JP3289319B2

JP3289319B2 - リソグラフィ方法及び該方法を用いた露光装置、及び露光方法

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Publication number: JP3289319B2
Application number: JP16259792A
Authority: JP
Inventors: 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH065488A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子や液晶表示素
子等を製造する際のリソグラフィ方法、及びそのリソグ
ラフィ法で使われる露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子や液晶表示素子等を製
造する過程で、マスク基板（レチクル）上の回路パター
ンを感光基板（ウェハ、ガラスプレート）上のレジスト
層に高精度に転写する技術、いわゆるリソグラフィ技術
が重要度を増し、特にサブミクロン領域の線幅のパター
ンを忠実に解像し、かつ異なる層（レイヤー）間での重
ね合わせ精度を線幅の数分の１程度以下に押えた露光装
置が要求されてきている。

【０００３】さらに、素子の製造現場では量産性を高め
るために、複数台（場合によっては２０台程度）の露光
装置が１種類のデバイスの製造ラインに使われる。多く
の場合、複数台の露光装置は、互いに重ね合わせすべき
複数の層の夫々の露光のために使われ、１台の露光装置
であるデバイスの全ての層の露光を行なうように製造ラ
インを組むことは極めて希である。

【０００４】同一デバイスの層毎に、別の露光装置を使
う場合、同一メーカー、同一スペックの露光装置と言え
ども、プロセス上で問題になり得る程度の号機差が発生
する。この号機差は、露光装置固有のくせとでも言うべ
きものであって、通常、製造ラインでは号機差が十分に
小さい露光装置を揃えて使用している。すなわち号機間
マッチングが十分に良好な露光装置を選んで、製造ライ
ンに投入している。露光装置が、同一メーカーの同一機
種であれば、ほぼ似たような傾向（くせ）をもつので、
号機間マッチングは比較的容易に所望の規格で得られ
る。しかしながら、メーカーが異なったり、あるいは同
一メーカーでも機種が異なったりすると、号機間マッチ
ングは２台の間でもなかなか得られないこともある。従
来の号機間マッチングの１つの方法は、例えば特開昭６
２−２４６２４号公報又は特開昭６２−７１２９号公報
に開示されているように、投影露光装置で問題となる倍
率誤差とディストーション（投影像の歪曲収差）とに関
して、コンピュータシミュレーション的（演算）に最適
な重ね合わせが達成される状態を模索することで行なわ
れた。その従来の方法では、重ね合わせ露光する２台の
投影露光装置（ステッパー）のディストーション・デー
タを投影露光する領域内でシミュレーションし、最も重
ね合わせが良好になるように投影光学系の倍率を微調し
たり、重ね合わせすべきマスク（レチクル）とウェハと
の相対位置をアライメント位置から微小量ずらしたりし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法においては、専ら投影光学系の倍率、ディストーショ
ンという装置固有のパラメータを、２台の露光装置間で
比較することにとどまり、マスク上に形成された回路パ
ターンの製造誤差、例えば回路パターン領域全体のサイ
ズ誤差、全体形状の歪曲誤差等に関しては無視されてい
た。さらに従来の方法では、ウェハ等の感光基板上に形
成された回路パターン（ショット）が、どのような素情
のステッパーで露光されたのかが、予めわかっているこ
とが必要であった。

【０００６】すなわち、３台以上の複数のステッパーで
ラインが組まれているとき、あるウェハ（通常ロットで
管理される）のｎ層目の露光に使ったステッパーと、ｎ
＋１層目の露光に使うステッパーとを、ウェハのロット
管理のデータとして保存していかなければならないこと
になる。またデバイス製造にあたっては、常にｎ層目と
ｎ＋１層目との回路パターン同志のマッチングを最良に
するとは限らず、場合によってはｎ−１層目とｎ＋１層
目とを最良の重ね合わせ精度でマッチングさせることも
ある。

【０００７】このような場合、従来の方法のままでは、
ウェハロット毎に第１層から最終層（メモリＩＣ等では
２０層程度）までに使用する各ステッパーの履歴（使用
した号機のＩＤ番号等）を対応付けるデータベースが必
要になり、ウェハロット管理がそれだけ繁雑になるとい
った問題がある。さらに先に述べたように、各層毎のマ
スクパターンの製造誤差を、重ね合わせ精度の向上のた
めに考慮するとなると、使用するステッパーの号機番号
（すなわちディストーション特性等）と、それに装着さ
れるマスクのパターン製造誤差の特性とをさらに対応付
けるためのデータ・ベースが必要となる。

【０００８】そこで本発明は、複数台の露光装置を使っ
たリソグラフィ工程において、各層毎のマッチング（重
ね合わせ）精度を簡単な手法で高められるリソグラフィ
方法、及びそれに使用される露光装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上述の問題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、マスクのパターンの像を
基板上に投影し、その基板を露光することによって、そ
の基板上に複数の層を形成する露光装置であって、これ
から露光するマスクのパターンの像に対して重ね合わせ
たい層に関する情報に基づいて、その基板の露光条件を
設定する制御手段を有し、その重ね合わせたい層に関す
る情報は、該重ね合わせたい層を露光処理したときに用
いたマスクの製造誤差に関するマスク情報を含むことを
特徴とする。また、請求項４記載の本発明は、マスクの
パターンの像を基板上に投影し、その基板を露光するこ
とによって、その基板上に複数の層を形成する露光装置
であって、その基板の露光処理に用いられる複数のマス
クのそれぞれの製造誤差に関するマスク情報、及びその
基板の露光処理いられる複数の露光装置のそれぞれの特
性に関する装置情報を管理する管理手段に接続され、そ
の基板上に既に形成された層に対応するそのマスク情
報、及びその装置情報のそれぞれに基づいて露光条件を
設定する制御手段を有することを特徴とする。また、請
求項７記載の半発明は、マスクのパターンの像を基板上
に投影し、その基板を露光することによってその基板上
に複数の層を形成する露光装置であって、その基板上に
形成される複数の層のそれぞれに対応して各層を露光処
理したときの露光処理情報の履歴を記憶する管理手段に
接続され、その露光処理情報の履歴に基づいてその基板
を露光処理する際の露光条件を設定する制御手段を有す
ることを特徴とする。また、請求項１１記載の本発明
は、マスクのパターンの像を基板上に投影し、その基板
を露光することによってその基板上に複数の層を形成す
る露光装置を複数台備えたリソグラフィシステムであっ
て、その基板の露光処理に用いられる複数のマスクのそ
れぞれの製造誤差に関するマスク情報を管理する管理手
段を有し、その複数の露光装置は、その管理手段と接続
され、これから露光するマスクのパターンの像に対して
重ね合わせたい層に応じたそのマスク情報に基づいて、
その基板の露光条件を設定する制御手段をそれぞれ有す
ることを特徴とする。また、請求項１３記載の本発明
は、マスクのパターンの像を基板上に投影し、その基板
を露光することによってその基板上に複数の層を形成す
る露光装置を複数台備えたリソグラフィシステムであっ
て、その基板の露光処理に用いられる複数のマスクのそ
れぞれの製造誤差に関するマスク情報、及びその基板の
露光処理に用いられる複数の露光装置のそれぞれの特性
に関する装置情報を管理する管理手段を有し、その複数
の露光装置はそれぞれその管理手段に接続され、その基
板上に既に形成された層に対応するそのマスク情報、及
びその装置情報のそれぞれに基づいて露光条件を設定す
る制御手段を有することを特徴とする。また、請求項１
７記載の本発明は、マスクのパターンの像を基板上に投
影し、その基板を露光することによってその基板上に複
数の層を形成する露光装置を複数台備えたリソグラフィ
システムであって、その基板上に形成される複数の層に
対応して各層を露光処理したときの露光処理情報の履歴
を記憶する管理手段を有し、その複数の露光装置はそれ
ぞれその管理手段に接続され、その露光処理情報の履歴
に基づいてその基板を露光処理する際の露光条件を設定
する制御手段を有することを特徴とする。具体的な１つ
のリソグラフィ方法においては、複数層の夫々の回路パ
ターンに対応した各マスクパターンを、それぞれ複数枚
のマスク基板（レチクルＲ）上に作成するとき、マスク
パターンの製造誤差（パターン領域全体の伸縮量、領域
全体の形状の歪み量等）に関する情報パターンを、感光
基板（ウェハＷ）へ転写可能な形体で作成する工程（レ
チクル作成工程）と、製造ライン内の複数台の露光装置
のうちの１台に、複数枚のマスク基板のうちの１枚を装
着して感光基板を露光するとき、当該露光装置の固有の
パラメータに関する情報パターンを、当該マスク基板上
の情報パターンとともに感光基板の一部へ露光する工程
（転写工程）とを設ける。その転写工程の後、露光それ
た感光基板を現像して、ある層のプロセスを実行した
後、再びレジストを塗布した感光基板を、ある露光装置
に装着して重ね合わせ露光するが、その際に少なくとも
以下の工程を実行する。すなわち、感光基板に形成され
たマスクパターンの製造誤差に関する情報パターンと、
先に使用した露光装置の固有パラメータに関する情報パ
ターンとを読み取ることによって、重ね合わせ露光に使
用する露光装置の固有パラメータを調整する工程を実行
する。この調整工程での露光装置の具体的な調整は、従
来技術に示された手法（倍率補正、ずらし露光等）以外
に、投影光学系内のレンズエレメント（又はミラーエレ
メント）の部分的な可動調整、レチクルとウェハとの相
対的な傾斜補正（レベリング）等も有効である。

