JPH0447968B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0447968B2
JPH0447968B2 JP59167020A JP16702084A JPH0447968B2 JP H0447968 B2 JPH0447968 B2 JP H0447968B2 JP 59167020 A JP59167020 A JP 59167020A JP 16702084 A JP16702084 A JP 16702084A JP H0447968 B2 JPH0447968 B2 JP H0447968B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
coordinate
center point
values
regions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59167020A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6144429A (en
Inventor
Toshikazu Umadate
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
Priority to JP59167020A priority Critical patent/JPS6144429A/en
Publication of JPS6144429A publication Critical patent/JPS6144429A/en
Priority to US06/915,027 priority patent/US4780617A/en
Publication of JPH0447968B2 publication Critical patent/JPH0447968B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は半導体装置製造用のステツプアンドリ
ピート方式の露光装置、又はステツプアンドリピ
ート方式で順次検査を行なう装置に好適な位置合
せ方法、及び装置に関し、特に露光用の原版とな
るマスクやレチクルと、露光対象である半導体ウ
エハ等との精密な位置合せを行なう方法、及び装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to an alignment method and apparatus suitable for a step-and-repeat type exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices or an apparatus for performing sequential inspection in a step-and-repeat type. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for precisely aligning a mask or reticle, which is an exposure original, and a semiconductor wafer, etc., which is an exposure target.

(発明の背景) 近年、ICやLSI等の半導体装置は急速に微細
化、高密度化が進み、これを製造する装置、特に
マスクやレチクルの回路パターンを半導体ウエハ
に形成された回路パターンの上に重ね合せて転写
する露光装置にも増々、高精度なものが要求され
てきている。マスクの回路パターンとウエハ上の
回路パターンとは例えば0.1μm以内の精度で重ね
合せることが要求され、このため現在、その種の
露光装置はマスクの回路パターンをウエハ上の局
所領域(例えば1チツプ分)に露光したら、ウエ
ハを一定距離だけ歩進(ステツピング)させては
再びマスクの回路パターンを露光することを繰り
返す、所謂ステツプアンドリピート方式の装置、
特に縮小投影型の露光装置(ステツパー)が主流
になつている。このステツプアンドリピート方式
では、ウエハを2次元移動するステージに載置し
てマスクの回路パターンの投影像に対して位置決
めするため、その投影像とウエハ上の各チツプと
を精密に重ね合せることができる。また縮小投影
型露光装置の場合、マスクやレチクルに設けられ
た位置合せ用のマークと、ウエハ上のチツプに付
随したマークとを投影レンズを介して直接観察又
は検出して位置合せするスルーザレンズ方式のア
ライメント方法と、投影レンズから一定距離だけ
離して設けた位置合せ用の顕微鏡を使つてウエハ
全体の位置合せを行なつた後、そのウエハを投影
レンズの直下に送り込むオフアクシス方式のアラ
イメント方法との2つの方法がある。一般にスル
ーザレンズ方式はウエハ上の各チツプ毎に位置合
せすることから、重ね合せ制度は高くなるものの
1枚のウエハの露光処理時間が長くなるという問
題がある。オフアクシス方式の場合は、一度ウエ
ハ全体の位置合せが完了したら、チツプの配列に
従つてウエハをステツピングさせるだけなので、
露光処理時間は短縮される。しかしながら、各チ
ツプ毎の位置合せを行なわないため、ウエハの伸
縮、ウエハのステージ上の回転誤差、ステージ自
体の移動の直交度等の影響で、必らずしも満足な
重ね合せ精度が得られなかつた。
(Background of the Invention) In recent years, semiconductor devices such as ICs and LSIs have rapidly become smaller and more densely packed. Exposure equipment that superimposes and transfers images is also required to be more precise. It is required that the circuit pattern on the mask and the circuit pattern on the wafer be overlapped with an accuracy of, for example, within 0.1 μm.For this reason, currently, this type of exposure equipment overlaps the circuit pattern on the mask in a local area (for example, one chip) on the wafer. The so-called step-and-repeat system uses a so-called step-and-repeat system, which repeats the process of exposing the wafer by a certain distance (stepping) and exposing the circuit pattern on the mask again.
In particular, reduction projection type exposure apparatuses (steppers) have become mainstream. In this step-and-repeat method, the wafer is placed on a two-dimensionally moving stage and positioned relative to the projected image of the circuit pattern on the mask, making it possible to precisely overlap the projected image with each chip on the wafer. can. In addition, in the case of a reduction projection exposure system, a through-the-lens lens that directly observes or detects the alignment marks provided on the mask or reticle and the marks attached to the chips on the wafer through a projection lens and aligns them. Off-axis alignment method, in which the entire wafer is aligned using an alignment microscope placed a certain distance from the projection lens, and then the wafer is sent directly under the projection lens. There are two methods. Generally, in the through-the-lens method, each chip on the wafer is aligned, so although the overlay accuracy is improved, there is a problem in that the exposure processing time for one wafer is increased. In the case of the off-axis method, once the alignment of the entire wafer is completed, the wafer is simply stepped according to the chip arrangement.
Exposure processing time is shortened. However, since positioning is not performed for each chip, satisfactory overlay accuracy may not always be obtained due to the effects of expansion and contraction of the wafer, rotation error of the wafer on the stage, orthogonality of movement of the stage itself, etc. Nakatsuta.

(発明の目的) 本発明はステツプアンドリピート方式の位置合
せにおいて、ウエハ等の被処理基板上に配列され
た複数のチツプの全てについて、マスクのパター
ンの投影位置等の基準位置との位置合せをするこ
となく、単にステツピングだけでより精密な位置
合せを可能とする方法を提供することを目的とす
る。
(Object of the Invention) The present invention uses step-and-repeat alignment to align all of a plurality of chips arranged on a substrate to be processed, such as a wafer, with a reference position such as a projected position of a mask pattern. It is an object of the present invention to provide a method that enables more precise alignment simply by stepping without having to do so.

