JP4905617B2 - Exposure method and device manufacturing method - Google Patents

Description

【０００９】
さらに、ｍ個のサンプルショット領域の各々の実際の配列座標の設計上の配列座標からのずれ（計測値）を（Δｘ_n 、Δｙ_n ）としたとき、このずれと上記線形モデルで仮定される設計上の配列座標からのずれとの残差の二乗和Ｅは次式（２）で表される。
【００１０】
【数２】

【００１１】
そこで、この式を最小にするようなパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めれば良い。ＥＧＡ方式では、上記の如くして算出されたパラメータａ〜ｆと設計上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショット領域の配列座標が算出されることになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
同一のデバイスの製造ラインでは、複数の露光装置（号機）間での重ね合わせ露光がしばしば行われる。このような場合、露光装置相互間のステージのグリッド誤差（各露光装置におけるウエハの移動位置を規定するステージ座標系相互間の誤差）が存在するため、重ね合わせ誤差が生じてしまう。また、仮に露光装置相互間でステージのグリッド誤差がない場合や、同一露光装置においても、エッチング、ＣＶＤ（ケミカル・ベイパー・デポジション）、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）などのプロセス処理工程を経た各層間における重ね合せでは、プロセス工程がショット領域の配列に歪みを与えるため重ね合わせ誤差が生じることがある。
【００１３】
かかる場合に、重ね合わせ誤差（ショット領域の配列誤差）の要因であるウエハ上のショット領域の配列誤差変動が線形的な成分である場合には、前述したＥＧＡ方式のウエハアライメントにより除去することが可能であるが、非線形な成分である場合には、これを除去することが困難である。これは、前述の説明からも分かるように、ＥＧＡ方式ではウエハ上のショット領域の配列誤差が線形であるものとして扱っているからである。
【００１４】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能な露光方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、マイクロデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記基板上の複数の特定区画領域の選択に関する条件を少なくとも含む前記基板に関連する少なくとも２種類の条件のそれぞれについて、特定基板上の複数の区画領域の各々について各区画領域に対応して設けられるマークを検出し、該検出結果を用いて個別の基準位置に対する位置ずれ量をそれぞれ求め、前記特定基板上の複数の特定区画領域に対応するマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により前記各区画領域の前記位置情報を算出し、該位置情報と前記各区画領域の前記位置ずれ量とに基づいて、前記各区画領域の個別の基準位置に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る少なくとも２種類の補正マップを、予め作成するマップ作成工程と；露光に先立って、特定の区画領域の選択情報を少なくとも含む指定された条件に対応する補正マップを選択する選択工程と；前記基板上の複数の特定区画領域それぞれに対応して設けられた複数のマークを検出して得られる実測位置情報に基づいて統計演算により前記各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を求め、該位置情報と前記選択された補正マップとに基づいて、前記基板を移動して前記各区画領域を露光する露光工程と；を含む露光方法である。
【００１７】
ここで、「基板に関連する条件」とは、ＥＧＡ方式などの基板アライメントに関するアライメントショット領域数、アライメントショット領域の配置などの他、例えば基板が経てきたプロセスは勿論、基準ウエハ等の基準基板を基準として基板のアライメントが行われる基準基板方式によるか、干渉計ミラーの曲がりによる直交度誤差等を補正しつつ干渉計基準で基板のアライメントが行われる干渉計基準方式によるか等の基板あるいは基板の処理に関連する全ての条件を含む。
【００１８】
これによれば、前記基板上の複数の特定区画領域の選択に関する条件を少なくとも含む前記基板に関連する少なくとも２種類の条件のそれぞれについて、特定基板上の複数の区画領域の各々について各区画領域に対応して設けられるマークを検出し、該検出結果を用いて個別の基準位置に対する位置ずれ量をそれぞれ求め、前記特定基板上の複数の特定区画領域に対応するマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により前記各区画領域の前記位置情報を算出し、該位置情報と前記各区画領域の前記位置ずれ量とに基づいて、前記各区画領域の個別の基準位置に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る少なくとも２種類の補正マップを、予め作成する。
【００１９】
ここで、特定基板上の複数のマークの配置（又はレイアウト）と複数の区画領域の配置（又はレイアウト）との間には、一定の関係があることは必要であるが、区画領域それぞれに対応してマークが設けられていることまでは必要でない。要は、複数のマークの検出結果に基づいて複数の区画領域の位置情報が得られれば良い。
【００２０】
基板上の複数の区画領域各々の個別の基準位置（例えば設計値）に対する位置ずれ量の非線形成分は、特定基板上の複数のマークの検出結果に基づいて得られる特定基板上の複数の区画領域の位置情報と、前述したＥＧＡ方式のアライメントにより求めた特定基板上の複数の区画領域の位置情報との差に基づいて得ることができる。これは、前述の如く、ＥＧＡ方式は、基板（この場合は特定基板）上の区画領域の配列誤差の線形成分を補正した位置情報を各区画領域の位置情報として算出するため、両者の差が、各区画領域の配列誤差、すなわち各区画領域の基準位置（設計値）からの位置ずれ量の非線形成分に他ならないからである。この場合、補正マップの作成は、基板の処理に関連する条件毎に行っても、露光とは無関係に予め行うので、露光の際のスループットに影響を与えない。
【００２１】
そして、露光に先立って、基板に関する条件が、露光条件の１つとして指定されると、その指定された基板に関する条件に対応する補正マップを選択する。そして、基板上の複数の特定区画領域それぞれに対応して設けられた複数のマークを検出して得られる実測位置情報に基づいて統計演算により各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を求め、該位置情報と前記選択された補正マップとに基づいて、基板を移動して各区画領域を露光する。すなわち、上記の統計演算により得られる各区画領域の個別の基準位置からの位置ずれ量の線形成分を補正した各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を、選択した補正マップに含まれる対応する補正情報（複数の区画領域各々の個別の基準位置に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報）を用いて補正した位置情報を目標位置として基板が移動され、基板上の各区画領域の露光が行われる。従って、基板上の各区画領域に対して重ね合わせ誤差の殆どない高精度な露光が可能となる。
【００２２】
従って、本発明によれば、スループットを極力低下させることなく重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能となる。
【００２５】
上記請求項１に記載の露光方法において、特定基板は、プロセス基板であっても勿論良いが、請求項２に記載の露光方法の如く、前記特定基板は、基準基板であることとしても良い。
【００２６】
上記請求項１又は２に記載の各露光方法において、請求項３に記載の露光方法の如く、前記露光工程では、前記基板上の露光対象の区画領域に、周辺の区画領域であって前記補正マップにその補正情報が含まれていない欠け領域が含まれている場合には、前記補正マップ中の前記欠け領域に隣接する複数の区画領域の補正情報を用いて、ガウス分布を仮定した重み付け平均演算により、前記欠け領域の補正情報を算出することとすることができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定のパターンを形成する露光方法であって、基準基板上の複数のマークを検出して各マークに対応するマーク領域の位置情報を計測する工程と；前記計測された位置情報を用いて統計演算により前記各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の線形成分が補正された計算上の位置情報を算出する工程と；前記計測された位置情報と前記計算上の位置情報とに基づいて、前記各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第１補正マップを作成する工程と；露光に先立って、指定された区画領域の配列に関する情報に基づいて、基板上の部分領域について非線形歪みの規則性や程度を所定の評価関数を用いて評価した評価結果に基づいて最適化された単一の補完関数と前記各マーク領域の補正情報とに基づいて、前記各区画領域の基準位置毎に、補完演算を行うことにより、前記第１補正マップを前記各区画領域の個別の基準位置からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第２補正マップに変換する工程と；前記基板上の複数のマークを検出して得られる実測位置情報に基づいて統計演算により前記区画領域それぞれの所定点との位置合わせに用いられる位置情報を求め、前記位置情報と前記第２補正マップとに基づいて、前記基板を移動して前記各区画領域を露光する露光工程と；を含む露光方法である。
【００２８】
これによれば、基準基板上の複数のマークを検出して各マークに対応するマーク領域の位置情報を計測し、この計測された位置情報を用いて統計演算により各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の線形成分が補正された計算上の位置情報を算出する。ここで、統計演算としては、前述したＥＧＡ方式で行われている統計処理と同様の演算を用いることができる。次いで、計測された位置情報と計算上の位置情報とに基づいて、各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第１補正マップを作成する。この場合、第１補正マップの作成は、露光とは無関係に予め行うことができるので、露光の際のスループットに影響を与えない。
【００２９】
そして、露光に先立って、区画領域の配列に関する情報が露光条件の１つとして指定されると、その指定された情報に基づいて第１補正マップを、各区画領域の個別の基準位置からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第２補正マップに変換する。この変換は、基板上の部分領域について非線形歪みの規則性や程度を所定の評価関数を用いて評価した評価結果に基づいて最適化された単一の補完関数と前記各マーク領域の補正情報とに基づいて、前記各区画領域の基準位置毎に、補完演算を行うことにより、行われる。次いで、基板上の複数のマークを検出して得られる実測位置情報に基づいて統計演算により区画領域それぞれの所定点との位置合わせに用いられる位置情報を求め、その位置情報と第２補正マップとに基づいて、基板を移動して各区画領域を露光する。すなわち、上記の実測位置情報に基づいて行われる統計演算により得られる各区画領域の個別の基準位置からの位置ずれ量の線形成分を補正した各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を、第２補正マップに含まれる対応する補正情報（各区画領域の個別の基準位置からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報）を用いて補正した位置情報を目標位置として基板が移動され、基板上の各区画領域の露光が行われる。従って、基板上の各区画領域に対して重ね合わせ誤差の殆どない高精度な露光が可能となる。
【００３０】
従って、本発明によれば、スループットを極力低下させることなく重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能となる。特に、本発明によれば、基準基板上のマークの検出結果に基づいて得られた補正情報により、最終的に基板上の各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報が補正されるので、例えば同一のデバイス製造ラインで基準となる全ての露光装置を、基準基板を基準として重ね合わせ精度の向上を図ることができる。この場合、各露光装置における基板上の区画領域の配列に関する情報（ショットマップデータ）の如何に関わらず、複数の露光装置間の重ね合わせ露光を高精度に行うことが可能となる。
【００３２】
請求項５に記載の発明は、投影像の歪みを補正可能な露光装置を少なくとも１つ含む複数の露光装置（１００₁〜１００_N）を用いて複数枚の基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定のパターンをそれぞれ形成する露光方法であって、予め測定した前記基板と同一のプロセスを経た少なくとも１枚の特定基板についての重ね合わせ誤差情報を解析する解析工程と；前記解析結果に基づいて、前記特定基板上の各区画領域の位置ずれ量に異なる平行移動成分を含む区画領域間の誤差が支配的であるか否かを判断する第１判断工程と；前記第１判断工程において前記区画領域間の誤差が支配的であると判断された場合には、前記区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含むか否かを判断する第２判断工程と；前記第２判断工程において前記区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含まないと判断された場合に、前記任意の露光装置を用いて、前記基板上の複数の特定区画領域に対応するマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により前記基板上の各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出し、該位置情報に基づいて基板を移動して前記各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に前記パターンを形成する第１露光工程と；前記第２判断工程において前記区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含むと判断された場合に、前記区画領域間の誤差を補正した状態で基板を露光可能な露光装置を用いて前記各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に前記パターンを形成する第２露光工程と；前記第１判断工程において前記区画領域間の誤差が支配的でないと判断された場合には、前記投影像の歪みを補正可能な露光装置の１つを選択し、該選択した露光装置を用いて前記各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に前記パターンを形成する第３露光工程と；を含む露光方法である。
【００３３】
これによれば、予め測定した露光対象の基板と同一のプロセスを経た少なくとも１枚の特定基板についての重ね合わせ誤差情報を解析し、その解析結果に基づいて、特定基板上の各区画領域の位置ずれ量に異なる平行移動成分を含む区画領域間の誤差が支配的であるか否かを判断する。そして、この判断の結果、区画領域間の誤差が支配的であると判断された場合には、さらに区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含むか否かを判断する。
【００３４】
そして、判断の結果、区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含まないと判断された場合には、任意の露光装置を用いて、基板上の複数の特定区画領域に対応するマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により前記基板上の各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出し、該位置情報に基づいて基板を移動して各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域にパターンを形成する。すなわち、基板上の区画領域間の誤差が非線形成分を含まない（線形成分のみを含む）場合には、例えば前述したＥＧＡ方式のアライメントと同様の統計演算により求めた各区画領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報に基づいて各基板を移動して露光を行うことにより、重ね合わせ誤差（区画領域の位置ずれ量の線形成分）を補正した状態で高精度な露光が可能となる。
【００３５】
一方、上記判断の結果、前記区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含むと判断された場合には、区画領域間の誤差（線形成分のみならず非線形成分も）を補正した状態で基板を露光可能な露光装置を用いて各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域にパターンを形成する。この場合、重ね合わせ誤差を補正した状態で高精度な露光が可能となる。
【００３６】
この一方、前述の判断の結果、区画領域間の誤差が支配的でないと判断された場合には、投影像の歪みを補正可能な露光装置の１つを選択し、該選択した露光装置を用いて各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域にパターンを形成する。すなわち、区画領域間の誤差が殆どない場合には、全ての区画領域に位置ずれ及び変形の少なくとも一方が一律に生じているので、投影像の歪を補正可能な露光装置を用いることにより、仮に各区画領域に非線形な変形が生じている場合であっても、重ね合わせ誤差を補正した状態で高精度な露光が可能となる。
【００３７】
以上より、本発明によれば、露光対象の基板の部分的な変形などに影響を受けることなく、複数枚の基板に対し高精度な露光を行うことが可能となる。
【００３８】
この場合において、請求項６に記載の露光方法の如く、前記第２判断工程において前記区画領域間の誤差が非線形成分を含むと判断された場合に、前記区画領域間の誤差を補正した状態で基板を露光可能な任意の１つの露光装置を選択して露光を指示する選択工程と；該露光が指示された露光装置による露光対象の基板が属するロットを含む複数のロットにおける重ね合わせ誤差の大小を判断する第３判断工程と；を更に含む場合には、前記第２露光工程では、前記各基板上の複数の区画領域を順次露光して各区画領域に前記パターンを形成するに際し、前記判断の結果、ロット間の重ね合わせ誤差が大きいと判断された場合に、前記露光装置が、そのロットの先頭から所定数枚の基板については、前記基板上の複数のマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出するとともに、所定の関数を用いて前記各区画領域の所定の基準位置との位置ずれ量の非線形成分を算出し、前記算出された位置情報及び前記非線形成分に基づいて前記基板を移動し、残りの基板については、前記基板上の複数のマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出し、該位置情報と前記算出された非線形成分とに基づいて前記基板を移動し、前記判断の結果、ロット間の重ね合わせ誤差が大きくないと判断された場合には、ロット内の各基板について、基板上の複数のマークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算により所定点との位置合わせに用いられる位置情報を算出するとともに、該位置情報と予め作成した基板上の複数の区画領域各々の個別の基準位置に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップとに基づいて前記基板を移動することとすることができる。
【００３９】
請求項７に記載の発明は、複数の露光装置を用いて複数枚の基板上の複数の区画領域をそれぞれ露光して各区画領域にパターンを形成する露光方法において、前記基板を露光する露光装置の重ね合わせ誤差情報に基づき、前記基板上で区画領域間の誤差が支配的であるときには第１アライメントモードを選択し、かつ前記区画領域間の誤差が支配的でないときには前記第１アライメントモードと異なる第２アライメントモードを選択し、前記選択されたアライメントモードに基づいて、前記基板上の複数のマークをそれぞれ検出して得られる位置情報から前記各区画領域の位置情報を決定することを含み、前記区画領域間の誤差が支配的でないとき、前記区画領域内の誤差が所定値を超える非線形成分を含むか否かを判断し、該判断が否定されたときは前記第２アライメントモードを用いて前記基板を露光するとともに、前記判断が肯定されたときは前記区画領域内の誤差の非線形成分を補正可能な露光装置で前記基板の露光を行うことを特徴とする露光方法である。
【００４０】
ここで、「区画領域間の誤差」とは、基板上で各区画領域の位置ずれ量に異なる平行移動成分を含むような基板上の誤差をいい、「区画領域内の誤差」とは基板上で各区画領域の位置ずれ量に同一の平行移動成分のみが含まれるかあるいは平行移動成分が含まなれない場合の基板上の誤差をいう。
【００４１】
これによれば、基板を露光する露光装置の重ね合わせ誤差情報に基づき、前記基板上で区画領域間の誤差が支配的であるときには第１アライメントモードを選択し、かつ前記区画領域間の誤差が支配的でないときには前記第１アライメントモードと異なる第２アライメントモードを選択する。そして、選択されたアライメントモードに基づいて、基板上の複数のマークをそれぞれ検出して得られる位置情報から前記各区画領域の位置情報を決定する。
【００４２】
すなわち、基板上で区画領域間の誤差が支配的であるときには、例えばその区画領域間の誤差を補正できる第１アライメントモードが選択され、例えば区画領域間の誤差が支配的でないときには区画領域内の誤差を補正可能な第２アライメントモードが選択され、いずれにしても選択されたアライメントモードに従って基板上の複数のマークがそれぞれ検出され、このマークの検出結果に基づいて各区画領域の位置情報が決定される。そして、この決定した位置情報に従って基板が移動され、基板上の複数の区画領域がそれぞれ露光され、各区画領域にパターンが形成される。これにより、前者の場合、区画領域内の誤差及び区画領域間の誤差を補正した高精度な重ね合わせ露光が可能となるとともに、後者の場合には区画領域内の誤差を補正高精度な重ね合わせ露光が可能となる。ここで、前記区画領域間の誤差が支配的でないとき、前記区画領域内の誤差が所定値を超える非線形成分を含むか否かを判断し、該判断が否定されたときは前記第２アライメントモードを用いて前記基板を露光するとともに、前記判断が肯定されたときは前記区画領域内の誤差の非線形成分を補正可能な露光装置で前記基板の露光を行う。従って、本発明によれば、露光対象の基板の部分的な変形などに影響を受けることなく、誤差の発生状況に応じたアライメントモードの選択及び高精度な重ね合わせ露光を行うことが可能となる。
【００４３】
この場合において、請求項８に記載の露光方法の如く、前記区画領域間の誤差が所定値を越える非線形成分を含むとき、前記基板又はこれと異なる基板上の複数のマークを検出して得られる位置情報に基づいて、前記各区画領域で決定された位置情報の補正に用いられる非線形成分を算出し、前記第１アライメントモードで前記各区画領域を露光するときに前記算出された非線形成分を用いることとすることができる。
【００４５】
請求項９に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法である。
【００４６】
【発明の実施の形態】
≪第１の実施形態≫
図１には、本発明の第１の実施形態に係るリソグラフィシステム１１０の全体構成が概略的に示されている。
【００４７】
このリソグラフィシステム１１０は、Ｎ台の露光装置１００₁、１００₂、……、１００_N、重ね合わせ測定器１２０、集中情報サーバ１３０、ターミナルサーバ１４０、及びホストコンピュータ１５０等を備えている。露光装置１００₁〜１００_N、重ね合わせ測定器１２０、集中情報サーバ１３０及びターミナルサーバ１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１６０を介して相互に接続されている。また、ホストコンピュータ１５０は、ターミナルサーバ１４０を介してＬＡＮ１６０に接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、露光装置１００_i（ｉ＝１〜Ｎ）、重ね合わせ測定器１２０、集中情報サーバ１３０、ターミナルサーバ１４０、及びホストコンピュータ１５０の相互間の通信経路が確保されている。
【００４８】
露光装置１００₁〜１００_Nのそれぞれは、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆる「ステッパ」）であっても良いし、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、「走査型露光装置」という）であっても良い。なお、以下の説明においては、露光装置１００₁〜１００_Nの全てが、投影像の歪み調整能力を有する走査型露光装置であるものとする。特に、露光装置１００₁は、ショット領域間の非線形誤差の補正機能（以下、「グリッド補正機能」とも呼ぶ）を有する走査型露光装置であるものとする。露光装置１００₁〜１００_Nの構成等については、後述する。
【００４９】
前記重ね合わせ測定器１２０は、例えば、連続的に処理される多数ロット（１ロットは例えば２５枚）のウエハについて、各ロットの先頭の数枚のウエハ、あるいはパイロットウエハ（テストウエハ）について重ね合わせ誤差測定を実行する。
【００５０】
すなわち、上記のパイロットウエハなどは、プロセスに従って所定の露光装置により露光が行われ、既に一層以上のパターンが形成された状態で、次層（レイヤ）以降で使用される可能性がある露光装置、例えば各露光装置１００_iに投入され、それらの露光装置により実際にレチクルのパターン（このパターンには少なくともレジストレーション計測マーク（重ね合わせ誤差計測マーク）が含まれる）が転写され、その後に現像などの処理が行われて、重ね合わせ測定器１２０に投入される。そして、その重ね合わせ測定器１２０は、投入されたウエハ上に異なる層の露光の際に形成されたレジストレーション計測マーク像（例えばレジスト像）同士の重ね合わせ誤差（相対位置誤差）を計測し、更に所定の演算を行って重ね合わせ誤差情報（次層（レイヤ）以降で使用される可能性がある露光装置の重ね合わせ誤差情報）を算出する。すなわち、重ね合わせ測定器１２０は、このうようにして各パイロットウエハの重ね合わせ誤差情報を測定する。
【００５１】
重ね合わせ測定器１２０の制御系（不図示）は、ＬＡＮ１６０を介して、集中情報サーバ１３０との間で通信を行い、後述するデータの授受を行う。また、この重ね合わせ測定器１２０は、ＬＡＮ１６０及びターミナルサーバ１４０を介して、ホストコンピュータ１５０との間で通信を行う。さらに、重ね合わせ測定器１２０は、ＬＡＮ１６０を介して露光装置１００₁〜１００_Nとの間で通信を行うことも可能である。
【００５２】
前記集中情報サーバ１３０は、大容量記憶装置とプロセッサとから構成される。大容量記憶装置には、ウエハＷのロットに関する露光履歴データを記憶している。露光履歴データには、露光履歴データには、重ね合わせ測定器１２０で事前に計測された各ロットのウエハに対応するパイロットウエハなどについて計測された各露光装置１００_iの重ね合わせ誤差情報（以下、「ロットのウエハの重ね合わせ誤差情報」と呼ぶ）の他、各層の露光時における各露光装置１００_iの結像特性の調整（補正）パラメータなどが含まれている。
【００５３】
本実施形態では、各ロットのウエハについて特定の層間の露光時における重ね合わせ誤差データは、前述の如く、重ね合わせ測定器１２０によりパイロットウエハ（テストウエハ）又は各ロットの先頭の数枚のウエハについて計測された重ね合わせ誤差情報に基づいて重ね合わせ測定器１２０の制御系（あるいはその他のコンピュータ）によって算出され、集中情報サーバ１３０の大容量記憶装置に格納される。
【００５４】
前記ターミナルサーバ１４０は、ＬＡＮ１６０における通信プロトコルとホストコンピュータ１５０の通信プロトコルとの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。このターミナルサーバ１４０の機能によって、ホストコンピュータ１５０と、ＬＡＮ１６０に接続された各露光装置１００₁〜１００_N及び重ね合わせ測定器１２０との間の通信が可能となる。
【００５５】
前記ホストコンピュータ１５０は大型のコンピュータで構成され、本実施形態では、少なくともリソグラフィ工程を含むウエハ処理工程の統括制御を行っている。
【００５６】
図２には、グリッド補正機能を有する走査型露光装置である露光装置１００₁の概略構成が示されている。グリッド補正機能とは、ウエハ上に既に形成された複数のショット領域相互間の位置誤差に平行移動成分であってかつ非線形な誤差成分が含まれている場合に、これを補正する機能を意味する。
【００５７】
露光装置１００₁は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板としてのウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ、及び装置全体を統括制御する主制御系２０等を備えている。
【００５８】
前記照明系１０は、例えば特開平１０−１１２４３３号公報、特開平６-３４９７０１号公報などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ又はロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）等を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域部分を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００５９】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えば磁気浮上型の２次元リニアアクチュエータから成る不図示のレチクルステージ駆動部によって、レチクルＲの位置決めのため、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。さらに、本実施形態では、上記磁気浮上型の２次元リニアアクチュエータとして、Ｘ駆動用コイル、Ｙ駆動用コイルの他にＺ駆動用コイルを含むものを用いているため、レチクルステージＲＳＴをＺ軸方向にも微小駆動可能な構成となっている。
【００６０】
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介して主制御系２０に供給される。ステージ制御系１９では、主制御系２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００６１】
レチクルＲの上方には、一対のレチクルアライメント系２２（但し、紙面奥側のレチクルアライメント系は不図示）が、配置されている。この一対のレチクルアライメント系２２は、ここでは図示が省略されているが、照明光ＩＬと同じ波長の照明光にて検出対象のマークを照明するための落射照明系と、その検出対象のマークの像を撮像するためのアライメント顕微鏡とをそれぞれ含んで構成されている。アライメント顕微鏡は結像光学系と撮像素子とを含んでおり、アライメント顕微鏡による撮像結果は主制御系２０に供給されている。この場合、レチクルＲからの検出光をレチクルアライメント系２２に導くための不図示の偏向ミラーが移動自在に配置されており、露光シーケンスが開始されると、主制御系２０からの指令により、不図示の駆動装置により偏向ミラーはそれぞれレチクルアライメント系２２と一体的に照明光ＩＬの光路外に退避される。
【００６２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は例えば１／４、１／５あるいは１／６等である。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。
【００６３】
投影光学系ＰＬとしては、図１に示されるように、複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）１３のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子１３のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズ素子は、不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などによって、Ｚ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちＸ軸回りの回転方向及びＹ軸回りの回転方向）に駆動可能な可動レンズとなっている。そして、結像特性補正コントローラ４８が、主制御系２０からの指示に基づき、各駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、各可動レンズが個別に駆動され、投影光学系ＰＬの種々の結像特性（倍率、ディストーション、非点収差、コマ収差、像面湾曲など）が調整されるようになっている。なお、結像特性補正コントローラ４８は、光源を制御して照明光ＩＬの中心波長をシフトさせることができ、可動レンズの移動と同様に中心波長のシフトにより結像特性を調整可能となっている。
【００６４】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、このウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。ウエハホルダ２５は不図示の駆動部により、投影光学系ＰＬの光軸に直交する面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）にも微動可能に構成されている。また、このウエハホルダ２５は光軸ＡＸ回りの微小回転動作も可能になっている。
【００６５】
ウエハステージＷＳＴは、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次のショット領域の露光のための加速開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。このウエハステージＷＳＴは例えばリニアモータ等を含むウエハステージ駆動部２４によりＸＹ２次元方向に駆動される。
【００６６】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、その上面に設けられた移動鏡１７を介して、ウエハレーザ干渉計システム１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴ上には、走査方向（Ｙ方向）に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハレーザ干渉計１８もＹ移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射するＹ干渉計と、Ｘ移動鏡に垂直に干渉計ビームを照射するＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウエハレーザ干渉計システム１８として示されているものである。すなわち、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動位置を規定する静止座標系（直交座標系）が、ウエハレーザ干渉計システム１８のＹ干渉計及びＸ干渉計の測長軸によって規定されている。以下においては、この静止座標系を「ステージ座標系」とも呼ぶ。なお、ウエハステージＷＳＴの端面を鏡面加工して、前述した干渉計ビームの反射面を形成しても良い。
【００６７】
ウエハステージＷＳＴのステージ座標系上における位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９、及びこれを介して主制御系２０に供給される。ステージ制御系１９では、主制御系２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
【００６８】
また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面と同じ高さに設定され、この表面には後述するアライメント系のいわゆるベースライン計測用の基準マーク、及びレチクルアライメント用の基準マークその他の基準マークが形成されている。
【００６９】
投影光学系ＰＬの側面には、オフアクシス方式のアライメント系ＡＳが設けられている。このアライメント系ＡＳとしては、ここでは、例えば特開平２−５４１０３号公報に開示されているような（Field Image Alignment(ＦＩＡ)系）のアライメントセンサが用いられている。このアライメント系ＡＳは、所定の波長幅を有する照明光（例えば白色光）をウエハに照射し、ウエハ上のアライメントマークの像と、ウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標マークの像とを、対物レンズ等によって、撮像素子（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に結像して検出するものである。アライメント系ＡＳはアライメントマーク（及び基準マーク板ＦＭ上の基準マーク）の撮像結果を、主制御系２０へ向けて出力する。
【００７０】
露光装置１００₁には、さらに、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射光学系と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束をそれぞれスリットを介して受光する不図示の受光光学系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系が、投影光学系ＰＬを支える支持部（図示省略）に固定されている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平５−１９０４２３号公報、特開平６−２８３４０３号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ステージ制御系１９はこの多点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づいてウエハホルダ２５をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動する。
【００７１】
主制御系２０は、マイクロコンピュータ又はワークステーションを含んで構成され、装置の構成各部を統括して制御する。主制御系２０は、前述したＬＡＮ１６０に接続されている。また、本実施形態では、主制御系２０を構成するハードディスク等の記憶装置、あるいはＲＡＭ等のメモリには、予め作成された複数種類の補正マップがデータベースとして格納されている。
【００７２】
その他の露光装置１００₂〜１００_Nも、主制御系のアルゴリズムの一部が異なる点を除き、露光装置１００₁と同様に構成されている。
【００７３】
ここで、上記の補正マップの作成の手順について、簡単に説明する。この補正マップの作成手順は、大きくは、Ａ．特定基板としての基準ウエハの作製、Ｂ．基準ウエハ上のマークの計測及びマーク計測結果に基づくデータベースの作成の手順で行われる。
【００７４】
Ａ．基準ウエハの作製
基準ウエハは、大略次の手順で作製される。
【００７５】
まず、シリコン基板（ウエハ）のほぼ全面に、二酸化シリコン（又は窒化シリコン、あるいはポリシリコンなど）の薄膜を成膜し、次いでこの二酸化シリコン膜の全面に不図示のレジスト塗布装置（コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する。そして、このレジスト塗布後の基板を、基準となる露光装置（例えば、同一のデバイス製造ラインで用いられる最も信頼性の高いスキャニング・ステッパ）のウエハホルダ上にロードするとともに、不図示の基準ウエハ用レチクル（基準マークパターンを拡大したパターンが形成された特殊なレチクル）をレチクルステージ上にロードして、その基準ウエハ用レチクルのパターンをシリコン基板上に、ステップ・アンド・スキャン方式で縮小転写する。
【００７６】
これにより、シリコン基板上の複数のショット領域（使用が予定される露光装置にロードされる実ウエハと同数のショット領域であることが望ましい）に基準マークパターン（実ウエハのアライメントに用いられるウエハアライメントマーク（サーチアライメントマーク、ファインアライメントマークなど））の像が転写形成される。
【００７７】
次に、この露光が終了したシリコン基板をウエハホルダからアンロードし、不図示の現像装置（デベロッパ）を用いて現像する。これにより、シリコン基板表面に基準マークパターンのレジスト像が形成される。
【００７８】
そして、この現像処理が終了したシリコン基板に、不図示のエッチング装置を用いて基板表面が露出するまでエッチング処理を施す。次いで、このエッチング処理が終了したシリコン基板表面に残存するレジストを例えばプラズマアッシング装置等を用いて除去する。
【００７９】
これにより、シリコン基板上の二酸化シリコン膜に凹部として実ウエハと同一の配置の複数のショット領域それぞれに対応して基準マーク（ウエハアライメントマーク）が形成された基準ウエハが作製される。
【００８０】
なお、基準ウエハとしては、上記のように、二酸化シリコン膜にパターンニングによってマークを形成するものに限らず、シリコン基板に凹部としてマークを形成した基準ウエハを用いても良い。このような基準ウエハは、次のようにして作製することができる。
【００８１】
まず、シリコン基板のほぼ全面に、不図示のレジスト塗布装置（コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する。そして、このレジスト塗布後のシリコン基板を、前述と同様に、基準となる露光装置のウエハホルダ上にロードしてステップ・アンド・スキャン方式で基準ウエハ用レチクルのパターンを転写する。
【００８２】
次に、この露光が終了したシリコン基板をウエハホルダからアンロードし、不図示の現像装置（デベロッパ）を用いて現像する。これにより、シリコン基板表面に基準マークパターンのレジスト像が形成される。そして、この現像処理が終了したシリコン基板に、不図示のエッチング装置を用いてシリコン基板が僅かに彫り込まれるまでエッチング処理を施す。次いで、このエッチング処理が終了した基板表面に残存するレジストを例えばプラズマアッシング装置等を用いて除去する。
【００８３】
これにより、シリコン基板表面に凹部として、実ウエハと同一の配置の複数のショット領域それぞれに対応して基準マーク（ウエハアライメントマーク）が形成された基準ウエハが作製される。
【００８４】
基準ウエハは、同一のデバイス製造ラインで用いられる複数の露光装置の精度管理用として使用されるので、その製造ラインで用いられる複数の露光装置が種々のショットマップデータ（ウエハ上の各ショット領域のサイズ及び配列のデータ）を使用する可能性がある場合には、それらのショットマップデータ毎に作製することが望ましい。
【００８５】
Ｂ．データベースの作成
次に、上述のようにして作製された基準ウエハを用いて、補正マップから成るデータベースを作成する際の動作について、露光装置１００₁が備える主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを概略的に示す図３のフローチャートに沿って説明する。
【００８６】
前提として、露光の際に用いられるプロセスプログラムファイルと呼ばれる露光条件設定ファイルと同様に、露光装置１００₁で使用される可能性があるアライメントショット領域（ＥＧＡ方式のウエハアライメントの際に選択される複数の特定のショット領域（アライメントショット領域））に関する情報や、ショットマップデータに関する情報などが、予め入力され不図示のＲＡＭ内の所定領域に記憶されているものとする。
【００８７】
まず、ステップ２０２において、不図示のウエハローダを用いて図１のウエハホルダ２５上のウエハ（基準ウエハを含む）と新たな基準ウエハとを交換する。
但し、ウエハホルダ２５上にウエハのない場合は、新たな基準ウエハをウエハホルダ２５上に単にロードする。ここでは、上記のＲＡＭ内の所定領域に記憶されている第１番目のショットマップデータに対応するショット領域の配列を有する基準ウエハが新たな基準ウエハとしてウエハホルダ２５上にロードされることになる。
【００８８】
次のステップ２０４では、そのウエハホルダ２５上にロードされた基準ウエハのサーチアライメントを行う。具体的には、例えば、基準ウエハ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも２つのサーチアライメントマーク（以下、「サーチマーク」と略述する）をアライメント系ＡＳを用いて検出する。これらの２つのサーチマークの検出は、それぞれのサーチマークがアライメント系ＡＳの検出視野内に位置するように、ウエハステージＷＳＴを順次位置決めしつつ、かつアライメント系ＡＳの倍率を低倍率に設定して行われる。そして、アライメント系ＡＳの検出結果（アライメント系ＡＳの指標中心と各サーチマークとの相対位置関係）と各サーチマーク検出時のウエハ干渉計システム１８の計測値とに基づいて２つのサーチマークのステージ座標系上の位置座標を求める。しかる後、２つのサーチマークの位置座標から基準ウエハの残留回転誤差を算出し、この残留回転誤差がほぼ零となるようにウエハホルダ２５を微小回転させる。これにより、基準ウエハのサーチアライメントが終了する。
【００８９】
次のステップ２０６では、基準ウエハ上の全てのショット領域のステージ座標系上における位置座標を計測する。具体的には、前述したサーチアライメント時における各サーチマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハＷ上のファインアライメントマーク（ウエハマーク）のステージ座標系上における位置座標、すなわち、ショット領域の位置座標を求める。但し、ウエハマークの検出は、アライメント系ＡＳの倍率を高倍率に設定して行う。
【００９０】
次のステップ２０８では、ＲＡＭ内の所定領域に記憶されている最初のアライメントショット領域の情報を選択して読み出す。
【００９１】
次のステップ２１０では、上記ステップ２０６で計測したショット領域の位置座標の中から上記ステップ２０８で読み出したアライメントショット領域に対応する位置座標と、それぞれの設計上の位置座標とに基づいて特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算（前述した式（２）のＥＧＡ演算）を行い、前述した式（１）の６つのパラメータａ〜ｆ（基準ウエハ上の各ショット領域の配列に関するローテーションθ、Ｘ，Ｙ方向のスケーリングＳｘ，Ｓｙ、直交度Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙの６つのパラメータに対応）を算出するとともに、この算出結果と各ショット領域の設計上の位置座標とに基づいて、全ショット領域の位置座標（配列座標）を算出し、その算出結果、すなわち基準ウエハ上の全ショット領域の位置座標を内部メモリの所定領域に記憶する。
【００９２】
次のステップ２１２では、基準ウエハ上の全てのショット領域について、位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離する。具体的には、上記ステップ２１０で算出した各ショット領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差を位置ずれ量の線形成分として算出するとともに、前述したステップ２０６で実際に計測した全てのショット領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差から前記線形成分を差し引いた残差を位置ずれ量の非線形成分として算出する。
【００９３】
次のステップ２１４では、上記ステップ２１２で算出した非線形成分を各ショット領域の配列ずれを補正する補正情報として含む、その基準ウエハ（ここでは、第１番目の基準ウエハ）に対応するショットマップデータ及び上記ステップ２０８で選択したアライメントショット領域に対応する補正マップを作成する。
【００９４】
次のステップ２１６では、ＲＡＭ内の所定領域に記憶されている全てのアライメントショット領域に対応する補正マップを作成したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ２１８に進んでＲＡＭ内の所定領域に記憶されている次のアライメントショット領域の情報を選択して読み出す。以後、上記ステップ２１０以下の処理を繰り返す。このようにして、第１番目の基準ウエハに対応するショットマップデータに関する予定される全てのアライメントショット領域に対応する補正マップの作成が完了すると、ステップ２１６の判断が肯定されてステップ２２０に進む。
【００９５】
ステップ２２０では、ＲＡＭ内の所定領域に記憶されている全てのショットマップデータに関する情報に基づいて、予定数の基準ウエハについての計測が終了したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ２０２に戻り、基準ウエハを次の基準ウエハに交換した後、上記と同様の処理判断を繰り返す。
【００９６】
このようにして、予定していた全ての基準ウエハ（すなわち、全ての種類のショットマップデータ）に関して、予定していた全てのアライメントショット領域の選択時に対応する補正マップの作成が終了すると、ステップ２２０の判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。これにより、ＲＡＭ内には、露光装置１００₁が使用する可能性があるショットマップデータとアライメントショット領域の選択との全ての組み合わせについて、各ショット領域の個別の基準位置（例えば設計位置）からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップがデータベースとして格納される。なお、ステップ２１２では、ステップ２０６で計測した位置座標と設計上の位置座標とステップ２１０で算出した位置座標（計算値）とを用いて各ショット領域の位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離したが、線形成分と非線形成分とを分離することなく、非線形成分のみを求めても良い。この場合には、ステップ２０６で計測した位置座標とステップ２１０で算出した位置座標との差を非線形成分とすれば良い。また、ステップ２０４のサーチアライメントはウエハＷの回転誤差が許容範囲内であるときなどは行わなくても良い。
【００９７】
次に、本実施形態のリソグラフィシステム１１０によるウエハの露光処理のアルゴリズムを、図４〜図９に基づいて説明する。
【００９８】
図４には、リソグラフィシステム１１０によるウエハの露光処理に関する全体的なアルゴリズムが概略的に示されている。
【００９９】
なお、図４に示される露光処理のアルゴリズムの実行の前提として、露光対象となるウエハＷは、既に１層以上の露光が行われたものであり、また、ウエハＷの露光履歴データなどは集中情報サーバ１３０に記憶されているものとする。また、集中情報サーバ１３０には、重ね合わせ計測器１２０で計測された露光対象のロットのウエハＷと同一のプロセスを経たパイロットウエハの重ね合わせ誤差情報も格納されているものとする。
【０１００】
まず、ステップ２４２において、ホストコンピュータ１５０は、露光対象ロットのウエハの重ね合わせ誤差情報を、集中情報サーバ１３０から読み出し、解析する。
【０１０１】
次のステップ２４４において、ホストコンピュータ１５０は、上記の解析の結果、そのロットのウエハＷでは、ショット間誤差が支配的であるか否かを判断する。ここで、ショット間誤差とは、ウエハＷ上に既に形成された複数のショット領域相互間の位置誤差に平行移動成分が含まれるような場合を意味する。従って、このステップ２４４は、ウエハＷ上のショット領域相互間の位置誤差が、ウエハ熱膨張、ステージグリッドの号機間（露光装置間）差及びプロセスに起因する変形成分のいずれも殆ど含まない場合に否定され、その他の場合に肯定されることとなる。
【０１０２】
そして、このステップ２４４における判断が肯定された場合には、ステップ２５６に移行する。このステップ２５６では、ホストコンピュータ１５０は、ショット間誤差は所定値を越える非線形成分を含むか否かを判断する。
【０１０３】
そして、ステップ２５６における判断が肯定された場合には、ステップ２６２に進む。このステップ２６２では、ホストコンピュータ１５０は、グリッド補正機能を有する露光装置（本実施形態では露光装置１００₁）を選択して露光を指示する。このとき、ホストコンピュータ１５０は、露光条件の設定の指示も併せて行う。
【０１０４】
次のステップ２６４では、露光装置１００₁の主制御系２０がＬＡＮ１６０を介して集中情報サーバ１３０にその露光対象ロットを中心とする前後の複数ロットについての自装置に関するロットのウエハの重ね合わせ誤差情報を問い合わせる。そして、次のステップ２６６において、主制御系２０は、上記の問い合わせの回答として、集中情報サーバ１３０から入手した複数ロットについての重ね合わせ誤差情報に基づいて、連続するロット間の重ね合わせ誤差を所定の閾値と比較して重ね合わせ誤差が大きいか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、第１のグリッド補正機能を用いて重ね合わせ誤差を補正して、露光を行うサブルーチン２６８に進む。
【０１０５】
このサブルーチン２６８では、露光装置１００₁により、露光対象のロットのウエハＷに対して次のようにして露光処理が行われる。
【０１０６】
図５には、サブルーチン２６８において、同一ロット内の複数枚（例えば２５枚）のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムが示されている。以下、サブルーチン２６８において行われる処理について、図５のフローチャートに沿ってかつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。
【０１０７】
前提として、ロット内の全てのウエハは同一条件、同一工程で各種処理が施されているものとする。さらに、前提として、後述するロット内のウエハ番号（ｍ）を示す不図示のカウンタのカウント値は「１」に初期設定されている（ｍ←１）ものとする。
【０１０８】
まず、サブルーチン３０１において、所定の準備作業を行う。このサブルーチン３０１では、図６のステップ３２６において、上記ステップ２６２においてホストコンピュータ１５０から露光指示とともに与えられた露光条件の設定指示情報に対応するプロセスプログラムファイル（露光条件の設定ファイル）を選択して、これに従って露光条件の設定を行う。
【０１０９】
次のステップ３２８では、不図示のレチクルローダを用いてレチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲをロードする。
【０１１０】
次のステップ３３０では、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測を行う。具体的には、主制御系２０では、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板ＦＭを投影光学系ＰＬの直下に位置決めし、レチクルアライメント系２２を用いてレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと基準マーク板ＦＭ上の前記一対のレチクルアライメントマークにそれぞれ対応するレチクルアライメント用の一対の第１基準マークとの相対位置を検出した後、ウエハステージＷＳＴを所定量、例えばベースライン量の設計値だけＸＹ面内で移動して、アライメント系ＡＳを用いて基準マーク板ＦＭ上のベースライン計測用の第２基準マークを検出する。この場合、主制御系２０では、このとき得られるアライメント系ＡＳの検出中心と第２基準マークの相対位置関係及び先に計測したレチクルアライメントマークと基準マーク板ＦＭ上の第１基準マークとの相対位置と、それぞれに対応するウエハ干渉計システム１８の計測値とに基づいて、ベースライン量（レチクルパターンの投影位置とアライメント系ＡＳの検出中心（指標中心）との相対位置関係）を計測する。
【０１１１】
このようにして、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測が終了すると、図５のステップ３０２にリターンする。
【０１１２】
ステップ３０２では、不図示のウエハローダを用いて図１のウエハホルダ２５上の露光処理済みのウエハ（便宜上「Ｗ’」と呼ぶ）と未露光のウエハＷとを交換する。但し、ウエハホルダ２５上にウエハＷ’のない場合は、未露光のウエハＷをウエハホルダ２５上に単にロードする。
【０１１３】
次のステップ３０４では、そのウエハホルダ２５上にロードされたウエハＷのサーチアライメントを行う。具体的には、例えば、ウエハＷ中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも２つのサーチアライメントマーク（以下、「サーチマーク」と略述する）をアライメント系ＡＳを用いて検出する。これらの２つのサーチマークの検出は、それぞれのサーチマークがアライメント系ＡＳの検出視野内に位置するように、ウエハステージＷＳＴを順次位置決めしつつ、かつアライメント系ＡＳの倍率を低倍率に設定して行われる。そして、アライメント系ＡＳの検出結果（アライメント系ＡＳの指標中心と各サーチマークとの相対位置関係）と各サーチマーク検出時のウエハ干渉計システム１８の計測値とに基づいて２つのサーチマークのステージ座標系上の位置座標を求める。しかる後、２つのマークの位置座標からウエハＷ残留回転誤差を算出し、この残留回転誤差がほぼ零となるようにウエハホルダ２５を微小回転させる。これにより、ウエハＷのサーチアライメントが終了する。
【０１１４】
次のステップ３０６では、前述したカウンタのカウント値ｍが、所定の値ｎ以上であるか否かを判断することにより、ウエハホルダ２５（ウエハステージＷＳＴ）上のウエハＷが、ロット内の第ｎ枚目以降のウエハであるか否かを判断する。ここでは、所定の値ｎは２以上で２５以下の任意の整数に予め設定される。以下においては、説明の便宜上から、ｎ＝２であるものとして説明を行う。この場合、ウエハＷはロット先頭（第１枚目）のウエハであるから、初期設定によりｍ＝１となっているので、ステップ３０６の判断は否定され、次のステップ３０８に進む。
【０１１５】
ステップ３０８では、ウエハＷ上の全てのショット領域のステージ座標系上における位置座標を計測する。具体的には、前述したサーチアライメント時における各サーチマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハＷ上のウエハアライメントマーク（ウエハマーク）のステージ座標系上における位置座標、すなわち、ショット領域の位置座標を求める。但し、ウエハマークの検出は、アライメント系ＡＳの倍率を高倍率に設定して行う。
【０１１６】
次のステップ３１０では、上記ステップ３０８で計測したショット領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標とに基づいて特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算（前述した式（２）のＥＧＡ演算）を行い、前述した式（１）の６つのパラメータａ〜ｆ（ウエハＷ上の各ショット領域の配列に関するローテーションθ、Ｘ，Ｙ方向のスケーリングＳｘ，Ｓｙ、直交度Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙの６つのパラメータに対応）を算出するとともに、この算出結果とショット領域の設計上の位置座標とに基づいて、全ショット領域の位置座標（配列座標）を算出し、その算出結果、すなわちウエハＷ上の全ショット領域の位置座標を内部メモリの所定領域に記憶する。
【０１１７】
次のステップ３１２では、ウエハＷ上の全てのショット領域について、位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離する。具体的には、上記ステップ３１０で算出した各ショット領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差を位置ずれ量の線形成分として算出するとともに、前述したステップ３０８で実際に計測した全てのショット領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差から前記線形成分を差し引いた残差を非線形成分として算出する。
【０１１８】
次のステップ３１４では、上記ステップ３１２の処理中に算出した全てのショット領域の位置座標（実測値）とそれぞれの設計上の位置座標との差である位置ずれ量と、所定の評価関数とに基づいて、ウエハＷの非線形歪みを評価し、この評価結果に基づいて補完関数（位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分を表現する関数）を決定する。
【０１１９】
以下、このステップ３１４の処理について、図７及び図８を参照して詳述する。
【０１２０】
上記のウエハＷの非線形歪み、すなわち非線形成分の規則性及びその度合いを評価するための評価関数としては、例えば次式（３）で示される評価関数Ｗ₁（ｓ）が用いられる。
【０１２１】
【数３】