【００１０】また、具体的な一つの露光装置において
は、感光基板を保持するステージ（ウェハステージ２
５）と、第１の回路パターンを有するマスク基板（レチ
クルＲ1 〜Ｒm ）を保持するホルダー（レチクルステー
ジ）と、マスク基板の第１の回路パターンを照明して感
光基板へ露光するための照明光と、感光基板とマスク基
板との相対的な位置決め手段とを有する装置を前提とし
ている。

【００１１】そして、第１の回路パターンに関する情報
パターン（ＩＤコード等）を、照明系からの光とほぼ同
じ特性の光を用いて感光基板上の一部に露光するマスク
情報露光手段と、使用している露光装置を識別するため
の装置情報に関するパターン（ＩＤコード等）を、照明
系からの光とほぼ同じ特性の光を用いて感光基板上の一
部に露光する装置情報露光手段と、感光基板の一部に形
成されたマスク情報のパターンと装置情報のパターンと
を検出する検出手段と、検出されたマスク情報と装置情
報とに基づいて感光基板に形成された第１の回路パター
ンと重ね合わせ露光すべき第２の回路パターンの重ね合
わせ状態を最適にするために、露光装置の装置パラメー
タを調整する調整手段とを設けるようにした。

【００１２】

【作用】本発明においては、基板上に形成されたパター
ンの形状歪みや配置誤差を、そのパターンの露光時の露
光装置の特性（ディストーション、倍率等）と、そのパ
ターン自体のレチクル上での形状歪みとの両方を考慮し
て高精度に特定することができる。

【００１３】さらに本発明では、感光基板上に使用した
レチクルと使用した露光装置との情報が蓄積されていく
ので、今までに重ね合わせ露光されてきた複数の層のう
ち任意の層が、どのような形状歪みで形成されているか
がただちに特定でき、これから重ね焼きすべき層のパタ
ーンをどのような形状に調整すればよいかが容易に特定
できる。

【００１４】

【実施例】本発明の具体的な構成例を説明する前に、本
発明のシーケンスについて図１を参照して述べる。この
図１中の各ブロックは、ある機能を達成するための機能
モジュールとして表示したものであって、必ずしも具体
的な装置（ステッパー、測定機等）と１対１に対応して
はいない。

【００１５】さて、図１においてＳ₁、Ｓ₂……Ｓ_nは
ｎ台の露光装置を表わし、各露光装置（以後、ステッパ
ーとする）Ｓ₁、Ｓ₂……Ｓ_nはラインの立ち上げ時に
ディストーション計測モジュール４によって、投影光学
系のディストーションにより生ずる像歪みの誤差特性を
計測される。このディストーション計測モジュール４
は、テストレチクル上のチャートパターンをダミーウェ
ハ上に試し焼きし、そのウェハを現像して得られるレジ
ストパターンの位置を計測し、テストレチクル上のチャ
ートパターンの位置と比較することで、倍率誤差による
像の微小伸縮や像歪み（歪曲収差）を定量的とに求める
方式、又は特開昭５９−９４０３２号公報に開示されて
いるように、ステッパーのウェハステージ上に設けられ
たスリット付の光電センサーを使って、テストレチクル
のチャートパターンの投影像の位置を計測し、チャート
パターンの設計位置との比較（差）によって求める方式
（自己計測方式）等が採用される。

【００１６】こうして、ディストーション計測モジュー
ル４で計測された各ステッパー毎のディストーションの
特性データ（投影光学系のイメージフィールド内に設定
した理想格子点の夫々での２次元の位置ずれ量データ）
は、各ステッパーを識別するためのＩＤコードとともに
データ記憶管理モジール３に送信される。一方、これら
のステッパー群Ｓ₁〜Ｓ_nで使用されるｍ枚のレチクル
Ｒ₁、Ｒ ₂……Ｒ_mは、ステッパーへ装着する以前に、
製造誤差計測モジュール５によって、回路パターン領域
の全体的な形状歪み、全体的な伸縮量、あるいはレチク
ルアライメントマークと回路パターン領域との位置関係
等が計測されている。その計測データはｍ枚のレチクル
Ｒ₁〜Ｒ_mを識別するためのＩＤコードとともにデータ
記憶管理モジール３に送信される。メインコンピュータ
（ミニコン、もしくは製造ラインを統括的に管理してい
る大型コンピュータ）１は、データ記憶管理モジール３
に蓄積された各種データを演算処理したり、解析処理し
たりし、その結果を各ステッパーＳ₁〜Ｓ_nの夫々へオ
ン・ライン（ＧＰ−ＩＢ、ＲＳ２３２Ｃ、又はＬＡＮ
等）で送出するとともに、各ステッパーＳ₁〜Ｓ_n間で
の情報交換も行なうようになっている。

【００１７】また各ステッパーＳ₁〜Ｓ_n内には、レチ
クルＲ₁〜Ｒ_mの夫々に形成されているＩＤコード（バ
ーコード）を読み取って、そのＩＤ情報を露光すべきウ
ェハ上の一部に転写するレチクル識別情報書き込み機能
と、そのステッパー自体のＩＤ情報をウェハ上の一部に
転写するステッパー識別情報書き込み機能とが設けら
れ、さらにウェハ上に形成されたレチクルＩＤ情報とス
テッパーＩＤ情報とを読み取るＩＤ情報読み取り機能が
設けられている。