(発明の概要) 本発明の第1発明は、被処理基板(ウエハやフ
オトマスク)に設計上の配列座標αβに沿つて規
則的に整列した複数のチツプパターンの夫々を、
所定の基準位置(露光装置であればマスクやレチ
クルのパターン投影位置、検査装置であれば検査
視野や検査フローブ針等の検査位置)に対してス
テツプアンドリピート方式で順次位置合せする方
法において、チツプパターンの設計上の配列座標
Dxn,Dynに基づいて被処理基板を移動させ、複
数のチツプパターンのいくつかを基準位置に合せ
たときの各位置(,)を実測する工程
(ステツプ103,104,105,106)と、
その設計上の配列座標値とステツプアンドリピー
ト方式で位置合せすべき実際の配列座標値
(Fxn,Fyn)とが所定の誤差パラメータ(ウエ
ハの残存回転θ、ステージの直交度W、ウエハの
線形伸縮Rを含む変換行列Aと、ウエハの2次元
的な位置のオフセツト量の行列O)を含んで一義
的な関係(行列式Fn=A・Dn+O)にあるもの
としたとき、複数の実測値(,)と実際
の配列座標値(Fxn,Fyn)との平均的な偏差
(アドレス誤差Eが最小になるように、誤差パラ
メータA,Oを決定する第1演算工程(ステツプ
107)と、その決定された誤差パラメータA,
Oと設計上の配列座標値Dxn,Dynとに基づい
て、上記一義的な関係式から実際の配列座標値
(Fxn,Fyn)を算出する第2演算工程(ステツ
プ108)、ステツプアンドリピート方式の位置
合せ時に、その算出された実際の配列座標値
(Fxn、Fyn)に応じて、被処理基板を位置決め
する工程(ステツプ109,110,112)と
を含ことを技術的要点としている。
(Summary of the Invention) The first aspect of the present invention is to form a plurality of chip patterns regularly arranged on a substrate to be processed (wafer or photomask) along the designed arrangement coordinates αβ.
In a step-and-repeat method, a chip is Pattern design array coordinates
A step of moving the substrate to be processed based on Dxn and Dyn and actually measuring each position (,) when some of the plurality of chip patterns are aligned with the reference position (steps 103, 104, 105, 106);
The designed array coordinate values and the actual array coordinate values (Fxn, Fyn) to be aligned using the step-and-repeat method are determined by predetermined error parameters (wafer residual rotation θ, stage orthogonality W, wafer linear expansion/contraction). When it is assumed that there is a unique relationship (determinant Fn=A・Dn+O) including the transformation matrix A containing R and the matrix O of the offset amount of the two-dimensional position of the wafer, a plurality of actual measured values ( , ) and the actual array coordinate values (Fxn, Fyn), the first calculation step (step 107) of determining the error parameters A, O so that the average deviation (address error E) is minimized, and the determination error parameter A,
A second calculation step (step 108) of calculating the actual array coordinate values (Fxn, Fyn) from the above unique relational expression based on O and the designed array coordinate values Dxn, Dyn, a step-and-repeat method The technical point is that the process includes a step (steps 109, 110, 112) of positioning the substrate to be processed according to the calculated actual array coordinate values (Fxn, Fyn) during alignment.

さらに本願の第2発明、第3発明は、上記第1
発明の方法を使つて、露光等の加工が行なわれる
被加工基板、又は検査が行なわれる被検査基板を
位置合わせする装置に関するものである。
Furthermore, the second and third inventions of the present application are based on the above-mentioned first invention.
The present invention relates to an apparatus that uses the method of the invention to align a substrate to be processed, such as exposure, or a substrate to be inspected, to be inspected.

すなわち、複数の被加工領域又は被検査領域
Cnが2次元に規則的に形成された基板WAを、
前記被加工領域の配列座標(α,β)が予め定め
られた直交座標系(x、y)に対してほぼ平行に
なるように保持し、前記直交座標系内で2次元移
動させるステージ3と、該ステージの座標位置を
計測する位置計測手段9,10と、前記直交座標
系内の所定位置に加工中心点、又は検査中心点
AXを有し、前記ステージ上の基板の領域Cnを加
工する加工手段又は領域Cnを検査する検査手段
R,1と、前記複数の領域の夫々の内部に設定さ
れた特定点の1つが前記加工中心点又は検査中心
点に対して所定の位置関係に導かれるように前記
ステージの移動を制御する制御手段5,6,50
とを備えた位置合せ装置に関するものである。そ
して第2発明、第3発明ではさらに、 (a) 複数の領域Cnの設計上の配列座標(α,β)
に基づいて、複数の領域Cnの各特定点を加工
中心点又は検査中心点AXへ導くようなステー
ジ3の設計上の座標値Dnを記憶する記憶手段
と; (b) 複数の領域Cnのうち互いに異なるm(ただ
し、m<n)個の領域の各特定点の座標位置を
位置計測手段9,10の計測値に基づいて実測
することによつて、m個の領域の各特定点を加
工中心点又は検査中心点AXと一致させるため
のステージ3の座標値を特定する実測手段
30〜38,41〜48,50,103,10
4と; (c) 複数の領域Cnの各特定点を加工中心点又は
検査中心点AXに一致させるためのステージ3
の移動座標値Fnを、設計座標値Dnに基づいて
算出するために、所定の誤差パラメータA,O
を用いて、 Fn=A・Dn+O の演算を行う第1演算手段108と; (d) m個の領域の各実測座標値と、該m個の
領域の夫々に対応した各設計座標値Dnとに基
づいて、各実測座標値と移動座標値Fnとの
偏差をm個以下の実測した領域の夫々で最も小
さくするような誤差パラメータA,Oの値を算
出する第2演算手段107とを設けるように
し、制御手段5,6,50は、算出された誤差
パラメータA,Oの値を用いて第1演算手段1
08で決定される移動座標値Fnにステージ3
を順次移動させるようにした。
In other words, multiple areas to be processed or areas to be inspected
A substrate WA in which Cn is regularly formed in two dimensions,
a stage 3 that holds the processing area so that its array coordinates (α, β) are substantially parallel to a predetermined orthogonal coordinate system (x, y) and moves two-dimensionally within the orthogonal coordinate system; , position measuring means 9 and 10 for measuring the coordinate position of the stage, and a processing center point or an inspection center point at a predetermined position within the orthogonal coordinate system.
AX, processing means for processing a region Cn of the substrate on the stage or inspection means R, 1 for inspecting the region Cn, and one of the specific points set inside each of the plurality of regions is the processing means for processing the region Cn of the substrate on the stage. control means 5, 6, 50 for controlling the movement of the stage so that it is guided to a predetermined positional relationship with respect to the center point or the inspection center point;
The present invention relates to an alignment device comprising: Further, in the second and third inventions, (a) the designed arrangement coordinates (α, β) of the plurality of regions Cn;
(b) storage means for storing design coordinate values Dn of the stage 3 that lead each specific point of the plurality of regions Cn to the processing center point or the inspection center point AX based on; (b) among the plurality of regions Cn; Each specific point in m areas is processed by actually measuring the coordinate position of each specific point in m (m<n) areas that are different from each other based on the measurement values of the position measuring means 9 and 10. Actual measurement means 30 to 38, 41 to 48, 50, 103, 10 for specifying the coordinate values of the stage 3 to match the center point or the inspection center point AX
(c) Stage 3 for aligning each specific point of the plurality of areas Cn with the processing center point or inspection center point AX;
In order to calculate the movement coordinate value Fn of , based on the design coordinate value Dn, predetermined error parameters A, O
a first calculating means 108 that calculates Fn=A・Dn+O using; (d) each actual measured coordinate value of the m regions and each design coordinate value Dn corresponding to each of the m regions; , a second calculation means 107 is provided for calculating values of error parameters A and O that minimize the deviation between each measured coordinate value and the moving coordinate value Fn in each of the m or less actually measured regions. The control means 5, 6, 50 calculate the first calculation means 1 using the calculated error parameters A and O.
Stage 3 is set to the movement coordinate value Fn determined in 08.
are moved sequentially.

また本願の第4発明は、感光基板上の各シヨ
ツト領域にレチクル等のパターン領域を重ね合
わせて露光するときの位置合わせ装置に関する
ものである。
A fourth invention of the present application relates to a positioning device for exposing a pattern area such as a reticle to overlap each shot area on a photosensitive substrate.