【０１２２】
図７には、上式（３）の評価関数の意味内容を説明するためのウエハＷの平面図が示されている。図７において、ウエハＷ上には複数の区画領域としてのショット領域ＳＡ（総ショット数Ｎ）がマトリクス状配置で形成されている。各ショット領域内に矢印で示されるベクトルｒ_k（ｋ＝１、２、……、ｉ、……Ｎ）は、各ショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）を示すベクトルである。
【０１２３】
上式（３）において、ＮはウエハＷ内のショット領域の総数を示し、ｋはそれぞれのショット領域のショット番号を示す。また、ｓは、図７に示される着目するショット領域ＳＡ_kの中心を中心とする円の半径を示し、ｉは、着目するｋ番目のショット領域から半径ｓの円内に存在するショット領域のショット番号を示す。また、式（３）中のｉ∈ｓが付されたΣは、着目するｋ番目のショット領域ＳＡ_kから半径ｓの円内に存在する全てのショット領域についての総和をとることを意味する。
【０１２４】
いま、上式（３）の右辺のかっこ内部分の関数を次式（４）のように定義する。
【０１２５】
【数４】

【０１２６】
上式（４）の関数ｆ_k（ｓ）の意味するところは、着目するショット領域の位置ずれベクトルｒ_k（第１ベクトル）と、その周囲（半径ｓの円内）のショット領域における位置ずれベクトルｒ_iが成す角度をθ_ikとした場合のｃｏｓθ_ikの平均値である。従って、この関数ｆ_k（ｓ）の値が１ならば、半径ｓの円内の全てのショット領域における位置ずれベクトルは、全て同じ方向を向いていることになる。０ならば、半径ｓの円内の全てのショット領域における位置ずれベクトルはお互いに全くランダムな方向を向いているということになる。すなわち、関数ｆ_k（ｓ）は、着目するショット領域の位置ずれベクトルｒ_kとその周囲の複数のショット領域の各位置ずれベクトルｒ_iとの方向に関する相関を求めるための関数であり、これはウエハＷ上の部分領域について非線形歪みの規則性や程度を評価するための評価関数である。
【０１２７】
従って、式（３）の評価関数Ｗ₁（ｓ）は、着目するショット領域ＳＡ_kをショット領域ＳＡ₁からＳＡ_Nに順次変更した際の関数ｆ_k（ｓ）の加算平均に他ならない。
【０１２８】
図８には、図７に示されるウエハＷに対応する具体的な評価関数Ｗ₁（ｓ）の一例が示されている。この図８から明らかなように、評価関数Ｗ₁（ｓ）によると、ｓの値に応じてＷ₁（ｓ）の値が変化するので、経験則に頼ることなく、ウエハＷの非線形歪みの規則性や程度を評価することができ、この評価結果を用いることにより、次のようにして、位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分を表現する補完関数を決定することができる。
【０１２９】
まず、補完関数として、例えば次式（５）、（６）でそれぞれ示されるようなフーリエ級数展開された関数を定義する。
【０１３０】
【数５】

