合わせ方法を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above points, and a latent image of a reticle mark can be formed at an arbitrary position on a photosensitive substrate. It is an object of the present invention to provide an alignment method capable of performing alignment with the alignment.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために本発明においては、基板(W)上に配列された複
数の露光領域(SA)の各々を、基板の移動位置を規定
する静止座標系内の所定の露光位置に対して位置合わせ
する方法に、該複数の露光領域(SA)のうちの少なく
とも3つのサンプル領域(サンプルショット)の、該静
止座標系内における位置情報を計測し、該計測された複
数の該サンプル領域の位置情報を統計演算することによ
り算出される、前記複数の露光領域の配列の規則性に関
する複数の第1パラメータ(Ag、Og)を用いて、少
なくとも複数の所望の露光領域(仮想ショット)の該静
止座標系内における位置情報を求める第1工程と、該第
1工程で求めた該所望の露光領域(仮想ショット)の位
置情報に基づき該露光位置に位置決めされた該複数の所
望の露光領域(仮想ショット)の各々に、特定マーク
(RM)を露光する第2工程と、該複数の特定マークの
うち少なくとも3つの特定マークの、該静止座標系内に
おける位置情報を計測し、該計測された複数の特定マー
クの位置情報を統計演算することにより、該複数の特定
マークそれぞれの該静止座標系内における位置情報を算
出するために用いられる、前記特定マークの配列の規則
性に関する複数の第2パラメータ(At、Ot)を算出
する第3工程と、第1パラメータと第2パラメータとに
基づいて、該複数の露光領域(SA)の各々を該露光位
置に位置合わせするための位置情報を決定する第4工程
と、設けることとした。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, each of a plurality of exposure areas (SA) arranged on a substrate (W) is moved to a stationary position which defines a moving position of the substrate. In a method of aligning with a predetermined exposure position in a coordinate system, position information of at least three sample areas (sample shots) of the plurality of exposure areas (SA) in the stationary coordinate system is measured. The regularity of the arrangement of the plurality of exposure areas, which is calculated by performing statistical operation on the measured position information of the plurality of sample areas.
A first step of obtaining position information of at least a plurality of desired exposure areas (virtual shots) in the stationary coordinate system using a plurality of first parameters (Ag, Og), A second step of exposing a specific mark (RM) to each of the plurality of desired exposure regions (virtual shots) positioned at the exposure position based on position information of the desired exposure region (virtual shot); By measuring position information of at least three specific marks in the stationary coordinate system among the specific marks and statistically calculating the position information of the measured plurality of specific marks, the position information of each of the plurality of specific marks is obtained. Rules for arranging the specific marks used for calculating position information in a stationary coordinate system
A third step of calculating a plurality of second parameters (At, Ot) relating to sex, and each of the plurality of exposure areas (SA) is aligned with the exposure position based on the first parameter and the second parameter. And a fourth step of determining position information for the second position.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、基板上の複数の露光領域の
うちの少なくとも3つのサンプル領域の、静止座標系内
における位置情報を統計演算することにより算出される
複数の第1パラメータを用いて、少なくとも複数の所望
の露光領域の静止座標系内における位置情報を求め、こ
の計算上の位置情報に従って基板上の複数の位置に特定
マークを露光する。そして、複数の特定マークの像(潜
像)のうち、少なくとも3つの特定マークの潜像の静止
座標系上における位置を統計演算することによって、複
数の特定マーク(潜像)の各々の静止座標系上におけ
る’位置を求めるために用いられる複数の第2パラメー
タを算出する。そして第1パラメータと第2パラメータ
とに基づいて、基板の複数の露光領域の各々を露光位置
に対して位置合わせすることとしている。このため、ア
ライメントセンサーの計測再現性によらず、重ね合わせ
露光時の位置ずれ量を精度良く計測でき、常に高精度な
アライメントが可能となる。
According to the present invention, a plurality of first parameters calculated by statistically calculating position information in at least three sample areas of the plurality of exposure areas on the substrate in the stationary coordinate system are used. Position information of at least a plurality of desired exposure regions in a stationary coordinate system is obtained, and specific marks are exposed at a plurality of positions on the substrate according to the calculated position information. Then, by statistically calculating the positions of the latent images of at least three specific marks in the static coordinate system among the images (latent images) of the plurality of specific marks, the static coordinates of each of the plurality of specific marks (latent images) are calculated. Calculate a plurality of second parameters used to determine the 'position on the system. Then, based on the first parameter and the second parameter, each of the plurality of exposure regions on the substrate is aligned with the exposure position. For this reason, regardless of the measurement reproducibility of the alignment sensor, the amount of positional deviation at the time of the overlay exposure can be accurately measured, and high-precision alignment can be always performed.

【0011】また本実施例によれば、特定マークを基板
上の任意の位置に露光でき、その潜像の形成位置に関す
る制約が全くない。特に特定マークの潜像を、基板の外
周付近の未露光領域内に形成するようにすれば、露光領
域に付随したアライメントマーク(下地マーク)の近傍
に潜像が形成されることがなく、潜像形成による次層で
のアライメント精度の低下も防止できる。
According to this embodiment, the specific mark can be exposed at an arbitrary position on the substrate, and there is no restriction on the position where the latent image is formed. In particular, if the latent image of the specific mark is formed in an unexposed area near the outer periphery of the substrate, no latent image is formed near the alignment mark (base mark) attached to the exposed area, and the latent image is not formed. A decrease in alignment accuracy in the next layer due to image formation can also be prevented.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の第1実施例による位置合わせ
方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略的な構成
を示す図、図2は図1中に示したTTL方式のアライメ
ントセンサーの具体的な構成を示す図、図3は図1に示
した装置の制御系のブロック図である。以下、本実施例
の位置合わせ方法を説明する前に、投影露光装置の概略
構成について説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying a positioning method according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a TTL type alignment shown in FIG. FIG. 3 shows a specific configuration of the sensor, and FIG. 3 is a block diagram of a control system of the device shown in FIG. Hereinafter, before describing the alignment method of the present embodiment, a schematic configuration of a projection exposure apparatus will be described.

【0013】図1において、超高圧水銀ランプ1から発
生した照明光ILは楕円鏡2で反射してその第2焦点で
一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フィルター、
オプチカルインテグレータ(フライアイレンズ)、及び
開口絞り(σ絞り)等を含む照明光学系3に入射する。
図示していないが、フライアイレンズはそのレチクル側
焦点面がレチクルパターンのフーリエ変換面(瞳共役
面)とほぼ一致するように光軸AXと垂直な面内方向に
配置される。また、第2焦点の近傍にはモータ38によ
って照明光ILの光路の閉鎖、開放を行うシャッター
(例えば4枚羽根のロータリーシャッター)37が配置
される。尚、露光用照明光源1としては水銀ランプ等の
輝線の他、KrF、ArFエキシマレーザ等のレーザ光
源、あるいは金属蒸気レーザやYAGレーザの高調波等
を用いても構わない。
In FIG. 1, illumination light IL generated from an ultra-high pressure mercury lamp 1 is reflected by an elliptical mirror 2 and once collected at a second focal point thereof.
The light enters an illumination optical system 3 including an optical integrator (fly-eye lens) and an aperture stop (σ stop).
Although not shown, the fly-eye lens is arranged in an in-plane direction perpendicular to the optical axis AX such that its reticle-side focal plane substantially matches the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern. Further, a shutter (for example, a rotary shutter with four blades) 37 for closing and opening the optical path of the illumination light IL by a motor 38 is arranged near the second focal point. The exposure illumination light source 1 may use a laser light source such as a KrF or ArF excimer laser, or a harmonic of a metal vapor laser or a YAG laser, in addition to a bright line such as a mercury lamp.

【0014】照明光学系3を射出したレジスト層を感光
させる波長域の照明光(i線等)ILは、その大部分が
ビームスプリッター4で反射してリレーレンズ5、7、
及び可変視野絞り(レチクルブラインド)6を通過して
ミラー8に至り、ここでほぼ垂直に下方に反射された
後、メインコンデンサーレンズ9を介してレチクルRの
パターン領域PAをほぼ均一な照度で照明する。レチク
ルブラインド6の面はレチクルRと共役関係(結像関
係)にあるので、駆動系36によりレチクルブラインド
6を構成する複数枚の可動ブレードを開閉させて開口部
の大きさ、形状を変えることによって、レチクルRの照
明視野を任意に設定することができる。
Most of the illumination light (i-line or the like) IL in the wavelength range for exposing the resist layer emitted from the illumination optical system 3 is reflected by the beam splitter 4 and relay lenses 5, 7,
After passing through a variable field stop (reticle blind) 6 and reaching a mirror 8 where the light is reflected almost vertically downward, the pattern area PA of the reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance via a main condenser lens 9. I do. Since the surface of the reticle blind 6 is in a conjugate relationship (imaging relationship) with the reticle R, the drive system 36 opens and closes a plurality of movable blades constituting the reticle blind 6 to change the size and shape of the opening. , The illumination visual field of the reticle R can be set arbitrarily.

【0015】図4(a)はレチクルRの具体的な構成を
示す図であり、本実施例では遮光帯LSBに囲まれたパ
ターン領域PAの4辺の各々のほぼ中央部に4つのレチ
クルマークRMx1、RMx2、RMy1、RMy2が形成され
ている。これらレチクルマークはレジスト層に潜像とし
て形成されるものであり、本実施例ではショット領域と
の位置合わせにもアライメントマークとして共用される
ものとする。また、4つのレチクルマークは同一構成で
あるので、ここではマークRMx1についてのみ説明す
る。図4(b)に示すようにアライメントマークRMx1
は、Y方向に配置された7個のドットマークから成る回
折格子マークを、X方向に所定間隔離して5本配列した
もの(マルチマーク)で、遮光帯LSBに設けられた透
明窓RW内にクロム等の遮光部により形成したものであ
る。さらに、レチクルRにはその外周付近に2組のアラ
イメントマークRAM1 、RAM2 が対向して形成され
ている。アライメントマークRAM1 、RAM2 は共に
十字状の遮光マークであり、レチクルRのアライメント
(光軸AXに対する位置合わせ)に用いられる。
FIG. 4A is a diagram showing a specific configuration of the reticle R. In this embodiment, four reticle marks are provided at substantially the center of each of four sides of the pattern area PA surrounded by the light-shielding band LSB. RMx 1 , RMx 2 , RMy 1 , and RMy 2 are formed. These reticle marks are formed as latent images on the resist layer, and in this embodiment, are also used as alignment marks for positioning with the shot area. Further, the four reticle marks are the same configuration, it will be described here only marks RMx 1. Figure 4 alignment marks RMx 1 as shown in (b)
Is a matrix (multi-mark) in which five diffraction grating marks composed of seven dot marks arranged in the Y direction are arranged at predetermined intervals in the X direction (multi-marks). It is formed by a light shielding part such as chrome. Further, on the reticle R, two sets of alignment marks RAM 1 and RAM 2 are formed to face each other in the vicinity of the outer periphery. The alignment marks RAM 1 and RAM 2 are both cross-shaped light-shielding marks, and are used for alignment of the reticle R (positioning with respect to the optical axis AX).

【0016】レチクルRは、モータ12によって投影光
学系13の光軸方向に微動可能で、かつ水平面内で2次
元移動及び微小回転可能なレチクルステージRSに載置
されている。レチクルステージRSの端部にはレーザ光
波干渉測長器(干渉計)11からのレーザビームを反射
する移動鏡11mが固定されており、レチクルステージ
RSの2次元的な位置は干渉計11によって、例えば
0.01μm程度の分解能で常時検出される。レチクル
アライメント(RA)系10A、10Bは、レチクルR
の外周付近に形成された2組のアライメントマーク(図
4(a)中の十字状マークRAM1 、RAM2)を検出す
るものである。RA系10A、10Bからの検出信号に
基づいてレチクルステージRSを微動させることで、レ
チクルRはパターン領域PAの中心点が光軸AXと一致
するように位置決めされる。
The reticle R is mounted on a reticle stage RS which can be finely moved in the optical axis direction of the projection optical system 13 by a motor 12 and which can be two-dimensionally moved and minutely rotated in a horizontal plane. At the end of the reticle stage RS, a movable mirror 11m for reflecting a laser beam from a laser light wave interferometer (interferometer) 11 is fixed, and the two-dimensional position of the reticle stage RS is determined by the interferometer 11. For example, it is always detected with a resolution of about 0.01 μm. Reticle alignment (RA) systems 10A and 10B use reticle R
The two sets of alignment marks (cross-shaped marks RAM 1 , RAM 2 in FIG. 4A) formed near the outer periphery of FIG. By finely moving reticle stage RS based on detection signals from RA systems 10A and 10B, reticle R is positioned such that the center point of pattern area PA coincides with optical axis AX.

【0017】さて、パターン領域PAを通過した照明光
ILは、両側テレセントリックな投影光学系13に入射
し、投影光学系13はレチクルRの回路パターンの投影
像を1/5に縮小して、表面にレジスト層が形成され、
その表面が最良結像面とほぼ一致するように保持された
ウエハW上の1つのショット領域に重ね合わせて投影
(結像)する。図5(a)はウエハW上の1つのショッ
ト領域SA、及びウエハマークMX、MYの配置関係を
示す図、図5(b)はウエハマークMXの構成を示す図
である。図5(a)において、ショット領域SAの4辺
はストリートラインSTで囲まれており、互いに直交す
る2辺のストリートラインSTの各々のほぼ中央部には
アライメントマークMX、MYが形成されている。アラ
イメントマークMX、MYは共に1次元の回折格子マー
クであり、下地に凹部、または凸部として形成したもの
である。図5(b)に示すようにウエハマークMXは、
Y方向に延びた5本のバーマークを、X方向(計測方
向)に所定ピッチで配列したものである。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA is incident on a projection optical system 13 that is telecentric on both sides, and the projection optical system 13 reduces the projected image of the circuit pattern of the reticle R to 1/5, A resist layer is formed on the
The surface is superimposed and projected (imaged) on one shot area on the wafer W held so that its surface substantially coincides with the best imaging plane. FIG. 5A is a diagram showing an arrangement relationship between one shot area SA on the wafer W and the wafer marks MX and MY, and FIG. 5B is a diagram showing a configuration of the wafer mark MX. In FIG. 5A, four sides of the shot area SA are surrounded by street lines ST, and alignment marks MX and MY are formed at approximately the center of each of the two side street lines ST orthogonal to each other. . Each of the alignment marks MX and MY is a one-dimensional diffraction grating mark and is formed as a concave portion or a convex portion on a base. As shown in FIG. 5B, the wafer mark MX is
Five bar marks extending in the Y direction are arranged at a predetermined pitch in the X direction (measurement direction).

【0018】ウエハWは、微小回転可能なウエハホルダ
(不図示)に真空吸着され、このホルダを介してウエハ
ステージWS上に保持されている。ウエハステージWS
は、モータ16によりステップアンドリピート方式で2
次元移動可能に構成されており、ウエハW上の1つのシ
ョット領域に対するレチクルRの転写露光が終了する
と、次のショット位置までステッピングされる。ウエハ
ステージWSの端部には干渉計15からのレーザビーム
を反射する移動鏡15mが固定され、ウエハステージW
Sの2次元的な位置は干渉計15によって、例えば0.
01μm程度の分解能で常時検出される。
The wafer W is vacuum-sucked on a micro-rotatable wafer holder (not shown), and is held on the wafer stage WS via this holder. Wafer stage WS
Is 2 in a step-and-repeat manner by the motor 16.
When the transfer exposure of the reticle R to one shot area on the wafer W is completed, the reticle R is stepped to the next shot position. A movable mirror 15m for reflecting the laser beam from the interferometer 15 is fixed to an end of the wafer stage WS.
The two-dimensional position of S is determined by the interferometer 15 using, for example,.
It is always detected with a resolution of about 01 μm.

【0019】また、ウエハステージWS上にはベースラ
イン計測時等で用いられるフィデュシャルマークを備え
た基準部材(ガラス基板)14が、ウエハWの表面位置
とほぼ一致するように設けられている。基準部材14に
はフィデュシャルマークとして、図6に示すような光透
過性の5組のL字状パターンから成るスリットパターン
FMaと、光反射性のクロムで形成された2組の基準パ
ターン(デューティは1:1)FMx、FMyとが設け
られている。基準パターンFMxは、7個のドットマー
クをY方向に配列した3本の回折格子マークとY方向に
延びた12本のバーマークとを、3本の回折格子マーク
を中心としてX方向に配列したものである。尚、基準パ
ターンFMyもパターンFMxと同一構成なので、ここ
では説明を省略する。
On the wafer stage WS, a reference member (glass substrate) 14 having fiducial marks used at the time of baseline measurement or the like is provided so as to substantially coincide with the surface position of the wafer W. . As the fiducial mark, the reference member 14 has a slit pattern FMa composed of five sets of light-transmissive L-shaped patterns as shown in FIG. The duty ratio is 1: 1) FMx and FMy are provided. In the reference pattern FMx, three diffraction grating marks in which seven dot marks are arranged in the Y direction and 12 bar marks extending in the Y direction are arranged in the X direction around the three diffraction grating marks. Things. Note that the reference pattern FMy has the same configuration as the pattern FMx, and a description thereof will be omitted.

【0020】さて、スリットパターンFMaは光ファイ
バー(不図示)等を用いて基準部材14の下へ伝送され
た照明光(露光光)によって、下方(ウエハステージ内
部)から照明されるように構成されている。スリットパ
ターンFMaを透過した照明光は、投影光学系13を介
してレチクルRの裏面(パターン面)にスリットパター
ンFMaの投影像を結像する。さらにレチクルマークR
Mx1、RMx2、RMy1、RMy2のいずれかを通過した照
明光は、コンデンサーレンズ9、リレーレンズ5、7等
を通ってビームスプリッター4を透過した後、投影光学
系13の瞳共役面近傍に配置された光電検出器35によ
り受光され、光電検出器35は照明光の強度に応じた光
電信号SSを主制御系18に出力する。以下では、光フ
ァイバー、基準部材14、及び光電検出器35をまとめ
てISS(Imaging Slit Sensor)系と呼ぶことにする。
The slit pattern FMa is configured to be illuminated from below (inside the wafer stage) by illumination light (exposure light) transmitted below the reference member 14 using an optical fiber (not shown) or the like. I have. The illumination light transmitted through the slit pattern FMa forms a projection image of the slit pattern FMa on the back surface (pattern surface) of the reticle R via the projection optical system 13. Furthermore, reticle mark R
Illumination light that has passed through any of Mx 1 , RMx 2 , RMy 1 , and RMy 2 passes through the condenser lens 9, the relay lenses 5 and 7, and the beam splitter 4, and then forms a pupil conjugate plane of the projection optical system 13. The light is received by a photoelectric detector 35 disposed in the vicinity, and the photoelectric detector 35 outputs a photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light to the main control system 18. Hereinafter, the optical fiber, the reference member 14, and the photoelectric detector 35 are collectively referred to as an ISS (Imaging Slit Sensor) system.

【0021】また、図1中には投影光学系13の結像特
性を調整可能な結像特性補正部19も設けられている。
本実施例における補正部19は、投影光学系13を構成
する一部のレンズエレメント、特にレチクルRに近い複
数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等の圧電素
子を用いて独立に駆動(光軸AXに対して平行移動、ま
たは傾斜)することで、投影光学系13の結像特性、例
えば投影倍率やディストーションを補正するものであ
る。
In FIG. 1, there is also provided an image forming characteristic correcting section 19 capable of adjusting the image forming characteristics of the projection optical system 13.
The correction unit 19 in the present embodiment independently drives a part of the lens elements constituting the projection optical system 13, in particular, each of a plurality of lens elements close to the reticle R using a piezoelectric element such as a piezo element (optical axis). By performing parallel movement or tilting with respect to AX, the imaging characteristics of the projection optical system 13, such as the projection magnification and distortion, are corrected.