すなわち、所定の配列座標(α,β)に従つ
て2次元に配列される複数のシヨツト領域Cn
と、該複数のシヨツト領域の夫々に付随して、
各シヨツト領域の中心点と一定の位置関係で配
置されるマークSXn,SYnとが形成された感応
基板WAを、配列座標が所定の直交座標系x,
yとほぼ平行になるように保持し、その直交座
標系内で2次元移動させるステージ3と、該ス
テージの座標位置を計測する位置計測手段9,
10と、直交座標系内の所定位置に露光中心点
を有し、該露光中心点と感応基板上のシヨツト
領域の中心点とが一致したとき、該シヨツト領
域に重なり合うパターン領域Prを露光する露
光手段R,1と、直交座標系内の露光中心点と
一義的な位置に検出中心点を有し、感応基板上
のマークを検出するマーク検出手段30〜3
8、41〜48と、該マーク検出手段によつて
感応基板上の任意のマークが検出されるように
ステージを移動させるとともに、感応基板上の
任意のシヨツト領域の中心点が露光中心点に一
致するようにステージを移動させるための制御
手段5,6,50とを備えた位置合せ装置に関
するものである。そして本願の第4発明ではさ
らに、 (a) 複数のシヨツト領域の各中心点を露光中心
点と一致させるようなステージの設計上の座標
値Dnを記憶する記憶手段; (b) マーク検出手段と位置計測手段とを用いて、
感応基板上のm(ただしm<n)個のシヨツト
領域の夫々に付随したマークが検出中心点と一
致するような前記ステージの座標値を検出する
ことによつて、m個のシヨツト領域の各中心点
を露光中心点と一致させるための前記ステージ
の実測座標値を特定するシヨツト座標実測
手段50,103,104)と; (c) 複数のシヨツト領域の夫々を露光手段のパタ
ーン領域で順次露光するときのステージの移動
座標値Fnを、設計座標値Dnから所定の係数
A,Oを伴つて一義的に表される関係式に基づ
いて算出する第1演算手段108と; (d) m個のシヨツト領域の各実測座標値と、
該m個のシヨツト領域の夫々に対応した移動座
標値Fnとの各偏差がいずれも最小となるよう
に、実測座標値とそれに対応した前記設計
座標値Dnとに基づいて第1演算手段の係数の
値を算出する第2演算手段107とを設けるよ
うにした。
That is, a plurality of shot areas Cn arranged two-dimensionally according to predetermined array coordinates (α, β)
and accompanying each of the plurality of shot areas,
A sensitive substrate WA on which marks SXn and SYn are formed, which are arranged in a fixed positional relationship with the center point of each shot area, is arranged in a predetermined orthogonal coordinate system x,
a stage 3 held substantially parallel to y and moved two-dimensionally within the orthogonal coordinate system; a position measuring means 9 for measuring the coordinate position of the stage;
10, an exposure having an exposure center point at a predetermined position in an orthogonal coordinate system, and exposing a pattern area Pr overlapping the shot area when the exposure center point coincides with the center point of the shot area on the sensitive substrate. means R, 1, and mark detection means 30 to 3, which have a detection center point at a position unique to the exposure center point in the orthogonal coordinate system and detect marks on the sensitive substrate.
8, 41 to 48, the stage is moved so that any mark on the sensitive substrate is detected by the mark detection means, and the center point of any shot area on the sensitive substrate matches the exposure center point. The present invention relates to a positioning apparatus including control means 5, 6, and 50 for moving the stage so as to move the stage. The fourth invention of the present application further comprises: (a) storage means for storing design coordinate values Dn of the stage such that the center points of the plurality of shot areas coincide with the exposure center point; (b) mark detection means; using a position measuring means,
Each of the m shot areas is detected by detecting the coordinate values of the stage such that the mark attached to each of the m (m<n) shot areas on the sensitive substrate coincides with the detection center point. shot coordinate measurement means 50, 103, 104) for specifying the measured coordinate values of the stage for aligning the center point with the exposure center point; (c) sequentially exposing each of the plurality of shot areas with the pattern area of the exposure means; (d) m first calculating means 108 for calculating the movement coordinate value Fn of the stage when the stage is moved based on a relational expression uniquely expressed with predetermined coefficients A and O from the design coordinate value Dn; Each measured coordinate value of the shot area of
The coefficients of the first calculation means are calculated based on the measured coordinate values and the corresponding design coordinate values Dn so that each deviation from the movement coordinate values Fn corresponding to each of the m shot areas is minimized. A second calculation means 107 for calculating the value of is provided.

(実施例) 第1図は本発明の方法を実施実測するのに好適
な縮小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視
図である。投影原版となるレチクルRは、その投
影中心が投影レンズ1の光軸を通るように位置決
めされて、装置に装着される。投影レンズ1はレ
チクルRに描かれた回路パターン像を1/5、又は
1/10に縮小して、ウエハWA上に投影する。ウエ
ハホルダー2はウエハWAを真空吸着するととも
にx方向とy方向に2次元移動するステージ3に
対して微小回転可能に設けられている。駆動モー
タ4はステージ3上に固定され、ウエハホルダー
2を回転させる。またステージ3のx方向の移動
はモータ5の駆動によつて行なわれ、y方向の移
動はモータ6の駆動によつて行なわれる。ステー
ジ3の直交する2辺には、反射平面がy方向に伸
びた反射ミラー7と、反射平面がx方向に伸びた
反射ミラー8とが各々固設されている。レーザ光
波干渉測長器(以下単にレーザ干渉計と呼ぶ)9
は反射ミラー8にレーザ光を投射して、ステージ
3のy方向の位置(又は移動量)を検出し、レー
ザ干渉計10は反射ミラー7にレーザ光を投射し
て、ステージ3のx方向の位置(又は移動量)を
検出する。投影レンズ1の測方には、ウエハWA
上の位置合せ用のマークを検出(又は観察)する
ために、オフアクシス方式のウエハアライメント
顕微鏡(以下、WAMと呼ぶ)20,21が設け
られている。尚、WAM21は第1図では投影レ
ンズ1の後にあり、図示されていない。WAM2
0,21はそれぞれ投影レンズ1の光軸AXと平
行な光軸を有し、x方向に細長く伸びた帯状のレ
ーザスポツト光YSP、θSPをウエハWA上に結像
する。(スポツト光YSPは第1図では図示せず。)
これらスポツト光YSP,θSPはウエハWA上の感
光剤(フオトレジスト)を感光させない波長の光
であり、本実施例では微小な振幅でy方向に振動
している。そしてWAM20,21はマークから
の散乱光や回折光を受光する光電素子と、その光
電信号をスポツト光の振動周期で同期整流する回
路とを有し、スポツト光θSP(YSP)のy方向の
振動中心に対するマークのy方向のずれ量に応じ
たアライメント信号を出力する。従つてWAM2
0,21は所謂スポツト光振動走査型の光電顕微
鏡と同等の構成のものである。
(Example) FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for implementing and measuring the method of the present invention. The reticle R serving as a projection original is positioned so that its projection center passes through the optical axis of the projection lens 1, and is mounted on the apparatus. The projection lens 1 reduces the circuit pattern image drawn on the reticle R to 1/5 or 1/10 and projects it onto the wafer WA. The wafer holder 2 vacuum-chucks the wafer WA and is provided so as to be minutely rotatable relative to a stage 3 that moves two-dimensionally in the x and y directions. A drive motor 4 is fixed on the stage 3 and rotates the wafer holder 2. Further, movement of the stage 3 in the x direction is performed by driving a motor 5, and movement in the y direction is performed by driving a motor 6. A reflecting mirror 7 whose reflecting plane extends in the y-direction and a reflecting mirror 8 whose reflecting plane extends in the x-direction are fixed to two orthogonal sides of the stage 3, respectively. Laser light wave interferometer (hereinafter simply referred to as laser interferometer) 9
projects a laser beam onto the reflecting mirror 8 to detect the position (or movement amount) of the stage 3 in the y direction, and a laser interferometer 10 projects a laser beam onto the reflecting mirror 7 to detect the position (or amount of movement) of the stage 3 in the x direction. Detect position (or amount of movement). To measure the projection lens 1, the wafer WA
Off-axis wafer alignment microscopes (hereinafter referred to as WAM) 20 and 21 are provided to detect (or observe) the alignment marks on the top. Note that the WAM 21 is located after the projection lens 1 in FIG. 1 and is not shown. WAM2
0 and 21 have optical axes parallel to the optical axis AX of the projection lens 1, respectively, and form strip-shaped laser spot lights YSP and θSP elongated in the x direction onto the wafer WA. (Spotlight YSP is not shown in Figure 1.)
These spot lights YSP and θSP have wavelengths that do not sensitize the photosensitive agent (photoresist) on the wafer WA, and in this embodiment, they vibrate in the y direction with minute amplitude. The WAMs 20 and 21 each have a photoelectric element that receives scattered light or diffracted light from the mark, and a circuit that synchronously rectifies the photoelectric signal with the vibration period of the spot light. An alignment signal is output according to the amount of deviation of the mark from the center in the y direction. Therefore WAM2
0 and 21 have a configuration equivalent to a so-called spot light vibration scanning type photoelectron microscope.