【０１３１】
【数６】

【０１３２】
上式（５）において、Ａ_pq、Ｂ_pq、Ｃ_pq、Ｄ_pqは、フーリエ級数係数であり、また、δ_x（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）のショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＸ成分（補完値、すなわち補正値）を示す。また、Δ_x（ｘ，ｙ）は、前述したステップ３１２で算出された座標（ｘ，ｙ）のショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＸ成分である。
【０１３３】
同様に、上式（６）において、Ａ_pq’、Ｂ_pq’、Ｃ_pq’、Ｄ_pq’は、フーリエ級数係数であり、また、δ_y（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）のショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＹ成分（補完値、すなわち補正値）を示す。また、Δ_y（ｘ，ｙ）は、前述したステップ３１２で算出された座標（ｘ，ｙ）のショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＹ成分である。また、式（５）、（６）において、ＤはウエハＷの直径を示す。
【０１３４】
上式（５）、（６）の関数では、ショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の変動がウエハの直径当たり何周期存在するかを決定するパラメータｐ、ｑの最大値ｐ_max＝Ｐ、ｑ_max＝Ｑの決定が重要である。
【０１３５】
その理由は、次の通りである。すなわち、今、ウエハＷの全ショット領域について得られたショット領域の配列ずれの非線形成分を上式（５）、（６）で展開することを考える。この場合において、ショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の変動がショット領域毎に生じているものとして、パラメータｐ、ｑの最大値ｐ_max＝Ｐ、ｑ_max＝Ｑを１周期がショットピッチとなる場合に相当する最大値にした場合に、いずれかのショット領域として、アライメント誤差が他のショット領域に比べて大きい所謂「跳びショット」が含まれている場合を考える。このような跳びショットは、ウエハマークの崩れ等に起因する計測エラー、又はウエハ裏面の異物等に起因する局所的な非線形歪みにより発生するものである。このような場合、その跳びショットの計測結果までも含んで補完関数で表現してしまうことになる。これを防ぐためには、Ｐ，Ｑを１周期がショットピッチとなる場合に相当する上述した最大値よりも小さな値にする必要がある。すなわち、跳びショットの計測結果などに起因する高周波成分は除去し、最適な低周波成分のみを補完関数で表現することが望ましい。
【０１３６】
そこで、本実施形態では、前述した式（３）の評価関数Ｗ₁（ｓ）を用いて、パラメータｐ、ｑの最大値ｐ_max＝Ｐ、ｑ_max＝Ｑを決定することとした。このようにすると、仮に、跳びショットが存在したとしても、その跳びショットと周囲のショット領域との間には相関は殆どない。従って、その跳びショットの計測結果は、式（３）で示されるＷ₁（ｓ）の値を増加させる要因にはならないので、結果的に式（３）を用いることにより跳びショットの影響を低減あるいは除去することが可能になる。すなわち、図８において、例えばＷ₁（ｓ）＞０．７であるような半径ｓ内の領域を互いに相関がある領域とみなし、その領域を１つの補完値で表現することを考えると、図８より、そのようなｓはｓ＝３である。Ｐ，Ｑはこの値ｓ＝３、及びウエハの直径Ｄを用いて次のように書くことができる。
【０１３７】
Ｐ＝Ｄ／ｓ＝Ｄ／３，Ｑ＝Ｄ／ｓ＝Ｄ／３ ……（７）
【０１３８】
これにより、最適なＰ，Ｑを決定することができ、これにより式（５）、（６）の補完関数を決定することができる。
【０１３９】
次のステップ３１８では、上述のようにして決定した式（５）、（６）の補完関数に、ステップ３１２で算出された座標（ｘ，ｙ）のショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＸ成分Δ_x（ｘ，ｙ）、Ｙ成分Δ_y（ｘ，ｙ）を、それぞれ代入して、演算を行うことにより、ウエハＷ上の全ショット領域の配列ずれの非線形成分のＸ成分（補完値、すなわち補正値）及びＹ成分（補完値、すなわち補正値）を算出した後、ステップ３２２に進む。
【０１４０】
ステップ３２２では、前述した内部メモリ内の所定領域に記憶された全ショット領域の配列座標と、それぞれのショット領域について上記ステップ３１８で算出された位置ずれ量の非線形成分の補正値とに基づいて、各ショット領域について位置ずれ量（線形成分及び非線形線分）が補正された重ね合わせ補正位置を算出するとともに、その重ね合わせ補正位置のデータと、予め計測したベースライン量とに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウエハＷを順次ステッピングさせる動作と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
【０１４１】
次のステップ３２４では、前述したカウンタのカウント値ｍ＞２４が成立するか否かを判断することにより、ロット内の全てのウエハの露光が終了したか否かを判断する。ここでは、ｍ＝１であるから、この判断は否定され、ステップ３２５に進んで、カウンタのカウント値ｍをインクリメント（ｍ←ｍ＋１）した後、ステップ３０２に戻る。
【０１４２】
ステップ３０２において、不図示のウエハローダを用いて図２のウエハホルダ２５上の露光処理済みのロット先頭のウエハとロット内の第２枚目のウエハＷとを交換する。
【０１４３】
次のステップ３０４では、前述と同様にして、ウエハホルダ２５上にロードされたウエハＷ（この場合、ロット内の第２枚目のウエハ）のサーチアライメントを行う。
【０１４４】
次のステップ３０６では、前述したカウンタのカウント値ｍが、所定の値ｎ＝２以上か否かを判断することにより、ウエハホルダ２５（ウエハステージＷＳＴ）上のウエハＷが、ロット内の第ｎ＝２枚目以降のウエハであるか否かを判断する。この場合、ウエハＷはロット内の第２枚目のウエハであるから、ｍ＝２となっているので、ステップ３０６の判断は肯定され、ステップ３２０に移行する。
【０１４５】
ステップ３２０では、通常の８点ＥＧＡにより、ウエハＷ上の全ショット領域位置座標を算出する。より具体的には、前述と同様にアライメント系ＡＳを用いて、ウエハＷ上の予め選択された８つのショット領域（サンプルショット領域、すなわちアライメントショット領域）に付設されたウエハマークを計測し、それらのサンプルショットのステージ座標系上における位置座標を求める。そして、その求めたサンプルショットの位置座標とそれぞれの設計上の位置座標とに基づいて特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算（前述した式（２）のＥＧＡ演算）を行い、前述した式（１）の６つのパラメータを算出するとともに、この算出結果とショット領域の設計上の位置座標とに基づいて、全ショット領域の位置座標（配列座標）を算出する。そして、その算出結果を内部メモリの所定領域に記憶した後、ステップ３２２に進む。
【０１４６】
ステップ３２２では、前述と同様にして、ステップ・アンド・スキャン方式により、ロット内の第２枚目のウエハＷに対する露光処理が行われる。この際、各ショット領域の露光の際の走査開始位置（加速開始位置）へのウエハＷのステッピングに際しては、内部メモリ内の所定領域に記憶された全ショット領域の配列座標と、それぞれのショット領域について先にステップ３１８で算出された位置ずれ量の非線形成分の補正値とに基づいて、各ショット領域について位置ずれ量（線形成分及び非線形成分）が補正された重ね合わせ補正位置が算出される。
【０１４７】
上記のようにして、ロット内の第２枚目のウエハＷの露光が終了すると、ステップ３２４に進み、ロット内の全てのウエハの露光が終了したか否かを判断するが、ここにおける判断は否定され、ステップ３０２に戻って、以降、ロット内の全てのウエハの露光が終了するまで、上記ステップ３０２〜ステップ３２４の処理、判断が繰り返し行われる。
【０１４８】
そして、ロット内の全てのウエハの露光が終了し、ステップ３２４の判断が肯定されると、図５のサブルーチンの処理を終了し図４に戻り、一連の露光処理を終了する。
【０１４９】
この一方、上記ステップ２６６における判断が否定された場合には、第２のグリッド補正機能を用いて重ね合わせ誤差を補正して、露光を行うサブルーチン２７０に移行する。
【０１５０】
このサブルーチン２７０では、露光装置１００₁により、露光対象のロットのウエハＷに対して次のようにして露光処理が行われる。
【０１５１】
図９には、サブルーチン２７０において、同一ロット内の複数枚（例えば２５枚）のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムが示されている。以下、サブルーチン２７０において行われる処理について、図９のフローチャートに沿ってかつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。
【０１５２】
前提として、ロット内の全てのウエハは同一条件、同一工程で各種処理が施されているものとする。
【０１５３】
まず、サブルーチン３３１において、前述したサブルーチン３０１と同様の手順で、所定の準備作業を行った後、ステップ３３２に進む。このステップ３３２では、上記ステップ２６２においてホストコンピュータ１５０から露光指示とともに与えられた露光条件の設定指示情報に基づいて、上記の所定の準備作業中に選択したプロセスプログラムファイル内に含まれるショットマップデータ及びアライメントショット領域の選択情報などのショットデータに対応する補正マップをＲＡＭ内のデータベースから選択的に読み出して内部メモリに一時的に記憶する。
【０１５４】
次のステップ３３４では、不図示のウエハローダを用いて図１のウエハホルダ２５上の露光処理済みのウエハ（便宜上「Ｗ’」と呼ぶ）と未露光のウエハＷとを交換する。但し、ウエハホルダ２５上にウエハＷ’のない場合は、未露光のウエハＷをウエハホルダ２５上に単にロードする。
【０１５５】
次のステップ３３６では、そのウエハホルダ２５上にロードされたウエハＷのサーチアライメントを前述と同様の手順で行う。
【０１５６】
次のステップ３３８では、ショットマップデータ及びアライメントショット領域の選択情報などのショットデータに従って、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを前述と同様にして行い、ウエハＷ上の全ショット領域の位置座標を算出し、内部メモリの所定領域に記憶する。
【０１５７】
次のステップ３４０では、前述した内部メモリ内の所定領域に記憶された全ショット領域の配列座標と、内部メモリ内に一時的に格納された補正マップ内のそれぞれのショット領域についての位置ずれ量の非線形成分の補正値（補正情報）とに基づいて、各ショット領域について位置ずれ量（線形成分及び非線形成分）が補正された重ね合わせ補正位置を算出するとともに、その重ね合わせ補正位置のデータと、予め計測したベースライン量とに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）を順次ステッピングさせる動作と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
【０１５８】
次のステップ３４２では、予定枚数のウエハに対する露光が終了したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ３３４に戻り、以後上記処理、判断を繰り返し行う。
【０１５９】
このようにして、予定枚数のウエハＷに対して露光が終了すると、ステップ３４２における判断が肯定され、図９のサブルーチンの処理を終了し図４に戻り、一連の露光処理を終了する。
【０１６０】
一方、前述したステップ２５６における判断が否定された場合、すなわちショット間誤差はあるが線形成分（ウエハ倍率誤差、ウエハ直交度誤差、ウエハ回転誤差等）のみが含まれる場合には、ステップ２５８に移行する。このステップ２５８では、ホストコンピュータ１５０は、前述した露光装置１００_j（この露光装置１００_jは予め定められているものとする）の主制御系にＥＧＡウエハアライメント及び露光を指示する。
【０１６１】
次いで、サブルーチン２６０において、露光装置１００_jにより、前述と同様にして所定の準備作業が行われた後、その露光対象のロットのウエハに対してＥＧＡウエハアライメント、及び露光が所定の手順で行われ、この際に、前述したように、ウエハＷ上に既に形成されたショット領域間の位置誤差（線形成分）に起因する重ね合わせ誤差が補正された高精度な露光が行われる。
【０１６２】
この一方、前述したステップ２４４における判断が否定された場合、すなわちショット内誤差が支配的である場合には、ステップ２４６に進む。このステップ２４６では、ホストコンピュータ１５０は、ショット内誤差が所定値を超える非線形成分を含むか否か、具体的にはショット内誤差がショット倍率誤差、ショット直交度誤差、ショット回転誤差などの線形成分以外の誤差（所定値を超える誤差）を含むか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ２４８に進む。このステップ２４８では、ホストコンピュータ１５０は、そのロットのウエハの露光に用いられる露光装置１００_j（この露光装置１００_jは予め定められているものとする）で次に用いられるプロセスプログラムファイルと呼ばれる露光条件設定ファイル内の線形オフセット（ショット倍率、ショット直交度、ショット回転などのオフセット）を、ステップ２４２における解析結果に基づいて再設定する。
【０１６３】
その後、サブルーチン２５０に進む。このサブルーチン２５０では、露光装置１００_jにより、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で、上記の線形オフセットが再設定された後のプロセスプログラムに従って露光処理が行われる。なお、このサブルーチン２５０の処理は、通常と異なるところがないので詳細説明は省略する。その後、本ルーチンの一連の処理が終了する。
【０１６４】
一方、上記ステップ２４６における判断が肯定された場合には、ステップ２５２に移行する。このステップ２５２では、ホストコンピュータ１５０は、そのロットのウエハの露光に最適な像歪補正能力を有する露光装置（１００_kとする）を露光装置１００₁〜１００_Nの中から選択し、その露光装置１００_kに露光を指示する。この場合の最適な露光装置の選択には、例えば特開２０００−３６４５１などに詳細に開示される方法と同様の方法を用いることができる。
【０１６５】
すなわち、ホストコンピュータ１５０は、まず、重ね合わせ露光の対象となるウエハのロットの識別子（例えば、ロット番号）と、重ね合わせ露光にあたって重ね合わせ精度を確保すべき１層以上の露光済み層（以下、「基準層」と呼ぶ）とを指定して、ターミナルサーバ１４０及びＬＡＮ１６０を介して集中情報サーバ１３０に対して重ね合わせ誤差データ及び結像特性の調整（補正）パラメータに関する問い合わせを行う。これにより、集中情報サーバ１３０では、受信したロットの識別子及び基準層に応じて、大容量記憶装置に記憶されている露光履歴情報の中からそのロットのウエハについての基準層と次層との間の露光時における重ね合わせ誤差データ、及びそのロットのウエハについての各層の露光時における各露光装置１００_iの結像特性の調整（補正）パラメータを読み出し、ホストコンピュータ１５０に送る。
【０１６６】
次いで、ホストコンピュータ１５０は、上記の種々の情報に基づいて、結像特性の調整能力範囲内におけるそのロットのウエハの基準層と次層との重ね合わせ誤差が最小となる結像特性の調整パラメータ値とその調整パラメータを適用した際に残留する重ね合わせ誤差（補正残留誤差）とを、露光装置１００_i毎に算出する。
【０１６７】
次いで、ホストコンピュータ１５０は、各補正残留誤差と所定の許容誤差とを比較し、補正残留誤差が許容誤差以下である露光装置を、重ね合わせ露光を行う露光装置の候補として決定する。そして、ホストコンピュータ１５０は、決定した候補の露光装置について現在の稼動状況及び将来の稼動予定を参照し、最も効率良くリソグラフィ工程を進行させる観点から、重ね合わせ露光を行う露光装置を選択する。
【０１６８】
その後、サブルーチン２５４に進む。このサブルーチン２５４では、その選択された露光装置により、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で、重ね合わせ誤差の補正残留誤差が極力小さくなるように、投影光学系の結像特性が調整された状態で露光処理が行われる。なお、このサブルーチン２５４の処理は、通常の結像特性補正機構を備えたスキャニング・ステッパによるものと異なるところがないので詳細説明は省略する。その後、本ルーチンの一連の処理が終了する。なお、上記の補正残留誤差が極力小さくなるような結像特性の補正指令は、ホストコンピュータ１５０から選択された露光装置の主制御系に送信しても良いし、像歪み演算装置を別に設けて、選択された露光装置の主制御系が重ね合わせ露光の対象となるウエハＷのロットの識別子及び自装置の識別子を指定して当該ロットのウエハＷを露光するにあたっての投影像の歪みの調整パラメータ値を像歪み演算装置に問い合わせるようにしても良い。
【０１６９】
以上説明したように、本実施形態によると、基準ウエハ上の複数のショット領域それぞれに対応して設けられた複数の基準マークの検出結果に基づいて、露光に用いられるウエハ（プロセスウエハ）上の複数のショット領域各々の個別の基準位置（設計値）に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップを、露光装置１００₁で使用される可能性があるアライメントショット領域の選択条件毎に予め作成する。
【０１７０】
この補正マップの作成に際しては、基準ウエハ上の複数のショット領域の各々について、各ショット領域に対応して設けられる基準マークを検出して得られる各ショット領域の位置情報、すなわち個別の基準位置（設計値）に対する位置ずれ量をそれぞれ求める（ステップ３０８）。次いで、アライメントショット領域の選択に関する条件毎に、基準ウエハ上の条件に対応する複数のアライメントショット領域に対応する基準マークを検出して得られる実測位置情報を用いて統計演算（ＥＧＡ演算）により、基準ウエハ上の各ショット領域の位置情報（位置ずれ量の線形成分が補正された位置情報）を算出し、該位置情報と各ショット領域の個別の基準位置の情報、及び各ショット領域の前記位置ずれ量とに基づいて、各ショット領域の個別の基準位置(設計値)に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップを作成する（ステップ３１０〜ステップ３１４）。
【０１７１】
また、本実施形態では、露光装置１００₁で使用される可能性があるショットマップデータに対応する基準ウエハを予め作製し、基準ウエハのそれぞれを用いて、同様の手順により、露光に用いられるウエハ（プロセスウエハ）上の複数のショット領域各々の個別の基準位置（設計値）に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップを、露光装置１００₁で使用される可能性があるアライメントショット領域の選択条件毎に予め作成する。これらの補正マップは、主制御系２０内のＲＡＭに記憶される。
【０１７２】
このように複数の補正マップを作成するが、これらの補正マップの作成は、露光とは無関係に予め行うので、露光の際のスループットに影響を与えない。
【０１７３】
そして、ホストコンピュータ１５０により、パイロットウエハ等の重ね合わせ誤差の計測結果に基づいてショット間誤差が支配的であると判断され（ステップ２４２、ステップ２４４）、かつＥＧＡ方式のウエハアライメントのみで重ね合わせ誤差の補正が困難であると判断された場合に、露光装置１００₁に露光条件を指定して露光が指示される（ステップ２５６、ステップ２６２）。これにより、露光装置１００₁の主制御系２０がロット間の重ね合わせ誤差の大きさを判断し（ステップ２６４、ステップ２６６）、ロット間の重ね合わせ誤差が小さい場合に、サブルーチン２７０に移行する。このサブルーチン２７０では、主制御系２０が露光条件の１つとして指定されたショットマップデータ及びアライメントショット領域に対応する補正マップを選択する（ステップ３３２）。また、主制御系２０は、ウエハ上の複数のアライメントショット領域（露光条件の１つとして指定された特定の少なくとも３つのショット領域）それぞれに対応して設けられた複数のウエハマークを検出して得られる各アライメントショット領域の実測位置情報に基づいて統計演算（ＥＧＡ演算）により各ショット領域のレチクルパターンの投影位置との位置合わせに用いられる位置情報を求め、該位置情報と選択された補正マップとに基づいて、ウエハ上の各ショット領域を露光のための加速開始位置（露光基準位置）に移動した後、当該各ショット領域を走査露光する（ステップ３３８、３４０）。
【０１７４】
すなわち、本実施形態によると、上記の統計演算により得られる各ショット領域の個別の基準位置（設計値）からの位置ずれ量の線形成分を補正した各ショット領域のレチクルパターンの投影位置との位置合わせに用いられる位置情報を、選択した補正マップに含まれる対応する補正情報で補正した位置情報に基づいてウエハ上の各ショット領域が、露光のための加速開始位置に移動された後、当該各ショット領域の露光が行われる。従って、ウエハ上の各ショット領域は、位置ずれ量の線形成分のみならず非線形成分をも補正した位置に正確に移動された後露光が行われるので、重ね合わせ誤差の殆どない高精度な露光が可能となる。
【０１７５】
また、主制御系２０がロット間の重ね合わせ誤差が大きいと判断した場合には、サブルーチン２６８に移行する。このサブルーチン２６８では、主制御系２０が、ロット内の第２枚目以降のウエハＷの露光に際しては、通常の８点ＥＧＡでの計測結果に基づいてウエハ上のショット領域の配列ずれの線形成分を補正するとともに、ショット領域の配列ずれの非線形成分については、ロット先頭のウエハと第２枚目以降のウエハとが同じ非線形成分を持っているものとみなして、非線形成分の補正値についてはロット先頭で求めた値をそのまま使用する（ステップ３２０、ステップ３２２）。このため、ロット内の全てのウエハに対して全点ＥＧＡを行う場合に比べて、計測点数の削減により、スループットを向上することができる。
【０１７６】
また、サブルーチン２６８の処理において、前述したような評価関数の導入によって、経験則に頼ることなく、明確な根拠に基づいて、ウエハＷの非線形歪みを評価することができる。そして、その評価結果に基づいてウエハＷ上の各ショット領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分を算出することができ、この算出結果とＥＧＡにより求めたショット領域の配列ずれの線形成分とに基づいて、各ショット領域の配列ずれ（線形成分のみならず非線形成分をも）、ひいては重ね合せ補正位置を正確に求めることができる（ステップ３０８〜ステップ３２２）。従って、上記各ショット領域の重ね合せ補正位置に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウエハＷを順次ステッピングさせつつ、レチクルパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写することにより、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルパターンを非常に高精度に重ね合せることができる。
【０１７７】
この一方、ホストコンピュータ１５０が、パイロットウエハ等の重ね合わせ誤差の計測結果に基づいてショット間誤差が支配的でないと判断した場合には（ステップ２４２、ステップ２４４）、ショット内誤差が非線形成分を含むか否かに応じて投影像の歪の補正残留誤差が最小となる最適な露光装置の選択、あるいはプロセスプログラムの線形オフセットの再設定を行う。そして、線形オフセットが再設定されたプロセスプログラムに従った露光、あるいは選択された露光装置による露光が通常と同様の手順で行われる。
【０１７８】
従って、本実施形態によると、スループットを極力低下させることなくかつ重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能となる。これまでの説明からもわかるように、本実施形態に係るリソグラフィシステム１１０及びその露光方法によると、例えば同一のデバイス製造ラインで基準となる露光装置を用いて、ファーストレイヤ（第１層）のパターンの転写が行われたウエハ上の各ショット領域に他の露光装置を用いてレチクルパターンを精度良く重ね合わせることが可能となる。すなわち、本実施形態によると、露光装置相互間のステージのグリッド誤差などに起因する重ね合わせ誤差を非常に小さくすることが可能となる。特に、サブルーチン２６８の処理による場合には、ロット毎に変動するショット間誤差を精度良く補正することができ、また、サブルーチン２７０の処理による場合には、ショットマップの変更やアライメントショットの変更毎に変動するショット間誤差を精度良く補正することができる。
【０１７９】
なお、上記実施形態では、補正マップを作成するために、マークが検出される特定基板が基準ウエハであり、補正マップの作成の前提となる基板に関連する条件が、ショットマップデータの指定及びアライメントショット領域の選択に関する条件である場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、ショットマップデータの指定に関する条件毎に、補正マップを作成するのみであっても良いし、アライメントショット領域の選択に関する条件毎に補正マップを作成するのみであっても良い。
【０１８０】
また、特定基板として、実際に露光に用いられるプロセスウエハを用いても良い。かかる場合には、少なくとも２種類の条件として、基板が経由した少なくとも２種類のプロセスに関する条件を含むことができる。この場合、露光に用いられる全てのプロセスウエハについて、上記実施形態におけるステップ２０２〜２２０と同様にして、補正マップをそれぞれ作成し、露光に先立って、ステップ３３２の処理に代えてその露光に用いられるウエハに対応する補正マップを選択する処理を行うことにより、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。すなわち、かかる場合にも、スループットを極力低下させることなく重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能となる。この場合には、プロセス処理に起因する誤差の補正が可能となる。
【０１８１】
なお、上記実施形態では、サブルーチン２６８において、ロット内の第２枚目以降については、８点ＥＧＡを行うものとしたが、ＥＧＡの計測点数（アライメントマーク数（通常はサンプルショット数に対応）は、統計演算で求める未知パラメータ（上記実施形態では６つ）の数より多ければ、いくつでも良いことは勿論である。
【０１８２】
なお、上記実施形態において、ウエハ上の露光対象のショット領域に、ウエハ周辺のショット領域（いわゆるエッジショット領域）であって欠けショット領域があり、かつその欠けショット領域には必要なマークが存在しないため、前述した補正マップ中にその欠けショット領域の補正情報が含まれない場合が生じる可能性がある。
【０１８３】
このような場合には、統計処理により、その欠けショット領域における非線形歪みを推定することが望ましい。ここで、この欠けショット領域の非線形歪みの推定方法の一例について説明する。
【０１８４】
図１０には、ウエハＷの周辺部の一部が示されている。このウエハＷに関し、前述の手順で求められた補正マップ中の非線形歪成分（ｄｘ_i，ｄｙ_i）が図中に示されている。この図１０の場合、基準ウエハのショット領域Ｓ₅に対応するショット領域には、基準マークが存在しないため、その補正情報（非線形歪成分）は補正マップの作成時には得られていないものとする。かかる前提の下、露光の際に指定されたショットマップデータには、ショット領域Ｓ₅が含まれていた場合について考える。
【０１８５】
このような場合に、主制御系２０では、指定されたアライメントショット領域の情報を基に、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを行い、ショット領域Ｓ₅を含むウエハＷ上の全てのショット領域の中心点の座標値（ｘ_i、ｙ_i）を求める。次いで、主制御系２０では、ショット領域Ｓ₅の補正情報（Δｘ，Δｙ）を、例えば、次式（８）、（９）を用いて算出する。
【０１８６】
【数７】