【0022】次に、上記構成の装置に設けられた2組の
アライメントセンサーについて説明する。オフアクシス
方式のアライメントセンサー(Field Image Alignment;
FIA系)は、ハロゲンランプ20で発生した光をコン
デンサーレンズ21、及び光ファイバー22を介して干
渉フィルター23に導き、ここでレジスト層の感光波長
域と赤外波長域との光をカットする。干渉フィルター2
3を透過した光は、レンズ系24、ビームスプリッター
25、ミラー26、及び視野絞りBRを介してテレセン
トリックな対物レンズ27に入射する。さらに、投影光
学系13の照明視野を遮光しないように鏡筒下部周辺に
固定されたプリズム(ミラー)28で反射され、ウエハ
Wをほぼ垂直に照射する。
Next, two sets of alignment sensors provided in the apparatus having the above configuration will be described. Off-axis alignment sensor (Field Image Alignment;
The FIA system guides light generated by the halogen lamp 20 to the interference filter 23 via the condenser lens 21 and the optical fiber 22, and cuts light in the photosensitive wavelength region and the infrared wavelength region of the resist layer. Interference filter 2
The light transmitted through 3 enters a telecentric objective lens 27 via a lens system 24, a beam splitter 25, a mirror 26, and a field stop BR. Further, the light is reflected by a prism (mirror) 28 fixed around the lower part of the lens barrel so as not to block the illumination visual field of the projection optical system 13 and irradiates the wafer W almost vertically.

【0023】対物レンズ27からの光はウエハマーク
(下地マーク)MXを含む部分領域に照射され、当該領
域から反射した光はプリズム28、対物レンズ27、視
野絞りBR、ミラー26、ビームスプリッター25、及
びレンズ系29を介して指標板30に導かれる。ここ
で、指標板30は対物レンズ28、及びレンズ系29に
よってウエハWと共役な面内に配置されており、ウエハ
W上のアライメントマークMXの像は指標板30の透明
窓内に結像される。さらに指標板30には、その透明窓
内に指標マークとして、Y方向に延びた2本の直線状マ
ークをX方向に所定間隔だけ離して配置したものが形成
されている。指標板30を通過した光は、リレーレンズ
系31、33、及びミラー32を介して撮像素子(CC
Dカメラ等)34へ導かれ、その受光面上にはアライメ
ントマークMXの像と指標マークの像とが結像される。
撮像素子34からの画像信号SVは主制御系18に送ら
れ、ここでアライメントマークMXのX方向の位置(座
標値)が算出される。尚、図1中には示していないが、
上記構成のFIA系(X−FIA系)の他に、Y方向の
マーク位置を検出するためのもう1組のFIA系(Y−
FIA系)も設けられているものとする。
The light from the objective lens 27 is applied to a partial area including the wafer mark (base mark) MX, and the light reflected from the area is reflected by the prism 28, the objective lens 27, the field stop BR, the mirror 26, the beam splitter 25, And a guide plate 30 through a lens system 29. Here, the index plate 30 is arranged in a plane conjugate with the wafer W by the objective lens 28 and the lens system 29, and an image of the alignment mark MX on the wafer W is formed in a transparent window of the index plate 30. You. Further, the index plate 30 is formed such that two linear marks extending in the Y direction are arranged at predetermined intervals in the X direction as index marks in the transparent window. The light that has passed through the index plate 30 is transmitted to the image pickup device (CC
D, etc.), and an image of the alignment mark MX and an image of the index mark are formed on the light receiving surface thereof.
The image signal SV from the image sensor 34 is sent to the main control system 18, where the position (coordinate value) of the alignment mark MX in the X direction is calculated. Although not shown in FIG. 1,
In addition to the FIA system (X-FIA system) having the above-described configuration, another FIA system (Y-system) for detecting a mark position in the Y direction is used.
FIA system) is also provided.

【0024】次に、図2を参照してTTL方式のアライ
メントセンサー17について説明する。アライメントセ
ンサー17はLIA系とLSA系とをその光学部材を最
大限共有させて組み合わせたものであり、その具体的な
構成は特開平2−272305号公報に開示されている
ので、ここでは簡単に説明する。図2において、光源
(He−Neレーザ等)40から射出したレーザビーム
はビームスプリッター41で分割され、ここで反射した
ビームはシャッター42を介して第1ビーム成形光学系
(LIA光学系)45に入射する。一方、ビームスプリ
ッター41を透過したビームは、シャッター43、及び
ミラー44を介して第2ビーム成形光学系(LSA光学
系)46に入射する。従って、シャッター42、43を
適宜駆動することにより、LIA系とLSA系とを切り
換えて使用することが可能となっている。
Next, the TTL type alignment sensor 17 will be described with reference to FIG. The alignment sensor 17 is a combination of an LIA system and an LSA system with the optical members being shared as much as possible, and the specific configuration is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-272305. explain. In FIG. 2, a laser beam emitted from a light source (He-Ne laser or the like) 40 is split by a beam splitter 41, and the reflected beam is transmitted to a first beam shaping optical system (LIA optical system) 45 via a shutter 42. Incident. On the other hand, the beam transmitted through the beam splitter 41 enters a second beam shaping optical system (LSA optical system) 46 via a shutter 43 and a mirror 44. Therefore, by appropriately driving the shutters 42 and 43, it is possible to switch between the LIA system and the LSA system for use.

【0025】さて、LIA光学系45は2組の音響光学
変調器等を含み、所定の周波数差Δfを与えた2本のビ
ームを、その光軸を挟んでほぼ対称となるように射出す
る。さらに、LIA光学系45を射出した2本のビーム
はミラー47、及びビームスプリッター48を介してビ
ームスプリッター49に入射し、ここを透過した2本の
ビームはレンズ系(逆フーリエ変換レンズ)53、及び
ミラー54を介して、装置上で固定されている参照用回
折格子55に、互いに異なる2方向から所定の交差角で
入射し結像(交差)する。光電検出器56は、参照用回
折格子55を透過してほぼ同一方向に発生する回折光同
志の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波状の光
電信号SRを主制御系18、すなわちLIA演算ユニッ
ト58に出力する。
The LIA optical system 45 includes two sets of acousto-optic modulators and emits two beams having a predetermined frequency difference Δf so as to be substantially symmetric with respect to the optical axis. Further, the two beams emitted from the LIA optical system 45 enter a beam splitter 49 via a mirror 47 and a beam splitter 48, and the two beams transmitted therethrough are transmitted through a lens system (inverse Fourier transform lens) 53, Then, the light enters the reference diffraction grating 55 fixed on the apparatus from two different directions at a predetermined intersection angle via the mirror 54 and forms an image (intersects). The photoelectric detector 56 receives the interference light of the diffracted light passing through the reference diffraction grating 55 and generated in substantially the same direction, and outputs a sinusoidal photoelectric signal SR corresponding to the intensity of the diffracted light to the main control system 18, ie, Output to the LIA operation unit 58.

【0026】一方、ビームスプリッター49で反射した
2本のビームは、対物レンズ50によって視野絞り51
で一度交差した後、ミラーM2(図1中のミラーM1 は図
示省略)を介して投影光学系13に入射する。さらに、
投影光学系13の瞳面で光軸AXに関してほぼ対称とな
って一度スポット状に集光した後、ウエハW上のアライ
メントマークMYのピッチ方向(Y方向)に関して光軸
AXを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束とな
って、ウエハマークMY上に異なる2方向から所定の交
差角で入射する。ウエハマークMY上には周波数差Δf
に対応した速度で移動する1次元の干渉縞が形成され、
当該マークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した
±1次回折光(干渉光)は投影光学系13、対物レンズ
50等を介して光電検出器52で受光され、光電検出器
52は干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電
信号SDwをLIA演算ユニット58に出力する。LI
A演算ユニット58は、2つの光電信号SR、SDwの
波形上の位相差からウエハマークMYの位置ずれ量を算
出するとともに、干渉計15からの位置信号PDsを用
いて、当該位置ずれ量が零となるときのウエハステージ
WSの座標位置を求め、この情報をアライメントデータ
記憶部61(図3)に出力する。
On the other hand, the two beams reflected by the beam splitter 49 are applied to a field stop 51 by an objective lens 50.
Once, the light enters the projection optical system 13 via a mirror M 2 (the mirror M 1 in FIG. 1 is not shown). further,
After being condensed once in the form of a spot on the pupil plane of the projection optical system 13 so as to be substantially symmetric with respect to the optical axis AX, symmetrically with respect to the pitch direction (Y direction) of the alignment mark MY on the wafer W with respect to the optical axis AX. A parallel light beam inclined at an appropriate angle enters the wafer mark MY from two different directions at a predetermined intersection angle. On the wafer mark MY, the frequency difference Δf
A one-dimensional interference fringe moving at a speed corresponding to
± 1st-order diffracted light (interference light) generated in the same direction from the mark, here in the optical axis direction, is received by the photoelectric detector 52 via the projection optical system 13, the objective lens 50, and the like. And outputs a sinusoidal photoelectric signal SDw corresponding to the period of the light / dark change to the LIA operation unit 58. LI
The A operation unit 58 calculates the position shift amount of the wafer mark MY from the phase difference on the waveforms of the two photoelectric signals SR and SDw, and uses the position signal PDs from the interferometer 15 to reduce the position shift amount to zero. The coordinate position of wafer stage WS at the time of is obtained, and this information is output to alignment data storage unit 61 (FIG. 3).

【0027】また、LSA光学系46はビームエクスパ
ンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、ここを射出し
たビームはミラー48、及びビームスプリッター49を
介して対物レンズ50に入射する。さらに、対物レンズ
50によって視野絞り51で一度スリット状に収束し、
ミラーM2 を介して投影光学系13に入射してその瞳面
のほぼ中央を通った後、イメージフィールド内でX方向
に伸び、かつ光軸AXに向かうような細長い帯状スポッ
ト光としてウエハW上に形成される。スポット光とウエ
ハマーク(回折格子マーク)とをY方向に相対移動した
とき、当該マークから発生する光は投影光学系13、対
物レンズ50等を介して光電検出器52で受光される。
光電検出器52は、ウエハマークからの光のうち±1〜
3次回折光のみを光電検出し、この光強度に応じた光電
信号SDiを主制御系18、すなわちLSA演算ユニッ
ト57に出力する。LSA演算ユニット57は干渉計1
5からの位置信号PDsも入力し、ウエハステージWS
の単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同期し
て光電信号SDiをサンプリングする。さらに各サンプ
リング値をデジタル値に変換してメモリに番地順に記憶
させた後、所定の演算処理によってウエハマークのY方
向の位置を算出し、この情報をアライメントデータ記憶
部61に出力する。
The LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens, and the like, and a beam emitted from the LSA optical system 46 enters an objective lens 50 via a mirror 48 and a beam splitter 49. Further, the light is converged once in a slit shape by the field stop 51 by the objective lens 50,
After passing through the approximate center of the pupil plane is incident on the projection optical system 13 via a mirror M 2, extending in the X direction in the image field, and on the wafer W as an elongate strip spotlight as toward the optical axis AX Is formed. When the spot light and the wafer mark (diffraction grating mark) are relatively moved in the Y direction, light generated from the mark is received by the photoelectric detector 52 via the projection optical system 13, the objective lens 50, and the like.
The photoelectric detector 52 outputs ± 1 to ± 1 of the light from the wafer mark.
Only the third-order diffracted light is photoelectrically detected, and a photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity is output to the main control system 18, that is, the LSA operation unit 57. The LSA operation unit 57 includes the interferometer 1
5 is also input, and the wafer stage WS
The photoelectric signal SDi is sampled in synchronization with an up / down pulse generated for each unit movement amount. Further, after converting each sampling value into a digital value and storing it in a memory in the order of addresses, the position of the wafer mark in the Y direction is calculated by a predetermined arithmetic processing, and this information is output to the alignment data storage unit 61.

【0028】ところで、本実施例では重ね合わせ露光
(本露光)に先立ち、露光光の照射によりレチクルマー
ク(回折格子マーク)をウエハWに露光してレジスト層
にその潜像を形成するが、この潜像を検出するためのセ
ンサーとしては主にLSA系を用いる。従って、LSA
系、及びLSA演算ユニット57はウエハマーク(下地
マーク)と全く同様の動作でレチクルマークの潜像を検
出し、その位置情報をアライメントデータ記憶部61に
出力する。尚、図1中には示していないが、上記構成の
アライメントセンサー(Y−LIA系、Y−LSA系)
の他に、X方向のマーク位置を検出するためのもう1組
のTTL方式のアライメントセンサー(X−LIA系、
X−LSA系)も設けられているものとする。
By the way, in this embodiment, prior to the overlay exposure (main exposure), a reticle mark (diffraction grating mark) is exposed to the wafer W by exposure light to form a latent image on the resist layer. An LSA system is mainly used as a sensor for detecting a latent image. Therefore, LSA
The system and LSA operation unit 57 detects the latent image of the reticle mark by exactly the same operation as the wafer mark (base mark), and outputs the position information to the alignment data storage unit 61. Although not shown in FIG. 1, the alignment sensor having the above configuration (Y-LIA system, Y-LSA system)
In addition to the above, another set of TTL alignment sensors (X-LIA system,
X-LSA system) is also provided.

【0029】次に、図3を参照して上記装置を統括制御
する主制御系18について説明する。本実施例では、L
SA演算ユニット57から符号順にシステムコントロー
ラ65までが主制御系18を構成する。図3において、
FIA演算ユニット59は撮像素子34からの画像信号
SVの波形に基づき、所定の演算処理により指標マーク
に対するウエハマークの像の位置ずれ量を算出する。さ
らに、干渉計15からの位置信号PDsも入力して、ウ
エハマークの像が指標マークの中心に正確に位置した
(位置ずれ量が零となる)ときのウエハステージWSの
座標位置を求め、この情報をアライメントデータ記憶部
61に出力する。また、ISS演算ユニット60は基準
部材14(スリットパターンFMa)とレチクルRとを
相対移動させたときに光電検出器35から出力される光
電信号SSとともに、干渉計15からの位置信号PDs
も入力する。そして、ウエハステージWSの単位移動量
毎に発生するアップダウンパルスに同期して光電信号S
Sをサンプリングし、各サンプリング値をデジタル値に
変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算処
理によってレチクルマークのX、またはY方向の位置
(干渉計15によって規定される直交座標系XY上での
座標位置)を算出し、この情報をアライメントデータ記
憶部61に出力する。
Next, with reference to FIG. 3, a description will be given of the main control system 18 for integrally controlling the above apparatus. In this embodiment, L
The main control system 18 is configured from the SA operation unit 57 to the system controller 65 in code order. In FIG.
The FIA operation unit 59 calculates a positional shift amount of the image of the wafer mark with respect to the index mark by a predetermined operation based on the waveform of the image signal SV from the image sensor 34. Further, the position signal PDs from the interferometer 15 is also input, and the coordinate position of the wafer stage WS when the image of the wafer mark is accurately located at the center of the index mark (the amount of displacement is zero) is obtained. The information is output to the alignment data storage unit 61. The ISS calculation unit 60 also outputs the position signal PDs from the interferometer 15 together with the photoelectric signal SS output from the photoelectric detector 35 when the reference member 14 (slit pattern FMa) and the reticle R are relatively moved.
Also enter The photoelectric signal S is synchronized with an up / down pulse generated for each unit movement amount of the wafer stage WS.
S is sampled, each sampled value is converted into a digital value, and stored in the memory in the order of addresses. Then, the position of the reticle mark in the X or Y direction (a rectangular coordinate system defined by the interferometer 15) XY coordinates are calculated, and this information is output to the alignment data storage unit 61.

【0030】また、アライメントデータ記憶部61は4
つの演算ユニット57〜60の各々からのマーク位置情
報(潜像の位置も含む)を入力可能となっている。EG
A演算ユニット62は、4つの演算ユニット57〜60
からの位置情報を用いて各種演算を行うものであり、そ
の演算結果は記憶部63とシステムコントローラ65と
に送られる。一例としては、アライメントデータ記憶部
61に記憶されたマーク位置情報に基づいて、統計的な
演算手法によりウエハW上のショット領域の配列座標値
を算出する。EGA演算ユニット62では、上記の如き
配列座標値の算出に先立って演算パラメータ、すなわち
ウエハ中心位置のオフセット(X、Y方向)、ウエハの
伸縮度(X、Y方向)、ウエハの残留回転誤差、及びウ
エハステージの直交度、またはショット配列の直交度
(後述の変換行列A、O)も算出され、この情報も記憶
部63に格納される。
The alignment data storage unit 61 stores
The mark position information (including the position of the latent image) from each of the three arithmetic units 57 to 60 can be input. EG
The A operation unit 62 includes four operation units 57 to 60
Various calculations are performed by using the position information from the computer, and the calculation results are sent to the storage unit 63 and the system controller 65. As an example, based on the mark position information stored in the alignment data storage unit 61, an array coordinate value of the shot area on the wafer W is calculated by a statistical calculation method. The EGA calculation unit 62 calculates calculation parameters prior to the calculation of the array coordinate values as described above, that is, the offset of the wafer center position (X and Y directions), the degree of expansion and contraction of the wafer (X and Y directions), the residual rotation error of the wafer, The orthogonality of the wafer stage or the orthogonality of the shot array (conversion matrices A and O described later) is also calculated, and this information is also stored in the storage unit 63.

【0031】さらに、ショットマップデータ部64はウ
エハ上に露光すべきショット領域の設計上の露光位置
(配列座標値Dn)、サンプルアライメントすべきショッ
ト領域(以下、サンプルショットと称す)の位置や数、
及びレチクルマークの潜像を形成すべき位置やその数を
格納し、これらのデータはEGA演算ユニット62とシ
ステムコントローラ65とに送られる。また、システム
コントローラ65は、上記各データに基づいてアライメ
ント時、潜像形成時、ステップアンドリピート方式の露
光時等のウエハステージWSの移動を制御するための一
連の手順を決定する。さらに、図3中にはウエハステー
ジコントローラ66、及びレチクルステージコントロー
ラ67も示されている。
Further, the shot map data section 64 includes a design exposure position (array coordinate value Dn) of a shot area to be exposed on the wafer, and the position and number of shot areas to be sample-aligned (hereinafter, referred to as sample shots). ,
The position and the number of the reticle mark where the latent image is to be formed are stored. These data are sent to the EGA operation unit 62 and the system controller 65. Further, the system controller 65 determines a series of procedures for controlling the movement of the wafer stage WS at the time of alignment, at the time of forming a latent image, at the time of exposure in a step-and-repeat method, and the like based on the above data. Further, FIG. 3 also shows a wafer stage controller 66 and a reticle stage controller 67.

【0032】尚、サンプルショットの位置及び数と、潜
像形成位置及び数とは、アライメント精度や後述の配列
オフセット(ΔOx、ΔOy)の算出精度とスループッ
トとの双方を満足するように予め定められており、これ
らのデータはオペレータが予め入力装置(不図示のキー
ボード等)を用いてショットマップデータ部64に設定
しておく、あるいはシステムコントローラ65が所定の
プログラムに従って自動的に選択、設定するようにして
おけば良い。さらに上記データは、例えばウエハ、下
地、レジストの種類(さらにはその膜厚)、ウエハ処理
プロセスでの処理条件(加熱温度、時間等)、もしくは
下地マークや潜像の検出に使用するアライメントセンサ
ーの種類等に基づいて、経験的に、あるいは実験やシミ
ュレーション等によって決定すれば良く、単位枚数のウ
エハ毎、またはロット毎に異ならせるようにしても構わ
ない。
The positions and numbers of sample shots and the positions and numbers of latent images are determined in advance so as to satisfy both alignment accuracy, calculation accuracy of array offsets (ΔOx, ΔOy) described later, and throughput. These data are set in advance in the shot map data section 64 by an operator using an input device (such as a keyboard (not shown)), or are automatically selected and set by the system controller 65 according to a predetermined program. It is good to keep it. Further, the above data may include, for example, the types of wafers, underlayers, resists (and their film thicknesses), processing conditions (heating temperature, time, etc.) in the wafer processing process, or alignment sensors used to detect underlying marks and latent images. It may be determined empirically, by experiment, simulation, or the like, based on the type or the like, and may be different for each unit number of wafers or for each lot.