さて、本装置には投影レンズ1を介してウエハ
WA上のマークを検出するレーザステツプアライ
メント(以下LSAと呼ぶ)光学系が設けられて
いる。不図示のレーザ光源から発生して、不図示
のエクスパンダー、シリンドリカルレンズ等を通
つてきたレーザ光束LBはフオトレンジストを感
光させない波長の光で、ビームスプリツター30
に入射して2つの光束に分割される。その一方の
レーザ光束はミラー31へ反射され、ビームスプ
リツター32を通過して、結像レンズ群33で、
横断面が帯状のスポツト光になるように、収束さ
れた後、レチクルRと投影レンズ1との間に回路
パターンの投影光路を遮光しないように配置され
た第1折り返しミラー34に入射する。第1折り
返しミラー34はレーザ光束をレチクルRに向け
て上方に反射する。そのレーザ光束はレチクルR
の下側に設けられて、レチクルRの表面と平行な
反射平面を有するミラー35に入射して、投影レ
ンズ1の入射光瞳の中心に向けて反射される。ミ
ラー35からのレーザ光束は投影レンズ1によつ
て収束され、ウエハWA上にx方向に細長く伸び
た帯状のスポツト光LYSとして結像される。ス
ポツト光LYSはウエハWA上でx方向に伸びた回
折格子状のマークを相対的にy方向に走査して、
そのマークの位置を検出するために使われる。ス
ポツト光LYSがマークを照射すると、マークか
らは回折光が生じる。それら光情報は再び投影レ
ンズ1、ミラー35、ミラー34、結像レンズ群
33、及びビームスプリツター34に戻り、ビー
ムスプリツター34で反射されて、集光レンズと
空間フイルターから成る光学素子36に入射す
る。この光学素子36はマークからの回折光(1
次回折光や2次回折光)を透過させ、正反射光
(0次光)を遮断して、その回折光をミラー37
を介して光電素子38の受光面に集光する。光電
素子38は集光した回折光の光量に応じた光電信
号を出力する。以上、ミラー31、ビームスプリ
ツター32、結像レンズ群33、ミラー34,3
5、光学素子36、ミラー37、及び光電素子3
8は、ウエハWA上のマークのy方向の位置を検
出するスルーザレンズ方式のアライメント光学系
(以下、Y−LSA系と呼ぶ)を構成する。
Now, this device is equipped with a wafer via the projection lens 1.
A laser step alignment (hereinafter referred to as LSA) optical system is provided to detect marks on the WA. The laser beam LB generated from a laser light source (not shown) and passed through an expander (not shown), a cylindrical lens, etc.
The light beam enters the beam and is split into two beams. One of the laser beams is reflected by the mirror 31, passes through the beam splitter 32, and passes through the imaging lens group 33.
After being converged into a spot light having a strip-shaped cross section, the light is incident on a first folding mirror 34 arranged between the reticle R and the projection lens 1 so as not to block the projection optical path of the circuit pattern. The first folding mirror 34 reflects the laser beam upward toward the reticle R. The laser beam is on the reticle R
The light enters a mirror 35 provided below the reticle R and has a reflection plane parallel to the surface of the reticle R, and is reflected toward the center of the entrance optical pupil of the projection lens 1. The laser beam from the mirror 35 is converged by the projection lens 1, and is imaged onto the wafer WA as a strip-shaped spot light LYS extending in the x direction. The spot light LYS scans a diffraction grating mark extending in the x direction on the wafer WA relatively in the y direction.
It is used to detect the position of the mark. When the spot light LYS illuminates a mark, diffracted light is generated from the mark. The optical information returns to the projection lens 1, mirror 35, mirror 34, imaging lens group 33, and beam splitter 34, is reflected by the beam splitter 34, and is sent to an optical element 36 consisting of a condensing lens and a spatial filter. incident. This optical element 36 receives the diffracted light (1
The diffracted light is passed through the mirror 37, and the specularly reflected light (0th order light) is blocked.
The light is focused on the light-receiving surface of the photoelectric element 38 via. The photoelectric element 38 outputs a photoelectric signal according to the amount of the collected diffracted light. As above, mirror 31, beam splitter 32, imaging lens group 33, mirrors 34, 3
5, optical element 36, mirror 37, and photoelectric element 3
8 constitutes a through-the-lens type alignment optical system (hereinafter referred to as Y-LSA system) that detects the position of the mark on the wafer WA in the y direction.

一方、ビームスプリツター30で分割された別
のレーザ光束は、ウエハWA上のマークのx方向
の位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメ
ント光学系(以下、X−LSA系と呼ぶ)に入射
する。X−LSA系はY−LSA系と全く同様に、
ミラー41、ビームスプリツター42、結像レン
ズ群43、ミラー44,45、光学素子46、ミ
ラー47、及び光電素子48から構成され、ウエ
ハWA上にy方向に細長く伸びた帯状のスポツト
光LXSを結像する。
On the other hand, another laser beam split by the beam splitter 30 enters a through-the-lens alignment optical system (hereinafter referred to as the X-LSA system) that detects the position of the mark on the wafer WA in the x direction. . The X-LSA system is exactly the same as the Y-LSA system,
Consisting of a mirror 41, a beam splitter 42, an imaging lens group 43, mirrors 44 and 45, an optical element 46, a mirror 47, and a photoelectric element 48, a strip-shaped spot light LXS extending in the y direction is emitted onto the wafer WA. Form an image.

主制御装置50は、光電素子38,48からの
光電信号、WAM20,21からのアライメント
信号、及びレーザ干渉計9,10からの位置情報
とを入力して、位置合せのための各種演算処理を
行なうとともに、モータ4,5,6を駆動するた
めの指令を出力する。この主制御装置50はマイ
クロコンピユータやミニコンピユータ等の演算処
理部を備えており、その演算処理部にはウエハ
WAに形成された複数のチツプCPの設計位置情
報(ウエハWA上のチツプ配列座標値等)が記憶
されている。
The main controller 50 inputs photoelectric signals from the photoelectric elements 38 and 48, alignment signals from the WAMs 20 and 21, and position information from the laser interferometers 9 and 10, and performs various calculation processes for alignment. At the same time, a command for driving the motors 4, 5, and 6 is output. This main controller 50 is equipped with an arithmetic processing section such as a microcomputer or a minicomputer, and the arithmetic processing section includes a wafer.
Design position information (chip arrangement coordinate values on wafer WA, etc.) of a plurality of chips CP formed on WA is stored.