【０１８７】
上記式（８）、（９）において、ｒ_iは、着目するショット領域（Ｓ₅）から隣接するショット領域（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，Ｓ₄）に対する距離であり、Ｗ（ｒ_i）は、図１１のようなガウス分布で仮定される重みである。この場合、標準偏差σは、隣接するショット領域間の距離（ステップピッチ）程度である。
【０１８８】
このようにして、算出したショット領域Ｓ₅のような欠けショット領域の補正情報（Δｘ，Δｙ）と、上記のウエハアライメントで得られたその欠けショット領域の位置情報とに基づいて、ウエハ上のその欠けショット領域を露光のための加速開始位置（露光基準位置）に移動して、走査露光を行うことにより、欠けショット領域に対しても重ね合わせ精度良くレチクルパターンを転写することが可能となる。
【０１８９】
なお、上記実施形態では図４のフローチャートに従ってホストコンピュータ１５０が、重ね合わせ誤差情報の解析、ショット間誤差が支配的か否かの判断、プロセスプログラムの線形オフセットの再設定、最適な露光装置の選択、ショット間誤差が支配的である場合のショット間誤差が非線形成分を含むか否かの判断などを、自動的に行う場合について説明したが、これらの処理は、オペレータが行うようにすることも勿論可能である。
【０１９０】
また、上記実施形態では、露光装置１００₁の主制御系２０（ＣＰＵ）が、ロット間の重ね合わせ誤差が大きいか否かの判断を行い、その判断結果に基づいてサブルーチン２６８、２７０のいずれに移行するかを決定することとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、露光装置１００₁に、サブルーチン２６８、２７０の処理を選択可能なモードをそれぞれ用意し、上記のロット間の重ね合わせ誤差が大きいか否かの判断を重ね合わせ測定器の測定結果に基づいてオペレータが行い、この判断結果に基づいて、対応するモードを選択することとしても良い。
【０１９１】
なお、上記実施形態のサブルーチン２６８では、ロット先頭のウエハの露光に際して、全ショット領域のウエハマークの計測結果を用いてＥＧＡ演算により算出したショット配列座標と補完関数に基づいて算出した配列座標の非線形成分とに基づいて、各ショット領域を走査開始位置へ位置決めするものとしたが、これに限らず、ステップ３０８で計測した各ショット領域の位置ずれ量の実測値に基づいて、ＥＧＡ演算を行うことなく、各ショット領域を走査開始位置へ位置決めすることとしても良い。
【０１９２】
また、上記実施形態において、ｎが３以上の整数に設定されている場合には、ロット内の最初の（ｎ−１）枚（複数枚）のウエハについては、ステップ３０８からステップ３１８までの処理が、繰り返し行われることとなるが、この際、ステップ３１８では、第２枚目からｎ−１枚目までのウエハについては、全ショット領域の配列ずれの非線形成分（補正値）を、例えばそれまでの各回の演算結果の平均値に基づいて求めることとすれば良い。勿論、第ｎ枚目（ｎ≧３）以降のウエハでも、第（ｎ−１）枚目までの少なくとも２枚のウエハでそれぞれ算出される非線形成分（補正値）の平均値を用いるようにしても良い。
【０１９３】
さらに、図５のステップ３１２では、ステップ３０８で計測した位置座標と設計上の位置座標とステップ３１０で算出した位置座標（計算値）とを用いて各ショット領域の位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離したが、線形成分と非線形成分とを分離することなく、非線形成分のみを求めても良い。この場合には、ステップ３０８で計測した位置座標とステップ３１０で算出した位置座標との差を非線形成分とすれば良い。また、図５のステップ３０４及び図９のステップ３３６のサーチアライメントはウエハＷの回転誤差が許容範囲内であるときなどは行わなくても良い。さらに、図４のステップ２６２では露光装置の選択を行うものとしたが、使用する露光装置がグリッド補正機能を有しているときは、ステップ２６２を省略しても良く、ステップ２６６の判断結果に応じてグリッド補正機能を選択するだけでも良い。
【０１９４】
また、上記実施形態では、グリッド補正機能を有する露光装置１００₁が、前述した第１のグリッド補正機能及び第２のグリッド補正機能の両者を有する場合について説明したが、これに限らず、露光装置は、第１のグリッド補正機能及び第２のグリッド補正機能の一方のみを有していても良い。すなわち、図４のステップ２６８、２７０などのサブルーチンをそれぞれ単独で実施しても良い。
【０１９５】
また、上記実施形態では、図４のアルゴリズムのうち、一部のステップをホストコンピュータ１５０が実行し、残りのステップを露光装置１００₁を含む露光装置１００_iが実行し、特にステップ２６４、２６６、２６８、２７０を露光装置１００₁が実行する場合について説明した。しかし、これに限らず、図４のアルゴリズムの全て、あるいは上記実施形態でホストコンピュータ１５０が実行したステップの一部を、例えば露光装置１００₁と同様のグリッド補正機能を有する露光装置が行うような構成を採用することも可能である。
【０１９６】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態を図１２〜図１５に基づいて説明する。
【０１９７】
本第２の実施形態では、リソグラフィシステムの構成等は、第１の実施形態と同様になっており、ショット領域サイズより小さい間隔で、基準マークが形成された基準ウエハを用いて第１補正マップが作成される点、及び図４のサブルーチン２７０における処理が前述した第１の実施形態と相違するのみである。以下、これらの相違点を中心として、説明する。
【０１９８】
まず、予め行われる第１補正マップの作成の際の動作の流れについて、露光装置１００₁の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを簡略化して示す図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【０１９９】
前提として、前述した第１の実施形態の場合と同様にして、プロセスウエハ上のショット領域間隔より小さい所定ピッチ、例えば１ｍｍピッチで矩形領域及び各矩形領域に対応して基準マークが設けられた基準ウエハ（以下、便宜上「基準ウエハＷ_F１」と呼ぶ）が作製されているものとする。なお、以下の説明においては、基準マークに対応する各矩形領域をマーク領域と呼ぶものとする。
【０２００】
なお、この基準ウエハの作製に際して用いられる露光装置は、前述と同じ基準となる露光装置（例えば、同一のデバイス製造ラインで用いられる最も信頼性の高いスキャニング・ステッパ）の他、信頼性の高い装置であれば、ステッパなどの静止型の露光装置であっても良い。
【０２０１】
まず、ステップ４０２において、不図示のウエハローダを用いて基準ウエハＷ_F１をウエハホルダ上にロードする。
【０２０２】
次のステップ４０４では、そのウエハホルダ上にロードされた基準ウエハＷ_F１のサーチアライメントを、前述したステップ２０４と同様にして行う。
【０２０３】
次のステップ４０６では、基準ウエハＷ_F１上の全てのマーク領域（ここでは、一例としてほぼ１ｍｍ角の領域）のステージ座標系上における位置座標を、前述したステップ２０６と同様にして計測する。
【０２０４】
次のステップ４０８では、上記ステップ４０６で計測した全てのマーク領域の位置座標と、それぞれの設計上の位置座標とに基づいて前述した式（２）のＥＧＡ演算を行い、前述した式（１）の６つのパラメータａ〜ｆ（基準ウエハ上の各マーク領域の配列に関するローテーションθ、Ｘ，Ｙ方向のスケーリングＳｘ，Ｓｙ、直交度Ｏrt、Ｘ，Ｙ方向のオフセットＯｘ、Ｏｙの６つのパラメータに対応）を算出するとともに、この算出結果と各マーク領域の設計上の位置座標とに基づいて、全マーク領域の位置座標（配列座標）を算出し、その算出結果、すなわち基準ウエハ上の全マーク領域の位置座標を内部メモリの所定領域に記憶する。
【０２０５】
次のステップ４１０では、基準ウエハ上の全てのマーク領域について、位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離する。具体的には、上記ステップ４０８で算出した各マーク領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差を位置ずれ量の線形成分として算出するとともに、前述したステップ４０６で実際に計測した全てのマーク領域の位置座標とそれぞれの設計上の位置座標との差であるマーク領域の位置ずれ量から前記線形成分を差し引いた残差を位置ずれ量の非線形成分として算出する。
【０２０６】
次のステップ４１２では、上記ステップ４１０で算出した各マーク領域の位置ずれ量を含むとともに、各マーク領域の位置ずれ量の非線形成分を基準ウエハＷ_F１上の各マーク領域の配列ずれを補正する補正情報として含む第１の補正マップを作成し、ＲＡＭ等のメモリあるいは記憶装置に格納した後、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０２０７】
その後、基準ウエハはウエハホルダ上からアンロードされる。
【０２０８】
次に、本第２の実施形態におけるサブルーチン２７０の処理について説明する。
【０２０９】
図１３には、サブルーチン２７０において、同一ロット内の複数枚（例えば２５枚）のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムが示されている。以下、サブルーチン２７０において行われる処理について、図１３のフローチャートに沿ってかつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。
【０２１０】
前提として、ロット内の全てのウエハは同一条件、同一工程で各種処理が施されているものとする。
【０２１１】
ます、サブルーチン４３１において、前述したサブルーチン２０１と同様の手順で、所定の準備作業を行った後、ステップ４３２に進む。ステップ４３２では、前述したステップ２６２においてホストコンピュータ１５０から露光指示とともに与えられた露光条件の設定指示情報に基づいて、上記の所定の準備作業中に選択したプロセスプログラムファイル内に含まれるショットマップデータと、ＲＡＭ内に記憶されている第１の補正マップとに基づいて、第２の補正マップ（ショットマップデータで規定される各ショット領域の位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報から成る補正マップ）を作成して、ＲＡＭ内に記憶する。すなわち、このステップ４３２では、第１補正マップ内の各マーク領域の位置ずれ量と、所定の評価関数とに基づいて、基準ウエハＷ_F１の非線形歪みを評価し、この評価結果に基づいて補完関数（位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分を表現する関数）を決定する。そして、この決定した補完関数と、前記各ショット領域の中心点に対応するマーク領域（この場合、中心点を含むマーク領域）の補正情報とを用いて、補完演算を行って、各ショット領域の位置ずれ量の非線形成分を補正する補正情報から成る第２補正マップを作成する。
【０２１２】
ここで、このステップ４３２における処理を詳述する。図１４には、基準ウエハＷ_F１の平面図が示され、図１５には、図１４の円Ｆ内の拡大図が示されている。基準ウエハＷ_F１上には、所定ピッチ、例えば１ｍｍピッチで複数の矩形のマーク領域ＳＢ_u（総数Ｎ）がマトリクス状配置で形成されている。図１４において、ショットマップデータで指定された１つのショット領域に対応する領域が矩形領域Ｓ_jとして示され、この領域が図１５では太枠で示されている。図１５において、各マーク領域内に矢印で示されるベクトルｒ_k（ｋ＝１、２、……、ｉ、……Ｎ）は、各マーク領域の位置ずれ量（配列ずれ）を示すベクトルである。ｋはそれぞれのマーク領域の番号を示す。また、符号ｓは、図１５に示される着目するマーク領域ＳＢ_kの中心を中心とする円の半径を示し、ｉは、着目するｋ番目のマーク領域から半径ｓの円内に存在するマーク領域の番号を示す。
【０２１３】
上述の説明から明らかなように、ステップ４３２における処理において、評価関数として前述した評価関数Ｗ₁（ｓ）を用いることができ、また、補完関数としては、前述した補完関数δ_x（ｘ，ｙ）、δ_y（ｘ，ｙ）を用いることができる。上記の評価関数Ｗ₁（ｓ）によると、ｓの値に応じてＷ₁（ｓ）の値が変化するので、前述の如く経験則に頼ることなく、基準ウエハ（又はウエハ）の非線形歪みの規則性や程度を評価することができ、この評価結果を用いることにより、前述した手順で、位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分を表現する最適なＰ，Ｑを決定することができ、これにより式（５）、（６）の補完関数を決定することができる。
【０２１４】
そこで、上述のようにして決定した式（５）、（６）の補完関数に、第１の補正マップ内に補正情報として記憶されている、座標（ｘ，ｙ）のマーク領域の位置ずれ量（配列ずれ）の非線形成分のＸ成分Δ_x（ｘ，ｙ）、Ｙ成分Δ_y（ｘ，ｙ）を、それぞれ代入して、フーリエ級数係数Ａ_pq、Ｂ_pq、Ｃ_pq、Ｄ_pq及びＡ_pq’、Ｂ_pq’、Ｃ_pq’、Ｄ_pq’を定め、これにより、補完関数を具体的に決定する。そして、このフーリエ級数係数Ａ_pq、Ｂ_pq、Ｃ_pq、Ｄ_pq及びＡ_pq’、Ｂ_pq’、Ｃ_pq’、Ｄ_pq’をも決定した補完関数に、ウエハ上の各ショット領域の中心点の座標を代入することにより、ウエハ上の全ショット領域の配列ずれの非線形成分のＸ成分（補完値、すなわち補正値）及びＹ成分（補完値、すなわち補正値）を算出した後、この算出結果に基づいて第２の補正マップを作成し、その第２補正マップを内部メモリの所定領域に一時的に記憶する。また、このとき、補正マップ以外のデータ、すなわちフーリエ級数係数が決定された補完関数などのデータを、ＲＡＭ内に記憶する。
【０２１５】
なお、上記のウエハＷ上の部分領域について非線形歪みの規則性や程度を評価するに際して、第１、第２ベクトルとして各マーク領域における位置ずれベクトルが用いられるが、これに限らず、補正情報すなわち各マーク領域の位置ずれ量の非線形成分を示すベクトルを用いても良い。
【０２１６】
図１３に戻り、次のステップ４３４では、不図示のウエハローダを用いてウエハホルダ上の露光処理済みのウエハと未露光のウエハとを交換する。但し、ウエハホルダ上にウエハのない場合は、未露光のウエハをウエハホルダ上に単にロードする。
【０２１７】
次のステップ４３６では、そのウエハホルダ上にロードされたウエハのサーチアライメントを前述と同様の手順で行う。
【０２１８】
次のステップ４３８では、ショットマップデータ及びアライメントショット領域の選択情報などのショットデータに従って、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを前述と同様にして行い、ウエハ上の全ショット領域の位置座標を算出し、内部メモリの所定領域に記憶する。
【０２１９】
次のステップ４４０では、前述した内部メモリ内の所定領域に記憶された全ショット領域の配列座標と、内部メモリに一時的に格納された第２補正マップ内のそれぞれのショット領域についての位置ずれ量の非線形成分の補正値とに基づいて、各ショット領域について位置ずれ量（線形成分及び非線形線分）が補正された重ね合わせ補正位置を算出するとともに、その重ね合わせ補正位置のデータと、予め計測したベースライン量とに基づいて、ウエハ上の各ショット領域に対する露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージ（ウエハ）を順次移動させる動作と、レチクルステージとウエハステージとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。
【０２２０】
次のステップ４４２では、予定枚数のウエハに対する露光が終了したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ４３４に戻り、以後上記処理、判断を繰り返し行う。
【０２２１】
このようにして、予定枚数のウエハＷに対して露光が終了すると、ステップ４４２における判断が肯定され、図１３のサブルーチンの処理を終了し図４に戻り、一連の露光処理を終了する。
【０２２２】
ところで、サブルーチン２７０におけるステップ４３２では、ホストコンピュータ１５０から露光指示ととともに指示された露光条件に対応するプロセスプログラムに含まれるショットマップデータ（指定されたショットマップデータ）と第１の補正マップとに基づいて、第２の補正マップが作成される。従って、そのショットマップデータとして異なるショットマップデータが指定された場合、すなわちショットマップデータが変更された場合には、ステップ４３２において変更後のショットマップデータに基づいて、第２補正マップの書き換えが行われる。具体的には、主制御系２０が、ＲＡＭ内に格納されているフーリエ級数係数が決定された補完関数を読み出し、これに変更後のショットマップデータに従ってウエハ上の各ショット領域の中心点の座標を代入することにより、その変更後のショットマップデータに従うウエハ上の各ショット領域の配列ずれの非線形成分のＸ成分（補完値、すなわち補正値）及びＹ成分（補完値、すなわち補正値）を算出した後、この算出結果に基づいて第２の補正マップを書き換え、その書き換え後の第２補正マップを内部メモリの所定領域に一時的に記憶する。その後、前述したステップ４３４〜４４２と同様の処理・判断を繰り返し行う。
【０２２３】
ショットマップデータが変更されない間は、前述と同様の処理が行われることは言うまでもない。
【０２２４】
なお、図１２のステップ４１０では、ステップ４０６で計測した位置座標と設計上の位置座標とステップ４０８で算出した位置座標（計算値）とを用いて各マーク領域の位置ずれ量の線形成分と非線形成分とを分離したが、線形成分と非線形成分とを分離することなく、非線形成分のみを求めても良い。この場合には、ステップ４０６で計測した位置座標とステップ４０８で算出した位置座標との差を非線形成分とすれば良い。また、図１３のステップ４３６のサーチアライメントは、ウエハＷの回転誤差が許容範囲内であるときなどは行わなくても良い。
【０２２５】
以上説明したように、本第２の実施形態によると、基準ウエハ上の複数の基準マークを検出して各基準マークに対応するマーク領域の位置情報を計測し、この計測された位置情報を用いて統計演算（ＥＧＡ演算）により各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の線形成分が補正された計算上の位置情報を算出する。次いで、計測された位置情報と計算上の位置情報とに基づいて、各マーク領域の設計値に対する位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第１補正マップを作成する。この場合、第１補正マップの作成は、露光とは無関係に予め行うことができるので、露光の際のスループットに影響を与えない。
【０２２６】
そして、露光に先立って、ショットマップデータが露光条件の１つとして指定されると、その指定されたショットマップデータに基づいて第１補正マップを、各ショット領域の個別の基準位置（設計値）からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第２補正マップに変換する。次いで、ウエハ上の複数のマーク（アライメントショット領域のウエハマーク）を検出して得られるショット領域のステージ座標系上における位置情報に基づいて統計演算（ＥＧＡ演算）によりショット領域それぞれの所定点（レチクルパターンの投影位置）との位置合わせに用いられる位置情報を求め、その位置情報と第２補正マップとに基づいて、ウエハ上の各ショット領域を加速開始位置に移動した後、各ショット領域を露光する。すなわち、上記のショット領域のステージ座標系上における位置情報（実測位置情報）に基づいて行われる統計演算（ＥＧＡ演算）により得られる各ショット領域の個別の基準位置（設計値）からの位置ずれ量の線形成分を補正した各ショット領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報を、第２補正マップに含まれる対応する補正情報で補正した位置情報を目標位置として、ウエハ上の各ショット領域が加速開始位置に移動された後、当該各ショット領域の露光が行われる。従って、ウエハ上の各ショット領域は、位置ずれ量の線形成分のみならず非線形成分をも補正した位置に正確に移動された後露光が行われるので、重ね合わせ誤差の殆どない高精度な露光が可能となる。
【０２２７】
従って、本第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、スループットを極力低下させることなく重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことが可能となる。また、本第２の実施形態によると、基準ウエハ上の基準マークの検出結果に基づいて得られた補正情報により、最終的にウエハ上の各ショット領域の所定点との位置合わせに用いられる位置情報が補正されるので、例えば同一のデバイス製造ラインで基準となる全ての露光装置を、基準ウエハを基準として重ね合わせ精度の向上を図ることができる。
【０２２８】
また、本第２の実施形態では、露光に先立って、ショットマップデータが露光条件の１つとして指定されると、その指定されたショットマップデータに基づいて第１補正マップを、各ショット領域の個別の基準位置（設計値）からの位置ずれ量の非線形成分を補正するための補正情報を含む第２補正マップに変換するので、各露光装置におけるショットマップデータ（ウエハ上のショット領域の配列に関する情報の一種）の如何に関わらず、複数の露光装置間の重ね合わせ露光を高精度に行うことが可能となる。
【０２２９】
また、本第２の実施形態では、第１補正マップから第２補正マップへの変換を、基準ウエハ上の部分領域について非線形歪みの規則性や程度を前述した評価関数を用いて評価した評価結果に基づいて最適化された単一の補完関数と、前記各マーク領域の補正情報とに基づいて、前記各区画領域の基準位置（中心位置）毎に、補完演算を行うことによって実現するものとした。このため、その変換に際して、ウエハ上の全ての点の非線形歪み（補正情報）を算出するための具体的な補完関数が決定される。このため、ショットマップデータの変更により各ショット領域が変更されても、変更後のショット領域毎にその座標を上記の具体的な補完関数に代入することによって、容易に変更後の各ショット領域の補正情報を求めることができる。従ってショットマップデータの変更への対処も容易となっている。
【０２３０】
また、本第２の実施形態では、ウエハ上の露光対象のショット領域に、ウエハ周辺のショット領域（いわゆるエッジショット領域）であって欠けショット領域があり、かつその欠けショット領域には必要なマークが存在しないため、前述した第１補正マップ中にその欠けショット領域の補正情報が含まれない場合があっても特に支障なく、その欠けショット領域の補正情報を求めることができる。
【０２３１】
すなわち、本第２の実施形態では、ショットマップデータにその欠けショット領域が含まれていれば、上記のマップの変換に際して、その欠けショット領域の基準位置（中心位置）の座標も上記の具体的な補完関数に代入されて、その欠けショット領域の補正情報が自動的に算出されるからである。
【０２３２】
しかしながら、第１補正マップから第２補正マップへの変換の方法は、これに限らず、各ショット領域の基準位置（中心位置）毎に、隣接する複数のマーク領域についての補正情報に基づき、先に説明したガウス分布を仮定した重み付け平均演算により、各基準位置の補正情報を算出することにより行うこともできる。この場合において、その重み付け平均演算の対象となる隣接するマーク領域の範囲を、前述した評価関数を用いて計算しても良い。あるいは、各ショット領域の基準位置（中心位置）毎に、評価関数を用いて計算した範囲内の隣接するマーク領域の単純平均を用いても良い。同様に、上記第１の実施形態において、前述した欠けショット領域の補正情報を求める場合に、評価関数と重み付け平均、あるいは単純平均との組み合わせを用いても良い。
【０２３３】
なお、上記各実施形態では、サブルーチン２６８におけるロット先頭のウエハの位置ずれ量の線形成分の補正データを、全ショット領域のアライメントショット領域としたＥＧＡ演算により求めるものとしたが、これに限らず、ロット内の２枚目以降のウエハと同様に指定されたアライメントショット領域のマークの検出結果を用いたＥＧＡ演算により求めることとしても良い。
【０２３４】
また、上記各実施形態では、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを行うに際し、アライメントショット領域（全ショット領域又はその内の特定の複数のショット領域がアライメントショット領域として選択されている場合は、その選択された特定のショット領域）のアライメントマークの座標値を用いるものとしたが、例えばアライメントショット領域毎にその設計上の座標値に従ってウエハＷを移動してレチクルＲ上のマーク、又はアライメント系ＡＳの指標マークとの位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量を用いて統計演算によってショット領域毎に設計上の座標値からの位置ずれ量を算出しても良いし、あるいはショット領域間のステップピッチの補正量を算出しても良い。
【０２３５】
さらに、上記各実施形態では、ＥＧＡ方式を前提に説明を行ったが、ＥＧＡ方式の代わりに重み付けＥＧＡ方式を用いても良いし、あるいはショット内多点ＥＧＡ方式等を用いても良い。なお、重み付けＥＧＡ方式のウエハアライメントについては、例えば特開平５−３０４０７７号公報などに詳細に開示されている。
【０２３６】
すなわち、この重み付けＥＧＡ方式では、ウエハ上の複数のショット領域（区画領域）のうち、予め選択された少なくとも３つのサンプルショット領域の静止座標系上における位置座標を計測する。次いで、ウエハ上のショット領域毎に、当該ショット領域（その中心点）とサンプルショット領域（その中心点）の各々との間の距離に応じて、あるいはショット領域とウエハ上で予め規定された所定の着目点との間の距離（第１情報）と、当該着目点とサンプルショット領域の各々との間の距離（第２情報）とに応じて、サンプルショット領域の静止座標系上における位置座標の各々に重み付けを行い、かつこの重み付けされた複数の位置座標を用いて統計演算（最小二乗法、又は単純なる平均化処理等）を行うことにより、ウエハ上の複数のショット領域の各々の静止座標系上における位置座標を決定する。そして、決定された位置座標に基づいて、ウエハ上に配列された複数のショット領域の各々を、静止座標系内の所定の基準位置（例えば、レチクルパターンの転写位置）に対して位置合わせする。
【０２３７】
このような重み付けＥＧＡ方式によると、局所的な配列誤差（非線形な歪み）が存在するウエハであっても、サンプルショット領域数が比較的少なくて済み、かつ計算量を抑えながら、所定の基準位置に対して全てのショット領域を高精度、高速にアライメントすることが可能である。
【０２３８】
ところで、重み付けＥＧＡ方式では、上記公報にも開示されるように、例えば次の式（１１）で表されるような重み付けＷ_inを用いて、式（１０）で示されるような残差の二乗和Ｅ_iが最小となるようなパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆをショット領域毎に求める。
【０２３９】
【数８】

【０２４０】
上式（１１）において、Ｌ_knは、対象となるショット領域（ｉ番目のショット領域）とｎ番目のサンプルショット領域との距離である。Ｓは、重み付けを決定するパラメータである。
【０２４１】
あるいは、重み付けＥＧＡ方式では、次の式（１３）で表されるような重み付けＷ_in’を用いて、式（１２）で示されるような残差の二乗和Ｅ_i’が最小となるようなパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆをショット領域毎に求める。
【０２４２】
【数９】

【０２４３】
上式（１３）において、Ｌ_Eiは、対象となるショット領域（ｉ番目のショット領域）と着目点（ウエハセンタ）との距離、Ｌ_Wnは、ｎ番目のサンプルショット領域と着目点（ウエハセンタ）との距離である。また、式（１１）、（１３）におけるパラメータＳは、一例として次式（１４）で表される。
【０２４４】
【数１０】

【０２４５】
式（１４）において、Ｂは、重みパラメータであり、この重みパラメータＢの物理的意味は、ウエハ上の各ショット領域の位置座標を計算するのに有効なサンプルショット領域の範囲（以下、単に「ゾーン」と呼ぶ）である。従って、ゾーンが大きい場合は有効なサンプルショット領域の数が多くなるので、従来のＥＧＡ方式で得られる結果に近くなる。逆にゾーンが小さい場合は、有効なサンプルショット領域の数が少なくなるので、Ｄ／Ｄ方式で得られる結果に近くなる。前述した評価関数を用いることにより、ゾーンを適切かつ確実に決定することが可能である。
【０２４６】
また、ショット内多点ＥＧＡ方式は、例えば特開平６−３４９７０５号公報などに開示されており、アライメントショット領域毎に複数のアライメントマークを検出してＸ、Ｙ座標をそれぞれ複数個ずつ得るようにし、ＥＧＡ方式で用いられるウエハの伸縮、回転等に対応するウエハパラメータの他に、ショット領域の回転誤差、直交度、及びスケーリングに対応するショットパラメータ（チップパラメータ）の少なくとも１つをパラメータとして含むモデル関数を用いて各ショット領域の位置情報、例えば座標値を算出するものである。
【０２４７】
これを更に詳述すると、このショット内多点ＥＧＡ方式は、基板上に配列された各ショット領域内の基準位置に対してそれぞれ設計上一定の相対位置関係で配置された複数個のアライメントマーク（１次元マーク、２次元マークのいずれでも良い）がそれぞれ形成され、これら基板上に存在するアライメントマークの中から所定数のアライメントマークであって、Ｘ位置情報の数とＹ位置情報の数との和が上記モデル関数に含まれるウエハパラメータ及びショットパラメータの総数より多く、かつ少なくとも同一のアライメントショット領域について同一方向に複数の位置情報が得られる所定数のアライメントマークの位置情報を計測する。そして、これらの位置情報を、上記モデル関数に代入し、最小自乗法等を用いて統計処理することにより、そのモデル関数に含まれるパラメータを算出し、このパラメータと、各ショット領域内の基準位置の設計上の位置情報及び基準位置に対するアライメントマークの設計上の相対位置情報から、各ショット領域の位置情報を算出するものである。
【０２４８】
これらの場合も、位置情報として、アライメントマークの座標値を用いても良いが、アライメントマークに関する位置情報であって統計処理に適切な情報であれば、如何なる情報を用いて統計演算を行っても良い。
【０２４９】
この他、上記の評価関数を用いた評価結果により得られる半径ｓに基づいて、ＥＧＡ方式、あるいは重み付けＥＧＡ方式、又はショット内多点ＥＧＡ方式におけるＥＧＡ計測点数を適切に決定することもできる。
【０２５０】
なお、上記各実施形態では、マーク検出系として、オフアクシス方式のＦＩＡ系（結像式のアライメントセンサ）を用いる場合について説明したが、これに限らずいかなる方式のマーク検出系を用いても構わない。すなわち、ＴＴＲ（Through The Reticle）方式、ＴＴＬ（Through The Lens）方式、またオフアクシス方式の何れの方式であっても、更には検出方式がＦＩＡ系などで採用される結像方式（画像処理方式）以外、例えば回折光又は散乱光を検出する方式などであっても構わない。例えば、ウエハ上のアライメントマークにコヒーレントビームをほぼ垂直に照射し、当該マークから発生する同次数の回折光（±１次、±２次、……、±ｎ次回折光）を干渉させて検出するアライメント系でも良い。この場合、次数毎に回折光を独立に検出し、少なくとも１つの次数での検出結果を用いるようにしても良いし、波長が異なる複数のコヒーレントビームをアライメントマークに照射し、波長毎に各次数の回折光を干渉させて検出しても良い。
【０２５１】
また、本発明は上記各実施形態の如き、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に限らず、ステップ・アンド・リピート方式、又はプロキシミティ方式の露光装置（Ｘ線露光装置等）を始めとする各種方式の露光装置にも全く同様に適用が可能である。
【０２５２】
なお、露光装置で用いる露光用照明光（エネルギビーム）は紫外光に限られるものではなく、Ｘ線（ＥＵＶ光を含む）、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線などでも良い。また、ＤＮＡチップ、マスク又はレチクルなどの製造用に用いられる露光装置でも良い。
【０２５３】
《デバイス製造方法》
次に、上述した各実施形態に係るリソグラフィシステム及びその露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【０２５４】
図１６には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１６に示されるように、まず、ステップ６０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ６０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ６０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０２５５】
次に、ステップ６０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ６０１〜ステップ６０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ６０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ６０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ６０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０２５６】
最後に、ステップ６０６（検査ステップ）において、ステップ６０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０２５７】
図１７には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ６０４の詳細なフロー例が示されている。図１７において、ステップ６１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ６１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ６１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ６１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ６１１〜ステップ６１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０２５８】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ６１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ６１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ６１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ６１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ６１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２５９】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０２６０】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ６１６）において、ロット毎のウエハの露光処理に際して、上記各実施形態に係るリソグラフィシステム及びその露光方法が用いられるので、スループットを極力低下させることなく、レチクルパターンとウエハ上のショット領域との重ね合わせ精度の向上を図った高精度な露光が可能となる。この結果、スループットを低下させることなく、より微細な回路パターンを重ね合わせ精度良くウエハ上に転写することが可能になり、高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることができる。特に、光源にＦ₂レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、投影光学系の解像力の向上とあいまって、例えば最小線幅が０．１μｍ程度のであってもその生産性の向上が可能である。
【０２６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る露光方法によれば、重ね合わせ精度を良好に維持した露光を行うことができるという効果がある。
【０２６２】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスの生産性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光方法を実施するための第１の実施形態に係るリソグラフィシステムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の露光装置１００₁の概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態において、基準ウエハを用いて補正マップから成るデータベースを作成する際の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを概略的に示すフローチャートである。
【図４】リソグラフィシステム１１０によるウエハの露光処理に関する全体的なアルゴリズムを概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４のサブルーチン２６８において、同一ロット内の複数枚のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の露光装置１００₁の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】図５のサブルーチン３０１の処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】式（３）の評価関数の意味内容を説明するためのウエハＷの平面図である。
【図８】図７に示されるウエハに対応する具体的な評価関数Ｗ₁（ｓ）の一例を示す線図である。
【図９】図４のサブルーチン２７０において、同一ロット内の複数枚のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の露光装置１００₁の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１０】欠けショット領域における非線形歪みを推定する方法を説明するための図である。
【図１１】重みＷ（ｒ_i）の分布として仮定されたガウス分布の一例を示す線図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態において、第１補正マップの作成の際の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態において、図４のサブルーチン２７０における、同一ロット内の複数枚のウエハＷに対して第２層目（セカンドレイヤ）以降の層の露光処理を行う場合の露光装置１００₁の主制御系２０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１４】基準ウエハＷ_F１を示す平面図である。
【図１５】図１４の円Ｆ内の拡大図である。
【図１６】本発明に係るデバイス製造方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６のステップ６０４の詳細な処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００₁〜１００_N……露光装置、Ｗ…ウエハ（基板）、Ｗ_F１…基準ウエハ（基準基板）、ＳＢ_u…マーク領域、Ｓ_j…ショット領域（区画領域）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method and a device manufacturing method, and more specifically, an exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas on a substrate to form a predetermined pattern in each partitioned area, and a device manufacturing using the exposure method Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in a manufacturing process of a device such as a semiconductor element, an exposure apparatus such as a step-and-repeat system or a step-and-scan system, a wafer prober, or a laser repair apparatus is used. In these apparatuses, each of a plurality of chip pattern regions (shot regions) regularly (matrix-like) arranged on a substrate is defined by a stationary coordinate system (that is, a laser interferometer) that defines a moving position of the substrate. It is necessary to align (align) very precisely with a predetermined reference point (for example, a processing point of various apparatuses) in the orthogonal coordinate system.
[0003]
In particular, in the exposure apparatus, when a substrate (semiconductor wafer, glass plate, etc.) is aligned (aligned) with a projection position of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter collectively referred to as “reticle”), a manufacturing stage. In order to prevent a decrease in yield due to the occurrence of defective products in these chips, it is desired to always maintain the alignment accuracy with high accuracy and stability.
[0004]
Normally, in the exposure process, 10 or more circuit patterns (reticle patterns) are superimposed and transferred on the wafer. However, if the overlay accuracy between the layers is poor, the circuit characteristics may be inconvenient. In such a case, the chip does not satisfy the desired characteristics, and in the worst case, the chip becomes a defective product, which decreases the yield. Therefore, in the exposure step, an alignment mark is previously attached to each of a plurality of shot areas on the wafer, and the mark position (coordinate value) on the stage coordinate system is detected. Thereafter, wafer alignment is performed to align (position) one shot area on the wafer with respect to the reticle pattern based on the mark position information and known reticle pattern position information (which is measured in advance). Is called.
[0005]
There are roughly two types of wafer alignment. One is a die-by-die (D / D) alignment method in which alignment is detected by detecting an alignment mark for each shot area on the wafer. The other is a global alignment method in which each shot area is aligned by detecting alignment marks of only a few shot areas on the wafer and obtaining the regularity of the arrangement of the shot areas. At present, the global alignment method is mainly used in the device manufacturing line in consideration of the throughput. In particular, at present, as disclosed in, for example, JP-A-61-44429 and JP-A-62-84516, an enhancement that accurately specifies the regularity of shot region arrangement on a wafer by a statistical method.・ The global alignment (EGA) method is the mainstream.
[0006]
The EGA method measures the position coordinates of only a plurality of (three or more required, usually about 7 to 15) shot areas previously selected as specific shot areas on one wafer, and these measured values. After calculating the position coordinates (arrangement of shot areas) of all shot areas on the wafer using statistical calculation processing (such as least square method), the wafer stage is stepped according to the calculated arrangement of shot areas It is. This EGA method has the advantage that the measurement time is short and an averaging effect can be expected for random measurement errors.
[0007]
Here, a statistical processing method performed by the EGA method will be briefly described. Design arrangement coordinates of m (an integer satisfying m ≧ 3) specific shot areas (also referred to as “sample shot areas” or “alignment shot areas”) on the wafer (X _n , Y _n ) (N = 1, 2,..., M), and deviation from the design array coordinates (ΔX _n , ΔY _n ) Is assumed to be a linear model represented by the following equation (1).
[0008]
[Expression 1]