【0033】次に、本実施例による位置合わせ方法につ
いて説明する。本実施例では、重ね合わせ露光(本露
光)時にFIA系を用いてEGA方式のアライメントを
行い、潜像検出にはLSA系を用いるものとする。ま
た、図7に示すようにウエハW上には、既に複数の回路
パターン(ショット領域SAij)とウエハマーク(MX
ij、MYij)とがマトリックス状に形成されており、さ
らにその表面にはほぼ一定の厚さ(0.5〜2μm程
度)でレジストが塗布されているものとする。図7にお
いて、i行(紙面内上からi番目のX方向に配列された
ショット列)、j列(紙面内左からj番目のY方向に配
列されたショット列)のショット領域、及びそのウエハ
マークを、ショット領域SAij、ウエハマークMXij、
MYijと表す。
Next, an alignment method according to the present embodiment will be described. In this embodiment, the alignment of the EGA system is performed using the FIA system at the time of the overlay exposure (main exposure), and the LSA system is used for detecting the latent image. Further, as shown in FIG. 7, a plurality of circuit patterns (shot areas SAij) and a wafer mark (MX)
ij, MYij) are formed in a matrix, and the surface thereof is coated with a resist having a substantially constant thickness (about 0.5 to 2 μm). In FIG. 7, a shot area of an i-th row (the i-th shot row arranged in the X direction from the top of the paper), a j-th row (the j-th shot row arranged in the Y direction from the left in the paper), and its wafer The mark is defined as a shot area SAij, a wafer mark MXij,
MYij.

【0034】さて、図1〜図3に示したステッパーで
は、レチクルR(図4)がレチクルステージRSにロー
ディングされ、その中心が光軸AXと一致するように2
組のRA系10A、10Bによりラフアライメントが行
われた後、レチクルステージRSに真空吸着される。さ
らに、主制御系18は基準部材14を用いてレチクルR
のファインアライメントを行う。すなわち、スリットパ
ターンFMaを用いて4つのレチクルマークRMx1、R
Mx2、RMy1、RMy2の各々を検出する。EGA演算ユ
ニット62は、ISS演算ユニット60で算出された4
つの座標値から、干渉計15によって規定される直交座
標系XYに対するレチクルRのX、Y、及び回転方向の
位置ずれ量を算出する。そして、システムコントローラ
65はこの位置ずれ量がほぼ零となるように、ステージ
コントローラ67により干渉計11の出力をモニターし
ながらレチクルステージRSを駆動する。この結果、レ
チクルRが光軸AXに対して正確に位置決めされ、レチ
クルアライメントが終了する。
In the stepper shown in FIGS. 1 to 3, the reticle R (FIG. 4) is loaded on the reticle stage RS, and the reticle R is moved so that its center coincides with the optical axis AX.
After rough alignment is performed by the set of RA systems 10A and 10B, the RA system 10A and 10B are vacuum-sucked to the reticle stage RS. Further, the main control system 18 uses the reference member 14 to control the reticle R
Perform fine alignment. That is, four reticle marks RMx 1 , R
Each of Mx 2 , RMy 1 and RMy 2 is detected. The EGA operation unit 62 calculates the value of 4 calculated by the ISS operation unit 60.
From the two coordinate values, the reticle R is calculated with respect to the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer 15 in terms of X, Y, and the amount of displacement in the rotational direction. Then, the system controller 65 drives the reticle stage RS while monitoring the output of the interferometer 11 with the stage controller 67 so that the amount of displacement becomes substantially zero. As a result, the reticle R is accurately positioned with respect to the optical axis AX, and the reticle alignment ends.

【0035】次に、主制御系18は基準部材14を用い
てX−FIA系20〜34のベースライン計測を実行す
る。まず、スリットパターンFMaを用いてレチクルマ
ークRMx1を検出し、ISS演算ユニット60はその座
標値をアライメントデータ記憶部61に出力する。しか
る後、X−FIA系を用いて基準パターンFMxを検出
し、FIA演算ユニット59はその座標値を記憶部61
に出力する。EGA演算ユニット62は記憶部61に格
納された2つの座標値からX方向のベースラインΔBx
を求め、記憶部63に格納する。尚、Y−FIA系(不
図示)でもベースライン計測を行い、その値ΔByを記
憶部63に格納しておく。
Next, the main control system 18 uses the reference member 14 to measure the baseline of the X-FIA systems 20 to 34. First, to detect the reticle mark RMx 1 using a slit pattern FMa, ISS calculation unit 60 outputs the coordinate value to the alignment data storage unit 61. Thereafter, the reference pattern FMx is detected using the X-FIA system, and the FIA operation unit 59 stores the coordinate values in the storage unit 61.
Output to The EGA operation unit 62 calculates a base line ΔBx in the X direction from the two coordinate values stored in the storage unit 61.
Is obtained and stored in the storage unit 63. Note that a baseline measurement is also performed by a Y-FIA system (not shown), and the value ΔBy is stored in the storage unit 63.

【0036】さらに上記の如きベースライン計測終了
後、ロット内の1枚目のウエハW(図7)がウエハステ
ージWS上にローディングされ、システムコントローラ
65は2組のFIA系を用いてウエハWのプリアライメ
ントを実行する。まず、Y−FIA系はウエハWの外周
付近で、ウエハ中心(領域SA56のショット中心)に関
してほぼ左右対称な位置に形成された2つのショット領
域、例えば図7中のショット領域SA72、SA78のウエ
ハマークMY72、MY78を検出し、FIA演算ユニット
59はそのY方向の位置(座標値)を算出する。一方、
X−FIA系はウエハWの外周付近で、上記2つのショ
ット領域SA72、SA78からほぼ等距離にあるショット
領域、例えば図7中のショット領域SA24のウエハマー
クMX24を検出し、FIA演算ユニット59にてそのX
方向の位置が算出される。
After the baseline measurement as described above is completed, the first wafer W in the lot (FIG. 7) is loaded on the wafer stage WS, and the system controller 65 uses the two sets of FIA systems to load the wafer W. Perform pre-alignment. First, Y-FIA system in the vicinity of the outer periphery of the wafer W, the wafer center two shot areas formed in substantially symmetrical positions with respect to (the area shot center of the SA 56), for example, the shot area SA in Fig. 7 72, SA detecting the wafer mark MY 72, MY 78 of 78, FIA computation unit 59 calculates the position of the Y-direction (coordinate values). on the other hand,
The X-FIA system detects a shot area which is almost equidistant from the two shot areas SA 72 and SA 78 , for example, a wafer mark MX 24 of the shot area SA 24 in FIG. In the arithmetic unit 59, the X
The position in the direction is calculated.

【0037】EGA演算ユニット62は、アライメント
データ記憶部61に格納された3つのショット領域のマ
ーク位置情報に基づいて、直交座標系XYに対するウエ
ハWの位置ずれ量(回転誤差を含む)を算出する。しか
る後、システムコントローラ65はこの位置ずれ量がほ
ぼ零となるように、ステージコントローラ66によりウ
エハステージWSを駆動することで、ウエハWのプリア
ライメントが終了する。この結果、レチクルRとウエハ
W(ショット領域SAij)との相対的な位置ずれが1μ
m以下の精度で補正されることになる。
The EGA calculation unit 62 calculates the amount of displacement (including the rotation error) of the wafer W with respect to the rectangular coordinate system XY based on the mark position information of the three shot areas stored in the alignment data storage unit 61. . Thereafter, the system controller 65 drives the wafer stage WS by the stage controller 66 so that the amount of displacement becomes substantially zero, thereby completing the pre-alignment of the wafer W. As a result, the relative displacement between reticle R and wafer W (shot area SAij) is 1 μm.
It is corrected with an accuracy of m or less.

【0038】次に、先に述べた特開昭61−44429
号公報に開示された手法に従って、ウエハW上の全ての
ショット領域SAijの配列座標値(Fgx、Fgy)を算出
する。まず、システムコントローラ65は2組のFIA
系を用いてサンプルアライメントを実行する。そこで、
ショットマップデータ部64からサンプルショットに関
するデータ(位置、数)を読み出し、このデータ、すな
わちサンプルショットの設計上の配列座標値(Dx、D
y)と、記憶部63に格納されたベースラインΔBx、
ΔByとに従ってウエハステージWSをステッピングさ
せていく。これにより、X−FIA系とY−FIA系と
の各々に対して、サンプルショットのウエハマークMX
ij、MYijの各々が順次位置決めされる。ここで、本実
施例でのサンプルショットは、ウエハW上の複数のショ
ット領域ijのうち、その外周付近に位置するm個(m≧
3)のショット領域、例えば図7中の7つのショット領
域SA13、SA26、SA32、SA59、SA62、SA77
SA82が設定されているものとする。この結果、FIA
演算ユニット59では所定の波形処理によりマーク位置
が算出され、これら位置情報は配列座標値(Mgx、、M
gy)としてアライメントデータ記憶部61に送られる。
Next, the above-mentioned JP-A-61-44429 is described.
In accordance with the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-207, array coordinate values (Fgx, Fgy) of all the shot areas SAij on the wafer W are calculated. First, the system controller 65 has two sets of FIAs.
Perform sample alignment using the system. Therefore,
Data (position, number) relating to the sample shot is read out from the shot map data section 64, and this data, that is, the design array coordinate values (Dx, D
y), the baseline ΔBx stored in the storage unit 63,
The wafer stage WS is stepped according to ΔBy. Thereby, the wafer mark MX of the sample shot is provided for each of the X-FIA system and the Y-FIA system.
ij and MYij are sequentially positioned. Here, among the plurality of shot areas ij on the wafer W, the number of sample shots in this embodiment is m (m ≧ m) located near the outer periphery thereof.
3) shot areas, for example, the seven shot areas SA 13 , SA 26 , SA 32 , SA 59 , SA 62 , SA 77 , and so on in FIG.
It is assumed that SA 82 has been set. As a result, FIA
The arithmetic unit 59 calculates the mark position by a predetermined waveform processing, and the position information is based on the array coordinate values (Mgx, Mg).
gy) is sent to the alignment data storage unit 61.

【0039】ここで、本実施例では7つのショット領域
SAijの各々の2組(X、Y方向)のウエハマークMX
ij、MYijの位置を計測しているが、計測不能なマー
ク、あるいはその計測値が極端に設計値と異なるマーク
(以下、不良マークと称す)についてはリジェクトし、
残りのマーク位置のみを用いるようにしても良い。この
とき、不良マークを有するショット領域そのものをリジ
ェクトしても良い。また、リジェクトされるショット領
域近傍のショット領域を代替ショットとして選択し、そ
のマーク位置を計測して用いるようにしても良い。さら
に代替ショットでは、不良マークに対応したウエハマー
クMXijとMYijとのいずれか一方のみを計測するだけ
でも良い。例えば、ショット領域SA82のウエハマーク
MX82が不良であるときは、ショット領域SA73を代替
ショットとして選択し、そのウエハマークMX73、MY
73の両方、またはマークMX73のみの位置を計測すれば
良い。また、ウエハマークMXijとMYijとの両方の位
置が計測されたショット領域を1つのサンプルショット
と見做し、本実施例では少なくとも3つのサンプルショ
ットについてマーク計測を行う必要がある。尚、1つの
ショット領域では一方(例えばX方向)のマークのみが
計測され、その代替ショットで他方(Y方向)のマーク
が計測された場合、これらを1つのサンプルショットと
見做してカウントするようにしても良い。
Here, in this embodiment, two sets (X, Y directions) of the wafer mark MX of each of the seven shot areas SAij are set.
Although the positions of ij and MYij are measured, marks that cannot be measured or marks whose measured values are extremely different from the design values (hereinafter referred to as defective marks) are rejected.
Only the remaining mark positions may be used. At this time, the shot area itself having the defective mark may be rejected. Alternatively, a shot area near the shot area to be rejected may be selected as an alternative shot, and its mark position may be measured and used. In the alternative shot, only one of the wafer marks MXij and MYij corresponding to the defective mark may be measured. For example, when the wafer mark MX 82 of the shot area SA 82 is defective, select the shot area SA 73 alternatively shots, the wafer mark MX 73, MY
It is sufficient to measure the positions of both the marks 73 or only the mark MX 73 . Further, a shot area in which both the positions of the wafer marks MXij and MYij are measured is regarded as one sample shot, and in the present embodiment, it is necessary to perform mark measurement on at least three sample shots. When only one mark (for example, in the X direction) is measured in one shot area, and when the other (Y direction) mark is measured in the substitute shot, these marks are counted as one sample shot. You may do it.

【0040】さて、EGA演算ユニット62はアライメ
ントデータ記憶部61に記憶された7つのサンプルショ
ットの計測上の配列座標値(Mgx、、Mgy)と、ショッ
トマップデータ部64に格納された設計上の配列座標値
(Dx、Dy)とに基づいて、ステップアンドリピート
方式で位置合わせすべきウエハW上でのショット配列の
規則性を決定する。すなわち、以下の数式1に示す写像
関係式(行列式Mg=Ag・D+Og)における変換行
列Ag、Ogを決定する。但し、上記関係式における変
換行列Ag、Ogは、残存回転誤差θg 、直交度ωg
びスケーリング誤差Rgx、Rgyと、オフセット誤差Og
x、Ogyとの夫々をパラメータとして含み、変換行列A
gは2行2列、Ogは2行1列の行列である。
The EGA operation unit 62 calculates the measured array coordinate values (Mgx, Mgy) of the seven sample shots stored in the alignment data storage unit 61 and the design coordinate values stored in the shot map data unit 64. Based on the array coordinate values (Dx, Dy), the regularity of the shot array on the wafer W to be aligned by the step-and-repeat method is determined. That is, the transformation matrices Ag and Og in the mapping relational expression (determinant Mg = Ag · D + Og) shown in the following Expression 1 are determined. However, the transformation matrices Ag and Og in the above relational expressions are the remaining rotation error θ g , the orthogonality ω g and the scaling errors Rgx and Rgy, and the offset error Og
x and Ogy are included as parameters, and the transformation matrix A
g is a matrix of 2 rows and 2 columns, and Og is a matrix of 2 rows and 1 column.

【0041】[0041]

【数1】 (Equation 1)

【0042】尚、変換行列Ag、Ogは以下の数式2、
3で表される。
The transformation matrices Ag and Og are given by
It is represented by 3.

【0043】[0043]

【数2】 (Equation 2)

【0044】[0044]

【数3】 (Equation 3)

【0045】ここで、ウエハ上のショット領域は、計測
上の配列座標値(Mgx、Mgy)及び設計上の配列座標値
(Dx、Dy)に対して残差項(εXg、εYg)が存
在し、上記数式1は以下の数式4のように書き換えられ
る。
Here, the shot area on the wafer has a residual term (εXg, εYg) with respect to the measured array coordinate values (Mgx, Mgy) and the designed array coordinate values (Dx, Dy). Equation 1 above can be rewritten as Equation 4 below.

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】従って、EGA演算ユニット62は上記残
差項(すなわち残差の二乗和)が最小となるように、変
換行列Ag、Ogの各パラメータag 〜fg の値を演算
(最小二乗法)により決定する。尚、上記の如く算出さ
れた変換行列Ag、Ogは記憶部63に格納される。さ
らにEGA演算ユニット62は、上記数式1からウエハ
W上の全てのショット領域SAijの配列座標値(Fgx、
Fgy)を算出し、この演算結果を記憶部63とシステム
コントローラ65とに送る。
[0047] Thus, EGA calculation unit 62 as described above residue Sako (i.e. the sum of the squares of residuals) is minimized, transform matrix Ag, calculates the values of the parameters a g ~f g of Og (least square method ). The conversion matrices Ag and Og calculated as described above are stored in the storage unit 63. Further, the EGA operation unit 62 calculates the array coordinate values (Fgx, Fgx,
Fgy) is calculated, and the calculation result is sent to the storage unit 63 and the system controller 65.

【0048】ここで、後述するように本実施例ではウエ
ハWの外周付近で、かつ下地に回路パターンやアライメ
ントマークが形成されていない領域(ショット領域及び
ストリートラインを除く未露光領域)、例えば図7中の
領域ND1 〜ND5 にレチクルマークの潜像を形成す
る。これらの未露光領域は、図8中に点線で示すように
ウエハW上でショット領域の一部が欠けるため、レチク
ルパターンが転写されなかったものである。このため、
本実施例では上記座標値の算出に際して、未露光領域N
2 〜ND5 の各々に仮想的に設定されるn個(n≧
3)のショット領域、例えば図8に示す8個の仮想的な
ショット領域(以下、仮想ショットと称す)SAL1〜S
L8の各々についても、予め設計上の配列座標値は分か
っている(データ部64に格納されている)から、上記
演算でその配列座標値(Fgx、Fgy)を算出しておき、
この演算結果も記憶部63とシステムコントローラ65
とに送る。尚、図8に示したウエハWは図7のウエハと
同一のものである。
In this embodiment, as will be described later, an area near the outer periphery of the wafer W and on which no circuit pattern or alignment mark is formed (unexposed area excluding shot areas and street lines), for example, as shown in FIG. the region ND 1 to ND 5 of 7 to form a latent image of the reticle mark. These unexposed areas are areas where the reticle pattern has not been transferred because part of the shot area on the wafer W is missing as shown by the dotted line in FIG. For this reason,
In this embodiment, when calculating the coordinate values, the unexposed area N
N (n ≧ 5 ) virtually set for each of D 2 to ND 5
3) Shot areas, for example, eight virtual shot areas (hereinafter, referred to as virtual shots) SA L1 to SA L shown in FIG.
For each of A L8 , the array coordinate values in design are known in advance (stored in the data section 64), so the array coordinate values (Fgx, Fgy) are calculated by the above calculation,
This calculation result is also stored in the storage unit 63 and the system controller 65.
And send to The wafer W shown in FIG. 8 is the same as the wafer shown in FIG.

【0049】尚、上記の如くサンプルアライメントを実
行して、最小二乗法により変換行列Ag、Og(パラメ
ータag 〜fg )を求めてから配列座標値(Fgx、Fg
y)を算出するまでの一連の動作を、以下では単にg−
EGAと呼ぶことにする。また、g−EGAでは変換行
列Ag、Og(パラメータag 〜fg )と8つの仮想シ
ョットの配列座標値のみを算出するだけでも良い。とこ
ろで、g−EGAで算出される配列座標値を(Fgx、F
gy)としたのは、最小二乗法の適用により計算上の配列
座標値(Fgx、Fgy)と計測上の配列座標値(Mgx、M
gy)とがウエハ上の全てのショット領域において必ずし
も一致しないからである。
[0049] Incidentally, by running the sample alignment as described above, the transform matrix Ag by the method of least squares, Og (parameters a g ~f g) array coordinate values from seeking (Fgx, Fg
A series of operations up to the calculation of y) will be simply referred to as g−
Let's call it EGA. Further, g-EGA the conversion matrix Ag, Og (parameters a g ~f g) and may only be calculated only array coordinate values of the eight virtual shots. By the way, the array coordinate value calculated by g-EGA is represented by (Fgx, Fgx
gy) is calculated by applying the least squares method to the calculated array coordinate values (Fgx, Fgy) and the measured array coordinate values (Mgx, Mgx).
gy) does not always match in all shot areas on the wafer.

【0050】次に、システムコントローラ65は先の配
列座標値(Fgx、Fgy)、特に仮想ショットの配列座標
値に従ってウエハステージWSをステッピングさせてい
き、ウエハW上の未露光領域ND2 〜ND5 の各々にレ
チクルパターン(図4(a))を露光する。このとき、シ
ステムコントローラ65はレチクルマークRMx1、RM
y1のみに露光光ILが照射されるように、予めレチクル
ブラインド6を駆動して照明視野を調整しておく。この
結果、レチクルマークRMx1、RMy1の像、すなわち潜
像がレジスト層に形成されることになる。上記の如き潜
像の形成に際しては、使用するレジストの飽和エネルギ
ーの2〜3倍程度の露光量をレジスト層に与える。以下
では、仮想ショットSAL1に付随したレチクルマークR
Mx1、RMy1の各潜像を潜像マークLXL1、LYL1と呼
ぶ。図8には示していないが、他の仮想ショットについ
ても同様である。
Next, the system controller 65 steps the wafer stage WS in accordance with the previous arrangement coordinate values (Fgx, Fgy), especially the arrangement coordinate values of the virtual shots, and unexposed areas ND 2 to ND 5 on the wafer W. Is exposed to a reticle pattern (FIG. 4A). At this time, the system controller 65 sets the reticle marks RMx 1 , RM
As y 1 only the exposure light IL is irradiated in advance to adjust the illumination field by driving the advance reticle blind 6. As a result, images of the reticle marks RMx 1 and RMy 1 , that is, latent images are formed on the resist layer. In forming the latent image as described above, an exposure amount of about 2 to 3 times the saturation energy of the resist to be used is applied to the resist layer. In the following, the reticle mark R attached to the virtual shot SA L1
Each latent image mx 1, RMy 1 is referred to as a latent image mark LX L1, LY L1. Although not shown in FIG. 8, the same applies to other virtual shots.