第2図は上記WAM20,21とY−LSA系、
X−LSA系によるスポツト光θSP,YSP,LYS,
LXSの投影レンズ1の結像面(ウエハWAの表面
と同一)における配置関係を示す平面図である。
第2図において、光軸AXを原点とする座標系xy
を定めたとき、x軸とy軸はそれぞれステージ3
の移動方向を表わす。第2図中、光軸AXを中心
とする円形の領域はイメージフイールドifであ
り、その内側の矩形の領域はレチクルRの有効パ
ターン領域の投影像Prである。スポツト光LYS
はイメージフイールドif内で投影像Prの外側の位
置で、かつx軸上に一致するように形成され、ス
ポツト光LXSもイメージフイールドif内で投影像
Prの外側の位置で、y軸上に一致するように形
成される。一方、2つのスポツト光θSP,YSPの
振動中心はx軸からy方向に距離Y0だけ離れた
線分(x軸と平行)l上に一致するように、かつ
そのx方向の間隔DxがウエハWAの直径よりも
小さな値になるように定められている。本装置で
はスポツト光θSP,YSPはy軸に対して左右対称
に配置されており、主制御装置50は光軸AXの
投影点に対するスポツト光θSP,YSPの位置に関
する情報を記憶している。また主制御装置50
は、光軸AXの投影点に対するスポツト光LYSの
x方向の中心位置(距離X1)とスポツト光
LXSのy方向の中心位置(距離Y1)に関する
情報も記憶している。
Figure 2 shows the above WAM20, 21 and Y-LSA system,
Spot light θSP, YSP, LYS, by X-LSA system
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement relationship on the imaging plane (same as the surface of the wafer WA) of the projection lens 1 of the LXS.
In Figure 2, the coordinate system xy whose origin is the optical axis AX
, the x-axis and y-axis are respectively at stage 3.
represents the direction of movement. In FIG. 2, the circular area centered on the optical axis AX is the image field if, and the rectangular area inside it is the projected image Pr of the effective pattern area of the reticle R. spot light LYS
is formed at a position outside the projected image Pr within the image field if and coincident with the x-axis, and the spot light LXS is also formed at a position outside the projected image Pr within the image field if.
It is formed to coincide with the y-axis at a position outside Pr. On the other hand, the vibration centers of the two spot lights θSP and YSP are aligned on a line segment (parallel to the x-axis) l spaced a distance Y 0 from the x-axis in the y-direction, and the distance Dx in the x-direction is It is set to be a smaller value than the diameter of WA. In this device, the spot lights θSP, YSP are arranged symmetrically with respect to the y-axis, and the main controller 50 stores information regarding the positions of the spot lights θSP, YSP with respect to the projection point of the optical axis AX. Also, the main control device 50
is the center position (distance X1) of the spot light LYS in the x direction with respect to the projection point of the optical axis AX and the spot light
Information regarding the center position (distance Y1) of LXS in the y direction is also stored.

次に、この装置を使つた本発明による位置合せ
方法を装置の動作とともに第3図のフローチヤー
ト図を使つて説明する。尚、この位置合せはスウ
ハWAの第2層目以降について行なわれるもので
あり、ウエハWA上にはチツプと位置合せ用のマ
ークとがすでに形成されている。
Next, the alignment method according to the present invention using this device will be explained along with the operation of the device using the flowchart shown in FIG. Note that this alignment is performed for the second and subsequent layers of the wafer WA, and chips and alignment marks have already been formed on the wafer WA.

まず、ウエハWAはステツプ100で不図示の
プリアライメント装置を使つて、ウエハWAの直
線的な切欠き(フラツト)が一定の方向に向くよ
うに粗く位置決めされる。ウエハWAのフラツト
は第1図に示したように、x軸と平行になるよう
に位置決めされる。次にステツプ101でウエハ
WAはステージ3のフエハホルダー2上に搬送さ
れ、フラツトがx軸と平行を保つようにウエハホ
ルダー2上に載置され、真空吸着される。そのウ
エハWAには例えば第4図に示すように複数のチ
ツプCnがウエハWA上の直交する配列座標αβに
沿つてマトリツクス状に形成されている。配列座
標αβのα軸はウエハWAのフラツトとほぼ平行で
ある。第4図では複数のチツプCnのうち、代表
して配列座標αβのウエハWAのほぼ中心を通るα
軸上に一列に並んだチツプC0〜C6のみを表わし
てある。各チツプC0〜C6にはそれぞれ4つの位
置合せ用のマークGY,Gθ,SX,SYが付随して
設けられている。今、チツプC0〜C6の中央のチ
ツプC3の中心を配列座標αβの原点としたとき、
α軸上にはα方向に線状に伸びた回折格子状のマ
ークSY0〜SY6が、夫々チツプC0〜C6の右脇に設
けられている。またチツプC3の中心を通るβ軸
上にはβ方向に線状に伸びた回折格子状のマーク
SX3がチツプC3の下方に設けられ、他のチツプ
C0,C1,C2,C4,C5,C6についても同様にチツ
プの中心を通りβ軸と平行な線分上にマークSX0
〜SX2、SX4〜SX6が設けられている。これらマ
ークSYn、SXnはそれぞれスポツト光LYS、
LXSによつて検出されるものである。また各チ
ツプC0〜C6の下方にはウエハWAの全体の位置合
せ(グローバルアライメント)を行なうために使
われるマークGY0〜GY6,Gθ0〜Gθ6が設けられ
ている。これらマークGYnGθnはα軸と平行な線
分上にα方向に線状に伸びた回析格子状のパター
ンで形成されている。さらにα方向に一例に並ん
だチツプC0〜G6のうち、例えば左端のチツプC0
のマークGY0と右端のチツプC6のマークGθ6との
α方向の間隔が、WAN20,21によるスポツ
ト光θSPYSPの間隔DXと一致するように定めら
れている。すなわち本実施例では離れた2ケ所の
マークGY0とマークGθ6を使つてオフアクシス方
式でウエハWAのグローバルアライメントを行な
う。このためその他のマークGY1〜GY6、マーク
0〜Gθ5は本来不要であり、なくてもよい。要
はウエハWAのα軸と平行な(又は一致した)線
分上にα方向に細長く伸びた2つのマークが間隔
DXだけ離れて存在すればよい。
First, in step 100, the wafer WA is roughly positioned using a pre-alignment device (not shown) so that the linear notch (flat) of the wafer WA is oriented in a fixed direction. The flat of wafer WA is positioned parallel to the x-axis as shown in FIG. Next, in step 101, the wafer is
The WA is transferred onto the wafer holder 2 of the stage 3, placed on the wafer holder 2 so that the flat remains parallel to the x-axis, and vacuum-adsorbed. On the wafer WA, for example, as shown in FIG. 4, a plurality of chips Cn are formed in a matrix along orthogonal arrangement coordinates αβ on the wafer WA. The α axis of the array coordinate αβ is approximately parallel to the flat of the wafer WA. In Fig. 4, among the plurality of chips Cn, α, which passes approximately through the center of the wafer WA with the array coordinates αβ, is representative.
Only chips C 0 -C 6 lined up on the axis are shown. Each chip C 0 to C 6 is provided with four alignment marks GY, Gθ, SX, and SY, respectively. Now, when the center of chip C 3 in the center of chips C 0 to C 6 is taken as the origin of the array coordinate αβ,
On the α axis, diffraction grating-like marks SY 0 to SY 6 extending linearly in the α direction are provided on the right side of the chips C 0 to C 6 , respectively. Also, on the β axis passing through the center of chip C 3 , there is a diffraction grating mark extending linearly in the β direction.
SX 3 is installed below chip C 3 , and other chips
For C 0 , C 1 , C 2 , C 4 , C 5 , and C 6 , mark SX 0 on the line passing through the center of the chip and parallel to the β axis.
~ SX2 , SX4 ~ SX6 are provided. These marks SYn and SXn are Spotlight LYS, respectively.
This is what is detected by LXS. Marks GY 0 to GY 6 and Gθ 0 to6 used for global alignment of the wafer WA are provided below each chip C 0 to C 6 . These marks GYnGθn are formed in a diffraction grating pattern extending linearly in the α direction on line segments parallel to the α axis. Further, among the chips C 0 to G 6 arranged in the α direction, for example, the leftmost chip C 0
The interval in the α direction between the mark GY 0 of the chip C 6 and the mark Gθ 6 of the right-most chip C 6 is determined to match the interval DX of the spot lights θSPYSP from the WANs 20 and 21. That is, in this embodiment, global alignment of the wafer WA is performed in an off-axis manner using marks GY 0 and Gθ 6 located at two separate locations. For this reason other marks GY 1 ~ GY 6 , marks
0 to Gθ 5 are originally unnecessary and may be omitted. The point is that two marks extending thin and thin in the α direction are spaced apart on a line parallel to (or coinciding with) the α axis of the wafer WA.
Only DX needs to exist separately.