[0009]
Further, the deviation (measurement value) from the design array coordinates of the actual array coordinates of each of the m sample shot areas is expressed by (Δx _n , Δy _n ), The square sum E of the residual between this deviation and the deviation from the design array coordinates assumed in the linear model is expressed by the following equation (2).
[0010]
[Expression 2]

[0011]
Therefore, parameters a, b, c, d, e, and f that minimize this equation may be obtained. In the EGA method, the arrangement coordinates of all shot areas on the wafer are calculated based on the parameters a to f calculated as described above and the arrangement coordinates on the design.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the same device production line, overlay exposure is often performed between a plurality of exposure apparatuses (units). In such a case, since there is a grid error of the stage between the exposure apparatuses (an error between the stage coordinate systems that define the movement position of the wafer in each exposure apparatus), an overlay error occurs. In addition, if there is no stage grid error between the exposure apparatuses, and even in the same exposure apparatus, it has undergone process processing steps such as etching, CVD (chemical vapor deposition), CMP (chemical mechanical polishing), etc. In the superposition between the respective layers, a superposition error may occur because the process step distorts the arrangement of the shot regions.
[0013]
In this case, if the variation in the arrangement error of the shot area on the wafer, which is a cause of the overlay error (shot area arrangement error), is a linear component, it can be removed by the EGA wafer alignment described above. Although it is possible, if it is a non-linear component, it is difficult to remove it. This is because, as can be seen from the above description, in the EGA method, the shot area arrangement error on the wafer is treated as being linear.
[0014]
The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an exposure method capable of performing exposure while maintaining good overlay accuracy.
[0015]
A second object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of microdevices.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an exposure method in which a plurality of partitioned areas on a substrate are sequentially exposed to form a predetermined pattern in each partitioned area, Including at least a condition regarding selection of a plurality of specific partition regions on the substrate; For each of at least two conditions associated with the substrate, A mark provided corresponding to each partition area is detected for each of the plurality of partition areas on the specific substrate, and a positional deviation amount with respect to an individual reference position is obtained using the detection result, and a plurality of marks on the specific substrate are obtained. The position information of each partition area is calculated by statistical calculation using the measured position information obtained by detecting the mark corresponding to the specific partition area, and based on the position information and the positional deviation amount of each partition area Of each compartment area Prior to exposure, a map creation step for creating at least two types of correction maps composed of correction information for correcting a nonlinear component of a positional deviation amount with respect to an individual reference position; Contains at least the selection information for a specific partition area A selection step of selecting a correction map corresponding to a specified condition; and statistical calculation based on measured position information obtained by detecting a plurality of marks provided corresponding to each of a plurality of specific section areas on the substrate An exposure step of obtaining position information used for alignment with a predetermined point of each of the partitioned areas by moving the substrate based on the position information and the selected correction map to expose the partitioned areas And an exposure method comprising:
[0017]
Here, “Conditions related to the substrate” , E Number of alignment shot areas related to substrate alignment such as GA method, arrangement of alignment shot areas, etc. Other, for example, the process through which the substrate has Of course, the interferometer is based on a reference substrate method in which the substrate is aligned with reference to a reference substrate such as a reference wafer, or the substrate is aligned on the basis of the interferometer while correcting the orthogonality error due to the bending of the interferometer mirror. Includes all conditions related to substrate processing or substrate processing, such as by a reference method.
[0018]
According to this, Including at least a condition regarding selection of a plurality of specific partition regions on the substrate; For each of at least two conditions related to the substrate, A mark provided corresponding to each partition area is detected for each of the plurality of partition areas on the specific substrate, and a positional deviation amount with respect to an individual reference position is obtained using the detection result, and a plurality of marks on the specific substrate The position information of each partition area is calculated by statistical calculation using the measured position information obtained by detecting the mark corresponding to the specific partition area, and based on the position information and the positional deviation amount of each partition area Of each compartment area At least two types of correction maps including correction information for correcting non-linear components of misregistration amounts with respect to individual reference positions are created in advance.
[0019]
Here, it is necessary that there is a certain relationship between the arrangement (or layout) of a plurality of marks on a specific substrate and the arrangement (or layout) of a plurality of partitioned areas, but it corresponds to each partitioned area. It is not necessary until the mark is provided. In short, it is only necessary to obtain position information of a plurality of partitioned areas based on detection results of a plurality of marks.
[0020]
The nonlinear component of the positional deviation amount with respect to the individual reference position (for example, design value) of each of the plurality of divided areas on the substrate is , Special Position information of a plurality of partition regions on a specific substrate obtained based on detection results of a plurality of marks on the fixed substrate, and position information of a plurality of partition regions on the specific substrate obtained by the above-described EGA alignment Can be obtained based on the difference. As described above, the EGA method calculates the position information obtained by correcting the linear component of the arrangement error of the partition areas on the substrate (in this case, the specific substrate) as the position information of each partition area. This is because it is nothing but a non-linear component of the arrangement error of each partitioned area, that is, the positional deviation amount from the reference position (design value) of each partitioned area. In this case, even if the correction map is created for each condition related to the processing of the substrate, it is performed in advance regardless of the exposure, so that the throughput during the exposure is not affected.
[0021]
Prior to exposure, when a condition relating to the substrate is designated as one of the exposure conditions, a correction map corresponding to the condition relating to the designated substrate is selected. And the position used for alignment with the predetermined point of each division area by statistical calculation based on measured position information obtained by detecting a plurality of marks provided corresponding to each of a plurality of specific division areas on the substrate Information is obtained, and based on the position information and the selected correction map, the substrate is moved to expose each partition area. That is, the position information used for alignment with a predetermined point of each partition area obtained by correcting the linear component of the positional deviation amount from the individual reference position of each partition area obtained by the above statistical calculation is selected in the selected correction map. The substrate is moved with the position information corrected using the corresponding correction information (correction information for correcting the nonlinear component of the positional deviation amount with respect to the individual reference position of each of the plurality of divided areas) as the target position. Each of the divided areas is exposed. Therefore, it is possible to perform highly accurate exposure with almost no overlay error for each partitioned area on the substrate.
[0022]
Therefore, according to the present invention, it is possible to perform exposure while maintaining good overlay accuracy without reducing throughput as much as possible.
[0025]
Claims above 1 Description Dew of In the optical method, the specific substrate may of course be a process substrate. 2 As in the exposure method described in (1), the specific substrate may be a reference substrate.
[0026]
Claim 1 above Or 2 In each exposure method according to claim 1, 3 As in the exposure method described in 1), in the exposure step, the partitioned area to be exposed on the substrate includes a peripheral area that is a peripheral area and the correction map does not include the correction information. In this case, the correction information of the missing area may be calculated by weighted average calculation assuming a Gaussian distribution using correction information of a plurality of partition areas adjacent to the missing area in the correction map. it can.
[0027]
Claim 4 The invention described in the above is an exposure method in which a plurality of partitioned areas on the substrate are sequentially exposed to form a predetermined pattern in each partitioned area, and a plurality of marks on the reference substrate are detected to correspond to the marks. A step of measuring the position information of the mark area; and a step of calculating calculated position information in which a linear component of a positional deviation amount with respect to a design value of each mark area is corrected by statistical calculation using the measured position information. And creating a first correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount with respect to a design value of each mark area based on the measured position information and the calculated position information. Prior to exposure, based on information relating to the arrangement of designated compartments, Based on a single complementary function optimized based on the evaluation result obtained by evaluating the regularity and degree of nonlinear distortion using a predetermined evaluation function for the partial region on the substrate, and the correction information of each mark region, By performing a complementary operation for each reference position of each partition area, The first correction map Before A step of converting into a second correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount from an individual reference position of each divided area; an actual measurement obtained by detecting a plurality of marks on the substrate; Based on the position information, position information used for alignment with each predetermined point of the partition area is obtained by statistical calculation, and the substrate is moved based on the position information and the second correction map. An exposure step of exposing the region.
[0028]
According to this, a plurality of marks on the reference substrate are detected, the position information of the mark area corresponding to each mark is measured, and the position relative to the design value of each mark area is calculated by statistical calculation using the measured position information. Calculated position information in which the linear component of the shift amount is corrected is calculated. Here, as the statistical calculation, the same calculation as the statistical processing performed by the EGA method described above can be used. Next, based on the measured position information and the calculated position information, a first correction map including correction information for correcting a nonlinear component of the positional deviation amount with respect to the design value of each mark area is created. In this case, since the creation of the first correction map can be performed in advance regardless of the exposure, the throughput during the exposure is not affected.
[0029]
Prior to exposure, when information related to the arrangement of the divided areas is designated as one of the exposure conditions, the first correction map is determined based on the designated information from the individual reference positions of the divided areas. Conversion to a second correction map including correction information for correcting the nonlinear component of the deviation amount is performed. This conversion includes a single complementary function optimized based on an evaluation result obtained by evaluating the regularity and degree of nonlinear distortion using a predetermined evaluation function for the partial area on the substrate, and correction information for each mark area. Is performed by performing a complementary operation for each reference position of each partition area. Next, based on measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate, position information used for alignment with each predetermined point of each partition area is obtained by statistical calculation, and the position information, the second correction map, Based on the above, the substrate is moved to expose each partition area. That is, a position used for alignment with a predetermined point of each divided area obtained by correcting the linear component of the amount of positional deviation from the individual reference position of each divided area obtained by statistical calculation performed based on the above measured position information The position information obtained by correcting the information using the corresponding correction information included in the second correction map (correction information for correcting the nonlinear component of the positional deviation amount from the individual reference position of each divided area) is used as the target position. The substrate is moved, and each partitioned area on the substrate is exposed. Therefore, it is possible to perform highly accurate exposure with almost no overlay error for each partitioned area on the substrate.
[0030]
Therefore, according to the present invention, it is possible to perform exposure while maintaining good overlay accuracy without reducing throughput as much as possible. In particular, according to the present invention, the position information that is finally used for alignment with a predetermined point of each partitioned area on the substrate is corrected by the correction information obtained based on the detection result of the mark on the reference substrate. Therefore, for example, it is possible to improve the overlay accuracy of all exposure apparatuses serving as a reference in the same device manufacturing line with reference to the reference substrate. In this case, it is possible to perform overlay exposure between a plurality of exposure apparatuses with high accuracy regardless of the information (shot map data) related to the arrangement of the partitioned areas on the substrate in each exposure apparatus.
[0032]
Claim 5 In the invention described in the above, a plurality of exposure apparatuses (100) including at least one exposure apparatus capable of correcting distortion of a projected image. ₁ ~ 100 _N ) Is used to sequentially expose a plurality of partitioned areas on a plurality of substrates to form a predetermined pattern in each partitioned area, and at least one piece that has undergone the same process as the previously measured substrate An analysis step of analyzing the overlay error information for the specific substrate; and based on the analysis result, an error between the divided regions including different translational components in the positional deviation amount of each divided region on the specific substrate is dominant A first determination step for determining whether or not the difference between the divided regions is dominant in the first determination step, the error between the divided regions exceeds a predetermined value. A second determination step for determining whether or not a nonlinear component is included; and when the second determination step determines that an error between the divided areas does not include a nonlinear component exceeding a predetermined value, the arbitrary exposure apparatus The Position information used for alignment with a predetermined point of each partition area on the substrate by statistical calculation using measured position information obtained by detecting marks corresponding to a plurality of specific partition areas on the substrate. A first exposure step of calculating and moving the substrate based on the position information to sequentially expose a plurality of partitioned regions on each substrate to form the pattern in each partitioned region; and When it is determined that an error between the partitioned areas includes a nonlinear component exceeding a predetermined value, a plurality of partitions on each of the substrates using an exposure apparatus capable of exposing the substrate with the error between the partitioned areas corrected. A second exposure step of sequentially exposing the regions to form the pattern in each partitioned region; and if the error between the partitioned regions is determined not to be dominant in the first determining step, distortion of the projected image Can be corrected A third exposure step of selecting one of the various exposure apparatuses and sequentially exposing a plurality of partitioned areas on each of the substrates using the selected exposure apparatus to form the pattern in each of the partitioned areas. Is the method.
[0033]
According to this, the overlay error information about at least one specific substrate that has undergone the same process as the exposure target substrate measured in advance is analyzed, and the position of each partitioned region on the specific substrate is determined based on the analysis result. It is determined whether or not the error between the divided areas containing different translation components in the amount of deviation is dominant. Then, as a result of this determination, if it is determined that the error between the divided areas is dominant, it is further determined whether or not the error between the divided areas includes a nonlinear component exceeding a predetermined value.
[0034]
If it is determined that the error between the divided areas does not include a non-linear component exceeding a predetermined value, marks corresponding to a plurality of specific divided areas on the substrate are used using an arbitrary exposure apparatus. Using the measured position information obtained by detection, the position information used for alignment with the predetermined point of each partitioned area on the substrate is calculated by statistical calculation, and the substrate is moved based on the position information. A plurality of upper partitioned areas are sequentially exposed to form a pattern in each partitioned area. That is, when the error between the partitioned areas on the substrate does not include a non-linear component (including only a linear component), for example, a predetermined point of each partitioned area obtained by statistical calculation similar to the above-described EGA alignment is used. By performing exposure by moving each substrate based on position information used for alignment, high-accuracy exposure can be performed in a state in which an overlay error (a linear component of the positional deviation amount of the partitioned area) is corrected.
[0035]
On the other hand, if it is determined that the error between the divided areas includes a nonlinear component exceeding a predetermined value as a result of the above determination, the error between the divided areas (not only the linear component but also the nonlinear component) is corrected. A plurality of partitioned areas on each substrate are sequentially exposed using an exposure apparatus capable of exposing the substrate to form a pattern in each partitioned area. In this case, highly accurate exposure can be performed with the overlay error corrected.
[0036]
On the other hand, if it is determined that the error between the divided areas is not dominant as a result of the above determination, one of the exposure apparatuses capable of correcting the distortion of the projection image is selected, and the selected exposure apparatus is used. Then, a plurality of partitioned areas on each substrate are sequentially exposed to form a pattern in each partitioned area. That is, when there is almost no error between the divided areas, at least one of the positional deviation and deformation is uniformly generated in all the divided areas. Therefore, by using an exposure apparatus that can correct the distortion of the projected image, Even when non-linear deformation occurs in each partition area, high-precision exposure can be performed with the overlay error corrected.
[0037]
As described above, according to the present invention, it is possible to perform high-precision exposure on a plurality of substrates without being affected by partial deformation of the substrate to be exposed.
[0038]
In this case, the claim 6 As described in the above-described exposure method, when it is determined in the second determination step that the error between the divided areas includes a non-linear component, an arbitrary substrate capable of exposing the substrate with the error between the divided areas corrected. A selection step of selecting one exposure apparatus and instructing exposure; and a third determination step of determining the size of overlay error in a plurality of lots including a lot to which a substrate to be exposed by the exposure apparatus instructed to perform exposure belongs. In the second exposure step, when the plurality of partitioned areas on each substrate are sequentially exposed to form the pattern in each partitioned area, the result of the determination is that the lots overlap each other. When it is determined that the alignment error is large, the exposure apparatus uses a measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate for a predetermined number of substrates from the beginning of the lot. The position information used for alignment with the predetermined point is calculated by calculation, and a non-linear component of the amount of positional deviation from the predetermined reference position of each partition area is calculated using a predetermined function, and the calculated position The substrate is moved based on the information and the nonlinear component, and the remaining substrate is used for alignment with a predetermined point by statistical calculation using measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate. If the position information is calculated, the substrate is moved based on the position information and the calculated nonlinear component, and it is determined that the overlay error between lots is not large as a result of the determination, Position information used for alignment with a predetermined point by statistical calculation using measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate. Moving the substrate on the basis of the position information and a correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount with respect to each individual reference position of each of a plurality of partitioned regions on the substrate. can do.
[0039]
Claim 7 In the exposure method of exposing a plurality of partitioned areas on a plurality of substrates to form a pattern in each partitioned area using a plurality of exposure apparatuses, the exposure apparatus for exposing the substrates is overlapped Based on the error information, the first alignment mode is selected when the error between the divided areas is dominant on the substrate, and the second alignment different from the first alignment mode is selected when the error between the divided areas is not dominant. Selecting a mode, and determining position information of each partition area from position information obtained by detecting each of a plurality of marks on the substrate based on the selected alignment mode, When the error is not dominant, it is determined whether the error in the partition area includes a nonlinear component exceeding a predetermined value, and the determination is denied The substrate is exposed using the second alignment mode, and when the determination is affirmative, the substrate is exposed by an exposure apparatus capable of correcting a nonlinear component of an error in the partition region. It is an exposure method.
[0040]
Here, “error between partitioned areas” refers to errors on the substrate that include different translational components in the amount of positional deviation of each partitioned area on the substrate, and “error within the partitioned areas” refers to on the substrate. The error on the substrate in the case where only the same translation component is included or the translation component is not included in the positional deviation amount of each partition area.
[0041]
According to this, based on the overlay error information of the exposure apparatus that exposes the substrate, the first alignment mode is selected when the error between the partitioned regions is dominant on the substrate, and the error between the partitioned regions is When not dominant, a second alignment mode different from the first alignment mode is selected. Then, based on the selected alignment mode, position information of each partition area is determined from position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate.
[0042]
That is, when the error between the divided areas is dominant on the substrate, for example, the first alignment mode capable of correcting the error between the divided areas is selected, and when the error between the divided areas is not dominant, for example, The second alignment mode capable of correcting the error is selected, and in any case, a plurality of marks on the substrate are detected according to the selected alignment mode, and the position information of each partition region is determined based on the detection result of the marks. Is done. Then, the substrate is moved according to the determined position information, and a plurality of partitioned areas on the substrate are respectively exposed, and a pattern is formed in each partitioned area. As a result, in the former case, it is possible to perform high-precision overlay exposure that corrects errors in the divided areas and errors between the divided areas, and in the latter case, corrects errors in the divided areas. Exposure is possible. Here, when the error between the divided areas is not dominant, it is determined whether or not the error in the divided area includes a non-linear component exceeding a predetermined value. When the determination is negative, the second alignment mode is determined. Is used to expose the substrate, and when the determination is affirmed, the substrate is exposed by an exposure apparatus capable of correcting a non-linear component of an error in the partitioned region. Therefore, according to the present invention, it is possible to select an alignment mode according to an error occurrence state and perform highly accurate overlay exposure without being affected by partial deformation of the substrate to be exposed. .
[0043]
In this case, the claim 8 When the error between the divided areas includes a non-linear component exceeding a predetermined value as in the exposure method described in the above, based on position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate or a different substrate, the It is possible to calculate a nonlinear component used for correcting the position information determined in each partitioned area, and use the calculated nonlinear component when exposing each partitioned area in the first alignment mode.
[0045]
Claim 9 According to another aspect of the invention, there is provided a device manufacturing method including a lithography process, wherein the lithography process includes: 8 It is a device manufacturing method characterized by performing exposure using the exposure method as described in any one of these.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< First Embodiment >>
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a lithography system 110 according to the first embodiment of the present invention.
[0047]
The lithography system 110 includes N exposure apparatuses 100. ₁ , 100 ₂ , ..., 100 _N , An overlay measuring instrument 120, a centralized information server 130, a terminal server 140, a host computer 150, and the like. Exposure apparatus 100 ₁ ~ 100 _N The overlay measuring device 120, the centralized information server 130, and the terminal server 140 are connected to each other via a local area network (LAN) 160. The host computer 150 is connected to the LAN 160 via the terminal server 140. That is, in the hardware configuration, the exposure apparatus 100 _i (I = 1 to N), a communication path among the overlay measuring instrument 120, the centralized information server 130, the terminal server 140, and the host computer 150 is secured.
[0048]
Exposure apparatus 100 ₁ ~ 100 _N Each of these may be a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called “stepper”) or a step-and-scan type projection exposure apparatus (hereinafter referred to as “scanning exposure apparatus”). May be. In the following description, the exposure apparatus 100 ₁ ~ 100 _N Are all scanning exposure apparatuses having a distortion adjustment capability of a projected image. In particular, the exposure apparatus 100 ₁ Is a scanning type exposure apparatus having a function of correcting non-linear errors between shot areas (hereinafter also referred to as “grid correction function”). Exposure apparatus 100 ₁ ~ 100 _N The configuration and the like will be described later.
[0049]
The overlay measuring device 120 superposes, for example, a lot of wafers to be processed continuously (for example, 25 wafers per lot), the top few wafers of each lot, or a pilot wafer (test wafer). Perform error measurement.
[0050]
That is, the above-described pilot wafer or the like is exposed by a predetermined exposure apparatus according to a process, and an exposure apparatus that may be used in the next layer (layer) or later in a state where one or more patterns have already been formed, For example, each exposure apparatus 100 _i The reticle pattern (which includes at least a registration measurement mark (overlay error measurement mark)) is actually transferred by these exposure apparatuses, and thereafter processing such as development is performed. It is input to the overlay measuring device 120. Then, the overlay measuring instrument 120 measures an overlay error (relative position error) between registration measurement mark images (for example, resist images) formed when different layers are exposed on the input wafer. Further, a predetermined calculation is performed to calculate overlay error information (overlay error information of an exposure apparatus that may be used in the subsequent layers). That is, the overlay measuring device 120 measures overlay error information of each pilot wafer in this way.
[0051]
A control system (not shown) of the overlay measuring instrument 120 communicates with the central information server 130 via the LAN 160 to exchange data described later. The overlay measuring instrument 120 communicates with the host computer 150 via the LAN 160 and the terminal server 140. Further, the overlay measuring instrument 120 is connected to the exposure apparatus 100 via the LAN 160. ₁ ~ 100 _N It is also possible to communicate with each other.
[0052]
The central information server 130 includes a mass storage device and a processor. The large-capacity storage device stores exposure history data relating to the lot of wafers W. In the exposure history data, the exposure history data includes the exposure apparatuses 100 measured for pilot wafers corresponding to the wafers in each lot measured in advance by the overlay measuring instrument 120. _i In addition to the overlay error information (hereinafter referred to as “lot wafer overlay error information”), each exposure apparatus 100 during exposure of each layer _i The image forming characteristic adjustment (correction) parameters are included.
[0053]
In the present embodiment, the overlay error data at the time of exposure between specific layers for the wafers in each lot is, as described above, the pilot wafer (test wafer) or the first few wafers in each lot by the overlay measuring device 120. Based on the measured overlay error information, it is calculated by the control system (or other computer) of the overlay measuring instrument 120 and stored in the mass storage device of the central information server 130.
[0054]
The terminal server 140 is configured as a gateway processor for absorbing the difference between the communication protocol in the LAN 160 and the communication protocol of the host computer 150. With the function of the terminal server 140, each exposure apparatus 100 connected to the host computer 150 and the LAN 160. ₁ ~ 100 _N In addition, communication with the overlay measuring device 120 becomes possible.
[0055]
The host computer 150 is composed of a large computer. In this embodiment, the host computer 150 performs overall control of wafer processing processes including at least a lithography process.
[0056]
FIG. 2 shows an exposure apparatus 100 that is a scanning exposure apparatus having a grid correction function. ₁ The schematic structure of is shown. The grid correction function means a function for correcting a translation error and a non-linear error component included in a position error between a plurality of shot areas already formed on a wafer. .
[0057]
Exposure apparatus 100 ₁ Includes an illumination system 10, a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W as a substrate is mounted, a main control system 20 that performs overall control of the entire apparatus, and the like. ing.
[0058]
The illumination system 10 includes a light source, a fly-eye lens as an optical integrator, a rod integrator (internal reflection type integrator), etc. It includes a uniform illumination optical system, a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, a dichroic mirror, and the like (all not shown). In this illumination system 10, a slit-shaped illumination area defined by a reticle blind on a reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is illuminated with substantially uniform illuminance by illumination light IL. Here, as the illumination light IL, far ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), or F ₂ Vacuum ultraviolet light such as laser light (wavelength 157 nm) is used. As the illumination light IL, it is also possible to use an ultraviolet bright line (g-line, i-line, etc.) from an ultra-high pressure mercury lamp.
[0059]
On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST is arranged on the optical axis of the illumination system 10 (to the optical axis AX of the projection optical system PL, which will be described later) for positioning the reticle R by a reticle stage driving unit (not shown) composed of, for example, a magnetic levitation type two-dimensional linear actuator. It can be driven minutely in the XY plane perpendicular to (coincidence), and can be driven at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction). Further, in this embodiment, since the magnetically levitated two-dimensional linear actuator includes an X drive coil and a Y drive coil in addition to a Z drive coil, the reticle stage RST is moved in the Z-axis direction. In addition, it is configured to be capable of minute driving.
[0060]
The position of the reticle stage RST in the stage moving surface is always detected by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 via the moving mirror 15 with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. . Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 16 is supplied to stage control system 19 and main control system 20 via this. In response to an instruction from the main control system 20, the stage control system 19 drives and controls the reticle stage RST via a reticle stage drive unit (not shown) based on the position information of the reticle stage RST.
[0061]
Above the reticle R, a pair of reticle alignment systems 22 (however, the reticle alignment system on the back side of the drawing is not shown) is arranged. Although not shown here, the pair of reticle alignment systems 22 includes an epi-illumination system for illuminating the detection target mark with illumination light having the same wavelength as the illumination light IL, and the detection target mark. And an alignment microscope for capturing an image. The alignment microscope includes an imaging optical system and an imaging device, and the imaging result of the alignment microscope is supplied to the main control system 20. In this case, a deflection mirror (not shown) for guiding the detection light from the reticle R to the reticle alignment system 22 is movably disposed. When the exposure sequence is started, the deflection control mirror 20 is activated by an instruction from the main control system 20. The deflection mirrors are retracted out of the optical path of the illumination light IL integrally with the reticle alignment system 22 by the illustrated driving device.
[0062]
The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. As projection optical system PL, for example, a double telecentric reduction system is used. The projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/4, 1/5, or 1/6. For this reason, when the illumination area of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, the illumination light IL that has passed through the reticle R causes the circuit of the reticle R in the illumination area to pass through the projection optical system PL. A reduced image (partial inverted image) of the pattern is formed on the wafer W having a resist (photosensitive agent) coated on the surface.
[0063]
As the projection optical system PL, as shown in FIG. 1, a refraction system including only a plurality of, for example, about 10 to 20 refractive optical elements (lens elements) 13 is used. Among the plurality of lens elements 13 constituting the projection optical system PL, a plurality of lens elements on the object plane side (reticle R side) are projected in the Z-axis direction (projection) by a drive element (not shown) such as a piezo element. This is a movable lens that can be driven to shift in the direction of the optical axis of the optical system PL and in the tilt direction with respect to the XY plane (that is, the rotational direction around the X axis and the rotational direction around the Y axis). Then, the imaging characteristic correction controller 48 independently adjusts the voltage applied to each drive element based on an instruction from the main control system 20, whereby each movable lens is individually driven, and various projection optical systems PL are provided. The imaging characteristics (magnification, distortion, astigmatism, coma aberration, curvature of field, etc.) are adjusted. The imaging characteristic correction controller 48 can control the light source to shift the center wavelength of the illumination light IL, and can adjust the imaging characteristic by shifting the center wavelength in the same manner as the movement of the movable lens. .
[0064]
Wafer stage WST is disposed on a base (not shown) below projection optical system PL in FIG. 1, and wafer holder 25 is placed on wafer stage WST. A wafer W is fixed on the wafer holder 25 by, for example, vacuum suction. The wafer holder 25 can be tilted in an arbitrary direction with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL by a drive unit (not shown), and can be finely moved in the optical axis AX direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL. It is configured. Further, the wafer holder 25 can also perform a minute rotation around the optical axis AX.
[0065]
Wafer stage WST not only moves in the scanning direction (Y-axis direction) but also allows a plurality of shot regions on wafer W to be positioned in an exposure region conjugate with the illumination region. It is configured to be movable also in the scanning direction (X-axis direction), and performs an operation of scanning (scanning) exposure for each shot area on the wafer W and an operation of moving to an acceleration start position for exposure of the next shot area. Step and scan operation is repeated. Wafer stage WST is driven in the XY two-dimensional direction by a wafer stage drive unit 24 including, for example, a linear motor.
[0066]
The position of wafer stage WST in the XY plane is always detected by a wafer laser interferometer system 18 through a moving mirror 17 provided on the upper surface thereof with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. Here, actually, on wafer stage WST, a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the scanning direction (Y direction) and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the non-scanning direction (X axis direction) Correspondingly, the wafer laser interferometer 18 is also provided with a Y interferometer that irradiates the interferometer beam perpendicularly to the Y moving mirror and an X interferometer that irradiates the interferometer beam perpendicularly to the X movable mirror. However, in FIG. 1, these are typically shown as the movable mirror 17 and the wafer laser interferometer system 18. That is, in this embodiment, a stationary coordinate system (orthogonal coordinate system) that defines the movement position of wafer stage WST is defined by the measurement axes of the Y interferometer and X interferometer of wafer laser interferometer system 18. Hereinafter, this stationary coordinate system is also referred to as a “stage coordinate system”. The end surface of wafer stage WST may be mirror-finished to form the reflection surface of the interferometer beam described above.
[0067]
Position information (or speed information) of wafer stage WST on the stage coordinate system is supplied to stage control system 19 and main control system 20 via this. The stage control system 19 controls the wafer stage WST via the wafer stage drive unit 24 based on the position information (or speed information) of the wafer stage WST in accordance with an instruction from the main control system 20.
[0068]
A reference mark plate FM is fixed in the vicinity of wafer W on wafer stage WST. The surface of the reference mark plate FM is set to the same height as the surface of the wafer W. On this surface, a reference mark for so-called baseline measurement of an alignment system described later, a reference mark for reticle alignment, and other reference marks Is formed.
[0069]
An off-axis alignment system AS is provided on a side surface of the projection optical system PL. As this alignment system AS, an alignment sensor (Field Image Alignment (FIA) system) disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-54103 is used. This alignment system AS irradiates a wafer with illumination light (for example, white light) having a predetermined wavelength width, an image of an alignment mark on the wafer, and an index mark on an index plate arranged in a plane conjugate with the wafer. These images are formed on the light receiving surface of an image sensor (CCD camera or the like) by an objective lens or the like and detected. The alignment system AS outputs the imaging result of the alignment mark (and the reference mark on the reference mark plate FM) to the main control system 20.
[0070]
Exposure apparatus 100 ₁ Further, an irradiation optical system (not shown) that supplies an imaging light beam for forming a plurality of slit images toward the best imaging surface of the projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction, An oblique incidence type multi-point focus detection system including a light receiving optical system (not shown) that receives each reflected light beam of the imaging light beam on the surface of the wafer W through a slit is a support unit that supports the projection optical system PL. (Not shown). As this multipoint focus detection system, one having the same configuration as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-190423, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403, etc. is used. Based on the wafer position information from the detection system, the wafer holder 25 is driven in the Z-axis direction and the tilt direction.
[0071]
The main control system 20 is configured to include a microcomputer or a workstation, and controls each component of the apparatus in an integrated manner. The main control system 20 is connected to the LAN 160 described above. In the present embodiment, a plurality of types of correction maps created in advance are stored as a database in a storage device such as a hard disk or a memory such as a RAM constituting the main control system 20.
[0072]
Other exposure apparatus 100 ₂ ~ 100 _N However, the exposure apparatus 100 is different except that a part of the algorithm of the main control system is different. ₁ It is configured in the same way.
[0073]
Here, the procedure for creating the correction map will be briefly described. The procedure for creating this correction map is roughly as follows. B. Production of a reference wafer as a specific substrate; This is performed in the procedure of measuring the mark on the reference wafer and creating a database based on the mark measurement result.
[0074]
A. Preparation of reference wafer
The reference wafer is manufactured by the following procedure.
[0075]
First, a thin film of silicon dioxide (or silicon nitride or polysilicon) is formed on almost the entire surface of the silicon substrate (wafer), and then a resist coating device (coater) (not shown) is used on the entire surface of the silicon dioxide film. Apply a photosensitizer (resist). Then, the resist-coated substrate is loaded onto a wafer holder of a reference exposure apparatus (for example, the most reliable scanning stepper used in the same device manufacturing line), and a reference wafer reticle (not shown) is used. (A special reticle on which a reference mark pattern is enlarged) is loaded on a reticle stage, and the pattern of the reference wafer reticle is reduced and transferred onto the silicon substrate by a step-and-scan method.
[0076]
As a result, the reference mark pattern (wafer alignment used for alignment of the actual wafer) can be formed on a plurality of shot areas on the silicon substrate (preferably the number of shot areas is the same as that of the actual wafer loaded on the exposure apparatus to be used). An image of a mark (search alignment mark, fine alignment mark, etc.) is transferred and formed.
[0077]
Next, the exposed silicon substrate is unloaded from the wafer holder and developed using a developing device (developer) not shown. Thereby, a resist image of the reference mark pattern is formed on the silicon substrate surface.
[0078]
Then, the silicon substrate that has been subjected to the development processing is etched using an etching apparatus (not shown) until the substrate surface is exposed. Next, the resist remaining on the surface of the silicon substrate after the etching process is removed using, for example, a plasma ashing apparatus.
[0079]
As a result, a reference wafer is formed in which a reference mark (wafer alignment mark) is formed in the silicon dioxide film on the silicon substrate as a recess corresponding to each of a plurality of shot regions arranged in the same manner as the actual wafer.
[0080]
As described above, the reference wafer is not limited to one in which a mark is formed on a silicon dioxide film by patterning, and a reference wafer in which a mark is formed as a recess in a silicon substrate may be used. Such a reference wafer can be manufactured as follows.
[0081]
First, a photosensitive agent (resist) is applied to almost the entire surface of the silicon substrate using a resist coating device (coater) (not shown). Then, the resist-coated silicon substrate is loaded onto the wafer holder of the reference exposure apparatus as described above, and the pattern of the reference wafer reticle is transferred by the step-and-scan method.
[0082]
Next, the exposed silicon substrate is unloaded from the wafer holder and developed using a developing device (developer) not shown. Thereby, a resist image of the reference mark pattern is formed on the silicon substrate surface. Then, the silicon substrate that has been subjected to the development processing is etched using a not-shown etching apparatus until the silicon substrate is slightly carved. Next, the resist remaining on the substrate surface after the etching process is removed using, for example, a plasma ashing apparatus.
[0083]
As a result, a reference wafer in which a reference mark (wafer alignment mark) is formed corresponding to each of a plurality of shot regions having the same arrangement as the actual wafer as a recess on the surface of the silicon substrate is manufactured.
[0084]
Since the reference wafer is used for quality control of a plurality of exposure apparatuses used in the same device production line, the plurality of exposure apparatuses used in the production line can perform various shot map data (for each shot area on the wafer). If there is a possibility of using size and arrangement data), it is desirable to create each shot map data.
[0085]
B. Create database
Next, the exposure apparatus 100 will be described with respect to the operation when creating a database consisting of correction maps using the reference wafer produced as described above. ₁ The control algorithm of the CPU in the main control system 20 included in FIG. 3 will be described along the flowchart of FIG.
[0086]
As a premise, the exposure apparatus 100 is similar to an exposure condition setting file called a process program file used for exposure. ₁ Information related to alignment shot areas (a plurality of specific shot areas (alignment shot areas) selected during EGA wafer alignment), information related to shot map data, etc. are input in advance. It is assumed that it is stored in a predetermined area in a RAM (not shown).
[0087]
First, in step 202, a wafer (including a reference wafer) on the wafer holder 25 in FIG. 1 and a new reference wafer are exchanged using a wafer loader (not shown).
However, if there is no wafer on the wafer holder 25, a new reference wafer is simply loaded onto the wafer holder 25. Here, a reference wafer having an array of shot areas corresponding to the first shot map data stored in a predetermined area in the RAM is loaded onto the wafer holder 25 as a new reference wafer.
[0088]
In the next step 204, search alignment of the reference wafer loaded on the wafer holder 25 is performed. Specifically, for example, at least two search alignment marks (hereinafter, abbreviated as “search marks”) positioned in the peripheral portion almost symmetrically with respect to the center of the reference wafer are detected using the alignment system AS. These two search marks are detected by sequentially positioning wafer stage WST and setting the magnification of alignment system AS to a low magnification so that each search mark is positioned within the detection visual field of alignment system AS. Done. Then, based on the detection result of the alignment system AS (relative positional relationship between the index center of the alignment system AS and each search mark) and the measurement value of the wafer interferometer system 18 when each search mark is detected, two search mark stages are performed. Find the position coordinates on the coordinate system. Thereafter, the residual rotation error of the reference wafer is calculated from the position coordinates of the two search marks, and the wafer holder 25 is slightly rotated so that the residual rotation error becomes substantially zero. Thereby, the search alignment of the reference wafer is completed.
[0089]
In the next step 206, the position coordinates on the stage coordinate system of all shot areas on the reference wafer are measured. Specifically, the position coordinates of the fine alignment mark (wafer mark) on the wafer W on the stage coordinate system, that is, the position of the shot area, in the same manner as the measurement of the position coordinates of each search mark during the search alignment described above. Find the coordinates. However, the wafer mark is detected by setting the magnification of the alignment system AS to a high magnification.
[0090]
In the next step 208, information on the first alignment shot area stored in a predetermined area in the RAM is selected and read.
[0091]
In the next step 210, based on the position coordinates corresponding to the alignment shot area read out in step 208 from the position coordinates of the shot area measured in step 206 and the respective design position coordinates. Statistical calculation using the least square method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 (EGA calculation of the above-described equation (2)) is performed, and the six parameters a to f (reference wafer) of the above-described equation (1) are performed. (Corresponding to six parameters of rotation θ, scaling Sx, Sy in the X, Y direction, orthogonality Ort, offset Ox, Oy in the X, Y direction) relating to the arrangement of each shot area above, and the calculation result Based on the design position coordinates of each shot area, the position coordinates (array coordinates) of all shot areas are calculated, and the calculation result, that is, The position coordinates of all shot areas on the quasi-wafer are stored in a predetermined area of the internal memory.
[0092]
In the next step 212, the linear component and the non-linear component of the positional deviation amount are separated for all shot regions on the reference wafer. Specifically, the difference between the position coordinates of each shot area calculated in step 210 and the design position coordinates is calculated as a linear component of the amount of positional deviation, and all the actual measurements in step 206 described above are performed. The residual obtained by subtracting the linear component from the difference between the position coordinates of the shot region and the design position coordinates is calculated as a nonlinear component of the positional deviation amount.
[0093]
In the next step 214, shot map data corresponding to the reference wafer (here, the first reference wafer) including the nonlinear component calculated in step 212 as correction information for correcting the arrangement deviation of each shot region, A correction map corresponding to the alignment shot region selected in step 208 is created.
[0094]
In the next step 216, it is determined whether correction maps corresponding to all alignment shot areas stored in a predetermined area in the RAM have been created. If this determination is negative, the process proceeds to step 218. Then, the information of the next alignment shot area stored in the predetermined area in the RAM is selected and read. Thereafter, the processing from step 210 onward is repeated. Thus, when the creation of correction maps corresponding to all the alignment shot regions scheduled for the shot map data corresponding to the first reference wafer is completed, the determination in step 216 is affirmed and the routine proceeds to step 220.
[0095]
In step 220, it is determined whether or not the measurement for the predetermined number of reference wafers has been completed based on information on all shot map data stored in a predetermined area in the RAM. If this determination is negative, the process returns to step 202, the reference wafer is replaced with the next reference wafer, and the same processing determination as above is repeated.
[0096]
In this manner, when the creation of the correction map corresponding to the selection of all the planned alignment shot regions for all the planned reference wafers (that is, all types of shot map data) is completed, step 220 is performed. Is affirmed, and a series of processes of this routine is terminated. Thereby, the exposure apparatus 100 is stored in the RAM. ₁ Correction to correct the nonlinear component of the amount of positional deviation from the individual reference position (for example, design position) of each shot area for all combinations of shot map data and alignment shot area selection that may be used A correction map made up of information is stored as a database. In step 212, the linear component and the nonlinear component of the positional deviation amount of each shot region are calculated using the position coordinates measured in step 206, the designed position coordinates, and the position coordinates (calculated values) calculated in step 210. Although separated, only the non-linear component may be obtained without separating the linear component and the non-linear component. In this case, the difference between the position coordinates measured in step 206 and the position coordinates calculated in step 210 may be a non-linear component. The search alignment in step 204 may not be performed when the rotation error of the wafer W is within an allowable range.
[0097]
Next, an algorithm of wafer exposure processing by the lithography system 110 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0098]
FIG. 4 schematically shows an overall algorithm for wafer exposure processing by the lithography system 110.
[0099]
As a premise for executing the algorithm of the exposure process shown in FIG. 4, the wafer W to be exposed has already been subjected to exposure of one or more layers, and exposure history data of the wafer W is concentrated. Assume that the information is stored in the information server 130. Further, it is assumed that the central information server 130 also stores overlay error information of pilot wafers that have undergone the same process as the wafer W of the exposure target lot measured by the overlay measuring device 120.
[0100]
First, in step 242, the host computer 150 reads the wafer overlay error information of the exposure target lot from the central information server 130 and analyzes it.
[0101]
In the next step 244, as a result of the above analysis, the host computer 150 determines whether or not the error between shots is dominant in the wafers W of the lot. Here, the error between shots means a case where a translational component is included in the position error between a plurality of shot areas already formed on the wafer W. Therefore, this step 244 is performed when the positional error between shot areas on the wafer W includes almost none of the wafer thermal expansion, the difference between stage grid units (between exposure apparatuses), and the deformation component due to the process. It will be denied and affirmed in other cases.
[0102]
If the determination in step 244 is affirmed, the process proceeds to step 256. In step 256, the host computer 150 determines whether or not the error between shots includes a non-linear component exceeding a predetermined value.
[0103]
If the determination in step 256 is affirmative, the process proceeds to step 262. In step 262, the host computer 150 uses an exposure apparatus having a grid correction function (the exposure apparatus 100 in this embodiment). ₁ ) To indicate exposure. At this time, the host computer 150 also instructs the setting of exposure conditions.
[0104]
In the next step 264, the exposure apparatus 100 ₁ The main control system 20 inquires of the centralized information server 130 via the LAN 160 about the overlay error information of the lot's wafers related to its own apparatus for a plurality of lots before and after the lot targeted for exposure. In the next step 266, the main control system 20 determines the overlay error between successive lots based on the overlay error information for a plurality of lots obtained from the centralized information server 130 as an answer to the above inquiry. It is determined whether or not the overlay error is large as compared with the threshold value. If this determination is affirmative, the overlay error is corrected using the first grid correction function to perform exposure. Proceed to
[0105]
In this subroutine 268, the exposure apparatus 100 ₁ Thus, the exposure process is performed on the wafer W of the lot to be exposed as follows.
[0106]
In FIG. 5, in the subroutine 268 in the main control system 20 in the case of performing exposure processing of the second layer (second layer) and subsequent layers on a plurality of (for example, 25) wafers W in the same lot. A CPU control algorithm is shown. Hereinafter, processing performed in the subroutine 268 will be described along the flowchart of FIG. 5 and with reference to other drawings as appropriate.
[0107]
As a premise, it is assumed that all wafers in the lot have been subjected to various processes under the same conditions and the same process. Furthermore, as a premise, the count value of a counter (not shown) indicating a wafer number (m) in a lot to be described later is initially set to “1” (m ← 1).
[0108]
First, in the subroutine 301, a predetermined preparation work is performed. In this subroutine 301, in step 326 of FIG. 6, a process program file (exposure condition setting file) corresponding to the exposure condition setting instruction information given together with the exposure instruction from the host computer 150 in the above step 262 is selected. The exposure conditions are set according to this.
[0109]
In the next step 328, reticle R is loaded on reticle stage RST using a reticle loader (not shown).
[0110]
In the next step 330, reticle alignment and baseline measurement of the alignment system AS are performed. Specifically, the main control system 20 positions the reference mark plate FM on the wafer stage WST directly below the projection optical system PL via the wafer stage drive unit 24, and uses the reticle alignment system 22 on the reticle R. After detecting the relative positions of the pair of reticle alignment marks and the pair of reticle alignment first reference marks respectively corresponding to the pair of reticle alignment marks on the reference mark plate FM, the wafer stage WST is moved to a predetermined amount, for example, the base The second reference mark for baseline measurement on the reference mark plate FM is detected using the alignment system AS by moving in the XY plane by the design value of the line amount. In this case, in the main control system 20, the relative positional relationship between the detection center of the alignment system AS obtained at this time and the second reference mark, and the relative relationship between the previously measured reticle alignment mark and the first reference mark on the reference mark plate FM. Based on the position and the measurement value of the wafer interferometer system 18 corresponding to each position, a baseline amount (relative positional relationship between the projection position of the reticle pattern and the detection center (index center) of the alignment system AS) is measured.
[0111]
When the reticle alignment and the baseline measurement of the alignment system AS are thus completed, the process returns to step 302 in FIG.
[0112]
In step 302, a wafer loader (not shown) is used to exchange the exposed wafer (referred to as “W ′” for convenience) and the unexposed wafer W on the wafer holder 25 in FIG. However, when there is no wafer W ′ on the wafer holder 25, the unexposed wafer W is simply loaded onto the wafer holder 25.
[0113]
In the next step 304, search alignment of the wafer W loaded on the wafer holder 25 is performed. Specifically, for example, at least two search alignment marks (hereinafter, abbreviated as “search marks”) positioned in the peripheral portion substantially symmetrically with respect to the center of the wafer W are detected using the alignment system AS. These two search marks are detected by sequentially positioning wafer stage WST and setting the magnification of alignment system AS to a low magnification so that each search mark is positioned within the detection visual field of alignment system AS. Done. Then, based on the detection result of the alignment system AS (relative positional relationship between the index center of the alignment system AS and each search mark) and the measurement value of the wafer interferometer system 18 when each search mark is detected, two search mark stages are performed. Find the position coordinates on the coordinate system. Thereafter, the wafer W residual rotation error is calculated from the position coordinates of the two marks, and the wafer holder 25 is slightly rotated so that the residual rotation error becomes substantially zero. Thereby, the search alignment of the wafer W is completed.
[0114]
In the next step 306, it is determined whether the count value m of the counter described above is equal to or greater than a predetermined value n, so that the wafer W on the wafer holder 25 (wafer stage WST) becomes the nth sheet in the lot. It is determined whether the wafer is the first wafer or later. Here, the predetermined value n is preset to an arbitrary integer of 2 or more and 25 or less. In the following, for convenience of explanation, it is assumed that n = 2. In this case, since the wafer W is the wafer at the beginning of the lot (first wafer), m = 1 is set by the initial setting, so the determination in step 306 is denied and the process proceeds to the next step 308.
[0115]
In step 308, the position coordinates on the stage coordinate system of all shot areas on the wafer W are measured. Specifically, the position coordinates of the wafer alignment mark (wafer mark) on the wafer W on the stage coordinate system, that is, the position of the shot area, in the same manner as the measurement of the position coordinates of each search mark during the search alignment described above. Find the coordinates. However, the wafer mark is detected by setting the magnification of the alignment system AS to a high magnification.
[0116]
In the next step 310, the least square method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 is used based on the position coordinates of the shot area measured in step 308 and the design position coordinates. Statistical calculation (EGA calculation of the above-described equation (2)) is performed, and the six parameters a to f of the above-described equation (1) (rotation θ, X, Y direction scaling Sx regarding the arrangement of each shot area on the wafer W) , Sy, orthogonality Ort, X and Y direction offsets Ox, and Oy), and the positions of all shot areas are calculated based on the calculation results and the design position coordinates of the shot areas. The coordinates (array coordinates) are calculated, and the calculation result, that is, the position coordinates of all shot areas on the wafer W is stored in a predetermined area of the internal memory.
[0117]
In the next step 312, the linear component and the nonlinear component of the positional deviation amount are separated for all shot regions on the wafer W. Specifically, the difference between the position coordinates of each shot area calculated in step 310 and the design position coordinates is calculated as a linear component of the amount of positional deviation, and all the actual measurements in step 308 described above are performed. The residual obtained by subtracting the linear component from the difference between the position coordinates of the shot area and the design position coordinates is calculated as a nonlinear component.
[0118]
In the next step 314, a positional deviation amount, which is a difference between the position coordinates (actually measured values) of all shot areas calculated during the processing of step 312 and the designed position coordinates, and a predetermined evaluation function are used. Based on this, the nonlinear distortion of the wafer W is evaluated, and a complementary function (a function expressing a nonlinear component of the positional deviation amount (array deviation)) is determined based on the evaluation result.
[0119]
Hereinafter, the processing in step 314 will be described in detail with reference to FIGS.
[0120]
As an evaluation function for evaluating the nonlinear distortion of the wafer W, that is, the regularity of the nonlinear component and its degree, for example, an evaluation function W represented by the following equation (3): ₁ (S) is used.
[0121]
[Equation 3]