【0051】ここで、レチクルマークRMx1、RMy1
レチクルRとショット領域SAijとを正確に重ね合わせ
たとき、その投影像がウエハマークMXij、MYijと一
致する(重なる)ものである。尚、レチクルマークRM
x1、RMy1の投影像とウエハマークMXij、MYijとが
予め定められた間隔だけ離れて形成されるように、レチ
クルマークRMx1、RMy1を配置するようにしても良
い。また、レチクルブラインド6を用いてレチクルマー
クRMx1、RMy1以外の領域を遮光することは難しいの
で、例えば補助遮光板を配置してパターン領域PAを遮
光し、レチクルマークRMx2、RMy2はレチクルブライ
ンド6で遮光するようにしても良い。但し、本実施例で
は未露光領域ND2 〜ND5 の各々の仮想的なショット
領域に付随して潜像を形成することとしたので、レチク
ルマークRMx1、RMy1以外の領域を遮光せずとも、レ
チクル全面に露光光ILを照射するようにしても構わな
い。この際、仮想ショットと隣接したショット領域のウ
エハマークに対してレチクルマークRMx2、またはRM
y2が投影され得る。例えば、仮想ショットSAL2で潜像
を形成する際、ショット領域SA27のウエハマークMY
27に対してレチクルマークRMy2が重なって露光され
る。このため、レチクルマークRMx2、RMy2はレチク
ルブラインド6で遮光することが望ましい。
Here, when reticle marks RMx 1 and RMy 1 are accurately superimposed on reticle R and shot area SAij, their projected images coincide (overlap) with wafer marks MXij and MYij. In addition, reticle mark RM
The reticle marks RMx 1 , RMy 1 may be arranged so that the projection images of x 1 , RMy 1 and the wafer marks MXij, MYij are formed apart from each other by a predetermined interval. Since it is difficult to shield the area other than the reticle marks RMx 1 and RMy 1 using the reticle blind 6, for example, an auxiliary light shielding plate is arranged to shield the pattern area PA, and the reticle marks RMx 2 and RMy 2 are Light may be blocked by the blind 6. However, since in this embodiment it was decided to form a latent image in association with a virtual shot region of each of the unexposed area ND 2 to ND 5, without shielding the region other than the reticle mark RMx 1, RMy 1 In both cases, the entire surface of the reticle may be irradiated with the exposure light IL. At this time, the reticle mark RMx 2 or RMx is used for the wafer mark in the shot area adjacent to the virtual shot.
y 2 can be projected. For example, when forming a latent image with the virtual shot SA L2 , the wafer mark MY in the shot area SA 27
Reticle mark RMy 2 is overlapping exposed to 27. For this reason, it is desirable that the reticle marks RMx 2 and RMy 2 be shielded from light by the reticle blind 6.

【0052】さて、上記の如くレチクルマークRMx1
RMy1の潜像が形成されると、システムコントローラ6
5は潜像検出に最適なアライメントセンサー、特に本実
施例ではLSA系を選択し、2組のLSA系を用いて潜
像マークを検出する。まず、システムコントローラ65
は記憶部63から仮想ショットに関するデータ(位置、
数)を読み出し、各仮想ショットの計算上の配列座標値
(Fgx、Fgy)に従ってウエハステージWSをステッピ
ングさせていき、仮想ショット毎にX−LSA系とY−
LSA系の各スポット光と2組の潜像マーク(LXL1
LYL1等)の各々とを相対移動させる。この結果、LS
A演算ユニット57では所定の波形処理によりマーク位
置が算出され、これら位置情報は配列座標値(Mtx、、
Mty)としてアライメントデータ記憶部61に送られ
る。
Now, as described above, the reticle mark RMx 1 ,
When the latent image of RMy 1 is formed, the system controller 6
Reference numeral 5 denotes an alignment sensor most suitable for detecting a latent image, in particular, an LSA system is selected in this embodiment, and a latent image mark is detected using two sets of LSA systems. First, the system controller 65
Is data (position,
) Is read out, and the wafer stage WS is stepped according to the calculated array coordinate values (Fgx, Fgy) of each virtual shot, and the X-LSA system and Y-
Each spot light of the LSA system and two sets of latent image marks (LX L1 ,
LY L1 ). As a result, LS
The A operation unit 57 calculates the mark position by a predetermined waveform processing, and these position information is based on the array coordinate values (Mtx,.
Mty) is sent to the alignment data storage unit 61.

【0053】ここで、本実施例では潜像検出に際して
も、計測不能なマーク、あるいはその計測値が極端に設
計値と異なるマークについてはリジェクトし、残りのマ
ーク位置のみを用いるようにする。このとき、不良な潜
像マークを有する仮想ショットそのものをリジェクトし
ても良い。また、図8に示したウエハW上の複数の仮想
ショットのうち、本実施例ではレチクルマークRMx1
RMy1との潜像を共に形成可能な8つの仮想ショットを
選択したが、いずれか一方の潜像のみ形成可能な仮想シ
ョットを選択しても良い。さらに上記の如きリジェクト
に備え、先に選択した8つの仮想ショット以外に、例え
ば選択ショット近傍の少なくとも1つの仮想ショットを
代替ショットとして指定して潜像を形成しておき、その
マーク位置を代用できるようにしても良い。また、2組
の潜像マークの位置が共に計測された仮想ショットを1
つと見做すと、本実施例では少なくとも3つの仮想ショ
ットについて潜像検出を行う必要がある。尚、1つの仮
想ショットでは一方(例えばX方向)の潜像マークのみ
が計測され、その代替ショットで他方(Y方向)の潜像
マークが計測された場合、これらを1つの仮想ショット
と見做してカウントしても良い。
In this embodiment, when detecting a latent image, a mark that cannot be measured or a mark whose measured value is extremely different from the design value is rejected, and only the remaining mark positions are used. At this time, the virtual shot itself having the bad latent image mark may be rejected. Further, among the plurality of virtual shots on the wafer W shown in FIG. 8, it was chosen eight virtual shots together can form a latent image of the reticle mark RMx 1 and RMy 1 in this embodiment, either one A virtual shot that can form only the latent image may be selected. Further, in preparation for the reject as described above, in addition to the eight virtual shots selected previously, for example, at least one virtual shot near the selected shot is designated as a substitute shot to form a latent image, and the mark position can be substituted. You may do it. In addition, a virtual shot in which the positions of the two sets of latent image marks are measured together is taken as one.
In this embodiment, it is necessary to detect latent images for at least three virtual shots. If only one latent image mark is measured in one virtual shot (for example, in the X direction) and if the other latent image mark is measured in the alternative shot (in the Y direction), these are regarded as one virtual shot. You may count.

【0054】次に、EGA演算ユニット62はアライメ
ントデータ記憶部61に記憶された8つの仮想ショット
の計測上の配列座標値(Mtx、、Mty)と、g−EGA
で記憶部63に格納された計算上の配列座標値(Fg
x、、Fgy)とに基づいて、ウエハW上での潜像の配列
の規則性、すなわち以下の数式5に示す写像関係式(行
列式Mt=At・Fg+Ot)における変換行列At、
Otを算出する。ここで、潜像の配列の規則性は、実際
に重ね合わせ露光を行ったときのそのパターン像の配列
に規則性に対応するものである。但し、上記関係式にお
ける変換行列At、Otは、残存回転誤差θt 、直交度
ωt 及びスケーリング誤差Rtx、Rtyと、オフセット誤
差Otx、Otyとの夫々をパラメータとして含み、変換行
列Atは2行2列、Otは2行1列の行列である。
Next, the EGA calculation unit 62 calculates the measured array coordinate values (Mtx, Mty) of the eight virtual shots stored in the alignment data storage unit 61 and the g-EGA.
The calculated array coordinate values (Fg
x, Fgy), based on the regularity of the arrangement of the latent images on the wafer W, that is, the transformation matrix At in the mapping relational expression (determinant Mt = At · Fg + Ot) shown in the following Expression 5.
Calculate Ot. Here, the regularity of the arrangement of the latent images corresponds to the regularity of the arrangement of the pattern images when the overlay exposure is actually performed. However, the transformation matrices At and Ot in the above relational expression include, as parameters, the remaining rotation error θ t , the orthogonality ω t and the scaling errors Rtx and Rty, and the offset errors Otx and Oty, and the transformation matrix At has two rows. Two columns, Ot is a matrix of two rows and one column.

【0055】[0055]

【数5】 (Equation 5)

【0056】尚、変換行列At、Otは以下の数式6、
7で表される。
The transformation matrices At and Ot are given by the following equation (6).
It is represented by 7.

【0057】[0057]

【数6】 (Equation 6)

【0058】[0058]

【数7】 (Equation 7)

【0059】ここで、ウエハ上のショット領域は、計測
上の配列座標値(Mtx、Mty)及び計算上の配列座標値
(Fgx、Fgy)に対して残差項(εXt、εYt)が存
在し、上記数式5は以下の数式8のように書き換えられ
る。
Here, the shot area on the wafer has residual terms (εXt, εYt) with respect to the measured array coordinate values (Mtx, Mty) and the calculated array coordinate values (Fgx, Fgy). Equation 5 is rewritten as Equation 8 below.

【0060】[0060]

【数8】 (Equation 8)

【0061】従って、EGA演算ユニット62は上記残
差項が最小となるように、変換行列At、Otの各パラ
メータat 〜ft の値を演算(最小二乗法)により決定
する。上記の如く算出された変換行列At、Otは記憶
部63に格納される。尚、ここでは上記数式5を用いて
ウエハW上の全ての仮想ショットの配列座標値を算出す
る必要はない。また、潜像検出から最小二乗法により変
換行列At、Ot(パラメータat 〜ft )を算出する
までの一連の動作を、以下では単にt−EGAと呼ぶこ
とにする。
[0061] Thus, EGA calculation unit 62 so that the residuals is minimized, transformation matrices At, is determined by calculating the values of the parameters a t ~f t of Ot (least squares method). The conversion matrices At and Ot calculated as described above are stored in the storage unit 63. Here, it is not necessary to calculate the array coordinate values of all the virtual shots on the wafer W by using Expression 5 above. The conversion matrix by the least square method from the latent image detection At, the series of operations until the calculated Ot (parameters a t ~f t), in the following simply referred to as t-EGA.

【0062】さて、EGA演算ユニット62はg−EG
Aとt−EGAとの各々で算出され、記憶部63に格納
された2組のパラメータag 〜fg 、at 〜ft を読み
出す。ここで、残存回転誤差θg 、θt 、及び直交度ω
g 、ωt は微小量であるから、g−EGAとt−EGA
との各々での6つの誤差パラメータは、以下の数式9、
10で表される。
Now, the EGA operation unit 62 calculates g-EG
Is calculated in each of A and t-EGA, 2 sets of parameters a g ~f g stored in the storage unit 63 reads the a t ~f t. Here, the remaining rotation errors θ g and θ t and the orthogonality ω
g, since the ω t is a very small amount, g-EGA and t-EGA
The six error parameters at each of are:
It is represented by 10.

【0063】[0063]

【数9】 (Equation 9)

【0064】[0064]

【数10】 (Equation 10)

【0065】次に、EGA演算ユニット62はウエハ上
のショット領域の位置と、潜像の位置(すなわち重ね合
わせ露光されるレチクルパターンの実際の露光位置)と
の差、換言すればg−EGAとt−EGAとでのオフセ
ット誤差の差(Ogx−Otx)、(Ogy−Oty)を求め、
この差をシステムオフセットとして記憶部63に格納す
る。さらに、EGA演算ユニット62はスケーリング誤
差(Rgx、Rgy)、または(Rtx、Rty)に基づいて、
ウエハW上のショット領域の倍率誤差(大きさの変化
量)を算出し、この情報をシステムコントローラ65に
送る。システムコントローラ65は、スケーリングによ
るショット領域の倍率変化を相殺するように、結像特性
補正部19を用いて投影光学系13の投影倍率を調整
し、ショット領域とレチクルパターンの投影像との倍率
誤差をほぼ零とする。
Next, the EGA calculation unit 62 calculates the difference between the position of the shot area on the wafer and the position of the latent image (ie, the actual exposure position of the reticle pattern to be overlaid and exposed), in other words, g-EGA. The difference (Ogx-Otx) and (Ogy-Oty) of the offset error with t-EGA are obtained,
This difference is stored in the storage unit 63 as a system offset. Further, the EGA calculation unit 62 calculates the scaling error (Rgx, Rgy) or (Rtx, Rty) based on:
The magnification error (size change amount) of the shot area on the wafer W is calculated, and this information is sent to the system controller 65. The system controller 65 adjusts the projection magnification of the projection optical system 13 using the imaging characteristic correction unit 19 so as to cancel the change in magnification of the shot area due to scaling, and adjusts the magnification error between the shot area and the projected image of the reticle pattern. Is set to almost zero.

【0066】以上により、本露光前のオフセット計測が
終了し、システムコントローラ65はウエハWに対する
重ね合わせ露光を開始する。本実施例では、FIA系に
よるEGA方式を採用して重ね合わせ露光を実行する
が、サンプルアライメント等は既にg−EGAで行って
いるので、ここでは以下の数式11を用いてウエハW上
の全てのショット領域の配列座標値(Fx、Fy)を算
出する。但し、数式11中の変換行列Ag(パラメータ
g 〜dg )はg−EGAで算出したものをそのまま使
用する。従って、数式11から算出される配列座標(F
x、Fy)はg−EGA(数式1)で求めた配列座標
(Fgx、Fgy)を、t−EGAで求めたオフセット誤差
(Otx、Oty)で補正したものである。
As described above, the offset measurement before the main exposure is completed, and the system controller 65 starts the overlay exposure on the wafer W. In the present embodiment, the overlay exposure is performed by employing the EGA method based on the FIA system. However, since the sample alignment and the like have already been performed by g-EGA, all of the data on the wafer W is calculated using the following Expression 11. Are calculated (Fx, Fy). However, transform matrix Ag in Equation 11 (parameter a g to d g) is used as it is calculated in g-EGA. Therefore, the array coordinates (F
x, Fy) is obtained by correcting the array coordinates (Fgx, Fgy) obtained by g-EGA (Equation 1) with the offset errors (Otx, Oty) obtained by t-EGA.

【0067】[0067]

【数11】 [Equation 11]

【0068】システムコントローラ65は、EGA演算
ユニット62での演算結果(Fx、Fy)に従ってウエ
ハステージWSをステッピングさせていき、ショット領
域毎にレチクルパターンの重ね合わせ露光を行う。この
結果、アライメント誤差(オフセットによる横ずれ)、
及び倍率誤差をほぼ零にでき、高精度な重ね合わせ露光
が行われることになる。尚、数式11から配列座標値
(Fx、Fy)を算出せずとも、g−EGAで算出した
配列座標値(Fgx、Fgy)に従ってウエハステージWS
をステッピングさせ、ショット領域毎にt−EGAで算
出したオフセット(Otx、Oty)だけずらして位置決め
するようにしても良い。
The system controller 65 steps the wafer stage WS in accordance with the calculation results (Fx, Fy) in the EGA calculation unit 62, and performs superposition exposure of the reticle pattern for each shot area. As a result, alignment errors (lateral displacement due to offset),
In addition, the magnification error can be reduced to almost zero, and high-accuracy overlay exposure is performed. Note that the wafer stage WS is calculated according to the array coordinate values (Fgx, Fgy) calculated by g-EGA without calculating the array coordinate values (Fx, Fy) from Expression 11.
May be stepped, and the position may be shifted by an offset (Otx, Oty) calculated by t-EGA for each shot area.

【0069】以上のように本実施例では、EGA方式を
適用してシステムオフセットを算出するので、高速、高
精度なオフセット計測が可能で、しかもレチクルマーク
の潜像をウエハ上の任意の位置に形成でき、潜像形成に
際して場所上の制約が少ないといった利点がある。特に
未露光領域に潜像を形成すれば、ウエハマークの近傍に
潜像が配置されることがなく、潜像により下地に形成さ
れ得る疑似的なアライメントマークによる次層でのアラ
イメント精度の低下を防止できるという効果が得られ
る。さらに、ウエハマーク(下地マーク)と潜像マーク
とを別々のアライメントセンサーで検出できる、すなわ
ち各マークの検出に最適なアライメントセンサーを選択
して使用できるので、特にシステムオフセットの計測精
度を向上させることが可能となる。
As described above, in this embodiment, since the system offset is calculated by applying the EGA method, high-speed and high-accuracy offset measurement is possible, and the latent image of the reticle mark can be placed at an arbitrary position on the wafer. It has the advantage that it can be formed and there are few restrictions on the place when forming a latent image. In particular, if a latent image is formed in an unexposed area, the latent image will not be disposed near the wafer mark, and the alignment accuracy in the next layer will be reduced due to a pseudo alignment mark that can be formed on the base by the latent image. The effect that it can be prevented is obtained. Furthermore, since the wafer mark (underlying mark) and the latent image mark can be detected by separate alignment sensors, that is, the optimum alignment sensor can be selected and used for detecting each mark. Becomes possible.

【0070】ところで、本実施例ではFIA系を用いて
g−EGAを行い、LSA系を用いてt−EGAを行っ
ていたが、t−EGAでは下地やレジストの種類、潜像
マークの形状等に応じて潜像検出に最適なアライメント
センサーを選択すれば良く、例えばLIA系を使用して
も構わない。また、g−EGAとt−EGAとで同一の
アライメントセンサーを用いるようにしても良いが、g
−EGAでは本露光で使用するアライメントセンサーを
用いることが望ましい。特に本実施例では、本露光時に
EGA方式のアライメントを行うことを前提とし、本露
光ではg−EGAで算出した変換行列Agはそのまま用
いてシステムオフセットの補正のみを行っている。この
ため、g−EGAでのサンプルショットの位置や数は、
通常の本露光時と同様にショット領域の配列座標、すな
わち変換行列Agが十分な精度で算出されるように決定
しておく。換言すれば、g−EGAは従来装置で重ね合
わせ露光に先立って行われるEGAと全く同様に行うこ
とが望ましい。
In this embodiment, g-EGA is performed by using the FIA system and t-EGA is performed by using the LSA system. However, in the case of the t-EGA, the type of the base and the resist, the shape of the latent image mark, etc. In this case, an optimal alignment sensor for detecting a latent image may be selected according to the conditions, and for example, an LIA system may be used. Further, the same alignment sensor may be used for g-EGA and t-EGA.
-In EGA, it is desirable to use an alignment sensor used in the main exposure. In particular, in the present embodiment, it is assumed that the alignment of the EGA method is performed at the time of the main exposure. In the main exposure, only the correction of the system offset is performed using the conversion matrix Ag calculated by g-EGA as it is. For this reason, the position and number of sample shots in g-EGA are
As in the case of normal main exposure, the arrangement coordinates of the shot area, that is, the conversion matrix Ag are determined so as to be calculated with sufficient accuracy. In other words, it is desirable that g-EGA be performed in exactly the same way as EGA performed prior to overlay exposure in a conventional apparatus.