さて、主制御装置50プリアライメント装置か
らウエハWAを受け取るときのステージ3の位置
情報、その位置から、マークGY00がそれぞれ
WAM21,20の検出(観察)視野内に位置す
るまでのステージ3の移動方向と移動量等の情報
を装置固有の定数として予め記憶している。そこ
で次のステツプ102において、主制御装置50
は、まずモータ5,6を駆動して、マークGY0
WAM21の検出視野内に位置するように、ステ
ージ3を位置決めする。その後、スポツト光
YSPの振動中心がマークGY0のy方向の中心と
一致するように、主制御装置50はWAM21か
らのアライメント信号とレーザ干渉計9からの位
置情報とに基づいてステージ3をy方向に精密に
位置決めする。スポツト光YSPの振動中心とマ
ークGY0の中心とが一致したら、その状態が維持
されるように主制御装置50はモータ6をWAM
21からのアライメント信号でサーボ(フイード
バツク)制御したまま、マークGθ6がWAN20
のスポツト光θSPによつて検出されるようにモー
タ4を駆動してウエハホルダー2を回転させる。
さらに主制御装置50はスポツト光θSPの振動中
心とマークGθ6のY方向の中心とが一致するよう
に、WAM20からのアライメント信号でモータ
4をサーボ制御する。以上の一連の動作により、
スポツト光YSPとマークGY0が一致し、スポツ
ト光θSPとマークGθ6が一致し、ステージ3の移
動座標系、すなわち座標系xyに対するウエハWA
の配列座標αβの回転ずれが補正されるとともに、
座標系xyと配列座標αβのy方向(β方向)の位
置に関する対応付け(規定)が完了する。次にウ
エハWA上の中心部分に位置するチツプC3のマー
クSX3がX−LSA系のスポツト光LXSによつて
走査されるように、ステージ3を位置決めした
後、x方向に移動させる。この際主制御装置50
は光電素子48からの時系列的な光電信号とレー
ザ干渉計10からの位置情報とに基づいて、マー
クSX3がスポツト光LXSと一致したときのウエハ
WAのx方向の位置を検出して記憶する。これに
よつて、座標系xyと配列座標αβのx方向(α方
向)の位置に関する対応付けが完了する。尚、こ
のx方向の対応付けは、露光動作の直前にX−
LSA系を使う場合は不要である。以上の動作に
より、オフアクシス方式のアライメントを主とし
たウエハWAのグローバルアライメント(配列座
標αβの座標系xyへの対応付け)が終了する。そ
して従来の方法であればウエハWA上の各チツプ
の配列設計値(配列座標αβにおけるチツプの中
心座標値)に基づいて、主制御装置50はレーザ
干渉計9,10からの位置情報を読み取つてレチ
クルRの投影像Prがチツプに重なり合うように
ステージ3のステツプアンドリピート方式による
位置決め(アドレツシング)を行なつた後そのチ
ツプに対して露光(プリント)を行なう。
Now, from the position information of the stage 3 when receiving the wafer WA from the main controller 50 pre-alignment device, the marks GY 00 are
Information such as the direction and amount of movement of the stage 3 until it is located within the detection (observation) field of view of the WAMs 21 and 20 is stored in advance as constants specific to the apparatus. Therefore, in the next step 102, the main controller 50
First, drive motors 5 and 6, and mark GY 0 is
The stage 3 is positioned within the detection field of the WAM 21. Then spot light
The main controller 50 precisely moves the stage 3 in the y direction based on the alignment signal from the WAM 21 and the position information from the laser interferometer 9 so that the vibration center of YSP coincides with the center of the mark GY 0 in the y direction. Position. When the vibration center of the spot light YSP and the center of the mark GY 0 coincide, the main controller 50 controls the motor 6 to WAM so that this state is maintained.
Mark Gθ 6 is connected to WAN 20 while under servo (feedback) control using the alignment signal from 21.
The motor 4 is driven to rotate the wafer holder 2 as detected by the spot light θSP.
Furthermore, the main controller 50 servo-controls the motor 4 using the alignment signal from the WAM 20 so that the vibration center of the spot light θSP and the center of the mark Gθ 6 in the Y direction coincide. Through the above series of operations,
The spot light YSP and the mark GY 0 match, the spot light θSP and the mark Gθ 6 match, and the wafer WA with respect to the moving coordinate system of the stage 3, that is, the coordinate system xy.
The rotational deviation of the array coordinate αβ of is corrected, and
The correspondence (definition) regarding the position of the coordinate system xy and the array coordinate αβ in the y direction (β direction) is completed. Next, the stage 3 is positioned so that the mark SX3 of the chip C3 located at the center of the wafer WA is scanned by the X-LSA spot light LXS, and then moved in the x direction. At this time, the main controller 50
is the wafer position when the mark SX 3 coincides with the spot light LXS based on the time-series photoelectric signal from the photoelectric element 48 and the position information from the laser interferometer 10.
The position of WA in the x direction is detected and stored. This completes the correspondence between the coordinate system xy and the array coordinate αβ regarding the position in the x direction (α direction). Note that this x-direction mapping is performed immediately before the exposure operation.
It is not necessary when using the LSA system. Through the above operations, the global alignment of the wafer WA (corresponding to the coordinate system xy of the array coordinates αβ), which is mainly an off-axis type alignment, is completed. In the conventional method, the main controller 50 reads the position information from the laser interferometers 9 and 10 based on the array design value of each chip on the wafer WA (the chip center coordinate value in the array coordinate αβ). After positioning (addressing) the stage 3 by a step-and-repeat method so that the projected image Pr of the reticle R overlaps the chip, the chip is exposed (printed).