【００１８】また図１において、メインコンピュータ１
は、テイトレチクル（又はデバイスレチクル）に計測さ
れたバーニアマークのウェハ上での重ね合わせ状態（位
置ずれ量）等を計測するバーニア読み取りモジュール２
からのデータを解析して、２つの層間での重ね合わせ精
度、像歪みの程度等を分析し、ステッパーが精度よく、
アライメントを実行しているか否かを判断する。そして
メインコンピュータ１は、読み取りモジュル２からのデ
ータの解析の結果、各ステッパーＳ₁〜Ｓ_nへ最適なア
ライトメントオフセット量を設定したり、倍率補正量を
設定したりする。

【００１９】さて、実際の露光工程にあたって、各ステ
ッパーＳ₁〜Ｓ_nは工程（層）毎にレチクル（Ｒ₁〜Ｒ
_m）を装着した場合、レチクルＩＤ読み取り機構によっ
てレチクルを識別し、ステッパーＩＤ情報とともにメイ
ンコンピユータ１へ送信する。さらに各ステッパーＳ₁
〜Ｓ_nで処理すべきウェハ上に前工程で焼き付けられた
ＩＤ情報パターンを、ＩＤ情報読み取り機能によって検
出し、その情報（コードパターン等）をメインコンピユ
ータ１へ送信する。

【００２０】メインコンピユータ１はそれらの各情報を
受信して、現工程で使われるレチクルとステッパーとの
各ＩＤ情報と、現工程で処理されるウェハの前工程で使
用されたレチクルとステッパーの各ＩＤ情報とに基づい
て、それらの各ＩＤに対応したデーダをデータ記憶管理
モジュール３から読み出す。そしてメインコンピユータ
１で、読み出された各データを解析して、ディストーシ
ョン、レチクル製造誤差に起因してウェハ上で生じる像
歪み（ショット領域の歪み）のデータを、現工程、及び
前工程に対して作成し、マッチング精度が最も高くなる
様に、現工程で使われるステッパーの各種の位置オフセ
ット量、倍率補正量、ディストーション補正量等が求め
られる。さらに各工程で使われているウェハ上のアライ
メントマークの位置も、前工程のステッパーのディスト
ーションやレチクル製造誤差によって歪んでいるため、
メインコンピユータ１はマーク位置に関する誤差量も求
め、現工程で発生すると考えられる誤差として、前述の
オフセット量に加え、各種補正量とともに該当するステ
ッパーへそれらのデータを送信する。

【００２１】データを受信したステッパーは、露光時に
倍率やディストーションを補正し、決定されたオフセッ
ト量を加えて現工程のウェハをステップアンドリピート
方式で露光する。そしてそのウェハに対して回路パター
ンの露光が完了した時点で、ステッパーは使用したレチ
クルＩＤ情報とステッパーＩＤ情報とを、そのウェハの
ストリートライン内、又は周辺の欠けショットとなる領
域をつぶして焼き付ける。この際、ステッパーＩＤ情報
とともにその工程で処した倍率補正量やディストーショ
ン補正量のデータも、ウェハの一部に焼き付けられるよ
うにしておくとよい。このようなデータの焼き付けは、
以後補正データ書き込み機能と呼ぶことにする。この補
正データはそのウェハを管理する点で有効なものである
が、必ずしもウェハ上に焼き付ける必要はない。しかし
ながらウェハに加えられた熱処理等でウェハが伸縮する
ことによる歪みの発生の度合、アライメントマークのウ
ェハ上での位置誤差量、あるいはマーク検出時に生じる
アライメントセンサーの計測誤差量等を後の工程で参照
する場合は極めて有効なデータとなる。

【００２２】図２は、本発明の実施例によるリソグラフ
ィ方法が適用される半導体製造ラインの全体的な構成の
一例を示す斜視図である。図２において製造ライン全体
を統括的に管理するホストコンピュータＨＣＯＭは、製
造すべき品種に応じた各種情報（使用ステッパー、使用
レチクル、ウェハプロセス等を、群管理すべき複数台の
ステッパーＥＸＰ₁、ＥＸＰ₂、ＥＸＰ₃……のデータ
を管理するデータプロセッサＤＰへ送出する。このデー
タ・プロセッサＤＰは、パーソナルコンピュータＰＣ等
の制御のもとで、各ステッパーＥＸＰ₁、ＥＸＰ₂、Ｅ
ＸＰ₃の各コンピュータＭＣＳ１、ＭＣＳ２、ＭＣＳ３
との間でコミュニケーションを取るように構成される。
またデータ・プロセッサーＤＰ内には、図１に示したデ
ータ管理記憶モジュール３とメインコンピュータ１とに
相当する機能が含まれている。さらにデータ・プロセッ
サーＤＰはレチクルパターンの製造誤差を計測する測定
装置ＭＤからの各種情報を通信回線等を介して入力し、
内部のデータ管理記憶モジュール４で保管する。この測
定装置ＭＤは図１中のレチクル製造誤差計測モジュール
５に相当する。また多数枚のレチクルを保管して、必要
なものを専用のレチクルケースに収納した形でアクセス
可能としたレチクル保管装置ＲＳＳが設けられる。この
保管装置ＲＳＳには、選ばれた１枚のレチクルをレチク
ルケース内に自動的に収納する搬送制御系ＨＣが設けら
れる。制御系ＨＣにはデータ・プロセッサーＤＰとコミ
ュニケーションを取ったり、レチクルの選択搬送を制御
したりするコンピュータが内蔵されている。

【００２３】さて、図２に示したステッパーＥＸＰ₁、
ＥＸＰ₂、ＥＸＰ₃内には、それぞれ使用すべきレチク
ルの複数枚と、ディストーション誤差や倍率誤差等をチ
ェックするためのテストレチクルとを収納したレチクル
・ライブラリーが設けられている。このレチクル・ライ
ブラリーはステッパー内の各コンピュータ（ＭＣＳ１、
ＭＣＳ２、ＭＣＳ３）によって制御され、指定された１
枚のレチクルが露光のために投影光学系の物体側のレチ
クル・ホルダーに装着される。尚、各ステッパーＥＸＰ
₁、ＥＸＰ₂、ＥＸＰ₃……のレチクル・ライブラリー
へ装着すべきレチクルは、製造ラインの立ち上げ時にレ
チクル保管装置ＲＳＳ（及び制御系ＨＣ）でケース単位
で用意され、そのケース単位で各ステッパーのレチクル
・ライブラリーへ装着される。レチクルケースのライブ
ラリーへの装着はオペレータが実行してもよいし、工場
内の無人搬送ロボットで実行してもよい。

【００２４】ただし、本実施例においては、各ステッパ
ーのライブラリーへレチクルを装着する前に、全てのレ
チクルの製造誤差を測定装置ＭＤで計測し、レチクル製
造誤差に関するデータがレチクルＩＤ情報とともにデー
タ・プロセッサーＤＰのデータ管理記憶モジュール３に
記憶されているものとする。またラインを組む複数台の
ステッパーの各投影光学系のディストーション・データ
は、データ・プロセッサＤＰに記憶されるが、ディスト
ーション・データの測定方法としては、テスト・レチク
ルを用いてダミーウェハ上に試し焼きを行ない、露光さ
れたウェハを現像して得られるチャートパターンのレジ
スト像の位置関係を、ステッパー自身のアライメントセ
ンサー、あるいは別の専用の測定装置を用いて計測する
手法、あるいはステッパーのウェハステージ上に設けた
受光スリットを、テストレチクルのチャートパターンの
投影像に対して走査し、チャートパターンの投影点の位
置をウェハステージ用のレーザ干渉計（測長器）で計測
する手法等が知られている。