[0122]
FIG. 7 shows a plan view of the wafer W for explaining the meaning of the evaluation function of the above equation (3). In FIG. 7, shot areas SA (total number of shots N) as a plurality of partitioned areas are formed on a wafer W in a matrix arrangement. A vector r indicated by an arrow in each shot area _k (K = 1, 2,..., I,... N) is a vector indicating the positional deviation amount (array deviation) of each shot area.
[0123]
In the above equation (3), N indicates the total number of shot areas in the wafer W, and k indicates the shot number of each shot area. Also, s is the shot area SA of interest shown in FIG. _k Is a radius of a circle centered on the center of the circle, and i represents a shot number of a shot area existing within a circle of radius s from the k-th shot area of interest. Further, Σ to which i∈s in the formula (3) is attached is the k-th shot area SA of interest. _k Means the sum of all shot areas existing in a circle with a radius s.
[0124]
Now, the function in the parentheses on the right side of the above equation (3) is defined as the following equation (4).
[0125]
[Expression 4]

[0126]
Function f in equation (4) _k The meaning of (s) means the positional deviation vector r of the shot area of interest. _k (First vector) and the positional deviation vector r in the shot area around it (within a circle of radius s) _i Is the angle θ _ik Cos θ _ik Is the average value. Therefore, this function f _k If the value of (s) is 1, the position shift vectors in all shot areas within the circle with the radius s are all directed in the same direction. If it is 0, it means that the positional deviation vectors in all the shot areas within the circle with the radius s are in a completely random direction. That is, the function f _k (S) is a positional deviation vector r of the shot area of interest. _k And each misregistration vector r of a plurality of shot areas around it _i , Which is an evaluation function for evaluating the regularity and degree of nonlinear distortion in a partial region on the wafer W.
[0127]
Therefore, the evaluation function W of equation (3) ₁ (S) is a shot area SA of interest. _k The shot area SA ₁ To SA _N Function f when sequentially changed to _k It is nothing but the addition average of (s).
[0128]
FIG. 8 shows a specific evaluation function W corresponding to the wafer W shown in FIG. ₁ An example of (s) is shown. As is apparent from FIG. 8, the evaluation function W ₁ According to (s), W depends on the value of s. ₁ Since the value of (s) changes, it is possible to evaluate the regularity and degree of nonlinear distortion of the wafer W without relying on empirical rules. By using this evaluation result, the positional deviation is as follows. A complementary function expressing a nonlinear component of the quantity (arrangement deviation) can be determined.
[0129]
First, as a complementary function, for example, functions that are expanded by Fourier series as shown by the following equations (5) and (6) are defined.
[0130]
[Equation 5]

[0131]
[Formula 6]