ところがグローバルアライメントの完了まで
に、アライメント検出系の精度、各スポツト光の
設定精度、あるいはウエハWA上の各マークの光
学的、形状的な状態(プロセスの影響)による位
置検出精度のばらつき等によつて誤差を生じ、ウ
エハWAのチツプは座標系xyに従つて精密に位置
合せ(アドレツシング)されるとは限らない。そ
こで本発明の実施例においてはその誤差(以下シ
ヨツク・アドレス誤差と呼ぶ)を次の4つの要因
から生じたものとする。
However, until the global alignment is completed, there may be variations in the position detection accuracy due to the accuracy of the alignment detection system, the setting accuracy of each spot light, or the optical and geometric condition of each mark on the wafer WA (effects of the process). Therefore, errors occur, and the chips on the wafer WA are not necessarily precisely aligned (addressed) according to the xy coordinate system. Therefore, in the embodiment of the present invention, the error (hereinafter referred to as a shock address error) is assumed to be caused by the following four factors.

(1) ウエハの回転; これは例えばウエハWAの回転補正する際、
位置合せの基準となる2つのスポツト光YSP
とθSPとの位置関係が正確でなかつたために生
じるものであり、座標系xyに対する配列座標
αβの残存回転誤差量θで表わされる。
(1) Wafer rotation; For example, when correcting the rotation of wafer WA,
Two spot lights YSP serve as alignment standards
This occurs because the positional relationship between and θSP is not accurate, and is expressed by the residual rotational error amount θ of the array coordinate αβ with respect to the xy coordinate system.

(2) 座標系xyと直交度; これはステージ3のモータ5,6による送り
方向が正確に直交していないことにより生じ、
直交度誤差量wで表わされる。
(2) Orthogonality with the coordinate system
It is expressed as the orthogonality error amount w.

(3) ウエハのx(α)方向とy(β)方向の線形伸
縮; これはウエハWAの加工プロセスによつて、
ウエハWAが全体的に伸縮することである。こ
のためチツプの設計上の配列座標値に対して実
際のチツプ位置がαβ方向の微小量だけずれる
ことになり、特にウエハWAの周辺部で顕著に
なる。このウエハ全体の伸縮量はα(x)方向
とβ(y)方向とについてそれぞれRx,Ryで
表わされる。ただしRxはウエハWA上のx方
向(α方向)の2点間の距離の実測値と設計値
の比、RyはウエハWA上のy方向(β方向)
の2点間の距離の実測値と設計値の比で表わす
ものとする。従つてRx,Ryがともに1のとき
は伸縮なしである。
(3) Linear expansion and contraction of the wafer in the x (α) and y (β) directions; this is caused by the processing process of the wafer WA.
This means that the wafer WA expands and contracts as a whole. For this reason, the actual chip position deviates by a minute amount in the αβ direction with respect to the designed arrangement coordinate values of the chip, which is particularly noticeable in the peripheral area of the wafer WA. The amount of expansion and contraction of the entire wafer is expressed by Rx and Ry in the α(x) direction and β(y) direction, respectively. However, Rx is the ratio between the actual measured value and the designed distance between two points in the x direction (α direction) on the wafer WA, and Ry is the ratio of the distance between two points on the wafer WA in the y direction (β direction).
It is expressed as the ratio of the measured value and the designed distance between two points. Therefore, when Rx and Ry are both 1, there is no expansion or contraction.

(4) x(α)方向、y(β)方向のオフセツト; これは、アライメント系の検出精度ウエハホ
ルダー2の位置決め精度等、により、ウエハ
WAが全体的にx方向とy方向に微小量だせず
れることにより生じ、オフセツト量Ox,Oyで
表わされる。
(4) Offset in the x (α) direction and y (β) direction; This depends on the detection accuracy of the alignment system, the positioning accuracy of the wafer holder 2, etc.
This is caused by the slight deviation of WA in the x and y directions, and is expressed by offset amounts Ox and Oy.

さて、第4図にはウエハWAの残存回転誤差量
θと、ステージ3の直交度誤差量wを誇張して表
わしてある。
Now, in FIG. 4, the residual rotational error amount θ of the wafer WA and the orthogonality error amount w of the stage 3 are exaggerated.

この場合、直交座標系xyは実際には微小量w
だけ傾いた斜交座標xy′になり、ウエハWAは直
交座標系xyに対してθだけ回転したものになる。
上記(1)〜(4)の誤差要因が加わつた場合、設計上で
座標位置Dxn,Dynのシヨツト(チツプ)につい
て実際に位置決めすべきシヨツト位置Fxn,Fyn
は以下のように表わされる。ただしnは整数でシ
ヨツト(チツプ)番号を表わす。
In this case, the orthogonal coordinate system xy is actually a minute amount w
The wafer WA is rotated by θ with respect to the orthogonal coordinate system xy.
When the above error factors (1) to (4) are added, the shot position Fxn, Fyn that should be actually positioned for the shot (chip) at the coordinate position Dxn, Dyn in the design
is expressed as follows. However, n is an integer and represents a shot (chip) number.

Fxn Fyn=Rx,O O,Rycosθ,−sinθ sinθ,cosθ1,−tanw 0,1Dxn Dyn +Ox Oy=Rx・cosθ,−Rx(cosθtanw+sinθ) Ry・sinθ,Ry(−sinθtanw+cosθ)Dxn Dyn+Ox Oy ……(1) ここでwはもともと微小量であり、θもグロー
バルアライメントにより微小量に追い込まれてい
るから、一次近似を行なうと式(1)は式(2)で表わさ
れる。
Fxn Fyn=Rx, O O, Rycosθ, −sinθ sinθ, cosθ1, −tanw 0,1 Dxn Dyn +Ox Oy=Rx・cosθ, −Rx (cosθtanw+sinθ) Ry・sinθ, Ry (−sinθtanw+cosθ) Dxn Dyn+Ox Oy ……(1 ) Here, since w is originally an infinitesimal amount and θ is also reduced to an infinitesimal amount by global alignment, equation (1) can be expressed as equation (2) using first-order approximation.

Fxn Fyn=Rx,−Rx(w+θ) Ry・θ,RyDxn Dyn+Ox Oy ……(2) この式(2)より、各シヨツト位置における設計値
からの位置ずれ(εxn,εyn)は式(3)で表わされ
る。
Fxn Fyn=Rx, −Rx (w+θ) Ry・θ, RyDxn Dyn+Ox Oy ...(2) From this equation (2), the positional deviation (εxn, εyn) from the design value at each shot position is expressed by equation (3). expressed.

εxn εyn=Fxn Fyn−Dxn Dyn=Rx−1,−Rx(w+θ) Ry・θ,Ry−1Dxn Dyn+Ox Oy ……(3) さて、式(2)を行列の演算式に書き直すと、以下の
ようになる。
εxn εyn=Fxn Fyn−Dxn Dyn=Rx−1,−Rx(w+θ) Ry・θ, Ry−1Dxn Dyn+Ox Oy ……(3) Now, if we rewrite equation (2) as a matrix arithmetic equation, we get the following. become.