【0071】ここで、図9を参照してLIA系を用いた
潜像検出について簡単に説明する。図9(a)におい
て、LIA系の2本のビームBM1 、BM2 が互いに異
なる2方向から交差角2ψ0 で回折格子状のウエハマー
クGA(ピッチは2P)に入射すると、当該マークGA
上には2本のビームによる干渉縞IF(ピッチはP)が
形成される。ところで、上記装置(図1、図2)では投
影光学系13の光軸AXに沿って発生するビームBM1
の−1次回折光B1(-1) と、ビームBM2 の+1次回折
光B2(+1) との干渉光を光電検出器52で受光する。光
電検出器52には3つの受光面、すなわち上記干渉光を
受光する第1受光面と、この第1受光面を挟んで第2、
第3受光面が設けられている。特に第2、第3受光面
は、LSA系のスポット光の照射によりウエハマークか
ら発生する+1〜+3次回折光と−1〜−3次回折光と
を独立に検出するためのものである。
Here, detection of a latent image using the LIA system will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 9A, when two LIA beams BM 1 and BM 2 are incident on a diffraction grating wafer mark GA (pitch is 2P) at an intersection angle of 2 角0 from two different directions, the mark GA
Above, an interference fringe IF (pitch: P) is formed by two beams. By the way, in the above apparatus (FIGS. 1 and 2), the beam BM 1 generated along the optical axis AX of the projection optical system 13
And the -1st-order diffracted light B 1 (-1), the interference light of the beam BM 2 + 1-order diffracted light B 2 (+1) is received by the photoelectric detector 52. The photoelectric detector 52 has three light receiving surfaces, that is, a first light receiving surface for receiving the interference light, and a second light receiving surface with the first light receiving surface interposed therebetween.
A third light receiving surface is provided. In particular, the second and third light receiving surfaces are for independently detecting + 1st to + 3rd order diffracted light and -1st to -3rd order diffracted light generated from the wafer mark by irradiation of the LSA system spot light.

【0072】さらにウエハマークGAからは、±1次回
折光B1(-1) 、B2(+1) とともに、ビームBM1 の0次
回折光B1(0)とビームBM2 の+2次回折光B2(+2) と
が同一方向に発生し、ビームBM1 の−2次回折光B
1(-2) とビームBM2 の0次回折光B2(0)とが同一方向
に発生する。この2つの干渉光は先の第2、第3受光面
で受光され、光電検出器52は両者を加算して得た光電
信号も出力する。従って、ウエハマーク(下地マーク)
の計測に際しては、LIA演算ユニット58が光電検出
器52からの2つの光電信号の少なくとも一方と、光電
検出器56からの光電信号(参照信号)SRとの波形上
の位相差からマーク位置を決定する。
[0072] From further wafer mark GA, ± 1-order diffracted light B 1 (-1), with B 2 (+1), a beam BM 1 0-order diffracted light B 1 (0) and the beam BM 2 +2 order diffracted light B 2 (+2) are generated in the same direction, and the second-order diffracted light B of the beam BM 1
1 (-2) and the zero-order diffracted light B 2 (0) of the beam BM 2 are generated in the same direction. The two interference lights are received by the second and third light receiving surfaces, and the photoelectric detector 52 also outputs a photoelectric signal obtained by adding the two. Therefore, the wafer mark (base mark)
In the measurement, the LIA operation unit 58 determines the mark position from the waveform phase difference between at least one of the two photoelectric signals from the photoelectric detector 52 and the photoelectric signal (reference signal) SR from the photoelectric detector 56. I do.

【0073】さて、上記構成のLIA系を用いる場合、
ウエハマークGAと同一ピッチの潜像マークを用いて±
1次回折光を光電検出するようにしても良いが、コント
ラストの点では0次回折光を受光した方が有利である。
このため、LIA系では図9(b)に示すようなピッチ
Pの潜像マークGBを用いることとし、位置計測に際し
ては当該マークから発生する回折光のうち、同一方向に
発生するビームBM1の0次回折光B1(0)及びビームB
2 の+1次回折光B2(+1) の干渉光と、ビームBM1
の−1次回折光B1(-1) 及びビームBM2 の0次回折光
2(0)の干渉光とを受光する。ここで、この2つの干渉
光は光電検出器52の第2、第3受光面に入射すること
になる。つまり、潜像マークのピッチをウエハマークの
ピッチの半分に設定することで、LIA系の構成を変更
することなく、潜像マークの計測精度を向上させること
が可能となる。従って、潜像マークの計測に際しては、
LIA演算ユニット58が光電検出器52の第2、第3
受光面からの光電信号と参照信号SRとの位相差からマ
ーク位置を決定することになる。
When the LIA system having the above configuration is used,
Using a latent image mark having the same pitch as the wafer mark GA, ±
Although the first-order diffracted light may be photoelectrically detected, it is more advantageous to receive the zero-order diffracted light in terms of contrast.
Therefore, in the LIA system, a latent image mark GB having a pitch P as shown in FIG. 9B is used, and at the time of position measurement, of the diffracted light generated from the mark, the beam BM 1 generated in the same direction is used. Zero-order diffracted light B 1 (0) and beam B
The interference light of the + 1st-order diffracted light B 2 (+1) of M 2 and the beam BM 1
-1 receives the interference light of the diffracted light B 1 (-1) and 0-order diffracted light B 2 (0) of the beam BM 2. Here, these two interference lights are incident on the second and third light receiving surfaces of the photoelectric detector 52. In other words, by setting the pitch of the latent image marks to half of the pitch of the wafer marks, it becomes possible to improve the measurement accuracy of the latent image marks without changing the configuration of the LIA system. Therefore, when measuring the latent image mark,
The LIA operation unit 58 controls the second and third
The mark position is determined from the phase difference between the photoelectric signal from the light receiving surface and the reference signal SR.

【0074】また、上記実施例でのt−EGAでは8つ
の仮想ショット(図8)に対して潜像を形成することと
したが、その数や位置は変換行列At、Otの算出精度
に応じて決定すれば良い。さらに未露光領域が狭く(面
積が小さい)、仮想ショットの数が少なくなり得る場合
には、ウエハW上の複数のショット領域の中から少なく
とも1つのショット領域を仮想ショットとして選択し、
当該ショットを計測用の捨てショット(未露光領域の一
部)として用いても良い。捨てショットを使用する場合
には、前層までの露光工程で当該ショットに対してパタ
ーン露光を行わないことが望ましい。また、捨てショッ
トとして指定するショット領域は、ウエハW上で最外周
に位置するものが望ましい。これは、最外周のショット
領域での不良発生率が比較的高いからである。
Further, in the t-EGA in the above embodiment, the latent images are formed for eight virtual shots (FIG. 8). Should be determined. Further, when the unexposed area is small (the area is small) and the number of virtual shots can be reduced, at least one shot area is selected as a virtual shot from a plurality of shot areas on the wafer W,
The shot may be used as a discard shot for measurement (a part of the unexposed area). When a discard shot is used, it is desirable not to perform pattern exposure on the shot in the exposure step up to the previous layer. Further, it is desirable that the shot area designated as the discard shot is located on the outermost periphery on the wafer W. This is because the defect occurrence rate in the outermost shot area is relatively high.

【0075】さらに、上記実施例ではt−EGAを1回
だけ行うようにしていたが、2回以上t−EGAを行う
ようにしても良く、この場合は各計測値の平均値をオフ
セット誤差として用いれば良い。このとき、潜像検出を
行う仮想ショットの位置や数を、例えば1回のt−EG
A毎に異ならせても構わない。尚、t−EGAでは変換
行列Atまでも算出する必要はなく、変換行列Ot、す
なわちオフセット誤差(Otx、Oty)を算出するだけで
も良い。また、t−EGAで使用する仮想ショットの数
nを、g−EGAで使用するサンプルショットの数mと
同数にする必要は全くなく、ぞれぞれ要求される算出精
度に見合う数や位置とすれば良い。
Further, in the above embodiment, t-EGA is performed only once, but t-EGA may be performed two or more times. In this case, the average value of the measured values is used as the offset error. You can use it. At this time, the position and the number of virtual shots for performing the latent image detection are determined, for example, by one t-EG.
It may be different for each A. In the t-EGA, it is not necessary to calculate even the transformation matrix At, and the transformation matrix Ot, that is, only the offset error (Otx, Oty) may be calculated. Further, the number n of the virtual shots used in the t-EGA does not need to be the same as the number m of the sample shots used in the g-EGA, and the number and the position each correspond to the required calculation accuracy. Just do it.

【0076】また、上記実施例ではロット内の1枚目の
ウエハを用いてシステムオフセット(Ogx−Otx)、
(Ogy−Oty)を計測したので、2枚目以降のウエハで
は特にオフセット計測を行う必要はなく、先の計測値を
そのまま使用してアライメントを行うようにすれば良
い。但し、同一ロット内のウエハであっても、下地やレ
ジストの種類、ウエハマークの種類(形状、段差等)が
異なる、あるいはアライメントセンサーの変更があった
場合には、その変更後の最初のウエハを用いて上記と全
く同様の動作でシステムオフセットを計測することが望
ましい。また、上記の如き条件変更がなくても、単位枚
数のウエハ毎、ロット毎、あるいは単位時間毎にシステ
ムオフセットを計測し、記憶部63に格納されたデータ
を逐次更新していくようにしても良い。さらに、システ
ムオフセットが極端に大きい場合には、レチクルアライ
メント、ベースライン計測、あるいは投影光学系13の
結像特性(倍率、ディストーション等)の計測等を再度
実行することが望ましい。または、g−EGA(すなわ
ち本露光)で使用するアライメントセンサーの信号処理
条件(アルゴリズム)の変更、アライメントセンサー自
体の変更、g−EGAでのサンプルショットの数や位置
の変更、もしくはt−EGAで使用するアライメントセ
ンサーやその信号処理条件、潜像マークの形成条件(ピ
ッチ、形状等)の変更等を行うようにしても良い。逆
に、システムオフセットがアライメント精度に比べて十
分に小さい場合には、g−EGAで算出した配列座標を
本露光でそのまま用いても構わない。
In the above embodiment, the system offset (Ogx−Otx) and the first wafer in the lot are used.
Since (Ogy−Oty) was measured, it is not necessary to perform offset measurement particularly for the second and subsequent wafers, and alignment may be performed using the previous measurement value as it is. However, even for wafers in the same lot, if the type of base or resist, the type of wafer mark (shape, step, etc.) is different, or the alignment sensor is changed, the first wafer after the change It is desirable to measure the system offset in exactly the same manner as described above using. Further, even if the condition is not changed as described above, the system offset may be measured for each unit number of wafers, each lot, or each unit time, and the data stored in the storage unit 63 may be sequentially updated. good. Further, when the system offset is extremely large, it is desirable to execute again the reticle alignment, the baseline measurement, or the measurement of the imaging characteristics (magnification, distortion, etc.) of the projection optical system 13. Alternatively, the signal processing conditions (algorithm) of the alignment sensor used in g-EGA (i.e., main exposure) are changed, the alignment sensor itself is changed, the number and position of sample shots in g-EGA are changed, or t-EGA is changed. The alignment sensor to be used, its signal processing conditions, and the latent image mark forming conditions (pitch, shape, etc.) may be changed. Conversely, when the system offset is sufficiently smaller than the alignment accuracy, the array coordinates calculated by g-EGA may be used as they are in the main exposure.

【0077】さらに、上記実施例では本露光でもEGA
方式のアライメントを行うものとしたが、例えばTTR
(Through The Reticle) 方式のアライメントセンサーを
用いてダイ・バイ・ダイ・アライメント(DDA)を行
う場合でも、このアライメントセンサーを用いて上記実
施例と全く同様の動作でシステムオフセットを算出し、
DDAを実行するに際してはショット領域毎にシステム
オフセットを用いる、すなわちレチクルパターンの投影
像に対してショット領域をそのオフセット分だけずらし
て位置決めすれば良く、アライメント精度の向上が期待
できる。これは、例えば特開平4−7814号公報に開
示されたように、特に非露光光を使用するアライメント
センサーにおいて有効である。
Further, in the above embodiment, even in the main exposure, the EGA
Although the alignment of the method was performed, for example, TTR
Even when die-by-die alignment (DDA) is performed using an alignment sensor of the (Through The Reticle) method, the system offset is calculated using the alignment sensor in exactly the same manner as in the above embodiment,
When the DDA is executed, a system offset is used for each shot area, that is, the shot area may be shifted with respect to the projected image of the reticle pattern by the offset, and an improvement in alignment accuracy can be expected. This is particularly effective in an alignment sensor using non-exposure light as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-7814.

【0078】また、上記実施例ではg−EGA、t−E
GAで算出したパラメータのうち、スケーリング誤差と
オフセット誤差とを用いることとしたが、他の誤差、す
なわち残留回転誤差と直交度とは特に用いていなかっ
た。しかしながら、直交度ωg、ωt については、少な
くとも一方をショット領域毎の配列座標値(Fx、F
y)の補正に用いても良い。これは、数式11中の変換
行列Ag、すなわちパラメータag 〜dg の値を直交度
に応じて変更することにより行われる。一方、残留回転
誤差θg 、θt についても、両者の差に応じてパラメー
タag 〜dg の値を変更してショット領域毎の配列座標
値(Fx、Fy)を補正するようにしても良い。これ
は、ウエハW上の回路パターン(下地パターン)を露光
したステッパーと、その回路パターンに次層のレチクル
パターンを重ね合わせ露光するためのステッパーとが異
なり、例えばウエハステージの走行特性(くせ)等が互
いに異なる場合に有効である。
In the above embodiment, g-EGA, tE
Among the parameters calculated by the GA, the scaling error and the offset error are used, but other errors, that is, the residual rotation error and the orthogonality are not particularly used. However, at least one of the orthogonalities ω g and ω t is an array coordinate value (Fx, Fx) for each shot area.
It may be used for correcting y). This is done by changing according to the transformation matrix Ag in Equation 11, i.e. the value of parameter a g to d g orthogonality. On the other hand, with respect to the residual rotation errors θ g and θ t , the array coordinate values (Fx, Fy) for each shot area may be corrected by changing the values of the parameters a g to d g according to the difference between them. good. This is different from a stepper that exposes a circuit pattern (base pattern) on the wafer W and a stepper that exposes the circuit pattern by overlaying a reticle pattern of the next layer. Are effective when are different from each other.

【0079】ここで、g−EGAの6つのパラメータと
t−EGAの6つのパラメータとのいずれか一方、ある
いは両者を、本露光で使用するパラメータ(数式11)
として選択するか否かは、EGA演算ユニット62がパ
ラメータ毎に、予め定められたプログラムに従って決定
する、またはオペレータが入力装置を介して指定するよ
うになっている。上記実施例では、少なくとも2組のオ
フセット誤差(Ogx、Ogy)、(Otx、Oty)を用いる
だけでも構わない。
Here, one or both of the six parameters of the g-EGA and the six parameters of the t-EGA are used in the main exposure (Equation 11).
The EGA operation unit 62 determines whether or not to select for each parameter according to a predetermined program, or the operator specifies via an input device. In the above embodiment, at least two sets of offset errors (Ogx, Ogy) and (Otx, Oty) may be used.

【0080】さらに、上記実施例でレチクルR(図4)
の重ね合わせ露光を行うとき、4つのレチクルマークの
うち、特にレチクルマークRMx1とRMy1とは、ショッ
ト領域毎にそのウエハマークMXとMYとに重なって露
光されることになる。また、レチクルマークRMx2、R
My2も、露光すべきショット領域に隣り合うショット領
域のウエハマークと重なって露光され得る。そこで、4
つのレチクルマークがウエハマークと重ならないよう
に、図10に示す如くレチクルR上でのレチクルマーク
の形成位置を予めずらしておくと良い。これによって、
レチクルR上でウエハマークに対応した領域は遮光部と
なるため、特にポジ型レジストを用いる場合、重ね合わ
せ露光に伴ってウエハマーク上のレジスト層が感光する
ことがなくなり、エッチング処理等によるマークの破壊
が低減されることなる。尚、上記配置を採用すれば、例
えばTTR方式のアライメントセンサーのためのアライ
メントマークを、レチクルマークとは別にレチクルRに
形成することができる。また、図4、図10の4つのレ
チクルマークはレチクル中心に関して対称に配置するこ
とが良く、特にアッベ誤差を考慮すると、図4の如くレ
チクル中心に関して対称で、かつ各辺の中央に形成する
ことが望ましい。
Further, in the above embodiment, the reticle R (FIG. 4)
When performing the overlay exposure of the four reticle marks, in particular with the reticle mark RMx 1 and RMy 1, it will be exposed overlaps its wafer mark MX and MY for each shot region. Also, the reticle marks RMx 2 , R
My 2 may also be exposed overlaps the wafer mark adjacent shot areas in the shot area to be exposed. So 4
The reticle mark formation position on the reticle R may be shifted in advance as shown in FIG. 10 so that one reticle mark does not overlap with the wafer mark. by this,
Since the area corresponding to the wafer mark on the reticle R is a light-shielding portion, particularly when a positive resist is used, the resist layer on the wafer mark is not exposed to light due to the superposition exposure, and the mark of the mark due to etching or the like is removed. Destruction will be reduced. By adopting the above arrangement, for example, an alignment mark for a TTR type alignment sensor can be formed on the reticle R separately from the reticle mark. The four reticle marks shown in FIGS. 4 and 10 are preferably arranged symmetrically with respect to the center of the reticle. In particular, considering Abbe error, the marks should be formed symmetrically with respect to the center of the reticle as shown in FIG. Is desirable.

【0081】また、上記実施例では2つのレチクルマー
クRMx1、RMy1を用いて未露光領域にその潜像を形成
していた。ここで未露光領域が小さく、仮想ショットの
数が少なくなる場合には、先にも述べた通りウエハWの
最外周に位置するショット領域を仮想ショットとして指
定し、当該ショットを計測用の捨てショットとすること
で、見掛け上仮想ショットの数を増やすことができる。
このとき、図10に示したレチクルRを用いれば、指定
したショット領域を捨てショットとしなくても済み、歩
留りの低下を防止できる。以下、図11を参照して簡単
に説明する。
In the above embodiment, the latent image is formed in the unexposed area using the two reticle marks RMx 1 and RMy 1 . If the unexposed area is small and the number of virtual shots is small, the shot area located on the outermost periphery of the wafer W is designated as a virtual shot as described above, and the shot is discarded for measurement. By doing so, the number of virtual shots can be apparently increased.
At this time, if the reticle R shown in FIG. 10 is used, the specified shot area does not need to be discarded and the yield can be prevented from lowering. Hereinafter, a brief description will be given with reference to FIG.

【0082】図11は、図8に示したウエハの部分拡大
図である。図11において、ショット領域SA31を計測
ショットとして指定した場合、g−EGAで算出した配
列座標値(Fgx、Fgy)に従ってショット領域SA31
露光位置に位置決めした後、図10に示したレチクルR
のレチクルマークRMx1、RMy1のみに露光光を照射す
ると、ウエハW上にはその潜像マークLX31、LY31
形成されることになる。図11から明らかなように、潜
像マークLX31、LY31はウエハマークMX31、MY31
に重なって形成されることがなく、この潜像マークをt
−EGAで使用できる上、ショット領域SA31を捨てシ
ョットにしなくても済むことがわかる。
FIG. 11 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG. 11, when the shot area SA 31 designated as the measurement shot calculated array coordinate values in g-EGA (Fgx, Fgy) after positioning the shot area SA 31 to the exposure position according to the reticle R as shown in FIG. 10
When only the reticle marks RMx 1 and RMy 1 are exposed to the exposure light, the latent image marks LX 31 and LY 31 are formed on the wafer W. As is clear from FIG. 11, the latent image marks LX 31 and LY 31 are the wafer marks MX 31 and MY 31
, And this latent image mark is
On that can be used in -EGA, it is understood that it is not necessary to shot discarded shot area SA 31.

【0083】ここで、レチクルR上でのレチクルマーク
RMx1、RMy1の形成位置を、各辺の中央部(ウエハマ
ークに対応した領域)から十分にずらしておけば、ウエ
ハW上でも潜像マークLX31、LY31とウエハマークM
31、MY31とが十分に離れて形成されることになる。
従って、アライメントセンサーによって潜像マークとウ
エハマークとを互いに分離して独立に検出でき、しかも
次層で潜像による疑似的なマークがウエハマークの近傍
に形成されることもない。また、レチクルマークRM
x2、RMy2を用いてショット領域SA32にその潜像を形
成する場合にも、潜像マークLX32とLY32とが、ショ
ット領域SA32に隣接したショット領域SA21のウエハ
マークMX21とショット領域SA31のウエハマークMY
31との各々に重なることはない。
Here, if the formation positions of reticle marks RMx 1 and RMy 1 on reticle R are sufficiently shifted from the center of each side (the area corresponding to the wafer mark), the latent image on wafer W can be obtained. Marks LX 31 , LY 31 and wafer mark M
X 31 and MY 31 are formed sufficiently separated from each other.
Therefore, the latent image mark and the wafer mark can be separated from each other and detected independently by the alignment sensor, and a pseudo mark due to the latent image is not formed near the wafer mark in the next layer. Also, the reticle mark RM
Even when the latent image is formed in the shot area SA 32 using x 2 and RMy 2 , the latent image marks LX 32 and LY 32 are also aligned with the wafer mark MX 21 in the shot area SA 21 adjacent to the shot area SA 32. wafer mark MY of the shot area SA 31 and
No overlap with each of 31 .