【００２５】このような手法は、特開昭６２−２４６２
４号公報、特開昭５９−９４０３２号公報等に詳細に開
示されている。こうして、データ・プロセッサーＤＰ内
に各レチクルの製造誤差に関するデータと、各ステッパ
ーのディストーション誤差、倍率誤差等に関するデータ
とが収集されると、ホストコンピュータＨＣＯＭはステ
ッパーＥＸＰ₁、ＥＸＰ₂、ＥＸＰ₃……の夫々に対し
て露光処理の実行を指示する。そこで以下、リソグラフ
ィ工程の第１層目と第２層目とを露光する工程の夫々に
分けて、露光シーケンスを説明するが、各ステッパー内
には先にも述べたように各種の追加機能が設けられてい
るので、それらの機能について図３、図４を参照して説
明する。

【００２６】図３は各ステッパーの構造を模式的に表わ
したもので、レチクルＲ上の回路パターンＰｔは投影レ
ンズ２２を介してウェハステージ２５上に搭載されたウ
ェハＷへ結像投影される。レチクルＲは投影レンズ２２
の光軸ＡＸが回路パターン領域Ｐｔの所定の中心点を通
るように、レチクルステージＲＳＴによって位置決めさ
れる。一方、ウェハＷはウェハステージ２５によって光
軸ＡＸと垂直な投影像面内で２次元に移動される。２次
元移動の制御は、ウェハステージ２５上に固定された移
動ミラー２４にレーザビームを垂直に投射し、その反射
ビームをレシーバで受光するレーザ干渉計２３と、モー
タ、サーボアンプ等を含む駆動装置２１とによって位置
フィードバック制御により行なわれる。

【００２７】図２に示した各ステッパー内のコンピュー
タＭＣＳ１、ＭＣＳ２、ＭＣＳ３……は、図３では制御
装置ＭＣＳとして表わすが、この制御装置ＭＣＳはステ
ップアンドリピート時のウェハステージ２５のステッピ
ング座標位置（目標位置データ）等を駆動装置２１へ出
力する。これに応答して駆動装置２１はレーザ干渉計２
３で計測されるウェハステージ２５の現在位置と目標位
置との偏差に応じた速度特性でモータを駆動し、ウェハ
ステージ２５を目標位置に位置決めする。尚、図３では
干渉計２３、ミラー２４が一組しか示されていないが、
ステージ２５の移動平面（ｘ−ｙ平面）内で２次元の位
置計測が必要であるので、図３の紙面と垂直な方向に関
してステージ２５の移動量を計測するもう一組のレーザ
干渉計システムが設けられている。

【００２８】こうして制御装置ＭＣＳが予め作成したウ
ェハＷ上のショット配列座標値を順次駆動装置２１へ出
力することで、ウェハステージ２５はステッピング移動
を繰り返す。１回のステッピングが行なわれると、駆動
装置２１はステッピング完了信号を制御装置ＭＣＳへ出
力する。これを受けた制御装置ＭＣＳは、図３では省略
されている照明光学系を解してレチクルＲのパターン領
域Ｐｔに一様の強度分布で露光光を一定時間（パルスレ
ーザの場合は一定パルス数分）だけ投射する。こうして
ウェハＷ上の１つのショット領域がレチクルＲのパター
ン領域Ｐｔの投影像で露光されると、制御装置ＭＣＳは
次のショット領域の露光のために、駆動装置２１へステ
ッピング位置の目標値データを出力する。

【００２９】このようにして、ウェハＷ上には、例えば
図４のように矩形のショット領域ＳＡの複数個がＸ−Ｙ
方向にマトリックス状に配列して露光される。通常、ウ
ェハＷは円形であるので、ウェハＷの周辺部にはショッ
ト露光を行なわない未露光部がある。この未露光部は、
場合によっては部分的な欠けを許してもショット領域と
して露光することもある。

【００３０】本実施例では、図４のようにウェハＷ上の
未露光部に層形成工程毎に順番にＩＤコードパターンＢ
Ｄ１、ＢＤ２……ＢＤｍを焼き付けていくようにした。
１つのＩＤパターンＢＤには、その層の露光に使用した
レチクルＩＤ情報とステッパーＩＤ情報とが含まれ、拡
張子として露光条件の情報を付加することができる。図
５はウェハＷ上の１つのＩＤパターンＢＤを顕微鏡で拡
大し、それをテレビカメラ等で撮像したときに得られる
画像信号（ビデオ信号）の波形の一例を示したものであ
る。この図５では、ＩＤパターンＢＤを通常のバーコー
ド形式で作成した場合のビデオ波形を示し、レチクルＩ
Ｄ情報の波形部分Ｒ−ＩＤとステッパーＩＤ情報の波形
部分Ｓ−ＩＤとが１本のビデオ信号として得られる。

【００３１】そこでウェハＷ上にＩＤパターンＢＤを焼
き付けるための構成を、図３、及び図６を参照して説明
する。まず図３において、レチクルＲ上にはレチクルア
ライメントに使うための十字状のマークが形成されたマ
ーク部ＲＡと、レチクル識別用のバーコードマークが形
成されたマーク部ＲＢとを一組にしたレチクルマーク領
域１３がパターン領域Ｐｔの外側に形成されている。マ
ーク部ＲＡは５mm角程度の透明窓内に線幅が数μｍ程度
の十字状マークを形成したものであり、その位置は投影
レンズ２２を解してウェハＷ側へ投影可能となってい
る。またマーク部ＲＢは投影レンズ２２のフィールド外
に配置され、ウェハＷ側へ投影できない配置となってい
る。

【００３２】さて、このようなレチクルＲに対して、光
ファイバー１０を介して露光光をレンズ系１１、ミラー
１２に導びき、マーク領域１３全体、あるいはマーク部
ＲＢのみを下から照明する。マーク領域１３（又はマー
ク部ＲＢ）を透過した露光光はレチクルＲの上方に斜設
されたミラー１４で反射され、レンズ系１５、ミラー１
６、レンズ系１７を介して指標板１８に達する。この指
標板１８には透明な窓内の一部にステッパーＩＤ情報と
してのバーコード等のマーク部ＳＢが形成されている。
そしてレチクルＲ上のマーク部（バーコード）ＲＢは、
図６に示されている通り、レンズ系１５、１７によって
指標板１８の窓内でマーク部ＳＢとずれた位置に空中像
として結像される。

【００３３】指標板１８を透過したマーク部ＲＢの像光
束は、レンズ系１９を介して系の瞳（フーリエ変換面）
に位置する平面ミラー２０で反射され、再びレンズ系１
９を逆進して指標板１８の窓内にマーク部ＲＢの像とし
て再結像される。ミラー２０からの反射によって指標板
１８の窓内に再結像されたマーク部ＲＢの像は、ステッ
パーＩＤ情報としてのマーク部ＳＢに隣接した位置で、
バーコードの繰り返し方向（ピッチ方向）に並置され
る。