[0132]
In the above equation (5), A _pq , B _pq , C _pq , D _pq Is the Fourier series coefficient and δ _x (X, y) indicates the X component (complement value, that is, correction value) of the nonlinear component of the positional deviation amount (array deviation) of the shot area at the coordinates (x, y). Δ _x (X, y) is the X component of the non-linear component of the positional deviation amount (array deviation) of the shot region at the coordinates (x, y) calculated in step 312 described above.
[0133]
Similarly, in the above equation (6), A _pq ', B _pq ', C _pq ', D _pq 'Is the Fourier series coefficient and δ _y (X, y) indicates the Y component (complement value, that is, correction value) of the nonlinear component of the positional deviation amount (array deviation) of the shot area at the coordinates (x, y). Δ _y (X, y) is the Y component of the non-linear component of the positional deviation amount (arrangement deviation) of the shot area at the coordinates (x, y) calculated in step 312 described above. In the equations (5) and (6), D represents the diameter of the wafer W.
[0134]
In the functions of the above formulas (5) and (6), the maximum values p of parameters p and q that determine how many periods of variation in the positional deviation amount (arrangement deviation) of the shot area exist per wafer diameter. _max = P, q _max The determination of = Q is important.
[0135]
The reason is as follows. That is, it is now considered that the nonlinear components of the arrangement deviation of shot areas obtained for all shot areas of the wafer W are developed by the above equations (5) and (6). In this case, it is assumed that a variation in the positional deviation amount (arrangement deviation) of the shot area occurs for each shot area, and the maximum values p of the parameters p and q _max = P, q _max When Q is set to the maximum value corresponding to the case where one cycle is the shot pitch, when one of the shot areas includes a so-called “jump shot” in which the alignment error is larger than the other shot areas think of. Such jump shots are caused by measurement errors due to wafer mark breakage or the like, or local nonlinear distortion due to foreign matter on the back surface of the wafer. In such a case, even the measurement result of the jump shot is expressed by a complementary function. In order to prevent this, it is necessary to set P and Q to a value smaller than the above-described maximum value corresponding to the case where one cycle is the shot pitch. That is, it is desirable to remove high-frequency components resulting from jump shot measurement results, etc., and to express only the optimum low-frequency components with a complementary function.
[0136]
Therefore, in the present embodiment, the evaluation function W of the above-described equation (3) is used. ₁ Using (s), the maximum value p of the parameters p and q _max = P, q _max = Q was decided. In this way, even if a jump shot exists, there is almost no correlation between the jump shot and the surrounding shot area. Therefore, the measurement result of the jump shot is W shown by the equation (3). ₁ Since it is not a factor for increasing the value of (s), it is possible to reduce or eliminate the influence of the jump shot by using Expression (3) as a result. That is, in FIG. ₁ Considering that a region within the radius s such that (s)> 0.7 is a region having a correlation with each other, and expressing that region by one complementary value, from FIG. = 3. P and Q can be written as follows using this value s = 3 and the diameter D of the wafer.
[0137]
P = D / s = D / 3, Q = D / s = D / 3 (7)
[0138]
Thereby, the optimum P and Q can be determined, and thereby the complementary functions of the equations (5) and (6) can be determined.
[0139]
In the next step 318, the positional deviation amount (arrangement deviation) of the shot region at the coordinates (x, y) calculated in step 312 is added to the complementary functions of the equations (5) and (6) determined as described above. X component Δ of nonlinear component _x (X, y), Y component Δ _y By substituting (x, y) for each, and performing the calculation, the X component (complementary value, that is, the correction value) and the Y component (complementary value, that is, the correction value) of the non-linear component of the array deviation of all shot regions on the wafer W are calculated. After calculating the correction value, the process proceeds to step 322.
[0140]
In step 322, based on the arrangement coordinates of all shot areas stored in the predetermined area in the internal memory and the correction value of the nonlinear component of the positional deviation amount calculated in step 318 for each shot area, The overlay correction position in which the positional deviation amount (linear component and nonlinear line segment) is corrected for each shot area is calculated, and the wafer W is calculated based on the overlay correction position data and the baseline amount measured in advance. The operation of sequentially stepping the wafer W to the acceleration start position (scanning start position) for the exposure of each upper shot region, and the reticle stage RST and the wafer stage WST are moved synchronously in the scanning direction while the reticle pattern is placed on the wafer. Repeat the transfer operation to perform the exposure operation using the step-and-scan method. . Thereby, the exposure process for the wafer W at the head of the lot (first sheet in the lot) is completed.
[0141]
In the next step 324, it is determined whether or not the exposure of all the wafers in the lot has been completed by determining whether or not the above-described counter count value m> 24 is satisfied. Here, since m = 1, this determination is denied, and the process proceeds to step 325, the count value m of the counter is incremented (m ← m + 1), and then the process returns to step 302.
[0142]
In step 302, the wafer at the top of the lot subjected to exposure processing on the wafer holder 25 in FIG. 2 and the second wafer W in the lot are exchanged using a wafer loader (not shown).
[0143]
In the next step 304, search alignment of the wafer W (in this case, the second wafer in the lot) loaded on the wafer holder 25 is performed in the same manner as described above.
[0144]
In the next step 306, it is determined whether or not the count value m of the counter described above is equal to or greater than a predetermined value n = 2, whereby the wafer W on the wafer holder 25 (wafer stage WST) becomes nth in the lot. It is determined whether or not it is the second and subsequent wafers. In this case, since wafer W is the second wafer in the lot and m = 2, the determination in step 306 is affirmed, and the routine proceeds to step 320.
[0145]
In step 320, all shot area position coordinates on the wafer W are calculated by the normal 8-point EGA. More specifically, using the alignment system AS in the same manner as described above, wafer marks attached to eight preselected shot areas (sample shot areas, that is, alignment shot areas) on the wafer W are measured, and these are measured. The position coordinates of the sample shot on the stage coordinate system are obtained. Then, based on the obtained position coordinates of the sample shots and the position coordinates on each design, a statistical calculation using the least square method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 and the like (the above formula ( 2) EGA calculation) is performed to calculate the six parameters of the above-described formula (1), and based on the calculation result and the design position coordinates of the shot area, the position coordinates (array coordinates) of all shot areas ) Is calculated. Then, after the calculation result is stored in a predetermined area of the internal memory, the process proceeds to step 322.
[0146]
In step 322, the exposure process for the second wafer W in the lot is performed by the step-and-scan method in the same manner as described above. At this time, when stepping the wafer W to the scanning start position (acceleration start position) at the time of exposure of each shot area, the array coordinates of all shot areas stored in the predetermined area in the internal memory and the respective shot areas On the basis of the correction value of the non-linear component of the positional shift amount calculated in step 318, the overlay correction position in which the positional shift amount (linear component and non-linear component) is corrected for each shot region is calculated.
[0147]
As described above, when the exposure of the second wafer W in the lot is completed, the process proceeds to step 324 to determine whether or not the exposure of all the wafers in the lot has been completed. If the result is negative, the process returns to step 302, and thereafter, the processes and determinations of steps 302 to 324 are repeated until the exposure of all the wafers in the lot is completed.
[0148]
When the exposure of all the wafers in the lot is completed and the determination in step 324 is affirmed, the process of the subroutine of FIG. 5 is terminated and the process returns to FIG. 4 to complete a series of exposure processes.
[0149]
On the other hand, if the determination in step 266 is negative, the overlay error is corrected using the second grid correction function, and the process proceeds to a subroutine 270 for performing exposure.
[0150]
In this subroutine 270, the exposure apparatus 100 ₁ Thus, the exposure process is performed on the wafer W of the lot to be exposed as follows.
[0151]
In FIG. 9, in the subroutine 270, in the main control system 20 in the case of performing exposure processing of the second layer (second layer) and subsequent layers on a plurality of (for example, 25) wafers W in the same lot. A CPU control algorithm is shown. Hereinafter, processing performed in the subroutine 270 will be described along the flowchart of FIG. 9 and with reference to other drawings as appropriate.
[0152]
As a premise, it is assumed that all wafers in the lot have been subjected to various processes under the same conditions and the same process.
[0153]
First, in the subroutine 331, a predetermined preparation work is performed in the same procedure as the subroutine 301 described above, and then the process proceeds to step 332. In this step 332, based on the exposure condition setting instruction information given together with the exposure instruction from the host computer 150 in the above step 262, the shot map data included in the process program file selected during the above predetermined preparation work, and A correction map corresponding to shot data such as alignment shot region selection information is selectively read from a database in the RAM and temporarily stored in an internal memory.
[0154]
In the next step 334, a wafer loader (not shown) is used to exchange the exposed wafer (referred to as “W ′” for convenience) and the unexposed wafer W on the wafer holder 25 in FIG. However, when there is no wafer W ′ on the wafer holder 25, the unexposed wafer W is simply loaded onto the wafer holder 25.
[0155]
In the next step 336, search alignment of the wafer W loaded on the wafer holder 25 is performed in the same procedure as described above.
[0156]
In the next step 338, EGA wafer alignment is performed in the same manner as described above in accordance with shot data such as shot map data and alignment shot area selection information, and the position coordinates of all shot areas on the wafer W are calculated. Store in a predetermined area of the memory.
[0157]
In the next step 340, the arrangement coordinates of all the shot areas stored in the predetermined area in the internal memory described above and the positional deviation amount for each shot area in the correction map temporarily stored in the internal memory are calculated. Based on the correction value (correction information) of the non-linear component, the superposition correction position in which the positional deviation amount (linear component and non-linear component) is corrected for each shot region is calculated, and the superposition correction position data; An operation of sequentially stepping wafer stage WST (wafer W) to a scanning start position (acceleration start position) for exposure for each shot area on wafer W based on a baseline amount measured in advance, and reticle stage RST An operation of transferring the reticle pattern onto the wafer while moving the wafer stage WST synchronously in the scanning direction; , Repeatedly, perform the exposure operation by the step-and-scan method. Thereby, the exposure process for the wafer W at the head of the lot (first sheet in the lot) is completed.
[0158]
In the next step 342, it is determined whether or not the exposure of the predetermined number of wafers has been completed. If this determination is negative, the process returns to step 334, and the above processing and determination are repeated thereafter.
[0159]
In this way, when the exposure of the predetermined number of wafers W is completed, the determination in step 342 is affirmed, the processing of the subroutine of FIG. 9 is terminated, the processing returns to FIG. 4, and a series of exposure processing is terminated.
[0160]
On the other hand, if the determination in step 256 is negative, that is, if there is an error between shots but only linear components (wafer magnification error, wafer orthogonality error, wafer rotation error, etc.) are included, the process proceeds to step 258. To do. In step 258, the host computer 150 causes the exposure apparatus 100 described above. _j (This exposure apparatus 100 _j Is preliminarily determined) to instruct EGA wafer alignment and exposure.
[0161]
Next, in the subroutine 260, the exposure apparatus 100. _j Thus, after a predetermined preparatory work is performed in the same manner as described above, EGA wafer alignment and exposure are performed in a predetermined procedure on the wafer of the lot to be exposed, and at this time, as described above, High-precision exposure is performed in which the overlay error due to the position error (linear component) between shot areas already formed on the wafer W is corrected.
[0162]
On the other hand, if the determination in step 244 described above is negative, that is, if the in-shot error is dominant, the process proceeds to step 246. In this step 246, the host computer 150 determines whether or not the in-shot error includes a non-linear component exceeding a predetermined value. Specifically, the in-shot error is a linear component such as a shot magnification error, a shot orthogonality error, and a shot rotation error. It is determined whether or not an error other than (an error exceeding a predetermined value) is included. If the determination is negative, the process proceeds to step 248. In step 248, the host computer 150 uses the exposure apparatus 100 used for exposure of the wafers in the lot. _j (This exposure apparatus 100 _j The linear offset (offset of shot magnification, shot orthogonality, shot rotation, etc.) in an exposure condition setting file called a process program file to be used next is used as an analysis result in step 242. Reset based on.
[0163]
Thereafter, the process proceeds to subroutine 250. In this subroutine 250, the exposure apparatus 100. _j Thus, the exposure process is performed according to the process program after the above-described linear offset is reset in the same procedure as that of a normal scanning stepper. Note that the processing of this subroutine 250 is not different from normal processing, and therefore detailed description thereof is omitted. Thereafter, a series of processing of this routine ends.
[0164]
On the other hand, if the determination at step 246 is affirmative, the routine proceeds to step 252. In this step 252, the host computer 150 uses an exposure apparatus (100 having an image distortion correction capability optimal for exposure of wafers in the lot. _k Exposure apparatus 100 ₁ ~ 100 _N The exposure apparatus 100 is selected from _k The exposure is instructed. For the selection of the optimum exposure apparatus in this case, for example, a method similar to the method disclosed in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-36451 can be used.
[0165]
In other words, the host computer 150 firstly identifies the lot (for example, lot number) of the wafer to be subjected to overlay exposure, and one or more exposed layers (hereinafter referred to as the following) that should ensure overlay accuracy in overlay exposure. "Referred to as a" reference layer ") and inquiries regarding the overlay error data and imaging characteristic adjustment (correction) parameters to the central information server 130 via the terminal server 140 and the LAN 160. As a result, the central information server 130 determines between the reference layer and the next layer for the wafer of the lot from the exposure history information stored in the mass storage device according to the received lot identifier and reference layer. Error data at the time of exposure, and each exposure apparatus 100 at the time of exposure of each layer of the wafer of the lot _i The image formation characteristic adjustment (correction) parameters are read out and sent to the host computer 150.
[0166]
Next, the host computer 150 adjusts the imaging characteristic adjustment parameter that minimizes the overlay error between the reference layer and the next layer of the wafers in the lot within the imaging characteristic adjustment capability range based on the above various information. The exposure apparatus 100 calculates the overlay error (corrected residual error) remaining when the value and its adjustment parameter are applied. _i Calculate every time.
[0167]
Next, the host computer 150 compares each corrected residual error with a predetermined allowable error, and determines an exposure apparatus whose corrected residual error is equal to or smaller than the allowable error as an exposure apparatus candidate that performs overlay exposure. Then, the host computer 150 refers to the current operation status and future operation schedule for the determined candidate exposure apparatus, and selects an exposure apparatus that performs overlay exposure from the viewpoint of allowing the lithography process to proceed most efficiently.
[0168]
Thereafter, the process proceeds to subroutine 254. In this subroutine 254, the image forming characteristic of the projection optical system is adjusted by the selected exposure apparatus so that the correction residual error of the overlay error becomes as small as possible in the same procedure as that of a normal scanning stepper. The exposure process is performed. Note that the processing of this subroutine 254 is not different from that performed by a scanning stepper provided with a normal imaging characteristic correction mechanism, and thus detailed description thereof is omitted. Thereafter, a series of processing of this routine ends. It should be noted that the imaging characteristic correction command for minimizing the correction residual error as described above may be transmitted from the host computer 150 to the main control system of the exposure apparatus selected, or an image distortion calculation device is provided separately. The main control system of the selected exposure apparatus designates the lot identifier of the wafer W to be subjected to the overlay exposure and the identifier of the own apparatus, and adjusts the projection image distortion when exposing the wafer W of the lot. The value may be inquired to the image distortion calculation device.
[0169]
As described above, according to the present embodiment, on the wafer (process wafer) used for exposure based on the detection results of the plurality of reference marks provided corresponding to the plurality of shot areas on the reference wafer. The exposure apparatus 100 generates a correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount with respect to individual reference positions (design values) of each of a plurality of shot areas. ₁ Are created in advance for each selection condition of alignment shot regions that may be used in the above.
[0170]
In creating this correction map, for each of a plurality of shot areas on the reference wafer, position information of each shot area obtained by detecting a reference mark provided corresponding to each shot area, that is, an individual reference position ( The amount of misregistration with respect to the design value is determined (step 308). Next, for each condition related to the selection of the alignment shot area, statistical calculation (EGA calculation) is performed using actually measured position information obtained by detecting reference marks corresponding to a plurality of alignment shot areas corresponding to the conditions on the reference wafer. The position information of each shot area on the reference wafer (position information in which the linear component of the positional deviation amount is corrected) is calculated, the position information, the information of the individual reference position of each shot area, and the position of each shot area Based on the deviation amount, a correction map is created that includes correction information for correcting the nonlinear component of the positional deviation amount with respect to the individual reference position (design value) of each shot area (steps 310 to 314).
[0171]
In the present embodiment, the exposure apparatus 100 ₁ A reference wafer corresponding to shot map data that may be used in the process is prepared in advance, and each of the plurality of shot areas on the wafer (process wafer) used for exposure is performed using each of the reference wafers by the same procedure. A correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount with respect to each individual reference position (design value). ₁ Are created in advance for each selection condition of alignment shot regions that may be used in the above. These correction maps are stored in the RAM in the main control system 20.
[0172]
In this way, a plurality of correction maps are created. Since the creation of these correction maps is performed in advance regardless of exposure, the throughput during exposure is not affected.
[0173]
Then, the host computer 150 determines that the error between shots is dominant based on the measurement result of the overlay error of the pilot wafer or the like (steps 242 and 244), and the overlay error only by the EGA type wafer alignment. When it is determined that correction of the exposure is difficult, the exposure apparatus 100 ₁ The exposure condition is designated and exposure is instructed (step 256, step 262). Thus, the exposure apparatus 100 ₁ The main control system 20 determines the size of the overlay error between lots (steps 264 and 266). If the overlay error between lots is small, the process proceeds to a subroutine 270. In this subroutine 270, the main control system 20 selects the shot map data designated as one of the exposure conditions and the correction map corresponding to the alignment shot area (step 332). Further, the main control system 20 detects a plurality of wafer marks provided corresponding to each of a plurality of alignment shot areas (specific at least three shot areas designated as one of the exposure conditions) on the wafer. Based on the actually measured position information of each alignment shot area obtained, position information used for alignment with the projection position of the reticle pattern in each shot area is obtained by statistical calculation (EGA calculation), and the position information and the selected correction map Then, each shot area on the wafer is moved to an acceleration start position (exposure reference position) for exposure, and then each shot area is scanned and exposed (steps 338 and 340).
[0174]
That is, according to the present embodiment, the position of each shot area with the projection position of the reticle pattern corrected for the linear component of the positional deviation amount from the individual reference position (design value) of each shot area obtained by the above statistical calculation. After each shot area on the wafer is moved to the acceleration start position for exposure based on the position information obtained by correcting the position information used for alignment with the corresponding correction information included in the selected correction map, Shot area exposure is performed. Therefore, each shot area on the wafer is exposed after being accurately moved to a position where not only the linear component of the positional deviation amount but also the non-linear component is corrected. Therefore, high-precision exposure with almost no overlay error is performed. It becomes possible.
[0175]
If the main control system 20 determines that the overlay error between lots is large, the process proceeds to a subroutine 268. In this subroutine 268, when the main control system 20 exposes the second and subsequent wafers W in the lot, the linear component of the shot region arrangement deviation on the wafer based on the measurement result at the normal 8-point EGA. As for the non-linear component of the shot region misalignment, the first wafer of the lot and the second and subsequent wafers are considered to have the same non-linear component. The value obtained at the beginning is used as it is (step 320, step 322). For this reason, it is possible to improve the throughput by reducing the number of measurement points as compared with the case of performing all-point EGA on all the wafers in the lot.
[0176]
Further, in the processing of the subroutine 268, by introducing the evaluation function as described above, the non-linear distortion of the wafer W can be evaluated based on a clear basis without relying on an empirical rule. Based on the evaluation result, a non-linear component of the positional deviation amount (arrangement deviation) of each shot area on the wafer W can be calculated, and the linear component of the arrangement deviation of the shot area obtained by this calculation result and EGA Based on the above, it is possible to accurately obtain the misalignment of each shot area (not only the linear component but also the nonlinear component), and thus the overlay correction position (steps 308 to 322). Accordingly, the reticle pattern is placed on the wafer W while stepping the wafer W sequentially to the acceleration start position (scanning start position) for exposure of each shot area on the wafer W based on the overlay correction position of each shot area. Therefore, the reticle pattern can be superimposed on each shot area on the wafer W with very high accuracy.
[0177]
On the other hand, when the host computer 150 determines that the error between shots is not dominant based on the measurement result of the overlay error of the pilot wafer or the like (steps 242 and 244), the in-shot error includes a nonlinear component. Depending on whether or not, an optimal exposure apparatus that minimizes the residual correction error of the projected image distortion is selected, or the linear offset of the process program is reset. Then, exposure according to the process program in which the linear offset is reset, or exposure by the selected exposure apparatus is performed in the same procedure as usual.
[0178]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform exposure while maintaining a good overlay accuracy without reducing the throughput as much as possible. As can be understood from the above description, according to the lithography system 110 and the exposure method thereof according to the present embodiment, the pattern of the first layer (first layer) is used by using, for example, an exposure apparatus serving as a reference in the same device manufacturing line. Thus, it is possible to accurately overlay the reticle pattern on each shot area on the wafer where the transfer is performed using another exposure apparatus. That is, according to the present embodiment, it is possible to extremely reduce an overlay error caused by a grid error of a stage between exposure apparatuses. In particular, in the case of the subroutine 268, the shot-to-shot error that varies from lot to lot can be accurately corrected. In the case of the subroutine 270, the shot map is changed or the alignment shot is changed. Fluctuating shot-to-shot errors can be corrected with high accuracy.
[0179]
In the above embodiment, in order to create the correction map, the specific substrate on which the mark is detected is a reference wafer, and the conditions related to the substrate on which the correction map is created are specified by shot map data designation and alignment. Although the case where the conditions are related to the selection of the shot area has been described, the present invention is not limited to this. That is, the correction map may be created only for each condition related to the designation of shot map data, or the correction map may be created only for each condition related to selection of the alignment shot area.
[0180]
Further, a process wafer that is actually used for exposure may be used as the specific substrate. In such a case, the conditions regarding at least two types of processes through which the substrate passes can be included as the at least two types of conditions. In this case, correction maps are created for all process wafers used for exposure in the same manner as steps 202 to 220 in the above-described embodiment, and used for the exposure instead of the processing of step 332 prior to exposure. By performing the process of selecting the correction map corresponding to the wafer, the same effect as in the above embodiment can be obtained. That is, even in such a case, it is possible to perform exposure while maintaining good overlay accuracy without reducing throughput as much as possible. In this case, it is possible to correct errors caused by process processing.
[0181]
In the above embodiment, in the subroutine 268, 8 points EGA are performed for the second and subsequent sheets in the lot, but the number of EGA measurement points (the number of alignment marks (usually corresponding to the number of sample shots) is Of course, any number may be used as long as it is larger than the number of unknown parameters (six in the above embodiment) obtained by statistical calculation.
[0182]
In the above-described embodiment, the shot area to be exposed on the wafer is a shot area (so-called edge shot area) around the wafer and has a missing shot area, and a necessary mark does not exist in the missing shot area. For this reason, there is a possibility that the correction information of the missing shot area is not included in the correction map described above.
[0183]
In such a case, it is desirable to estimate nonlinear distortion in the missing shot region by statistical processing. Here, an example of a method for estimating the nonlinear distortion in the missing shot region will be described.
[0184]
FIG. 10 shows a part of the peripheral portion of the wafer W. Regarding this wafer W, the nonlinear distortion component (dx) in the correction map obtained by the above-described procedure. _i , Dy _i ) Is shown in the figure. In the case of FIG. 10, the shot area S of the reference wafer. _Five Since no reference mark exists in the shot area corresponding to, it is assumed that the correction information (nonlinear distortion component) has not been obtained when the correction map is created. Under this assumption, the shot map data designated at the time of exposure includes the shot area S _Five Suppose that is included.
[0185]
In such a case, the main control system 20 performs EGA-type wafer alignment based on the information on the designated alignment shot area, and the shot area S _Five The coordinate values (x of the center points of all shot areas on the wafer W including _i , Y _i ) Next, in the main control system 20, the shot region S _Five The correction information (Δx, Δy) is calculated using, for example, the following equations (8) and (9).
[0186]
[Expression 7]