【0084】また、以上のことから明らかなように、t
−EGAで使用する仮想ショットを未露光領域内には全
く設定せず、全ての仮想ショットをウエハW上の複数の
ショット領域の中から選択することもできる。このと
き、仮想ショットとして指定するショット領域の数や位
置は、g−EGAで指定されるサンプルショットの数や
位置とは無関係に決定して構わない。これは、特にパタ
ーンサイズによってはウエハ上の未露光領域が小さく、
その中に仮想ショットを多く設定できない場合に有効で
ある。
As is clear from the above, t
-The virtual shots used in the EGA may not be set at all in the unexposed area, and all the virtual shots may be selected from a plurality of shot areas on the wafer W. At this time, the number and position of the shot areas specified as the virtual shots may be determined independently of the number and position of the sample shots specified by g-EGA. This means that the unexposed area on the wafer is small, especially depending on the pattern size.
This is effective when many virtual shots cannot be set therein.

【0085】さらに、以上の説明では1つの未露光領域
内での仮想ショットを、ショット同志が重ならないよう
にそのショットサイズだけ離して設定するようにしてい
たので、未露光領域が小さい場合には上述の如く仮想シ
ョットの全て、または一部を複数のショット領域の中か
ら選択して使用することとした。しかしながら、未露光
領域内で仮想ショットの一部が重なっても、それに対応
した潜像マークが重なる、もくしは近接して形成されな
ければ、これらの潜像マークをt−EGAで使用するこ
とができ、仮想ショットの数が減少する、すなわちt−
EGAでの変換行列At、Otの算出精度が低下するの
を防止できる。
Further, in the above description, virtual shots within one unexposed area are set apart by the shot size so that shots do not overlap each other. As described above, all or some of the virtual shots are selected from a plurality of shot areas and used. However, even if some of the virtual shots overlap in the unexposed area, the corresponding latent image marks overlap or are not formed close to each other. And the number of virtual shots decreases, ie, t-
It is possible to prevent the calculation accuracy of the conversion matrices At and Ot in the EGA from being reduced.

【0086】そこで、ウエハ上の未露光領域が小さい、
もしくは仮想ショットの数を増やす場合には、図12に
示すように仮想ショットの一部が重なっても、その潜像
マーク同志が全て、または部分的に重なる、もしくは極
近接して形成されないように、同一の未露光領域内に複
数の仮想ショットを設定すれば良い。図12では、仮想
ショットSAL6に対してY方向に所定距離(ショットサ
イズより小さい値)だけ離して仮想ショットSAL9を設
定しており、仮想ショットSAL6の潜像マークLXL6
LYL6の各々と仮想ショットSAL9の潜像マークL
L9、LYL9の各々とが十分に離れ、いずれのマークも
t−EGAで使用できるようになっている。同様に、仮
想ショットSAL10 は仮想ショットSAL8に対してX、
Y方向に所定量ずつずれて設定され、その潜像マークL
L10 、LYL10 とLXL8、LYL8とが極近接して形成
されることはない。
Therefore, the unexposed area on the wafer is small.
Alternatively, when increasing the number of virtual shots, as shown in FIG. 12, even if some of the virtual shots overlap, the latent image marks are not formed so as to be entirely or partially overlapped or formed in close proximity. A plurality of virtual shots may be set in the same unexposed area. In Figure 12, we have set a virtual shot SA L9 apart a predetermined distance (shot size value less than) in the Y direction with respect to the virtual shot SA L6, the latent image mark LX L6 virtual shot SA L6,
LY L6 and the latent image mark L of the virtual shot SA L9
Each of X L9 and LY L9 is sufficiently separated so that any mark can be used in t-EGA. Similarly, the virtual shot SA L10 is X with respect to the virtual shot SA L8,
The latent image mark L is set to be shifted by a predetermined amount in the Y direction.
X L10, LY L10 and LX L8, LY L8 and are not to be formed in proximity electrode.

【0087】また、上記実施例ではレチクルR(図4、
図10)の2つのレチクルマークRMx1、RMy1のみを
潜像マークとして形成していたが、3つ、または4つの
レチクルマークを用いるようにしても良い。この場合、
t−EGAにおいて仮想ショット毎に3つ、または4つ
の潜像マークの位置を計測することで、レチクルR上で
対向して配置された2つのレチクルマークRMx1、RM
x2、またはRMy1、RMy2の潜像マークの位置から、直
交座標系XYに対するレチクルRの残留回転誤差θR
求めることができる。残留回転誤差θR はレチクルステ
ージRSの微動により補正するようにしても良いが、先
の数式11を用いてショット領域の配列座標値(Fx、
Fy)を算出するとき、直交座標系XYに対するウエハ
W(ショット領域の配列座標系)の残留回転誤差θg
またはθt の目標値として使用することで補正する。す
なわち、数式11においてウエハの残留回転誤差を(θ
g+θR )としてショット領域の配列座標値(Fx、F
y)を算出するようにすれば良い。尚、残留回転誤差θ
R は複数の仮想ショットの各々での計測値を平均した値
を用いることが望ましい。また、仮想ショット毎に3つ
以上のレチクルマークを潜像として形成する場合、この
潜像マークとショット領域のウエハマークとが重なり得
るので、図10に示したレチクルRを用いる、または仮
想ショットの位置を外周に向けてX、Y方向の少なくと
も一方に所定量だけずらすことが望ましい。
In the above embodiment, the reticle R (FIG. 4,
Although only two reticle marks RMx 1 and RMy 1 in FIG. 10) are formed as latent image marks, three or four reticle marks may be used. in this case,
By measuring the positions of three or four latent image marks for each virtual shot in t-EGA, two reticle marks RMx 1 , RM arranged opposite to each other on reticle R
The residual rotation error θ R of the reticle R with respect to the rectangular coordinate system XY can be obtained from the positions of the latent image marks x 2 , RMy 1 , and RMy 2 . The residual rotation error θ R may be corrected by fine movement of the reticle stage RS, but the array coordinates (Fx, Fx,
When calculating Fy), the residual rotation error θ g of the wafer W (array coordinate system of shot areas) with respect to the orthogonal coordinate system XY,
Or corrected by using as a target value of theta t. That is, in Equation 11, the residual rotation error of the wafer is represented by (θ
g + θ R ) as array coordinate values (Fx, F
y) may be calculated. Note that the residual rotation error θ
As R, it is desirable to use a value obtained by averaging the measured values in each of the plurality of virtual shots. Further, when three or more reticle marks are formed as a latent image for each virtual shot, the latent image mark and the wafer mark in the shot area may overlap. Therefore, the reticle R shown in FIG. It is desirable to shift the position toward the outer periphery by at least one of the X and Y directions by a predetermined amount.

【0088】ここで、上記実施例ではウエハ上の未露光
領域に仮想ショットを設定しているので、1つの仮想シ
ョットには1つ、または2つの潜像マークしか形成でき
ないことがある。このような場合には、仮想ショットの
全て、または一部を、ウエハW上の複数のショット領域
の中から選択する(図11)と良い。このとき、残留回
転誤差θR の算出に使用する仮想ショットのみを、複数
のショット領域の中から選択するようにしても良い。
Here, in the above embodiment, since a virtual shot is set in an unexposed area on the wafer, only one or two latent image marks may be formed in one virtual shot. In such a case, all or a part of the virtual shots may be selected from a plurality of shot areas on the wafer W (FIG. 11). At this time, only the virtual shot used for calculating the residual rotation error θ R may be selected from a plurality of shot areas.

【0089】または、図13に示すように仮想ショット
SAL8において2つのレチクルマークRMx1、RMy1
潜像(マークLXL8、LYL8)を形成した後、残りの2
つのレチクルマークRMx2、RMy2の少なくとも一方が
ウエハW上に潜像として形成されるように、ウエハステ
ージWSをX、Y方向の少なくとも一方(図中ではY方
向のみ)に所定量だけステッピングさせ、レチクルマー
クRMx2、RMy2の少なくとも一方を潜像(マークLX
L11 、LYL11)として形成する。換言すれば、仮想ショ
ットSAL8に対してX、Y方向の少なくとも一方に所定
距離だけ離れた仮想ショットSAL11 を設定し、当該シ
ョットSAL11 においてレチクルマークRMx2、RMy2
の少なくとも一方を潜像(マークLXL11 、LYL11)と
して形成する。この結果、3つ以上のレチクルマークが
一度に潜像として形成できない仮想ショットであって
も、上記の如きずらし露光を適用することで、レチクル
Rの残留回転誤差θR を算出することが可能となる。
Alternatively, as shown in FIG. 13, after forming latent images (marks LX L8 , LY L8 ) of two reticle marks RMx 1 , RMy 1 in virtual shot SA L8 , the remaining 2
The wafer stage WS is stepped by at least one of the X and Y directions (only the Y direction in the figure) by a predetermined amount so that at least one of the two reticle marks RMx 2 and RMy 2 is formed as a latent image on the wafer W. , At least one of reticle marks RMx 2 , RMy 2 is a latent image (mark LX
L11, formed as LY L11). In other words, a virtual shot X, the virtual shot SA L11 a predetermined distance in at least one of the Y direction set for the SA L8, the reticle mark RMx 2 in the shot SA L11, RMy 2
Are formed as latent images (marks LX L11 , LY L11 ). As a result, even for a virtual shot in which three or more reticle marks cannot be formed at a time as a latent image, it is possible to calculate the residual rotation error θ R of the reticle R by applying the shift exposure as described above. Become.

【0090】尚、上記の如きずらし露光では、ウエハW
上で潜像マークLXL11 、LYL11が潜像マークL
L8、LYL8に近づく(その間隔がショットサイズより
も短くなる)ことになるので、レチクルRの残留回転誤
差θR の計測精度が低下し得る。ここで、潜像マークL
L11 とLYL11 とのいずれか一方のみをウエハに形成
すれば、レチクルRの残留回転誤差θR は算出できるの
で、上記間隔がなるべく短くならないようにウエハステ
ージWSのステッピング量を決定することが望ましい。
逆に未露光領域にスペースがあれば、上記間隔をショッ
トサイズよりも広げることで計測精度を向上させること
もできる。但し、いずれのずらし露光でも、ウエハステ
ージWSをステッピングさせるため、そのステッピング
誤差が計測値(マーク位置)の誤差要因となって上記計
測精度が低下することになる。そこで、未露光領域内で
の潜像形成領域を互いに異ならせながら、上記の如きず
らし露光を複数回繰り返して行うようにし、例えば平均
化処理により複数の計測値からレチクルRの残留回転誤
差を決定することが望ましい。
In the shift exposure as described above, the wafer W
The latent image marks LX L11 and LY L11 are
Since it approaches X L8 and LY L8 (the interval becomes shorter than the shot size), the measurement accuracy of the residual rotation error θ R of the reticle R may decrease. Here, the latent image mark L
If only one of X L11 and LY L11 is formed on the wafer, the residual rotation error θ R of the reticle R can be calculated. Therefore, it is possible to determine the stepping amount of the wafer stage WS so that the above-mentioned interval is not shortened as much as possible. desirable.
Conversely, if there is a space in the unexposed area, the measurement accuracy can be improved by making the above-mentioned interval larger than the shot size. However, in any of the shift exposures, the wafer stage WS is stepped, so that the stepping error becomes an error factor of the measurement value (mark position), and the measurement accuracy is reduced. Therefore, while the latent image forming areas in the unexposed area are different from each other, the above-described staggered exposure is repeated a plurality of times, and the residual rotation error of the reticle R is determined from a plurality of measured values by, for example, an averaging process. It is desirable to do.

【0091】次に、本発明の第2実施例による位置合わ
せ方法について説明する。本実施例は、投影光学系13
の投影倍率を潜像を利用して計測する点が第1実施例と
の差異であり、ここではその差異についてのみ説明す
る。図14(a)は本実施例で使用するレチクルRの概
略構成を示し、図10との差異は遮光帯LSB内の4つ
の透明窓の各々に2つのレチクルマークが形成される点
である。図14(b)は透明窓内に形成される2つのレ
チクルマークRMax、RMayの一例を示しており、ここ
では図4(b)に示したレチクルマークRMx1を互いに
配列方向を直交させて2組形成したものとする。尚、2
つのレチクルマークRMax、RMayを区別する必要がな
いときには、単にレチクルマークRMaと呼ぶことにす
る。
Next, an alignment method according to the second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the projection optical system 13
Is different from the first embodiment in that the projection magnification is measured using a latent image. Here, only the difference will be described. FIG. 14A shows a schematic configuration of a reticle R used in the present embodiment, and is different from FIG. 10 in that two reticle marks are formed in each of four transparent windows in a light-shielding band LSB. FIG. 14 (b) two reticle marks RMax formed within the transparent window, shows an example of a RMay, here in each other are perpendicular to the array direction of the reticle mark RMx 1 shown FIG. 4 (b) 2 Assume that a pair is formed. 2
When there is no need to distinguish between two reticle marks RMax and RMay, they will be simply referred to as reticle mark RMa.

【0092】さて、システムコントローラ65は第1実
施例と全く同様に、まずレチクルR(図14)のローデ
ィングからg−EGAまでを行う。本実施例のg−EG
Aでは変換行列Ag、Ogと、図8中の仮想ショットS
L1〜SAL8、及び図15中の仮想ショットSAL12
配列座標値(Fgx、Fgy)とを算出する。図15は、図
8に示したウエハWの部分拡大図である。
The system controller 65 first performs the steps from loading of the reticle R (FIG. 14) to g-EGA, just like the first embodiment. G-EG of the present embodiment
In A, the transformation matrices Ag and Og and the virtual shot S in FIG.
A L1 to SA L8 and array coordinate values (Fgx, Fgy) of the virtual shot SA L12 in FIG. 15 are calculated. FIG. 15 is a partially enlarged view of the wafer W shown in FIG.

【0093】さらにシステムコントローラ65は、2組
のレチクルマークRMa、RMbのみに露光光ILが照
射されるようにレチクルブラインド6を駆動した後、先
の配列座標値に従ってウエハステージWSをステッピン
グさせ、仮想ショット毎にレチクルマークRMa、RM
bの潜像を形成していく。このとき、図15に示すよう
に仮想ショットSAL7では、4組のレチクルマークRM
a〜RMdの全てに露光光ILを照射してその潜像(L
Ma7〜LMd7)を形成する。さらに、3つの仮想ショッ
トSAL6、SAL8、SAL12 の各々では、2組のレチク
ルマークRMa、RMbを潜像として形成した後、レチ
クルマークRMc、RMdのみに露光光が照射されるよ
うにレチクルブラインド6を駆動し、図12での説明と
同様のずらし露光を行う、すなわちウエハステージWS
をX、Y方向に所定量ずつステッピングさせてその潜像
を形成する。
Further, the system controller 65 drives the reticle blind 6 so that only the two sets of reticle marks RMa and RMb are irradiated with the exposure light IL, and then steps the wafer stage WS in accordance with the previous arrangement coordinate values, and Reticle mark RMa, RM for each shot
The latent image b is formed. At this time, as shown in FIG. 15, in the virtual shot SA L7 , four sets of reticle marks RM are set.
a to RMd are irradiated with exposure light IL to expose the latent image (L
Ma 7 ~LMd 7) to form a. Further, in each of the three virtual shots SA L6 , SA L8 , and SA L12 , after forming two sets of reticle marks RMa and RMb as latent images, the reticle is irradiated so that only the reticle marks RMc and RMd are exposed to exposure light. The blind 6 is driven to perform a shift exposure similar to that described with reference to FIG. 12, that is, the wafer stage WS
Is stepped by a predetermined amount in the X and Y directions to form a latent image.

【0094】例えば、図16に示すように仮想ショット
SAL6では、2組のレチクルマークRMax、RMay、及
びRMbx、RMbyの潜像マークLMax、LMay(図15
中の潜像LMa6に対応)、及びLMbx、LMby(図15
中の潜像LMb6に対応)を形成した後、レチクルマーク
RMc、RMdのみに露光光ILが照射されるようにレ
チクルブラインド6を駆動する。次に、仮想ショットS
L6' が設定されるようにウエハステージWSをステッ
ピングさせた後、2組のレチクルマークRMcx、RMc
y、及びRMdx、RMdyの潜像マークLMcx、LMcy
(図15中の潜像LMc6に対応)、及びLMdx、LMdy
(図15中の潜像LMd6に対応)を形成する。尚、仮想
ショットSAL8、SAL12 の各々でも同様の動作で潜像
を形成する。
For example, as shown in FIG. 16, in the virtual shot SA L6 , two sets of reticle marks RMax and RMay and RMbx and RMby latent image marks LMax and LMay (FIG. 15)
LMbx and LMby (corresponding to the latent image LMa 6 in FIG. 15)
After forming the support) to the latent image LMb 6 in the reticle mark RMc, the exposure light IL only RMd drives the reticle blind 6 is irradiated. Next, virtual shot S
After the wafer stage WS is stepped so that A L6 ′ is set, two sets of reticle marks RMcx and RMc are set.
y and latent image marks LMcx and LMcy of RMdx and RMdy
(Corresponding to the latent image LMc 6 in FIG. 15), and LMdx, LMdy
Forming a (corresponding to the latent image LMd 6 in FIG. 15). A latent image is formed by the same operation in each of the virtual shots SA L8 and SA L12 .

【0095】次に、システムコントローラ65は先の配
列座標値(Fgx、Fgy)に従ってウエハステージWSを
ステッピングさせていき、2組のLSA系を用いてウエ
ハW上に形成された全ての潜像マークの位置を計測す
る。EGA演算ユニット62は、4つの仮想ショットS
L6〜SAL8、SAL12 の各々での位置情報に基づい
て、投影光学系13の投影倍率MとレチクルRの残留回
転誤差θR とを算出する。例えば仮想ショットSA
L6(図16)では、潜像マークLMay、LMcy、または
LMby、LMdyのY方向の位置から投影倍率を求め、潜
像マークLMax、LMcx、またはLMbx、LMdxのX方
向の位置から残留回転誤差を求める。残りの3つの仮想
ショットでも、同様に投影倍率、及び残留回転誤差を算
出する。ここで、残留回転誤差θR により投影倍率Mに
算出誤差が生じ得るため、残留回転誤差θ R に応じて投
影倍率Mを補正しておく。以上の複数の演算値から、例
えば平均化処理により投影倍率M、及び残留回転誤差θ
R を決定する。これは、潜像形成時のステッピング誤差
を平均化する上で有効である。しかる後、第1実施例と
全く同様に、仮想ショット毎の潜像マークの位置を用い
てt−EGAを行い、変換行列At、Otを算出する。
Next, the system controller 65
The wafer stage WS is moved according to the column coordinate values (Fgx, Fgy).
Stepping is performed, and wafers are set using two sets of LSA systems.
C. Measure the positions of all latent image marks formed on W
You. The EGA operation unit 62 has four virtual shots S
AL6~ SAL8, SAL12Based on location information at each
The projection magnification M of the projection optical system 13 and the residual number of reticle R
Rolling error θRIs calculated. For example, virtual shot SA
L6In FIG. 16, the latent image marks LMay, LMcy, or
The projection magnification is calculated from the position of LMby and LMdy in the Y direction,
X direction of image mark LMax, LMcx, or LMbx, LMdx
The residual rotation error is obtained from the direction. The remaining three virtual
For shots, the projection magnification and residual rotation error are calculated in the same manner.
Put out. Here, the residual rotation error θRTo the projection magnification M
Since a calculation error may occur, the residual rotation error θ RThrow according to
The shadow magnification M is corrected in advance. From the above calculated values,
For example, by the averaging process, the projection magnification M and the residual rotation error θ
RTo determine. This is due to the stepping error when forming the latent image.
Is effective in averaging. Thereafter, the first embodiment and
In exactly the same way, using the position of the latent image mark for each virtual shot
T-EGA to calculate the transformation matrices At and Ot.