【００３４】図３、図６に示したＩＤ情報焼き付け用の
光学系のレンズ系１５、１７等は、その光軸がレチクル
Ｒ上のマーク部ＲＢからずれるように設定されている。
すなわちレンズ系１５、１７の系を偏心結像系として使
って、マーク部ＲＢの再結像位置をレチクルＲ上でマー
ク部ＲＢとずらすようにしたのである。このため、平面
ミラー２０はレンズ系１５、１７、１９の光軸と垂直に
設定すればよい。

【００３５】以上の様子を平面的に拡大して表わすと図
７のようになる。図７はレチクルＲ上でのマーク部Ｒ
Ｂ、及びマーク部ＲＢとマーク部ＳＢの各像ＲＢ’、Ｓ
Ｂ’の配置関係を示し、破線で表わした円形はレンズ系
１５、１７による光学系のイメージフィールドを表わ
す。また円形の中心点ＡＸａはレンズ系１５、１７の光
軸が通る点である。

【００３６】また図７において、像ＲＢ’、ＳＢ’はレ
チクルアライメント用のマーク部ＲＡの窓内の一部に形
成されるように配置されるので、図３に示したレンズ系
１１、ミラー１２によるマーク領域１３の照明は、レチ
クルＲのマーク部ＲＢに隣接した透明部分、又はマーク
部ＲＡの窓部を介して指標板１８上のマーク部ＳＢにも
達するように設定される。マーク部ＳＢの像ＳＢ’は、
指標板１８を透過してレンズ系１９、平面ミラー２０を
往復して再び指標板１８の透明部にマーク部ＲＢの像と
ともに結像される。

【００３７】以上のようにして生成されたレチクルＩＤ
情報のマーク部ＲＢの像ＲＢ’とステッパーＩＤ情報の
マーク部ＳＢの像ＳＢ’とは、図６に示されているよう
にバーコード状の像ＢＤとなって再び投影レンズ２２に
よってウェハＷへ投影される。このバーコード像ＢＤ
は、図４のように層に対する露光動作のときにウェハＷ
の周辺部に焼き付けられる。例えば第１層目の露光（フ
ァーストプリント）のときは、ＩＤ情報ＢＤ１として焼
き付けられ、第２層目の露光（セカンドプリント）のと
きはＢＤ２として焼き付けられる。この焼き付けはウェ
ハＷ上のショット領域ＳＡに対するステップアンドリピ
ート方式の本露光動作が終了した後、またはその前に行
なわれる。

【００３８】露光されたウェハＷは現像された後、しか
るべきプロセスを受ける。このときウェハＷ上のＩＤ情
報ＢＤも同様にプロセスを受けることになるが、そのプ
ロセスによってもＩＤ情報ＢＤは保存されるように定め
られる。例えば、ある層のプロセスがエッチングで、レ
ジストがネガのとき、焼き付け時に形成されたＩＤ情報
ＢＤは保存されても、その前の層の露光時に形成されて
いたＩＤ情報ＢＤ上のレジストは、現像のときに未露光
のため除去され、エッチングにより消滅することにな
る。従ってこのようなプロセスの場合、前工程の層のＩ
Ｄ情報ＢＤを保存するためには、ウェハＷ上の前工程で
形成されたＩＤ情報ＢＤ上のレジスト（ネガ）を感光さ
せておく必要がある。またネガレジストを使うかポジレ
ジストを使うかで、ＩＤ情報ＢＤ内の各バーコードの白
黒（実際はウェハ表面の凹凸となる）が反転することも
あるので、レチクルＲ上のマーク部ＲＢ、指標板１８上
のマーク部ＳＢには、白黒の関係を相補的にした一対の
バーコードを設けるようにしておいてもよい。

【００３９】図８は、白黒反転を考慮して相補的なバー
コードパターンの関係で、レチクルＩＤ情報ＲＢ₁' 、
ＲＢ₂' の２つと、ステッパーＩＤ情報ＳＢ₁' 、ＳＢ
₂'の２つとを作成する場合の配置の一例を示したもの
である。図８では、さらにその層の露光条件に関するＩ
Ｄ情報ＰＢを拡張子として並設してある。この拡張ＩＤ
情報ＰＢは、露光条件に応じてバーコードパターンを変
更する必要があるので、書き換え可能なバーコードパタ
ーンをもつ透過型液晶素子等を図６の指標板１８の位置
に配置し、ステッパーＩＤ情報用のマーク部ＳＢととも
に、ウェハＷ上へ露光できるようにしておく。拡張ＩＤ
情報ＰＢ内には、一例として倍率補正量のデータＰＢ
ａ、ディストーション補正量のデータＰＢｂ、ＰＢｃ、
露光時のｘ−ｙ方向に関するオフセット量のデータＰＢ
ｄ、ＰＢｅ、及び補正フラグデータＰＢｆが含まれ、そ
れぞれバーコードとして形成される。

【００４０】倍率補正量のデータＰＢａとしては、特開
昭６２−２４６２４号公報、又は特開昭６０−７８４５
４号公報に示されているように、投影レンズ２２内の一
部分の空気室の圧力を調整する方式においては、その圧
力調整量のうち、照射によって変動する倍率誤差分を補
正するための調整量を除いたシステム・オフセット（プ
ロセスオフセット）分等が該当する。ディストーション
補正量のデータＰＢｂ、ＰＢｃとしては、投影レンズ２
２内の一部の光学素子を光軸ＡＸの方向に移動させた
り、その光学素子を光軸ＡＸと垂直な面に対して２次元
に傾けたりするときの駆動量や、レチクルＲを光軸ＡＸ
と垂直な面から傾けたりするときの駆動量が該当する。
さらにオフセット量のデータＰＢｄ、ＰＢｅはレチクル
ステージＲＳＴ、又はウェハステージ２５の目標露光位
置からのずらし量に相当し、これにはアライメントセン
サーに含まれるマーク検出時のオフセット誤差等が加味
されることもある。補正フラグデータＰＢｆはどのパラ
メータを修正（補正）すべきかを指定したり、レチクル
ＩＤ情報ＲＢ₁' 、ＲＢ₂' やステッパーＩＤ情報ＳＢ
₁' 、ＳＢ₂' のうち、どちらのバーコードパターンを
使用するかを指定したりするコード情報を含む。

【００４１】このような拡張ＩＤ情報ＰＢは、ウェハＷ
上のある層の露光時に、どのようなパラメータ設定が行
なわれていたかを表わす履歴情報となるので、各層毎に
このような拡張ＩＤ情報ＰＢをウェハＷ上に形成してい
けば、半導体素子の製造過程の中で、少なくともフォト
リソグラフィ工程については品質管理が可能となる。次
にウェハＷ上に形成された各種情報パターンを読み取る
機能について、さらに図３を参照して説明する。本実施
例では、ウェハＷ上のレジスト層の影響を受けずに、ウ
ェハＷ上のマークパターン等の拡大像を高分解能に検出
できることから、オフ・アクシス方式のウェハアライメ
ント系６を用いて、各種ＩＤ情報を検出するようにし
た。