[0187]
In the above formulas (8) and (9), r _i Is the shot area of interest (S _Five ) To the adjacent shot area (S ₁ , S ₂ , S _Three , S _Four ) And W (r _i ) Is a weight assumed in the Gaussian distribution as shown in FIG. In this case, the standard deviation σ is about the distance (step pitch) between adjacent shot regions.
[0188]
In this way, the calculated shot area S _Five Start of acceleration for exposure of the defective shot area on the wafer based on the correction information (Δx, Δy) of the defective shot area as described above and the positional information of the defective shot area obtained by the wafer alignment described above. By moving to a position (exposure reference position) and performing scanning exposure, it is possible to transfer the reticle pattern with high overlay accuracy to the missing shot area.
[0189]
In the above embodiment, according to the flowchart of FIG. 4, the host computer 150 analyzes the overlay error information, determines whether the error between shots is dominant, resets the linear offset of the process program, and selects the optimum exposure apparatus. In the case where the error between shots is dominant, the determination of whether or not the error between shots includes a non-linear component has been described automatically. However, these processes may be performed by the operator. Of course it is possible.
[0190]
In the above embodiment, the exposure apparatus 100 ₁ The main control system 20 (CPU) determines whether or not the overlay error between lots is large, and determines which of the subroutines 268 and 270 to move to based on the determination result. The present invention is not limited to this. That is, the exposure apparatus 100 ₁ In addition, a mode in which the processing of the subroutines 268 and 270 can be selected is prepared, and the operator determines whether the overlay error between the lots is large based on the measurement result of the overlay measuring instrument. A corresponding mode may be selected based on the result.
[0191]
In the subroutine 268 of the above-described embodiment, when exposing the wafer at the head of the lot, the shot array coordinates calculated by the EGA calculation using the wafer mark measurement results of all shot areas and the array coordinates calculated based on the complementary function are nonlinear. Each shot area is positioned at the scanning start position based on the component, but not limited to this, EGA calculation is performed based on the actual measurement value of the positional deviation amount of each shot area measured in step 308. Instead, each shot area may be positioned at the scanning start position.
[0192]
In the above embodiment, when n is set to an integer of 3 or more, the processing from step 308 to step 318 is performed for the first (n−1) (plural) wafers in the lot. In this case, in step 318, for the second to n−1 wafers, the nonlinear component (correction value) of the arrangement deviation of all shot regions is set, for example, as shown in FIG. What is necessary is just to obtain | require based on the average value of the calculation result of each time until. Of course, the average value of nonlinear components (correction values) calculated for at least two wafers up to the (n−1) th wafer is used for the nth wafer (n ≧ 3) and subsequent wafers. Also good.
[0193]
Further, in step 312 of FIG. 5, the linear component and nonlinearity of the positional deviation amount of each shot region are calculated using the position coordinates measured in step 308, the designed position coordinates, and the position coordinates (calculated values) calculated in step 310. Although the components are separated, only the nonlinear component may be obtained without separating the linear component and the nonlinear component. In this case, the difference between the position coordinates measured in step 308 and the position coordinates calculated in step 310 may be a non-linear component. Further, the search alignment in step 304 in FIG. 5 and step 336 in FIG. 9 may not be performed when the rotation error of the wafer W is within the allowable range. Further, although the exposure apparatus is selected in step 262 of FIG. 4, if the exposure apparatus to be used has a grid correction function, step 262 may be omitted, and the determination result in step 266 will be omitted. It is sufficient to select the grid correction function accordingly.
[0194]
In the above embodiment, the exposure apparatus 100 having a grid correction function. ₁ However, the case where both the first grid correction function and the second grid correction function described above are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and the exposure apparatus has the first grid correction function and the second grid correction function. You may have only one. That is, subroutines such as steps 268 and 270 in FIG. 4 may be executed independently.
[0195]
In the above embodiment, the host computer 150 executes some steps of the algorithm shown in FIG. ₁ Exposure apparatus 100 including _i In particular, steps 264, 266, 268, and 270 are performed in the exposure apparatus 100. ₁ Explained the case of running. However, the present invention is not limited to this, and all of the algorithm of FIG. ₁ It is also possible to adopt a configuration that is performed by an exposure apparatus having the same grid correction function.
[0196]
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0197]
In the second embodiment, the configuration of the lithography system is the same as that of the first embodiment, and the first correction map is formed using a reference wafer on which reference marks are formed at intervals smaller than the shot area size. 4 and the processing in the subroutine 270 of FIG. 4 are only different from the first embodiment described above. Hereinafter, description will be made focusing on these differences.
[0198]
First, with respect to the flow of operations when creating the first correction map performed in advance, the exposure apparatus 100. ₁ The control algorithm of the CPU in the main control system 20 will be described based on the flowchart of FIG.
[0199]
As a premise, as in the case of the first embodiment described above, a rectangular area and a reference mark provided with a reference mark corresponding to each rectangular area at a predetermined pitch smaller than the shot area interval on the process wafer, for example, 1 mm pitch. Wafer (hereinafter referred to as “reference wafer W for convenience” _F 1)). In the following description, each rectangular area corresponding to the reference mark is referred to as a mark area.
[0200]
Note that the exposure apparatus used in the production of the reference wafer is a highly reliable apparatus in addition to the exposure apparatus (for example, the most reliable scanning stepper used in the same device manufacturing line) which is the same as the above-mentioned reference. If so, a stationary exposure apparatus such as a stepper may be used.
[0201]
First, in step 402, a reference wafer W is used using a wafer loader (not shown). _F 1 is loaded onto the wafer holder.
[0202]
In the next step 404, the reference wafer W loaded on the wafer holder. _F 1 search alignment is performed in the same manner as in step 204 described above.
[0203]
In the next step 406, the reference wafer W _F The position coordinates on the stage coordinate system of all mark areas on 1 (here, an area of approximately 1 mm square as an example) are measured in the same manner as in step 206 described above.
[0204]
In the next step 408, the EGA calculation of the above equation (2) is performed based on the position coordinates of all the mark areas measured in the above step 406 and the design position coordinates, and the above equation (1). Corresponding to the six parameters a to f (rotation θ relating to the arrangement of the mark areas on the reference wafer, scaling Sx and Sy in the X and Y directions, orthogonality Ort, offset Ox and Oy in the X and Y directions) ) And the position coordinates (array coordinates) of all mark areas are calculated based on the calculation results and the design position coordinates of each mark area, and the calculation results, that is, all mark areas on the reference wafer are calculated. Are stored in a predetermined area of the internal memory.
[0205]
In the next step 410, the linear component and the non-linear component of the positional deviation amount are separated for all the mark areas on the reference wafer. Specifically, the difference between the position coordinate of each mark area calculated in step 408 and the design position coordinate is calculated as a linear component of the amount of positional deviation, and all the actual measurement in step 406 described above is performed. The residual obtained by subtracting the linear component from the positional deviation amount of the mark area, which is the difference between the position coordinates of the mark area and the design position coordinates, is calculated as a nonlinear component of the positional deviation amount.
[0206]
In the next step 412, the positional deviation amount of each mark area calculated in the above step 410 is included, and the nonlinear component of the positional deviation amount of each mark area is determined as the reference wafer W. _F A first correction map including correction information for correcting the arrangement deviation of each mark area on 1 is created and stored in a memory such as a RAM or a storage device, and then a series of processing of this routine is terminated.
[0207]
Thereafter, the reference wafer is unloaded from the wafer holder.
[0208]
Next, the processing of the subroutine 270 in the second embodiment will be described.
[0209]
In FIG. 13, in the subroutine 270, the exposure in the main control system 20 in the case where a plurality of (for example, 25) wafers W in the same lot are subjected to the exposure processing for the second layer (second layer) and subsequent layers. A CPU control algorithm is shown. Hereinafter, processing performed in the subroutine 270 will be described along the flowchart of FIG. 13 and with reference to other drawings as appropriate.
[0210]
As a premise, it is assumed that all wafers in the lot have been subjected to various processes under the same conditions and the same process.
[0211]
First, in the subroutine 431, a predetermined preparation work is performed in the same procedure as the subroutine 201 described above, and then the process proceeds to step 432. In step 432, based on the exposure condition setting instruction information given from the host computer 150 together with the exposure instruction in step 262 described above, the shot map data included in the process program file selected during the predetermined preparation work described above, Based on the first correction map stored in the RAM, the second correction map (comprising correction information for correcting the non-linear component of the positional deviation amount of each shot area defined by the shot map data). A correction map) is created and stored in the RAM. That is, in this step 432, based on the positional deviation amount of each mark area in the first correction map and a predetermined evaluation function, the reference wafer W _F 1 non-linear distortion is evaluated, and a complementary function (a function expressing a non-linear component of a positional shift amount (array shift)) is determined based on the evaluation result. Then, using this determined complement function and correction information of the mark area corresponding to the center point of each shot area (in this case, the mark area including the center point), a complement calculation is performed, A second correction map including correction information for correcting the nonlinear component of the positional deviation amount is created.
[0212]
Here, the processing in step 432 will be described in detail. FIG. 14 shows the reference wafer W. _F 1 is shown, and FIG. 15 is an enlarged view of a circle F in FIG. Reference wafer W _F 1 is a plurality of rectangular mark areas SB at a predetermined pitch, for example, 1 mm pitch. _u (Total number N) is formed in a matrix arrangement. In FIG. 14, an area corresponding to one shot area designated by the shot map data is a rectangular area S. _j This region is indicated by a thick frame in FIG. In FIG. 15, a vector r indicated by an arrow in each mark area _k (K = 1, 2,..., I,... N) is a vector indicating the amount of positional deviation (arrangement deviation) of each mark area. k indicates the number of each mark area. Reference sign s denotes a mark area SB of interest shown in FIG. _k Indicates the radius of a circle centered on the center of the mark, and i indicates the number of the mark area existing within the circle of radius s from the k-th mark area of interest.
[0213]
As is apparent from the above description, the evaluation function W described above as the evaluation function in the processing in step 432 ₁ (S) can be used, and the complementary function δ described above can be used as the complementary function. _x (X, y), δ _y (X, y) can be used. Above evaluation function W ₁ According to (s), W depends on the value of s. ₁ Since the value of (s) changes, the regularity and degree of nonlinear distortion of the reference wafer (or wafer) can be evaluated without relying on empirical rules as described above. According to the procedure described above, the optimum P and Q that express the nonlinear component of the positional deviation amount (arrangement deviation) can be determined, whereby the complementary functions of equations (5) and (6) can be determined.
[0214]
Therefore, the displacement amount of the mark region at the coordinates (x, y) stored as correction information in the first correction map in the complementary functions of the equations (5) and (6) determined as described above. X component Δ of nonlinear component of (arrangement deviation) _x (X, y), Y component Δ _y Substituting (x, y) respectively, Fourier series coefficient A _pq , B _pq , C _pq , D _pq And A _pq ', B _pq ', C _pq ', D _pq 'Is determined, and the completion function is determined concretely. And this Fourier series coefficient A _pq , B _pq , C _pq , D _pq And A _pq ', B _pq ', C _pq ', D _pq By substituting the coordinates of the center point of each shot area on the wafer into the complementary function that has determined ' After calculating the Y component (complement value, that is, correction value), a second correction map is created based on the calculation result, and the second correction map is temporarily stored in a predetermined area of the internal memory. At this time, data other than the correction map, that is, data such as a complementary function for which a Fourier series coefficient is determined is stored in the RAM.
[0215]
Note that when evaluating the regularity and degree of nonlinear distortion in the partial area on the wafer W described above, the displacement vector in each mark area is used as the first and second vectors. You may use the vector which shows the nonlinear component of the positional offset amount of each mark area | region.
[0216]
Returning to FIG. 13, in the next step 434, a wafer loader (not shown) is used to exchange the exposed wafer and the unexposed wafer on the wafer holder. However, if there is no wafer on the wafer holder, an unexposed wafer is simply loaded onto the wafer holder.
[0217]
In the next step 436, search alignment of the wafer loaded on the wafer holder is performed in the same procedure as described above.
[0218]
In the next step 438, EGA wafer alignment is performed in the same manner as described above in accordance with shot data such as shot map data and alignment shot area selection information, the position coordinates of all shot areas on the wafer are calculated, and the internal memory Is stored in a predetermined area.
[0219]
In the next step 440, the arrangement coordinates of all the shot areas stored in the predetermined area in the internal memory and the positional deviation amount for each shot area in the second correction map temporarily stored in the internal memory. Based on the correction value of the non-linear component, the overlay correction position in which the positional deviation amount (linear component and non-linear line segment) is corrected for each shot area is calculated, and the overlay correction position data and the measurement are performed in advance. The wafer stage (wafer) is sequentially moved to the scanning start position (acceleration start position) for exposure to each shot area on the wafer based on the baseline amount, and the reticle stage and wafer stage are scanned in the scanning direction. Step and scan are repeated by moving the reticle pattern onto the wafer while moving it synchronously with Performing the exposure operation by the system. Thereby, the exposure process for the wafer W at the head of the lot (first sheet in the lot) is completed.
[0220]
In the next step 442, it is determined whether or not the exposure of the predetermined number of wafers has been completed. If this determination is negative, the process returns to step 434, and the above processing and determination are repeated thereafter.
[0221]
In this way, when the exposure of the predetermined number of wafers W is completed, the determination in step 442 is affirmed, the processing of the subroutine of FIG. 13 is terminated, and the processing returns to FIG.
[0222]
Incidentally, in step 432 in the subroutine 270, based on the shot map data (designated shot map data) and the first correction map included in the process program corresponding to the exposure condition instructed together with the exposure instruction from the host computer 150. Thus, a second correction map is created. Therefore, when different shot map data is designated as the shot map data, that is, when the shot map data is changed, the second correction map is rewritten in step 432 based on the changed shot map data. Is called. Specifically, the main control system 20 reads the complementary function in which the Fourier series coefficient stored in the RAM is determined, and coordinates of the center point of each shot area on the wafer according to the changed shot map data By substituting, X component (complementary value, that is, correction value) and Y component (complementary value, that is, correction value) of non-linear components of the alignment error of each shot area on the wafer according to the changed shot map data are calculated. After that, the second correction map is rewritten based on the calculation result, and the second correction map after the rewrite is temporarily stored in a predetermined area of the internal memory. Thereafter, the same processing and determination as in steps 434 to 442 described above are repeated.
[0223]
It goes without saying that the same processing as described above is performed while the shot map data is not changed.
[0224]
In step 410 of FIG. 12, the linear component and nonlinearity of the positional deviation amount of each mark region are calculated using the position coordinates measured in step 406, the designed position coordinates, and the position coordinates (calculated values) calculated in step 408. Although the components are separated, only the nonlinear component may be obtained without separating the linear component and the nonlinear component. In this case, the difference between the position coordinate measured in step 406 and the position coordinate calculated in step 408 may be a non-linear component. Further, the search alignment in step 436 in FIG. 13 may not be performed when the rotation error of the wafer W is within the allowable range.
[0225]
As described above, according to the second embodiment, a plurality of reference marks on the reference wafer are detected, the position information of the mark area corresponding to each reference mark is measured, and the measured position information is used. Then, the calculated positional information is corrected by correcting the linear component of the positional deviation amount with respect to the design value of each mark area by statistical calculation (EGA calculation). Next, based on the measured position information and the calculated position information, a first correction map including correction information for correcting a nonlinear component of the positional deviation amount with respect to the design value of each mark area is created. In this case, since the creation of the first correction map can be performed in advance regardless of the exposure, the throughput during the exposure is not affected.
[0226]
Prior to exposure, when the shot map data is designated as one of the exposure conditions, the first correction map is obtained based on the designated shot map data, and the individual reference position (design value) of each shot area. Is converted into a second correction map including correction information for correcting the non-linear component of the positional deviation amount. Next, a predetermined point (reticle) in each shot area is obtained by statistical calculation (EGA calculation) based on position information on the stage coordinate system of the shot area obtained by detecting a plurality of marks on the wafer (wafer marks in the alignment shot area). Position information used for alignment with the pattern projection position) is obtained, and each shot area on the wafer is moved to the acceleration start position based on the position information and the second correction map, and then each shot area is exposed. To do. That is, the positional deviation amount from the individual reference position (design value) of each shot area obtained by statistical calculation (EGA calculation) performed based on the position information (measured position information) of the shot area on the stage coordinate system. Each shot area on the wafer, with the position information used for alignment with the predetermined point of each shot area corrected for the linear component of the corrected position information corresponding to the correction information included in the second correction map as the target position Is moved to the acceleration start position, exposure of each shot area is performed. Therefore, each shot area on the wafer is exposed after being accurately moved to a position where not only the linear component of the positional deviation amount but also the non-linear component is corrected. Therefore, high-precision exposure with almost no overlay error is performed. It becomes possible.
[0227]
Therefore, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to perform exposure while maintaining excellent overlay accuracy without reducing the throughput as much as possible. Further, according to the second embodiment, the position used for alignment with a predetermined point of each shot area on the wafer based on the correction information obtained based on the detection result of the reference mark on the reference wafer. Since the information is corrected, for example, it is possible to improve the overlay accuracy of all exposure apparatuses serving as a reference in the same device manufacturing line with reference to the reference wafer.
[0228]
In the second embodiment, when the shot map data is designated as one of the exposure conditions prior to exposure, the first correction map is stored in each shot area based on the designated shot map data. Since it is converted into a second correction map that includes correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount from an individual reference position (design value), shot map data in each exposure apparatus (related to an array of shot areas on a wafer) Regardless of the type of information, overlay exposure between a plurality of exposure apparatuses can be performed with high accuracy.
[0229]
Further, in the second embodiment, the evaluation result obtained by evaluating the regularity and the degree of nonlinear distortion in the partial region on the reference wafer by the conversion from the first correction map to the second correction map using the evaluation function described above. Realized by performing a complementary operation for each reference position (center position) of each partition area based on a single complementary function optimized based on the above and correction information of each mark area did. Therefore, at the time of the conversion, a specific complementary function for calculating nonlinear distortion (correction information) at all points on the wafer is determined. For this reason, even if each shot area is changed by changing the shot map data, the coordinates of each shot area can be easily changed by substituting the coordinates for each shot area after the change into the specific complementary function. Correction information can be obtained. Therefore, it is easy to cope with the change of the shot map data.
[0230]
In the second embodiment, the shot area to be exposed on the wafer is a shot area (so-called edge shot area) around the wafer and has a missing shot area, and the missing shot area has a necessary mark. Therefore, even if the correction information for the missing shot area is not included in the first correction map, the correction information for the missing shot area can be obtained without any particular problem.
[0231]
That is, in the second embodiment, if the shot map data includes the missing shot area, the coordinates of the reference position (center position) of the missing shot area are also converted to the above-described specific details when the map is converted. This is because the correction information of the missing shot area is automatically calculated by substituting it into a correct complementary function.
[0232]
However, the conversion method from the first correction map to the second correction map is not limited to this, and for each reference position (center position) of each shot area, based on correction information about a plurality of adjacent mark areas. The correction information of each reference position can also be calculated by the weighted average calculation assuming the Gaussian distribution described in (1). In this case, the range of the adjacent mark area to be subjected to the weighted average calculation may be calculated using the above-described evaluation function. Alternatively, a simple average of adjacent mark areas within a range calculated using an evaluation function may be used for each reference position (center position) of each shot area. Similarly, in the first embodiment, a combination of an evaluation function and a weighted average or a simple average may be used when obtaining correction information for the above-described missing shot area.
[0233]
In each of the above embodiments, the correction data of the linear component of the positional deviation amount of the lot head wafer in the subroutine 268 is obtained by EGA calculation using the alignment shot areas of all shot areas. Similarly to the second and subsequent wafers in the lot, it may be obtained by EGA calculation using the mark detection result of the designated alignment shot area.
[0234]
In each of the above embodiments, when performing EGA wafer alignment, the alignment shot region (if the entire shot region or a plurality of specific shot regions within it is selected as the alignment shot region, the selected one is selected). The coordinate value of the alignment mark in the specific shot area) is used. For example, the wafer W is moved according to the design coordinate value for each alignment shot area, and the mark on the reticle R or the index mark of the alignment system AS The positional deviation amount from the design coordinate value may be calculated for each shot area by statistical calculation using the positional deviation amount, or the step pitch between shot areas may be corrected. The amount may be calculated.
[0235]
Furthermore, in each of the above embodiments, the description has been made on the premise of the EGA method. However, a weighted EGA method may be used instead of the EGA method, or an in-shot multipoint EGA method may be used. The weighted EGA type wafer alignment is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-304077.
[0236]
That is, in this weighted EGA method, position coordinates on a stationary coordinate system of at least three sample shot areas selected in advance among a plurality of shot areas (partition areas) on the wafer are measured. Next, for each shot area on the wafer, a predetermined value that is defined in advance according to the distance between the shot area (its center point) and each of the sample shot areas (its center point) or on the shot area and the wafer. Position coordinates on the stationary coordinate system of the sample shot area according to the distance (first information) between the target point and the distance (second information) between the target point and each of the sample shot areas Each of the plurality of shot areas on the wafer is stationary by weighting each of these and performing a statistical calculation (eg, least square method or simple averaging process) using the plurality of weighted position coordinates. Determine the position coordinates on the coordinate system. Then, based on the determined position coordinates, each of the plurality of shot areas arranged on the wafer is aligned with a predetermined reference position (for example, a transfer position of the reticle pattern) in the stationary coordinate system.
[0237]
According to such a weighted EGA method, even if a wafer has a local arrangement error (non-linear distortion), the number of sample shot areas can be relatively small, and a predetermined reference position can be reduced while reducing the amount of calculation. In contrast, it is possible to align all shot regions with high accuracy and high speed.
[0238]
By the way, in the weighted EGA method, as disclosed in the above publication, for example, the weight W as represented by the following equation (11): _in Is used to calculate the residual sum of squares E as shown in equation (10). _i The parameters a, b, c, d, e, and f that minimize the value are obtained for each shot area.
[0239]
[Equation 8]

[0240]
In the above equation (11), L _kn Is the distance between the target shot area (i-th shot area) and the n-th sample shot area. S is a parameter that determines weighting.
[0241]
Alternatively, in the weighted EGA method, the weight W as expressed by the following equation (13): _in 'Is used to calculate the residual sum of squares E as shown in equation (12) _i Parameters a, b, c, d, e, and f that minimize 'are determined for each shot area.
[0242]
[Equation 9]

[0243]
In the above equation (13), L _Ei Is the distance between the target shot area (i-th shot area) and the point of interest (wafer center), L _Wn Is the distance between the nth sample shot area and the point of interest (wafer center). Further, the parameter S in the equations (11) and (13) is expressed by the following equation (14) as an example.
[0244]
[Expression 10]

[0245]
In Equation (14), B is a weight parameter, and the physical meaning of the weight parameter B is the range of sample shot areas effective for calculating the position coordinates of each shot area on the wafer (hereinafter simply referred to as “ Zone)). Therefore, when the zone is large, the number of effective sample shot areas increases, which is close to the result obtained by the conventional EGA method. On the other hand, when the zone is small, the number of effective sample shot areas is small, which is close to the result obtained by the D / D method. By using the above-described evaluation function, it is possible to determine the zone appropriately and reliably.
[0246]
Further, the in-shot multi-point EGA method is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-349705, and a plurality of alignment marks are detected for each alignment shot region to obtain a plurality of X and Y coordinates. In addition to wafer parameters corresponding to expansion / contraction, rotation, etc. of the wafer used in the EGA method, a model including at least one of shot parameters (chip parameters) corresponding to rotation error, orthogonality, and scaling of the shot area The position information of each shot area, for example, the coordinate value is calculated using a function.
[0247]
More specifically, this in-shot multi-point EGA method is based on a plurality of alignment marks (designated relative positional relations) arranged with respect to a reference position in each shot area arranged on the substrate. 1D mark or 2D mark) may be formed, and a predetermined number of alignment marks from among the alignment marks existing on the substrate, the number of X position information and the number of Y position information The position information of a predetermined number of alignment marks is obtained in which the sum is larger than the total number of wafer parameters and shot parameters included in the model function and a plurality of position information is obtained in the same direction for at least the same alignment shot region. Then, by substituting these position information into the model function and performing statistical processing using the least square method or the like, parameters included in the model function are calculated, and this parameter and the reference position in each shot area are calculated. The position information of each shot area is calculated from the position information on the design and the relative position information on the design of the alignment mark with respect to the reference position.
[0248]
In these cases, the coordinate value of the alignment mark may be used as the position information. However, any position information related to the alignment mark and appropriate for statistical processing may be used for statistical calculation. good.
[0249]
In addition, the number of EGA measurement points in the EGA method, the weighted EGA method, or the in-shot multipoint EGA method can be appropriately determined based on the radius s obtained from the evaluation result using the evaluation function.
[0250]
In each of the above embodiments, the case where an off-axis FIA system (imaging type alignment sensor) is used as the mark detection system has been described. However, the present invention is not limited to this, and any type of mark detection system may be used. Absent. In other words, in any of the TTR (Through The Reticle) method, the TTL (Through The Lens) method, and the off-axis method, an imaging method (an image processing method) in which the detection method is adopted in the FIA system or the like. For example, a method of detecting diffracted light or scattered light may be used. For example, the alignment mark on the wafer is irradiated with a coherent beam substantially perpendicularly, and the diffracted light of the same order (± first order, ± second order,..., ± n order diffracted light) generated from the mark is detected by interference. An alignment system may be used. In this case, the diffracted light may be detected independently for each order, and the detection result of at least one order may be used, or a plurality of coherent beams having different wavelengths may be irradiated to the alignment mark, and each order for each wavelength. The diffracted light may be detected by interference.
[0251]
Further, the present invention is not limited to the step-and-scan type exposure apparatus as in the above-described embodiments, but includes a step-and-repeat type or proximity type exposure apparatus (such as an X-ray exposure apparatus). The present invention can be applied in exactly the same manner to various types of exposure apparatuses.
[0252]
The exposure illumination light (energy beam) used in the exposure apparatus is not limited to ultraviolet light, and may be charged particle beams such as X-rays (including EUV light), electron beams, and ion beams. Further, it may be an exposure apparatus used for manufacturing a DNA chip, a mask, a reticle or the like.
[0253]
<Device manufacturing method>
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the lithography system and the exposure method according to each embodiment described above in a lithography process will be described.
[0254]
FIG. 16 shows a flowchart of a manufacturing example of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 16, first, in step 601 (design step), device function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 602 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 603 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
[0255]
Next, in step 604 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps 601 to 603, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as will be described later. Next, in step 605 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 604. Step 605 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary.
[0256]
Finally, in step 606 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step 605 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
[0257]
FIG. 17 shows a detailed flow example of step 604 in the case of a semiconductor device. In FIG. 17, in step 611 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step 612 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 613 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 614 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps 611 to 614 constitutes a pre-processing process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
[0258]
At each stage of the wafer process, when the above pre-process is completed, the post-process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step 615 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 616 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the exposure apparatus and exposure method described above. Next, in step 617 (development step), the exposed wafer is developed, and in step 618 (etching step), exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step 619 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
[0259]
By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0260]
If the device manufacturing method of this embodiment described above is used, in the exposure process (step 616), the lithography system and the exposure method thereof according to each of the above embodiments are used for the wafer exposure process for each lot. It is possible to perform high-precision exposure with improved overlay accuracy between the reticle pattern and the shot area on the wafer without being reduced as much as possible. As a result, it becomes possible to transfer a finer circuit pattern onto the wafer with good overlay accuracy without lowering the throughput, thereby improving the productivity (including yield) of highly integrated microdevices. it can. In particular, the light source is F ₂ When a vacuum ultraviolet light source such as a laser light source is used, the productivity can be improved even when the minimum line width is about 0.1 μm, for example, together with the improvement of the resolution of the projection optical system.
[0261]
【Effect of the invention】
As described above, according to the exposure method of the present invention, there is an effect that it is possible to perform exposure while maintaining good overlay accuracy.
[0262]
In addition, according to the device manufacturing method of the present invention, there is an effect that the productivity of the microdevice can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of a lithography system according to a first embodiment for carrying out an exposure method of the present invention.
2 is an exposure apparatus 100 of FIG. ₁ It is a figure which shows schematic structure of these.
FIG. 3 is a flowchart schematically showing a control algorithm of a CPU in the main control system 20 when a database composed of correction maps is created using a reference wafer in the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart schematically showing an overall algorithm relating to wafer exposure processing by the lithography system 110;
FIG. 5 shows an exposure apparatus 100 in the case where a second layer (second layer) and subsequent layers are exposed on a plurality of wafers W in the same lot in the subroutine 268 of FIG. 4; ₁ 3 is a flowchart showing a control algorithm of a CPU in the main control system 20 of FIG.
6 is a flowchart showing an example of processing of a subroutine 301 in FIG.
FIG. 7 is a plan view of a wafer W for explaining the meaning content of the evaluation function of Expression (3).
8 is a specific evaluation function W corresponding to the wafer shown in FIG. ₁ It is a diagram which shows an example of (s).
9 shows an exposure apparatus 100 in the case where a second layer (second layer) and subsequent layers are exposed to a plurality of wafers W in the same lot in the subroutine 270 of FIG. ₁ 3 is a flowchart showing a control algorithm of a CPU in the main control system 20 of FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of estimating nonlinear distortion in a missing shot region.
FIG. 11 shows weight W (r _i Is a diagram showing an example of a Gaussian distribution assumed as a distribution of).
FIG. 12 is a flowchart showing a simplified control algorithm of the CPU in the main control system 20 when creating the first correction map in the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a case where a second layer (second layer) and subsequent layers are exposed to a plurality of wafers W in the same lot in the subroutine 270 of FIG. 4 in the second embodiment of the present invention. Exposure apparatus 100 ₁ 3 is a flowchart showing a control algorithm of a CPU in the main control system 20 of FIG.
14 is a reference wafer W. FIG. _F 1 is a plan view showing 1. FIG.
FIG. 15 is an enlarged view inside a circle F in FIG. 14;
FIG. 16 is a flowchart for explaining an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention.
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of detailed processing in step 604 of FIG. 16;
[Explanation of symbols]
100 ₁ ~ 100 _N ... Exposure equipment, W ... Wafer (substrate), W _F 1 ... Reference wafer (reference substrate), SB _u ... Mark area, S _j ... shot area (partition area).

Claims (9)

An exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas on a substrate to form a predetermined pattern in each partitioned area,
Each of the plurality of partition areas on the specific substrate is provided corresponding to each partition area for each of at least two types of conditions related to the substrate including at least a condition related to selection of the plurality of specific partition areas on the substrate. Statistical detection is performed using the measured position information obtained by detecting marks, determining the amount of positional deviation with respect to individual reference positions using the detection results, and detecting marks corresponding to a plurality of specific section areas on the specific substrate. The position information of each partition area is calculated by calculation, and a non-linear component of the position shift amount with respect to the individual reference position of each partition area is corrected based on the position information and the position shift amount of each partition area. A map creation step for creating in advance at least two types of correction maps composed of correction information for performing;
Prior to exposure, a selection step of selecting a correction map corresponding to a specified condition including at least information for selecting a specific section area ;
Position used for alignment with a predetermined point of each partition area by statistical calculation based on measured position information obtained by detecting a plurality of marks provided corresponding to each of a plurality of specific partition areas on the substrate An exposure method comprising: an exposure step of obtaining information and moving the substrate to expose each of the partitioned regions based on the position information and the selected correction map. The exposure method according to claim 1 , wherein the specific substrate is a reference substrate. In the exposure step, when the area to be exposed on the substrate includes a peripheral area that is a peripheral area and the correction map does not include the correction information, the correction map includes of the chipping by using the correction information of a plurality of divided areas adjacent to the area, the weighted average calculation assuming a Gaussian distribution, according to claim 1 or 2, characterized in that to calculate the correction information of the missing region Exposure method. An exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas on a substrate to form a predetermined pattern in each partitioned area,
Detecting a plurality of marks on the reference substrate and measuring position information of mark areas corresponding to the marks;
Calculating calculated position information in which a linear component of a positional deviation amount with respect to a design value of each mark area is corrected by statistical calculation using the measured position information;
Creating a first correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount with respect to a design value of each mark area based on the measured position information and the calculated position information; ;
Prior to exposure, optimization was performed based on evaluation results obtained by evaluating the regularity and degree of nonlinear distortion using a predetermined evaluation function for partial areas on the substrate based on information on the arrangement of designated divided areas. wherein a single complementary function based on the correction information of the mark area, the per reference position of each divided area by performing a complementary operation, the first individual measure of the correction map before Symbol respective defined areas Converting to a second correction map including correction information for correcting a non-linear component of a positional deviation amount from the position;
Based on measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate, position information used for alignment with predetermined points of each of the partition areas is obtained by statistical calculation, and the position information and the second correction map are obtained. And an exposure step of exposing each of the partitioned areas by moving the substrate. An exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas on a plurality of substrates by using a plurality of exposure apparatuses including at least one exposure apparatus capable of correcting distortion of a projected image, thereby forming a predetermined pattern in each partitioned area, respectively. Because
An analysis step of analyzing overlay error information for at least one specific substrate that has undergone the same process as the previously measured substrate;
A first determination step of determining, based on the analysis result, whether or not an error between partition regions including different translation components is dominant in a positional shift amount of each partition region on the specific substrate;
A second determination step of determining whether or not the error between the divided regions includes a nonlinear component exceeding a predetermined value when it is determined that the error between the divided regions is dominant in the first determining step; When;
When it is determined in the second determination step that the error between the divided areas does not include a non-linear component exceeding a predetermined value, the arbitrary exposure apparatus is used to correspond to a plurality of specific divided areas on the substrate. By using the measured position information obtained by detecting the mark, statistical information is used to calculate position information used for alignment with predetermined points of each partition area on the substrate, and the substrate is moved based on the position information. A first exposure step of sequentially exposing a plurality of partitioned areas on each substrate to form the pattern in each partitioned area;
When it is determined in the second determination step that an error between the partitioned areas includes a nonlinear component exceeding a predetermined value, the exposure apparatus is capable of exposing the substrate with the error between the partitioned areas corrected. A second exposure step of sequentially exposing a plurality of partitioned areas on each substrate to form the pattern in each partitioned area;
If it is determined in the first determination step that the error between the divided regions is not dominant, one of the exposure apparatuses capable of correcting the distortion of the projection image is selected, and the selected exposure apparatus is used. A third exposure step of sequentially exposing a plurality of partitioned areas on each substrate to form the pattern in each partitioned area. Any one exposure apparatus capable of exposing the substrate in a state where the error between the partitioned areas is corrected when it is determined in the second determining step that the error between the partitioned areas includes a nonlinear component exceeding a predetermined value. A selection step of selecting and directing exposure;
And a third determination step of determining the size of the overlay error in a plurality of lots including a lot to which a substrate to be exposed by the exposure apparatus instructed by the exposure belongs.
In the second exposure step,
When the plurality of partitioned areas on each substrate are sequentially exposed to form the pattern in each partitioned area, as a result of the determination, when it is determined that the overlay error between lots is large, the exposure apparatus, For a predetermined number of substrates from the beginning of the lot, position information used for alignment with a predetermined point is calculated by statistical calculation using measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate. Calculating a non-linear component of a positional deviation amount with respect to a predetermined reference position of each partition area using a predetermined function, moving the substrate based on the calculated position information and the non-linear component, and remaining substrates For, using the measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate, to calculate position information used for alignment with a predetermined point by statistical calculation, the position information and the The substrate was moved on the basis of the issued nonlinear components,
As a result of the determination, if it is determined that the overlay error between lots is not large, for each substrate in the lot, statistical calculation is performed using measured position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate. Correction information for calculating position information used for alignment with a predetermined point, and correcting the position information and a non-linear component of a positional deviation amount with respect to individual reference positions of each of a plurality of partitioned areas on the substrate created in advance 6. The exposure method according to claim 5 , wherein the substrate is moved based on a correction map comprising: In an exposure method for exposing a plurality of partitioned areas on a plurality of substrates using a plurality of exposure apparatuses to form a pattern in each partitioned area,
Based on the overlay error information of the exposure apparatus that exposes the substrate, the first alignment mode is selected when the error between the partitioned areas is dominant on the substrate, and when the error between the partitioned areas is not dominant Selecting a second alignment mode different from the first alignment mode;
Determining position information of each partition region from position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate based on the selected alignment mode,
When the error between the divided areas is not dominant, it is determined whether or not the error in the divided area includes a nonlinear component exceeding a predetermined value. When the determination is negative, the second alignment mode is used. An exposure method comprising exposing the substrate, and exposing the substrate with an exposure apparatus capable of correcting a nonlinear component of an error in the partitioned area when the determination is affirmed. When the error between the divided areas includes a non-linear component exceeding a predetermined value, the position determined in each divided area based on position information obtained by detecting a plurality of marks on the substrate or a different substrate. 8. The exposure method according to claim 7 , wherein a nonlinear component used for correction of information is calculated, and the calculated nonlinear component is used when exposing each partition region in the first alignment mode. A device manufacturing method including a lithography process,
In the said lithography process, it exposes using the exposure method as described in any one of Claims 1-8 , The device manufacturing method characterized by the above-mentioned.

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