【0096】さらにEGA演算ユニット62は、g−E
GAとt−EGAとでの演算結果を用いてシステムオフ
セット(Ogx−Otx)、(Ogy−Oty)を決定し、先の
数式11を用いてウエハW上の全てのショット領域の配
列座標値(Fx、Fy)を算出する。また、スケーリン
グ誤差(Rgx、Rgy)、または(Rtx、Rty)に基づい
てウエハW上のショット領域の倍率誤差(大きさの変化
量)を算出し、この情報と先の投影倍率Mとをシステム
コントローラ65に送る。システムコントローラ65
は、レチクルパターンの投影像とショット領域との倍率
誤差が零となるように、結像特性補正部19を用いて投
影光学系13の投影倍率を調整する。
Further, EGA operation unit 62 calculates gE
The system offsets (Ogx-Otx) and (Ogy-Oty) are determined using the calculation results of GA and t-EGA, and the array coordinates ( Fx, Fy) are calculated. Further, a magnification error (amount of change in size) of the shot area on the wafer W is calculated based on the scaling error (Rgx, Rgy) or (Rtx, Rty), and this information and the previous projection magnification M are calculated by the system. Send to controller 65. System controller 65
Adjusts the projection magnification of the projection optical system 13 using the imaging characteristic correction unit 19 so that the magnification error between the projected image of the reticle pattern and the shot area becomes zero.

【0097】ところで、レチクルRの残留回転誤差θR
については、レチクルRとウエハWとを相対回転(特に
ウエハWを回転)させる、もくしは残留回転誤差θg
θtの差に応じて数式11中のパラメータag 〜dg
値を変更してショット領域毎の配列座標値(Fx、F
y)を補正することで、残留回転誤差θR によるアライ
メント精度の低下を防止する。また、直交度ωg 、ωt
についても、少なくとも一方を用いて数式11中のパラ
メータag 〜dg の値を変更してショット領域毎の配列
座標値(Fx、Fy)を補正する。
Incidentally, the residual rotation error θ R of the reticle R
Is relative rotation of the reticle R and the wafer W (particularly, rotation of the wafer W), or the residual rotation error θ g ,
array coordinate values for each shot area by changing the values of the parameters a g to d g in Equation 11 according to the difference between θ t (Fx, F
By correcting y), a decrease in alignment accuracy due to the residual rotation error θ R is prevented. Also, orthogonality ω g , ω t
Also, the array coordinate values (Fx, Fy) for each shot area are corrected by changing the values of the parameters a g to d g in Expression 11 using at least one of the above.

【0098】しかる後、システムコントローラ65はE
GA演算ユニット62での演算結果(Fx、Fy)に従
ってウエハステージWSをステッピングさせていき、シ
ョット領域毎にレチクルパターンの重ね合わせ露光を行
う。この結果、システムオフセット、レチクルRの残留
回転誤差、及び投影光学系13の倍率誤差(すなわちレ
チクルパターンの投影像とショット領域との倍率誤差)
によるアライメント精度の低下を防止でき、高精度な重
ね合わせ露光が行われることになる。
After that, the system controller 65
The wafer stage WS is stepped according to the calculation result (Fx, Fy) in the GA calculation unit 62, and the reticle pattern is superposed and exposed for each shot area. As a result, the system offset, the residual rotation error of the reticle R, and the magnification error of the projection optical system 13 (ie, the magnification error between the projected image of the reticle pattern and the shot area)
This can prevent a decrease in alignment accuracy due to the above, and perform high-accuracy overlay exposure.

【0099】以上のように本実施例では、EGA方式を
適用してシステムオフセットとともに、レチクルRの残
留回転誤差、及び投影光学系の投影倍率までも算出でき
るので、高速、高精度の重ね合わせ露光が可能となる。
ところで、本実施例では4つの仮想ショットSAL6〜S
L8、SAL12(図15)の各々での潜像位置を用いて残
留回転誤差θR 及び投影倍率Mを算出していたが、実際
には4組のレチクルマークRMa〜RMdのうち、少な
くとも3組のレチクルマークの潜像が形成可能な1つの
仮想ショット(例えば図15中の仮想ショットSAL7
での計測値を用いるだけでも良い。但し、未露光領域が
小さいため、上記の如きずらし露光を採用しないと、少
なくとも3組のレチクルマークの潜像を形成できない場
合には、ステッピング誤差の影響を除去するため、複数
の仮想ショットでの計測値を用いることが望ましい。ま
た、本実施例では2組のレチクルマークのみに露光光を
照射しながらその潜像を形成していたが、上記の如きず
らし露光を行う仮想ショット以外では、4組のレチクル
マークの全てに露光光を照射して潜像を形成するように
しても良い。
As described above, in this embodiment, the EGA method can be applied to calculate not only the system offset, but also the residual rotation error of the reticle R and the projection magnification of the projection optical system. Becomes possible.
By the way, in the present embodiment, four virtual shots SA L6 to S L
Although the residual rotation error θ R and the projection magnification M were calculated using the latent image positions at each of A L8 and SA L12 (FIG. 15), at least among the four sets of reticle marks RMa to RMd, One virtual shot in which latent images of three sets of reticle marks can be formed (for example, virtual shot SA L7 in FIG. 15)
May be used only. However, since the unexposed area is small, if the latent images of at least three sets of reticle marks cannot be formed unless the above shift exposure is adopted, in order to remove the influence of the stepping error, a plurality of virtual shots are used. It is desirable to use measured values. Further, in this embodiment, the latent image is formed while irradiating only two sets of reticle marks with exposure light. However, except for the virtual shot for performing the shift exposure as described above, all four sets of reticle marks are exposed. Irradiation with light may form a latent image.

【0100】さて、上記実施例ではg−EGAを行って
から潜像を形成し、t−EGAでシステムオフセット、
残留回転誤差、及び投影倍率を算出するようにしていた
が、g−EGAに先立って残留回転誤差の算出、補正を
行うようにしても良い。例えば、4組のレチクルマーク
RMa〜RMdのうち、少なくとも3組のレチクルマー
クの潜像を形成可能な少なくとも1つの仮想ショットを
選択し、この選択した仮想ショットで潜像形成を行う。
ここで選択すべき仮想ショットは未露光領域内であって
も、ウエハW上の複数のショット領域の中から選択する
ようにしても良い。しかる後、先に形成した潜像マーク
の位置から残留回転誤差(さらには投影倍率)を算出
し、特に残留回転誤差についてはレチクルRとウエハW
との相対回転誤差が零となるように、例えばウエハWを
回転させることで補正する。以上の動作が終了した後、
第1実施例と全く同様にシステムオフセットを求めるた
め、g−EGA、潜像形成、及びt−EGAを実行し、
ウエハW上のショット領域の配列座標値(Fx、Fy)
を決定するようにすれば良い。
In the above embodiment, the latent image is formed after performing g-EGA, and the system offset and the system offset are determined by t-EGA.
Although the residual rotation error and the projection magnification are calculated, the residual rotation error may be calculated and corrected prior to g-EGA. For example, from among four sets of reticle marks RMa to RMd, at least one virtual shot capable of forming a latent image of at least three sets of reticle marks is selected, and a latent image is formed using the selected virtual shot.
The virtual shot to be selected may be in an unexposed area or may be selected from a plurality of shot areas on the wafer W. Thereafter, a residual rotation error (and a projection magnification) is calculated from the position of the previously formed latent image mark.
The rotation is corrected, for example, by rotating the wafer W so that the relative rotation error with respect to the above becomes zero. After the above operation is completed,
G-EGA, latent image formation, and t-EGA are executed to determine the system offset in exactly the same manner as in the first embodiment.
Array coordinate values (Fx, Fy) of shot areas on wafer W
Should be determined.

【0101】次に、本発明の第3実施例による位置合わ
せ方法について説明する。本実施例では、第1、第2実
施例で採用したEGA方式を改良したアライメント方式
(本願出願人が先に出願した特願平4−10091号に
開示され、以下ではP−EGA方式と称す)を用いるこ
とを特徴としている。P−EGA方式とは、所定の基準
位置に位置合わせすべきショット領域と、複数のサンプ
ルショットの各々との距離に応じて、サンプルショット
毎にそのデータ(座標位置)に重み付けを行い、この重
み付けしたデータを用いて統計演算(最小二乗法)を行
うことで変換行列を決定した後、この変換行列のもとで
ショット領域の配列座標値を算出するものである。そこ
で、本実施例の位置合わせ方法を説明する前に、図17
を参照してP−EGA方式について簡単に説明する。
Next, an alignment method according to a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an alignment method which is an improvement of the EGA method adopted in the first and second embodiments (disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 4-10091 previously filed by the present applicant, hereinafter referred to as a P-EGA method). ) Is used. In the P-EGA method, data (coordinate position) is weighted for each sample shot in accordance with the distance between a shot area to be aligned with a predetermined reference position and each of a plurality of sample shots. The conversion matrix is determined by performing a statistical operation (least square method) using the data thus obtained, and then the array coordinate values of the shot area are calculated based on the conversion matrix. Therefore, before describing the alignment method of the present embodiment, FIG.
The P-EGA method will be briefly described with reference to FIG.

【0102】図17に示すようにP−EGA方式では、
位置合わせすべきウエハW上のi番目のショット領域E
Siと、m個(図中では9個)のサンプルショットSA
1 〜SA9 の各々との間の距離LK1〜LK9に応じて、9
個のサンプルショットの座標位置の各々に重み付けWis
を与える。さらに、従来のEGA方式と同様に残差の二
乗和Eiを次式で評価し、次式が最小となるように変換
行列A、O(パラメータa〜f)を決定することにな
る。尚、P−EGA方式ではショット領域毎に使用する
サンプルショットの数、及び位置は同一であるが、その
アライメントデータ(座標位置)に与える重み付けはシ
ョット領域毎に変化する。従って、P−EGA方式では
ショット領域毎にパラメータa〜fを決定してその座標
位置を算出することになる。
As shown in FIG. 17, in the P-EGA system,
I-th shot area E on wafer W to be aligned
Si and m (nine in the figure) sample shots SA
According to the distance L K1 ~L K9 between each of 1 -SA 9, 9
Weight W is for each of the coordinate positions of the sample shots
give. Further, similarly to the conventional EGA method, the sum of squares Ei of the residual is evaluated by the following equation, and the transformation matrices A and O (parameters a to f) are determined so that the following equation is minimized. In the P-EGA method, the number and position of the sample shots used for each shot area are the same, but the weight given to the alignment data (coordinate position) changes for each shot area. Therefore, in the P-EGA method, the parameters a to f are determined for each shot area, and the coordinate position is calculated.

【0103】[0103]

【数12】 (Equation 12)

【0104】ここで、位置合わせすべきショット領域毎
に、各サンプルショットに対する重み付けWisを変化さ
せるため、次式のように重み付けWisを、位置合わせす
べきi番目のショット領域ESiとs番目のサンプルシ
ョットSAs との距離Lksの関数として表す。但し、U
は重み付けの度合いを変更するためのパラメータであ
る。
[0104] Here, in each shot area to be aligned, for changing the weight W IS for each sample shot, the weighting W IS as follows, i th shot area ESi and s-th to be aligned As a function of the distance L ks from the sample shot SA s . Where U
Is a parameter for changing the degree of weighting.

【0105】[0105]

【数13】 (Equation 13)

【0106】尚、数式13から明らかなように、位置合
わせすべきショット領域ESiとの距離Lksが短いサン
プルショットほど、そのアライメントデータ(座標位
置)に与える重み付けWisが大きくなる。ここで、数式
13においてパラメータUの値が無限大の場合、統計演
算処理の結果は従来のEGA方式で得られる結果と等し
くなる。一方、露光すべきショット領域を全てサンプル
ショットとし、パラメータUの値を零とすると、D/D
方式で得られる結果と等しくなる。すなわち、本実施例
ではパラメータUを適当な値に設定することにより、E
GA方式とD/D方式の中間の効果を得ることができ
る。特に非線形成分が大きなウエハに対しては、パラメ
ータUの値を小さく設定することで、D/D方式とほぼ
同等の効果(アライメント精度)を得ることができ、非
線形成分によるアライメント誤差を良好に除去すること
が可能となる。また、アライメントセンサーの計測再現
性が悪い場合には、パラメータUの値を大きく設定する
ことで、EGA方式とほぼ同等の効果を得ることがで
き、平均化効果によりアライメント誤差を低減すること
が可能となる。すなわちパラメータUの値を適宜変更す
ることで、EGA方式からD/D方式までその効果を変
えることができ、各種レイアに対し、例えば非線形成分
の大小、アライメントセンサーの計測再現性の良否等に
応じてアライメントを柔軟に変更させ、各レイアに対し
て最適な条件でアライメントを行うことが可能となる。
[0106] As is clear from equation 13, as the sample shot distance L ks is short of the shot area ESi be aligned, the weighting W IS increases given to the alignment data (coordinate position). Here, when the value of the parameter U is infinity in Expression 13, the result of the statistical calculation processing is equal to the result obtained by the conventional EGA method. On the other hand, if all shot areas to be exposed are sample shots and the value of parameter U is zero, D / D
It is equal to the result obtained with the method. That is, in this embodiment, by setting the parameter U to an appropriate value, E
An intermediate effect between the GA system and the D / D system can be obtained. Particularly for a wafer having a large non-linear component, by setting the value of the parameter U small, it is possible to obtain an effect (alignment accuracy) substantially equal to that of the D / D method, and it is possible to excellently remove an alignment error due to the non-linear component. It is possible to do. When the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, by setting a large value of the parameter U, it is possible to obtain substantially the same effect as in the EGA method, and it is possible to reduce the alignment error by the averaging effect. Becomes That is, by appropriately changing the value of the parameter U, the effect can be changed from the EGA system to the D / D system. For various layers, depending on, for example, the magnitude of the non-linear component, the quality of measurement reproducibility of the alignment sensor, etc. Thus, the alignment can be flexibly changed, and alignment can be performed under optimum conditions for each layer.

【0107】次に、本実施例による位置合わせ方法につ
いて説明するが、ここでは第1実施例との差異のみにつ
いて述べる。さて、システムコントローラ65は第1実
施例と全く同様に、まずレチクルR(図4)のローディ
ングからg−EGAまでを行う。本実施例のg−EGA
では、m個のサンプルショットの座標位置を計測した
後、潜像を形成すべき仮想ショット毎に変換行列(パラ
メータa〜f)を決定してその配列座標値を算出する。
さらに、システムコントローラ65は複数の仮想ショッ
トの配列座標値に従ってウエハステージWSをステッピ
ングさせていき、仮想ショット毎に2組のレチクルマー
クRMx1、RMy1の潜像を形成する。
Next, the positioning method according to the present embodiment will be described. Here, only the differences from the first embodiment will be described. Now, the system controller 65 first performs from loading of the reticle R (FIG. 4) to g-EGA, just like in the first embodiment. G-EGA of this embodiment
After measuring the coordinate positions of m sample shots, a conversion matrix (parameters a to f) is determined for each virtual shot for forming a latent image, and the array coordinate values are calculated.
Further, the system controller 65 steps the wafer stage WS in accordance with the arrangement coordinate values of the plurality of virtual shots, and forms two sets of reticle marks RMx 1 and RMy 1 latent images for each virtual shot.

【0108】しかる後、システムコントローラ65は2
組のLSA系を用いてウエハW上に形成された全ての潜
像マークの位置を計測し、第1実施例と全く同様に仮想
ショット毎の潜像マークの位置を用いてt−EGAを行
い、変換行列At、Otを算出する。本実施例のt−E
GAは第1実施例と全く同様、すなわち従来のEGA演
算を用いて1組の変換行列At、Otを算出することに
なる。次に、EGA演算ユニット62はg−EGAで計
測した全てのサンプルショットの座標位置と、t−EG
Aで算出した変換行列Ot、すなわちオフセット誤差
(Otx、Oty)とを用いて、ウエハW上のショット領域
毎に変換行列A、Oを決定してその配列座標値(Fx、
Fy)を算出する。すなわち、本実施例ではショット領
域毎に、上記の如き重み付けを行ったサンプルショット
の座標位置を用いて変換行列を決定した後、この決定し
た変換行列とオフセット誤差(Otx、Oty)とに基づい
てその配列座標値が算出されることになる。この結果、
EGA演算ユニット62での演算結果(Fx、Fy)に
従ってウエハステージWSをステッピングさせていく
と、レチクルパターンの投影像とショット領域とが正確
に重ね合わされて露光されることになる。
After that, the system controller 65
The positions of all the latent image marks formed on the wafer W are measured using the set of LSA systems, and t-EGA is performed using the positions of the latent image marks for each virtual shot, just as in the first embodiment. , And transformation matrices At and Ot. TE of the present embodiment
The GA is exactly the same as that of the first embodiment, that is, a set of transformation matrices At and Ot are calculated using the conventional EGA calculation. Next, the EGA calculation unit 62 calculates the coordinate positions of all the sample shots measured by g-EGA and t-EG.
The conversion matrices A and O are determined for each shot area on the wafer W using the conversion matrix Ot calculated in A, that is, the offset errors (Otx and Oty), and their array coordinate values (Fx,
Fy) is calculated. That is, in the present embodiment, a conversion matrix is determined for each shot area using the coordinate positions of the sample shots weighted as described above, and then based on the determined conversion matrix and offset errors (Otx, Oty). The array coordinate values are calculated. As a result,
When the wafer stage WS is stepped according to the calculation result (Fx, Fy) in the EGA calculation unit 62, the projected image of the reticle pattern and the shot area are accurately overlapped and exposed.

【0109】以上のように本実施例では、本露光におい
てP−EGA方式を採用する場合でも、EGA方式を適
用してシステムオフセットを算出でき、高速、高精度の
重ね合わせ露光が可能となる。ところで、本実施例では
システムオフセットの計測、補正のみについて述べた
が、例えば図14に示したレチクルRを用いることで、
第2実施例と全く同様にレチクルRの残留回転誤差、及
び投影光学系の投影倍率までも計測でき、上記と同様の
手法で補正を行うようにしても良い。また、本実施例で
はt−EGAの後でショット領域の配列座標値を算出し
ていたが、g−EGAにおいて複数の仮想ショットとと
もに、全てのショット領域の配列座標値を算出してお
き、この配列座標値に従ってウエハステージWSを位置
決めする際、t−EGAで算出したオフセット誤差だけ
ずらして位置決めするようにしても良い。さらに、P−
EGA方式ではショット領域と複数のサンプルショット
の各々との距離に応じてそのアライメントデータに重み
付けを行うようにしたが、例えばi番目のショット領域
とウエハセンタとの距離と、複数のサンプルショットの
各々とウエハセンタとの距離とに応じてそのアライメン
トデータに重み付けを行うようにしても良い。このと
き、上記2つの距離の差が零、もくしは最も小さくなる
サンプルショットに与える重み付けが最も大きくなる。
As described above, in this embodiment, even when the P-EGA method is used in the main exposure, the system offset can be calculated by applying the EGA method, and high-speed and high-accuracy overlay exposure can be performed. By the way, in this embodiment, only the measurement and correction of the system offset have been described. For example, by using the reticle R shown in FIG.
Just as in the second embodiment, the residual rotation error of the reticle R and the projection magnification of the projection optical system can be measured, and the correction may be performed in the same manner as described above. In the present embodiment, the array coordinate values of the shot areas are calculated after t-EGA. However, the array coordinate values of all shot areas are calculated together with a plurality of virtual shots in g-EGA. When positioning the wafer stage WS according to the array coordinate values, the wafer stage WS may be shifted by an offset error calculated by t-EGA. Furthermore, P-
In the EGA method, the alignment data is weighted in accordance with the distance between the shot area and each of the plurality of sample shots. For example, the distance between the i-th shot area and the wafer center, and the The alignment data may be weighted according to the distance from the wafer center. At this time, the weight given to the sample shot in which the difference between the two distances is zero or the smallest is the largest.