【００４２】ウェハアライメント系６は、ハロゲンラン
プ等の光源８からの照明光を波長選択フィルターで所定
の波長帯域（例えば５００nm〜８００nm）のみに制限し
て光ファイバー７を介して導入している。この広帯域波
長の照明光は、ウェハＷのレジスト層に対して感度が極
めて小さくなるような範囲で、かつレジスト層表面とウ
ェハ表面との間で生じる薄膜干渉現象を低減するような
帯域幅に定められている。このように広帯域波長の照明
光（以後、便宜的に白色光と呼ぶ）を用いると、ウェハ
Ｗ上に凹凸として形成されたパターンの段差エッジが極
めてシャープに観察することができ、波長帯域が狭い照
明光を用いたときに発生する段差エッジ近傍の干渉縞が
ほとんど生じない。

【００４３】さて、アライメント系６に導びかれた白色
光は、アライメント対物レンズを介してウェハＷ上に投
射され、ウェハＷ上のアライメントマークを含む局所領
域（例えば２００μｍ角程度）を一様に照明する。その
局所領域からの反射光（散乱光、回折光も含む）は、ア
ライメント対物レンズとビームスプリッタとを介して撮
像素子（ＣＣＤ、ビジコン管等）９に達する。この撮像
素子９の撮像面は、ウェハＷの表面と共益に配置され、
ウェハＷのマーク等のパターンの像が拡大されて撮像さ
れる。撮像素子９からのビデオ信号は、Ａ／Ｄコンバー
タ、波形メモリ、プロセッサー等を含む、信号処理ユニ
ット３０で処理され、マークの位置ズレ量が検出され
る。通常、この信号処理ユニット３０で検出されたマー
ク位置ズレ量の情報は、制御装置ＭＣＳへ出力され、ウ
ェハステージ２５の位置決めのために使われる。

【００４４】本実施例では、図４又は図８のようにウェ
ハＷ上に形成されたＩＤ情報ＢＤ（又は拡張子ＰＢ）を
アライメント系６で検出し、そのＩＤ情報ＢＤを撮像素
子９で撮像して図５のようなビデオ信号を信号処理ユニ
ット３０内の波形メモリに取り込む。そして処理ユニッ
ト３０内のプロセッサーによって波形解析を行ない、レ
チクルＩＤ情報Ｒ−ＩＤ（ＩＤ情報パターンＲＢ）とス
テッパーＩＤ情報Ｓ−ＩＤ（ＩＤ情報パターンＳＢ）と
を抽出して、制御装置ＭＣＳへ出力する。尚、拡張子Ｐ
Ｂも利用するときは、それらの情報ＰＢａ、ＰＢｂ……
ＰＢｆも抽出して制御装置ＭＣＳへ出力する。

【００４５】制御装置ＭＣＳは、各ＩＤ情報Ｒ−ＩＤ、
Ｓ−ＩＤ（又は拡張子ＰＢ）を通信回線を介して図２に
示したデータプロセッサーＤＰへ送出する。そしてデー
タプロセッサーＤＰは、先に述べたように、マッチング
精度を最良にするためのステッパー内の各種パラメータ
の修正演算を開始する。次に図９を参照して、ウェハＷ
に対する第１層の露光（ファースト・プリント）時のシ
ーケンスを説明する。図９は任意の１台のステッパーＥ
ＸＰとデータプロセッサーＤＰの連係動作を示し、他の
ステッパーとデータプロセッサＤＰとの連係についても
同様に行なわれる。ステッパーＥＸＰには、ホストコン
ピュータＨＣＯＭからの指令に応答して、使用すべきフ
ァースト・プリント用のレチクルＲと、処理すべきベア
・シリコンウェハＷのロットとが装着されているものと
する。またステッパーＥＸＰは、レチクルＲの装着時に
ＩＤ情報としてのバーコードを読み取るリーダを備えて
いる。そこでステッパーＥＸＰ内のコンピュータＭＣＳ
は、読み取ったレチクルＩＤ情報とステッパーＩＤ情報
とを、データプロセッサーＤＰへ送信する（ステップ１
００）。

【００４６】データプロセッサーＤＰは、受け取ったレ
チクルＩＤ情報に対応して、そのステッパーに装着され
ているレチクルの製造誤差情報をデータ管理記憶モジュ
ール（データベース）３から読み出すとともに、受信し
たステッパーＩＤ情報に対応してそのステッパーの固有
の装置情報（ディストーション量、倍率誤差等）をデー
タベース３から読み出す（ステップ１０１）。さらにデ
ータプロセッサＤＰはデータベース３から読み出した情
報データに基づいて、ステッパー側で補正すべきパラメ
ータ（ディストーション、倍率等）に関して演算を行な
い、その補正量についてステッパー側へ送信する。同時
にデータプロセッサーＤＰは、そのウェハロットの名
前、使用レチクル名、及びプロセス名（フォースト・プ
リント）と対応付けて、使用ステッパー名（ステッパー
ＩＤ）、算出された補正量等のデータをデータベース３
内の別のファイル（プロセス管理ファイル）へ保存する
（ステップ１０２）。

【００４７】一方、データプロセッサーＤＰで算出され
た補正量のデータを受け取ったステッパーは、それに基
づいてステッパー内の各種補正（調整）ユニットを駆動
してパラメータを補正する（ステップ１０３）。補正ユ
ニットとしては、投影レンズ２２内の選ばれた空気間隔
を圧力制御して投影倍率をＰＰｍオーダーで調整する方
式、投影レンズ２２内の選ばれたレンズ素子（フィール
ドレンズ系）、又はレチクルを光軸方向に微動させて対
称的なディストーション誤差を調整する方式、レチクル
やウェハ等を光軸ＡＸと垂直な面に対して微少量だけ傾
けて非対称なディストーション誤差（台形歪み等）を調
整する方式等が適宜使われる。

【００４８】このような補正ユニットによってステッパ
ーの装置パラメータが調整されると、ステッパーはファ
ースト・プリントの動作を実行する（ステップ１０
４）。これによってウェハ上には図４に示したような複
数のショット領域ＳＡがステップアンドリピート方式で
形成される。そして１枚のウェハに対するショット露光
が完了したら、ステッパーは、図６に示したＩＤ情報書
き込み系を用いて、ウェハ周辺の未露光部にそのステッ
パーのＩＤ情報ＳＢと、使用したレチクルのＩＤ情報Ｒ
Ｂとを露光する（ステップ１０５）。

【００４９】そしてステッパーは、ロット内の全てのウ
ェハが処理されたか否かを判断し（ステップ１０６）、
ウェハが残っているときは、次のウェハに対してステッ
プ１０４からのシーケンスを繰り返し実行する。ロット
内の全てのウェハが処理されると、ステッパーはホスト
コンピュータＨＣＯＭへロットが終了した旨の通信を行
ない、引き続き処理すべきウェハロットがあるときは、
新たなロット（ウェハカセット）がステッパーへ装着さ
れる。新たなロットを先のロットと全く同じに処理する
ときは、図９で示したステップ１００〜１０３は省略さ
れ、ただちにステップ１０４から実行されることは言う
までもない。

【００５０】以上、ファースト・プリントのシーケンス
では、ロット内の全てのウェハに対してレチクルＩＤ情
報ＲＢ、ステッパーＩＤ情報ＳＢが焼き付けられるよう
にしたが、ロット先頭の１枚目のウェハのみ、もしくは
数枚目までのウェハのみに情報ＲＢ、ＳＢを焼き付ける
ようにしてもよい。またファースト・プリント時に発生
する大きな誤差要因で、後々の重ね合わせ露光時にエラ
ーとなる確率が高いものとして、ウェハのオリフラ
（Ｏ．Ｆ．）設定の精度ばらつきがある。

【００５１】通常、ファースト・プリントのウェハは、
ウェハ周辺の直線的な切り欠き（オリエンテーションフ
ラット）がウェハステージ２５のＸ方向の移動軸と平行
になるように、機械的な精度のみに依存してウェハステ
ージ２５上に載置される。このため、ウェハステージ２
５をＸ方向、Ｙ方向にステッピングして形成されたウェ
ハ上のショット領域の配列座標はほぼ正確な直交座標に
なっていたとしても、ウェハのオリフラに対しては全体
的に残留回転誤差が生じることが多い。そこでその残留
回転誤差を高精度に計測するセンサーをステッパー内に
設け、ウェハステージ２５の移動軸（Ｘ軸、又はＹ軸）
とオリフラとの相対的な残留回転量（μrad)を計測し、
その値を図８のように拡張ＩＤ情報ＰＢの一部としてウ
ェハ上に焼き付けておくことも可能である。

【００５２】また図９では省略したが、第２層以降の重
ね合せ露光（セカンド・プリント）に使用するレチクル
とステッパーとの各ＩＤ情報が予めわかっている場合
は、セカンド・プリント時での重ね合せ精度を最適にす
るように、セカンド・プリント時に使用するレチクルの
製造誤差やステッパーの装置情報等も参照して、ファー
スト・プリント時のステッパーのパラメータ補正量を算
出してもよい。

【００５３】次に図１０を参照して重ね合わせ露光（セ
カンド・プリント）時のシーケンスについて説明する。
ステッパーはセカンド・プリントに使用するレチクルの
ＩＤ情報と、そのステッパーのＩＤ情報とをデータプロ
セッサーＤＰへ送信する（ステップ１００）。そしてス
テッパーは処理すべきウェハロット（ウェハカセット）
からウェハを１枚ローディングし、機械的なプリアライ
メントを行なってからウェハステージ２５上に載置する
（ステップ１１０）。

【００５４】次にステッパーは、図３に示したアライメ
ント系６を介して、図８の如くウェハ周辺に形成された
各種のＩＤ情報パターンＳＢ' 、ＲＢ' 、ＰＢを読み込
み、その情報をデータプロセッサーＤＰへ送信する（ス
テップ１１１）。データプロセッサーＤＰはウェハ上か
ら得られた前工程の情報（ＳＢ’、ＲＢ’、ＰＢ）に基
づいて、データベース３内のデータを読み出してウェハ
上に形成されたショット領域の形状歪みや寸法誤差を推
定し、さらに今回の工程で使われるレチクルの製造誤差
と、ステッパーの固有の装置パラメータとをデータベー
ス３から読み出す（ステップ１１２）。

【００５５】これらの各種情報に基づいて、データプロ
セッサーＤＰは重ね合わせ精度を最適にするために必要
なステッパーのパラメータ補正量を算出してステッパー
側へ送信する（ステップ１１３）。これを受けたステッ
パーは、ファースト・プリント時と同様に、ステッパー
の各種パラメータを補正する（ステップ１１４）。ただ
し、ここではセカンド・プリントを行なっているので、
重ね合わせ精度を高めるための位置オフセット量がパラ
メータとして導入される。

【００５６】次にステッパーはウェハ上のショット領域
に付随したマークを検出してファイン・アライメントを
実行する（ステップ１１５）。このファイン・アライメ
ントは特開昭６１−４４４２９号公報に開示されている
ように、ウェハ上の代表的な位置のショット領域のいく
つかについてサンプルアライメント（マーク位置のみの
実測）を実行し、その結果に基づいてウェハ上の全ての
ショット領域のステッピング位置を演算によって求める
グローバルアライメント方式、又はステッピングのたび
にショット領域のアライメントを行なっては露光を行な
うダイ・バイ・ダイ方式のいずれであってもよい。

【００５７】ステッパーは、アライメントの結果に基づ
いてウェハステージ２５（又はレチクルステージＲＳ
Ｔ）を位置決めし、重ね合せ露光を実行する（ステップ
１１６）。ただし、ステップ１１４で位置オフセット量
が導入されている場合、重ね合わせすべきウェハステー
ジ２５（又はレチクルステージＲＳＴ）の目標位置は、
ステップ１１５で決定された位置に対してオフセット量
分（例えば0.１〜0.３μｍ程度）だけずれることにな
る。

【００５８】こうして、ウェハ上の全てのショット領域
に対して重ね合わせ露光が完了すると、ステッパーは図
６に示した系を作動させて、ウェハ周辺部にレチクルＩ
Ｄ情報ＲＢ、ステッパーＩＤ情報ＳＢ、及び拡張ＩＤ情
報ＰＢを焼き付ける（ステップ１１７）。一方、データ
プロセッサーＤＰは、ステップ１１３で決定された補正
量をプロセスに対応付けてデータベース３に保存し（ス
テップ１２０）、さらにステップ１１７で焼き付けられ
た拡張ＩＤ情報ＰＢのうち、今回の重ね合せ露光の工程
で生じたアライメント誤差に関する情報をステッパーか
ら受信して保存する（ステップ１２１）。このアライメ
ント誤差は、具体的な一例としてはグローバルアライメ
ント方式のときにステップ１１５で算出されたショット
領域の配列の規則性を表わすファクタ（配列の直交度、
配列の全体的な伸縮、残留ウェハローテーション、等）
として保存される。そして、そのアライメント誤差のデ
ータは、次の層の重ね合わせ時に、ステップ１１２での
前工程の情報の１つとして扱われる。

【００５９】以上のようにして、１枚のウェハに対する
重ね合わせ露光が完了すると、ステッパーはロット内の
全てのウェハについて露光を終了したか否かを判断する
（ステップ１１８）。ロットが終了していないときは、
新たなウェハをローディング（ステップ１１９）して、
ステップ１１５からのシーケンスを繰り返す。ただし、
ウェハ毎に露光条件を微妙に変化させている場合は、ロ
ット内のウェハ毎に拡張ＩＤ情報ＰＢを読み込む必要が
あるので、ステッパーはステップ１１８の後、ステップ
１１０からのシーケンスを実行する。上述の実施例中で
は、ＩＤパターンを用いたが、パルスレーザを用いた露
光装置などの場合は、投影レンズ外のオフアクシス光学
系にレーザ帯をウェハ上に直接焼き付ける為に、焼き付
けが可能なレーザＯＮ／ＯＦＦ及びステージの移動シー
ケンスによって順次バーコードを描画することも可能で
ある。さらにレーザ自身をスキャンさせて制御すること
によってＩＤパターンをウェハ上に作ることも可能とな
る。さらに実施例中ではメインコンピュータによって各
種の解析を行う方法をとったが、直接露光装置上に前工
程のデータをデータ記憶装置から取り込んで解析を行う
方法を取ってもよい。さらにウェハ上のＩＤパターンは
スループット向上の為、前述のようにロットの先頭又は
最後の数枚のウェハに対して行うようにすれば、これら
の負荷によってスループットが悪くなることはない。
又、上述の実施例においては、レチクルアライメント系
とＩＤパターン焼き付け装置を併用したので、レチクル
上のＩＤパターンＲＢが露光フィールド外にあるが、Ｒ
Ｂ部を露光フィールド内に入れた構成にして、反射ミラ
ー２０から照明し、パターンＲＢとＳＢを焼き付けるこ
とでも同様のことができる。また、アライメントに関し
ては必ずしも前工程で作られているとは限らないので、
アライメント作成工程のＩＤパターンＢＤをサンプリン
グすることも必要となる。