【0110】ところで、以上の各実施例ではショット領
域毎に2組のウエハマークを設けていたが、3組以上の
ウエハマークを設けるようにしても良く、例えば4組の
ウエハマークをショット領域の4隅に配置するようにし
ても良い。このとき、レチクルRにおいても4組のレチ
クルマークをパターン領域の4隅に形成しておき、上記
実施例と同様の動作で4組のウエハマークを用いてg−
EGAを行う。ここで、g−EGAでサンプルショット
毎にその座標位置を決定する際には、各ショットの4隅
に形成されたウエハマークの各位置を用いて(平均値を
もって)決定する。続いて、g−EGAの結果に基づい
て複数の仮想ショット毎に4組のレチクルマークの潜像
を形成した後、t−EGAにおいて仮想ショット毎にそ
の座標位置を、4隅に形成される4つの潜像の各位置を
用いて(例えば平均をとることで)決定し、さらに上記
の各実施例と同様にg−EGAとt−EGAとの各結果
に基づいてシステムオフセットを決定する。以上のよう
に、サンプルショットや仮想ショットの座標位置を、そ
の4隅に形成されたマークを用いて決定するようにすれ
ば、投影光学系の結像特性(ディストーション等)やウ
エハの伸縮(スケーリング)等に起因した各ショット内
の最大位置ずれ量を大幅に低減でき、システムオフセッ
トの算出精度、すなわちアライメント精度をより一層向
上させることが可能となる。さらに、g−EGAとt−
EGAとの各々において4組のマーク位置から各ショッ
トの回転誤差や倍率(歪み量を含む)を求めることが望
ましく、これによりショット領域毎の回転誤差(チップ
ローテーション)や倍率誤差(歪み)、及び投影光学系
の結像特性(投影倍率、ディストーション等)やレチク
ルRの製造誤差等までも補正することが可能となる。
尚、4組のウエハマークやレチクルマークの形成位置は
4隅でなくても良いが、最外周である4隅では位置ずれ
が最大になることから、実際には4隅に設けることが各
種誤差の計測精度の点で有利である。さらに、ショット
毎に5組以上のウエハマークやレチクルマークを設ける
ようにしても良く、より一層計測精度等を向上させるこ
とができる。また、ウエハマークやレチクルマークとし
ては図14(b)に示したマークを用いると良い。
In each of the embodiments described above, two sets of wafer marks are provided for each shot area. However, three or more sets of wafer marks may be provided. It may be arranged at four corners. At this time, also in the reticle R, four sets of reticle marks are formed at four corners of the pattern area, and g-g is formed using the four sets of wafer marks by the same operation as in the above embodiment.
Perform EGA. Here, when the coordinate position is determined for each sample shot by g-EGA, the coordinate position is determined (with an average value) using each position of the wafer mark formed at the four corners of each shot. Subsequently, after forming latent images of four sets of reticle marks for each of a plurality of virtual shots based on the result of g-EGA, the coordinate position of each of the virtual shots is formed at the four corners at t-EGA. The system offset is determined using each position of one latent image (for example, by averaging), and the system offset is determined based on the results of g-EGA and t-EGA as in the above-described embodiments. As described above, if the coordinate positions of the sample shots and the virtual shots are determined by using the marks formed at the four corners, the imaging characteristics (such as distortion) of the projection optical system and the expansion / contraction (scaling) of the wafer ), Etc., the maximum positional deviation amount in each shot can be significantly reduced, and the calculation accuracy of the system offset, that is, the alignment accuracy can be further improved. Furthermore, g-EGA and t-
In each of the EGA and each of the EGAs, it is desirable to obtain a rotation error and a magnification (including a distortion amount) of each shot from four sets of mark positions, whereby a rotation error (a chip rotation) and a magnification error (a distortion) for each shot area, and It is also possible to correct the imaging characteristics (projection magnification, distortion, etc.) of the projection optical system, manufacturing errors of the reticle R, and the like.
Note that the formation positions of the four sets of wafer marks and reticle marks need not be at the four corners, but since the positional deviation is the largest at the four outermost corners, it is actually necessary to provide the four corners at the four corners. This is advantageous in terms of measurement accuracy. Further, five or more sets of wafer marks or reticle marks may be provided for each shot, and the measurement accuracy and the like can be further improved. It is preferable to use the marks shown in FIG. 14B as the wafer mark and the reticle mark.

【0111】尚、以上の各実施例において図14に示し
たレチクルRを使用すれば、システムオフセットの他に
レチクルRの残留回転誤差や投影光学系13の投影倍率
を計測することができる。このとき、1つの仮想ショッ
トで形成される潜像マークの数、すなわちレチクルマー
クの数を増やせば、投影光学系13のディストーション
までも計測でき、これらも結像特性補正部19により補
正可能である。また、結像特性補正部19は投影光学系
13を構成する複数のレンズエレメントのうちの少なく
とも1つを駆動するものであるが、それ以外、例えば2
つのレンズエレメントに挟まれた空間を密封し、その密
封空間の圧力を制御する方式であっても良く、さらに当
該方式で投影倍率を微調整し、レンズエレメント、また
はレチクルの駆動によりディストーションを微調整する
ようにしても構わない。
In each of the above embodiments, if the reticle R shown in FIG. 14 is used, the residual rotation error of the reticle R and the projection magnification of the projection optical system 13 can be measured in addition to the system offset. At this time, if the number of latent image marks formed by one virtual shot, that is, the number of reticle marks is increased, even the distortion of the projection optical system 13 can be measured, and these can be corrected by the imaging characteristic correction unit 19. . The imaging characteristic correction unit 19 drives at least one of a plurality of lens elements constituting the projection optical system 13.
A method in which the space between two lens elements is sealed and the pressure in the sealed space may be controlled, and the projection magnification is finely adjusted by the method, and the distortion is finely adjusted by driving the lens element or the reticle. You may do it.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、潜像を利
用し、そしてEGA方式を適用してシステムオフセット
を算出するので、高速、高精度なオフセット計測が可能
となる、という効果が得られる。また潜像マークを基板
上の任意の位置に形成するようにすれば、潜像形成に際
して場所上の制約が少ないといった利点がある。特に基
板の外周付近の未露光領域内に潜像を形成するようにす
れば、露光領域に付随したアライメントマーク(下地マ
ーク)の近傍に潜像が配置されることがなく、潜像によ
り下地に形成されうる擬似的なアライメントマークによ
る次層でのアライメント精度の低下を防止できる。さら
に、ウェハマークと潜像マークとを別々のアライメント
センサーで検出することも可能となり、即ち各マークの
検出に最適なアライメントセンサーを選択して使用でき
るので、特にシステムオフセットの計測精度を向上させ
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, since the system offset is calculated by using the latent image and the EGA method is applied, it is possible to perform high-speed and high-accuracy offset measurement. can get. Further, if the latent image mark is formed at an arbitrary position on the substrate, there is an advantage that there are few restrictions on the place when forming the latent image. In particular, if a latent image is formed in an unexposed area near the outer periphery of the substrate, the latent image is not arranged near the alignment mark (base mark) attached to the exposed area, and the latent image is formed on the base by the latent image. A decrease in alignment accuracy in the next layer due to a pseudo alignment mark that can be formed can be prevented. Furthermore, it is also possible to detect the wafer mark and the latent image mark with separate alignment sensors. In other words, since it is possible to select and use the optimal alignment sensor for detecting each mark, it is possible to improve the measurement accuracy of the system offset particularly. Becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による位置合わせ方法を適
用するのに好適な投影露光装置の概略的な構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying a positioning method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中のTTL方式のアライメントセンサーの
具体的な構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a TTL type alignment sensor in FIG. 1;

【図3】図1に示した装置の制御系のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a control system of the apparatus shown in FIG.

【図4】第1実施例で使用されるレチクルの具体的な構
成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration of a reticle used in the first embodiment.

【図5】ウエハ上の1つのショット領域の様子を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a state of one shot area on a wafer.

【図6】基準部材の具体的な構成の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a specific configuration of a reference member.

【図7】ウエハ上に配列されるショット領域の様子を示
す図。
FIG. 7 is a view showing a state of shot areas arranged on a wafer.

【図8】第1実施例による位置合わせ方法の説明に供す
る図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a positioning method according to the first embodiment.

【図9】LIA系を潜像検出に用いた様子を説明する
図。
FIG. 9 is a diagram illustrating a state where the LIA system is used for latent image detection.

【図10】第1実施例で使用するレチクルの変形例を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the reticle used in the first embodiment.

【図11】図8に示したウエハの部分拡大図。FIG. 11 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG. 8;

【図12】図8に示したウエハの部分拡大図。FIG. 12 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG. 8;

【図13】図8に示したウエハの部分拡大図。FIG. 13 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG. 8;

【図14】本発明の第2実施例による位置合わせ方法に
好適なレチクルの具体的な構成を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a specific configuration of a reticle suitable for a positioning method according to a second embodiment of the present invention.

【図15】図8に示したウエハの部分拡大図。FIG. 15 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG. 8;

【図16】図15中の1つの仮想ショットを表す図。FIG. 16 is a view showing one virtual shot in FIG. 15;

【図17】本発明の第3実施例による位置合わせ方法の
原理説明に供する図。
FIG. 17 is a diagram for explaining the principle of a positioning method according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

62 EGA演算ユニット 63 記憶部 65 システムコントローラ 62 EGA operation unit 63 Storage unit 65 System controller

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−115518(JP,A) 特開 昭62−291133(JP,A) 特開 昭63−299122(JP,A) 特開 昭60−160613(JP,A) 特開 平3−96219(JP,A) 特開 平3−154326(JP,A) 米国特許5124927(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 Continuation of front page (56) References JP-A-4-115518 (JP, A) JP-A-62-291133 (JP, A) JP-A-63-299122 (JP, A) JP-A-60-160613 (JP) JP-A-3-96219 (JP, A) JP-A-3-154326 (JP, A) US Pat. No. 5,124,927 (US, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に配列された複数の露光領域の各
々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系内の所
定の露光位置に対して位置合わせする方法であって、 前記複数の露光領域のうちの少なくとも3つのサンプル
領域の、前記静止座標系内における位置情報を計測し、
該計測された複数の該サンプル領域の位置情報を統計演
算することにより算出される、前記複数の露光領域の配
列の規則性に関する複数の第1パラメータを用いて、少
なくとも複数の所望の露光領域の前記静止座標系内にお
ける位置情報を求める第1工程と、 前記第1工程で求めた前記所望の露光領域の位置情報に
基づき前記露光位置に位置決めされた前記複数の所望の
露光領域の各々に、特定マークを露光する第2工程と、 前記複数の特定マークのうち少なくとも3つの特定マー
クの、前記静止座標系内における位置情報を計測し、該
計測された複数の特定マークの位置情報を統計演算する
ことにより、前記複数の特定マークそれぞれの前記静止
座標系内における位置情報を算出するために用いられ
、前記特定マークの配列の規則性に関する複数の第2
パラメータを算出する第3工程と、 前記第1パラメータと前記第2パラメータとに基づい
て、前記複数の露光領域の各々を前記露光位置に位置合
わせするための位置情報を決定する第4工程と、を有す
ることを特徴とする位置合わせ方法。
1. A method for aligning each of a plurality of exposure regions arranged on a substrate with respect to a predetermined exposure position in a stationary coordinate system that defines a movement position of the substrate, the method comprising: Measuring position information of at least three sample regions in the exposure region in the stationary coordinate system;
The arrangement of the plurality of exposure regions, which is calculated by performing statistical operation on the measured position information of the plurality of sample regions.
A first step of obtaining position information of at least a plurality of desired exposure areas in the stationary coordinate system by using a plurality of first parameters related to the regularity of a column; and a step of obtaining the position information of the desired exposure areas obtained in the first step. A second step of exposing a specific mark to each of the plurality of desired exposure regions positioned at the exposure position based on position information; and the stationary coordinate system of at least three specific marks of the plurality of specific marks. the position information in internal measures, by statistically calculating the position information of the plurality of specific marks which are the measurement used to calculate the position information within said plurality of particular marks of the stationary coordinate system, the Multiple second regarding the regularity of the arrangement of specific marks
A third step of calculating a parameter; and a fourth step of determining position information for aligning each of the plurality of exposure regions with the exposure position based on the first parameter and the second parameter. And a positioning method.
【請求項2】 前記第4工程では、前記複数の第1パラ
メータのうちの配列オフセットを表すパラメータと、前
記複数の第2パラメータのうちの配列オフセットを表す
パラメータとの偏差を用いて、前記複数の露光領域の各
々の前記位置情報を決定することを特徴とする請求項1
に記載の位置合わせ方法。
2. The method according to claim 1, wherein the fourth step uses a deviation between a parameter representing an array offset of the plurality of first parameters and a parameter representing an array offset of the plurality of second parameters. 2. The position information of each of the exposure areas is determined.
The alignment method described in 1.
【請求項3】 前記第4工程では、複数の前記パラメー
タのうち、前記配列オフセットを表すパラメータ以外の
パラメータとして、前記第1パラメータを用いることを
特徴とする請求項2に記載の位置合わせ方法。
3. The method according to claim 2, wherein, in the fourth step, the first parameter is used as a parameter other than the parameter representing the array offset among the plurality of parameters.
【請求項4】 前記第4工程では、前記複数の第1パラ
メータのうちの残留回転誤差を表すパラメータと、前記
複数の第2パラメータのうちの残留回転誤差を表すパラ
メータとの偏差に基づいて、前記複数の露光領域の各々
の前記位置情報を決定することを特徴とする請求項3に
記載の位置合わせ方法。
4. The method according to claim 4, wherein in the fourth step, a parameter representing a residual rotation error of the plurality of first parameters and a parameter representing a residual rotation error of the plurality of second parameters are determined based on a deviation between the parameter representing a residual rotation error of the plurality of second parameters. 4. The alignment method according to claim 3, wherein the position information of each of the plurality of exposure areas is determined.
【請求項5】 前記所望の露光領域は、前記基板の外周
付近の未露光領域を含むことを特徴とする請求項1乃至
請求項4のいずれか1項に記載の位置合わせ方法。
5. The alignment method according to claim 1, wherein the desired exposure area includes an unexposed area near an outer periphery of the substrate.
【請求項6】 前記所望の露光領域は、前記複数の露光
領域の中の、前層までの露光工程においてパターン露光
が行われていない特定の露光領域を含むことを特徴とす
る請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の位置合
わせ方法。
6. The desired exposure area includes a specific exposure area in which pattern exposure is not performed in an exposure step up to a previous layer, among the plurality of exposure areas. The positioning method according to claim 5.
【請求項7】 前記特定の露光領域は、前記基板上の前
記複数の露光領域のうち、最も外側に存在する露光領域
であることを特徴とする請求項6に記載の位置合わせ方
法。
7. The alignment method according to claim 6, wherein the specific exposure region is an outermost exposure region among the plurality of exposure regions on the substrate.
【請求項8】 前記第2工程では、前記特定マークを、
前記基板上の下地にパターン及びマークが形成されてい
ない領域に形成することを特徴とする請求項5乃至請求
項7のいずれか1項に記載の位置合わせ方法。
8. In the second step, the specific mark is
8. The alignment method according to claim 5, wherein the pattern is formed in a region where a pattern and a mark are not formed on a base on the substrate.
【請求項9】 前記第1工程では、所定の計測手法を用
いて前記サンプル領域の位置情報を計測し、前記第3工
程では、前記所定の計測手法を用いて、前記特定マーク
の位置情報を計測することを特徴とする請求項1乃至請
求項8のいずれか1項に記載の位置合わせ方法。
9. In the first step, the position information of the sample area is measured using a predetermined measurement method, and in the third step, the position information of the specific mark is calculated using the predetermined measurement method. The positioning method according to claim 1, wherein measurement is performed.
【請求項10】 前記第1工程では、所定の計測手法を
用いて前記サンプル領域の位置情報を計測し、 前記第3工程では、前記所定の計測手法とは異なる計測
手法を用いて、前記特定マークの位置情報を計測するこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に
記載の位置合わせ方法。
10. In the first step, position information of the sample area is measured using a predetermined measurement method, and in the third step, the identification is performed using a measurement method different from the predetermined measurement method. The position alignment method according to any one of claims 1 to 8, wherein position information of the mark is measured.
【請求項11】 前記第1工程では、前記基板上の前記
サンプル領域毎に形成された基板マークを撮像して得ら
れた画像信号に基づいて、前記サンプル領域の位置情報
を計測することを特徴とする請求項1乃至請求項10の
いずれか1項に記載に位置合わせ方法。
11. The method according to claim 1, wherein in the first step, position information of the sample area is measured based on an image signal obtained by imaging a substrate mark formed for each of the sample areas on the substrate. The alignment method according to any one of claims 1 to 10, wherein
【請求項12】 前記第1工程では、前記計測された複
数のサンプル領域の各々の位置情報を、前記露光位置に
位置合わせすべき露光領域と該複数のサンプル領域の各
々との距離に応じて重み付けし、該重み付けされた該複
数のサンプル領域の位置情報を統計演算することによ
り、該露光領域毎に複数の前記第1パラメータを算出す
ることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか
1項に記載の位置合わせ方法。
12. In the first step, position information of each of the plurality of measured sample areas is determined according to a distance between an exposure area to be aligned with the exposure position and each of the plurality of sample areas. 12. The method according to claim 1, wherein a plurality of the first parameters are calculated for each of the exposure areas by weighting and statistically calculating the weighted position information of the plurality of sample areas. Or the alignment method according to claim 1.
【請求項13】 前記基板上にはレジストが設けられて
おり。前記第2工程では、前記レジストの飽和エネルギ
ー以上の露光量を前記レジストに与えることにより、前
記特定マークの潜像を前記レジストに形成することを特
徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載
の位置合わせ方法。
13. A resist is provided on the substrate. 13. The method according to claim 1, wherein in the second step, a latent image of the specific mark is formed on the resist by applying an exposure amount equal to or more than the saturation energy of the resist to the resist. Item 2. The alignment method according to Item 1.
【請求項14】 請求項1乃至請求項13のいずれか1
項に記載の位置合わせ方法を用いて決定された前記複数
の露光領域の各々の位置情報に基づいて、該複数の露光
領域を前記露光位置に順次位置合わせし、 前記露光位置に位置合わせされた露光領域上に、マスク
上に形成されたパターンを投影光学系を介して転写する
ことを特徴とする露光方法。
14. The method according to claim 1, wherein
Based on the position information of each of the plurality of exposure regions determined by using the alignment method described in section, the plurality of exposure regions are sequentially aligned with the exposure position, and are aligned with the exposure position An exposure method, wherein a pattern formed on a mask is transferred onto an exposure area via a projection optical system.
【請求項15】 前記複数の第1パラメータのうちのス
ケーリング誤差を表すパラメータと、前記複数の第2パ
ラメータのうちのスケーリング誤差を表すパラメータと
のうち、いずれか一方を用いて、前記投影光学系の投影
倍率を調整することを特徴とする請求項14に記載の露
光方法。
15. The projection optical system using one of a parameter representing a scaling error of the plurality of first parameters and a parameter representing a scaling error of the plurality of second parameters. The exposure method according to claim 14, wherein the projection magnification is adjusted.
【請求項16】 前記第1工程では、前記投影光学系を
介することなく前記サンプル領域の位置情報を計測する
ことを特徴とする請求項14または請求項15に記載の
露光方法。
16. The exposure method according to claim 14, wherein in the first step, position information of the sample area is measured without passing through the projection optical system.
【請求項17】 前記第3工程では、前記投影光学系を
介して前記特定マークの位置情報を計測することを特徴
とする請求項14乃至請求項16のいずれか1項に記載
の露光方法
17. The exposure method according to claim 14, wherein, in the third step, position information of the specific mark is measured via the projection optical system.
【請求項18】 前記第3工程で計測された前記複数の
特定マークの位置情報に基づいて、前記投影光学系の投
影倍率と、前記マスクの残留回転誤差とのうちの少なく
とも一方を算出することを特徴とする請求項14乃至請
求項17のいずれか1項に記載の露光方法。
18. calculating at least one of a projection magnification of the projection optical system and a residual rotation error of the mask based on position information of the plurality of specific marks measured in the third step. The exposure method according to any one of claims 14 to 17, wherein:
【請求項19】 請求項14乃至請求項18のいずれか
1項に記載の露光方法を用いて、前記基板を、前記デバ
イスパターンで露光する工程を含むことを特徴とするデ
バイス製造方法。
19. A device manufacturing method, comprising: exposing the substrate with the device pattern by using the exposure method according to claim 14. Description:
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