【００６０】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、各工程に
おけるディストーション、レチクル製造誤差によるショ
ット全体の重ね合わせを最良にすることができるので、
近年の微細パターン化に伴うマッチング精度の仕様に対
応する機能を持つ露光装置を提供することが可能とな
る。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体的な処理のシステムを概略的に説
明する図

【図２】本発明の実施例が適用される製造ラインの一例
を示す斜視図

【図３】本発明の実施例が適用される露光装置の構成を
示す図

【図４】ウェハ上のショット領域と各ＩＤ情報パターン
との配置の一例を示す図

【図５】ウェハ上のＩＤ情報パターンを検出したときの
信号波形を示す図

【図６】各種ＩＤ情報パターンを焼き付るための光学系
を示す図

【図７】各種ＩＤ情報パターンのレチクル上での配置例
を示す図

【図８】各種ＩＤ情報パターンの他の配置例を示す図

【図９】ファースト・プリント時のシーケンスを示すフ
ローチャート図

【図１０】セカンド・プリント時のシーケンスを示すフ
ローチャート図

【符号の説明】

１メインコンピュータＳ₁〜Ｓ_n、ＥＸＰ₁〜ＥＸＰ₃ 露光装置（ステッパ
ー）３データ管理記憶モジュール（データ・ベース）４ディストーション計測モジュール５レチクル製造誤差計測モジュールＲＢ、ＲＢ’、ＲＢ₁’、ＲＢ₂’ レチクルＩＤ情報
パターンＳＢ、ＳＢ’、ＳＢ₁’、ＳＢ₂’ ステッパーＩＤ情
報パターン

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−42709（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−182655（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−193249（ＪＰ，Ａ) 特開平３−293712（ＪＰ，Ａ) 特開平４−130711（ＪＰ，Ａ) 特開平２−143512（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−299024（ＪＰ，Ａ) 特開平２−962（ＪＰ，Ａ) 特開平３−289120（ＪＰ，Ａ) 特開平４−127514（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−7129（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 H01L 21/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって、前記基板上に複
数の層を形成する露光装置であって、これから露光するマスクのパターンの像に対して重ね合
わせたい層に関する情報に基づいて、前記基板の露光条
件を設定する制御手段を有し、前記重ね合わせたい層に関する情報は、該重ね合わせた
い層を露光処理したときに用いたマスクの製造誤差に関
するマスク情報を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記マスク情報を記憶
する管理手段に接続されていることを特徴とする請求項
１に記載の露光装置。
【請求項３】前記管理手段は、前記重ね合わせたい層
を露光処理した露光装置の特性に関する装置情報を記憶
し、前記制御手段は、前記重ね合わせたい層に対応する前記
マスク情報及び前記装置情報のそれぞれに基づいて、前
記露光条件を設定することを特徴とする請求項２に記載
の露光装置。
【請求項４】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって、前記基板上に複
数の層を形成する露光装置であって、前記基板の露光処理に用いられる複数のマスクのそれぞ
れの製造誤差に関するマスク情報、及び前記基板の露光
処理いられる複数の露光装置のそれぞれの特性に関する
装置情報を管理する管理手段に接続され、前記基板上に
既に形成された層に対応する前記マスク情報、及び前記
装置情報のそれぞれに基づいて露光条件を設定する制御
手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】前記装置情報は、ディストーションの特
性データを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載
の露光装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記基板を露光処理し
たときの露光処理情報を前記管理手段に送信することを
特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の露光装
置。
【請求項７】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって前記基板上に複数
の層を形成する露光装置であって、前記基板上に形成される複数の層のそれぞれに対応して
各層を露光処理したときの露光処理情報の履歴を記憶す
る管理手段に接続され、前記露光処理情報の履歴に基づ
いて前記基板を露光処理する際の露光条件を設定する制
御手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記管理手段とローカ
ルエリアネットワークによって接続されていることを特
徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の記載の露
光装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記露光条件として前
記パターンの結像特性を設定することを特徴とする請求
項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載の
露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴
とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１１】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって前記基板上に複数
の層を形成する露光装置を複数台備えたリソグラフィシ
ステムであって、前記基板の露光処理に用いられる複数のマスクのそれぞ
れの製造誤差に関するマスク情報を管理する管理手段を
有し、前記複数の露光装置は、前記管理手段と接続され、これ
から露光するマスクのパターンの像に対して重ね合わせ
たい層に応じた前記マスク情報に基づいて、前記基板の
露光条件を設定する制御手段をそれぞれ有することを特
徴とするリソグラフィシステム。
【請求項１２】前記管理手段は、前記重ね合わせたい
層を露光処理した露光装置の特性に関する装置情報を記
憶し、前記制御手段は、前記重ね合わせたい層に対応する前記
マスク情報及び前記装置情報のそれぞれに基づいて、前
記露光条件を設定することを特徴とする請求項１１にリ
ソグラフィシステム。
【請求項１３】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって前記基板上に複数
の層を形成する露光装置を複数台備えたリソグラフィシ
ステムであって、前記基板の露光処理に用いられる複数のマスクのそれぞ
れの製造誤差に関するマスク情報、及び前記基板の露光
処理に用いられる複数の露光装置のそれぞれの特性に関
する装置情報を管理する管理手段を有し、前記複数の露光装置はそれぞれ前記管理手段に接続さ
れ、前記基板上に既に形成された層に対応する前記マス
ク情報、及び前記装置情報のそれぞれに基づいて露光条
件を設定する制御手段を有することを特徴とするリソグ
ラフィシステム。
【請求項１４】前記装置情報は、ディストーションの
特性データを含むことを特徴とする請求項１２又は１３
に記載のリソグラフィシステム。
【請求項１５】前記制御手段は、前記基板を露光処理
したときの露光処理情報を前記管理手段に送信すること
を特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の
リソグラフィシステム。
【請求項１６】前記管理手段に接続され、前記マスク
情報を計測する計測手段をさらに有することを特徴とす
る請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のリソグラフ
ィシステム。
【請求項１７】マスクのパターンの像を基板上に投影
し、前記基板を露光することによって前記基板上に複数
の層を形成する露光装置を複数台備えたリソグラフィシ
ステムであって、前記基板上に形成される複数の層に対応して各層を露光
処理したときの露光処理情報の履歴を記憶する管理手段
を有し、前記複数の露光装置はそれぞれ前記管理手段に接続さ
れ、前記露光処理情報の履歴に基づいて前記基板を露光
処理する際の露光条件を設定する制御手段を有すること
を特徴とするリソグラフィシステム。
【請求項１８】前記制御手段は、前記管理手段とロー
カルエリアネットワークによって接続されていることを
特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の記
載のリソグラフィシステム。
【請求項１９】前記制御手段は、前記露光条件として
前記パターンの結像特性を設定することを特徴とする請
求項１１〜１８のいずれか一項に記載のリソグラフィシ
ステム。
【請求項２０】請求項１１〜１９のいずれか一項に記
載のリソグラフィシステムを利用して半導体デバイスを
製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。