Fn=A・Dn+O ……(4) ただし、 Fn=Fxn Fyn ……(5) A=a11,a12 a21,a22=Rx,−Rx(w+θ) Ry・θ,Ry ……(6) Dn=Dxn Dyn ……(7) O=Ox Oy ……(8) そこで実際のシヨツト(チツプ)位置がマークの
検出により測定され、その実測値がとして検
出されたとき、位置決めすべきシヨツト位置Fn
との位置ずれ、すなわちアドレス誤差En=(−
Fn)を最小にするように誤差パラメータA(変換
行列)、O(オフセツト)を決定する。そこで評価
関数として最小二乗誤差をとるものとすると、ア
ドレス誤差Eは式(9)で表わされる。
Fn=A・Dn+O ……(4) However, Fn=Fxn Fyn ……(5) A=a 11 , a 12 a 21 , a 22 = Rx, −Rx (w+θ) Ry・θ, Ry ……(6 ) Dn=Dxn Dyn...(7) O=Ox Oy...(8) Then, the actual shot (chip) position is measured by mark detection, and when the actual measured value is detected as Fn
The positional deviation with respect to the address error En = (−
The error parameters A (transformation matrix) and O (offset) are determined so as to minimize Fn). Therefore, if the least squares error is taken as the evaluation function, the address error E is expressed by equation (9).

E=nn=1 (Exn)2nn=1 (Eyn)2nn=1 (−Fxn)2nn=1 (−Fyn)2 ……(9) そこで、アドレス誤差Eを最小にするように誤
差パラメータA,Oを決定する。
E= nn=1 (Exn) 2 + nn=1 (Eyn) 2 = nn=1 (−Fxn) 2 + nn=1 (−Fyn) 2 ……(9) So, Error parameters A and O are determined so as to minimize address error E.

ただし式(9)でmはウエハWAの複数のチツプの
うち実測したチツプ(シヨツト)の数を表わす。
さて誤差パラメータA,Oを求める際に、最小二
乗法を用いるものとすると、このままでは演算量
が多いため、誤差パラメータO(Ox,Oy)は別
に前もつて決めておくものとする。オフセツト量
(Ox,Oy)はウエハWAのグローバルなオフセ
ツト値であるので、ウエハWA上の実測したチツ
プ位置の数mで設計値(Dxn,Dyn)に対す
るアドレス誤差を平均化した値にするとよい。
However, in equation (9), m represents the number of actually measured chips (shots) among the plurality of chips on the wafer WA.
Now, if the least squares method is used to obtain the error parameters A and O, the amount of calculation will be large as it is, so the error parameters O (Ox, Oy) are determined separately in advance. Since the offset amount (Ox, Oy) is a global offset value of the wafer WA, it is preferable to use a value that averages the address error with respect to the design value (Dxn, Dyn) over several meters of the actually measured chip position on the wafer WA.

ところで位置決めすべきシヨツト位置Fnと実
測値との誤差Enのうち、x方向の成分Exnは、
式(4)〜(8)から、 Exn=−Fxn=−a11Dxn−a12Dyn−Ox
……(12) となり、誤差Enの方向の成分Eynは同様に、 Eyn=−Fyn=−a21Dxn−a22Dyn−Oy
……(13) となる。そこで式(9)の誤差Eを最小にするように
誤差パラメータAを決定すると、要素a11、a12
a21、a22は以下のようになる。
By the way, the component Exn in the x direction of the error En between the shot position Fn to be positioned and the actual measurement value is:
From equations (4) to (8), Exn=−Fxn=−a 11 Dxn−a 12 Dyn−Ox
...(12) Similarly, the component Eyn in the direction of the error En is Eyn=−Fyn=−a 21 Dxn−a 22 Dyn−Oy
...(13) becomes. Therefore, if the error parameter A is determined to minimize the error E in equation (9), the elements a 11 , a 12 ,
a 21 and a 22 are as follows.

要素a11、a12、a21、a22が求まれば、式(6)より
線形伸縮量Rx、Ry、残存回転誤差量θ、直交度
誤差量wはただちに求められる。
Once the elements a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 are determined, the linear expansion/contraction amounts Rx, Ry, the residual rotation error amount θ, and the orthogonality error amount w are immediately determined from equation (6).

Rx=a11 ……(18) Ry=a22 ……(19) θ=a21/Ry=a21/a22 ……(20) w=−(a21/Ry)−(a12/Ry)=−(a21
/a22)−(a12/a11)……(21) 従つて誤差パラメータA,Oを決定するために
は、グローバルアライメント終了後ウエハWA上
のいくつか(4つ以上)のチツプについて、X−
LSA系、Y−LSA系を用いてマークSXn、SYn
の位置を実測して実測値(、)を求める
とともに、実測したチツプの設計値(Dxn,
Dyn)を使つて、式(10)、(11)、(14)〜(17)の
演算を行なえばよい。
Rx=a 11 …(18) Ry=a 22 …(19) θ=a 21 /Ry=a 21 /a 22 …(20) w=−(a 21 /Ry)−(a 12 /Ry )=−(a 21
/a 22 ) - (a 12 /a 11 )...(21) Therefore, in order to determine the error parameters A and O, for some (4 or more) chips on the wafer WA after global alignment, X-
Mark SXn, SYn using LSA system and Y-LSA system
In addition to actually measuring the position of and finding the actual measured value (,), the actually measured design value of the chip (Dxn,
Dyn) to perform the calculations of equations (10), (11), and (14) to (17).

そこで、第3図のフローチヤート図に戻つて動
作の説明を続ける。主制御装置50はグローバル
アライメントが終了した後、ウエハWAの複数の
チツプの位置を計測する。まずステツプ103で
主制御装置50はX−LSA系のスポツト光LXS
が第4図中の左端のチツプC0に付随したマーク
SX0と平行に並ぶように、配列設計値に基づいて
ステージ3を位置決めした後、マークSX0がスポ
ツト光LXSを横切るようにステージ3をx方向
に一定量だけ移動(走査)する。この移動の間、
主制御装置50は光電素子48の時系列的な光電
信号の波形をレーザ干渉計10からのx方向の位
置情報に対応付けて記憶し、波形状態からマーク
SX0とスポツト光LXSとがx方向に関して一致し
た時点の位置x0を検出する。
Therefore, returning to the flowchart of FIG. 3, the explanation of the operation will be continued. After the global alignment is completed, the main controller 50 measures the positions of the plurality of chips on the wafer WA. First, in step 103, the main controller 50 controls the X-LSA system spot light LXS.
is the mark attached to the leftmost chip C 0 in Figure 4.
After positioning the stage 3 based on the array design values so that it is aligned parallel to SX 0 , the stage 3 is moved (scanned) by a certain amount in the x direction so that the mark SX 0 crosses the spot light LXS. During this move,
The main controller 50 stores the time-series photoelectric signal waveform of the photoelectric element 48 in association with the x-direction position information from the laser interferometer 10, and marks it based on the waveform state.
The position x 0 at the time when SX 0 and the spot light LXS coincide in the x direction is detected.

次に主制御装置50はステツプ104でY−
LSA系のスポツト光LYSがチツプC0に付随した
マークSY0と平行に並ぶように配列設計値に基づ
いてステージ3を位置決めする。その後、マーク
SY0がスポツト光LYSを横切るようにステージ3
をy方向に一定量だけ移動する。このとき主制御
装置50は光電素子38の時系列的な光電信号の
波形をレーザ干渉計9からのy方向の位置情報と
対応付けて記憶し、波形状態からマークSY0とス
ポツト光LYSとがy方向に関して一致した時点
の位置y0を検出する。そして主制御装置50はス
テツプ105でm個のチツプについて同様の位置
検出を行なつたか否かを判断して、否のときはス
テツプ106に進み、ウエハWA上の別のチツプ
まで配列設計値に基づいてステージ3を移動さ
せ、ステツプ103から再び同様の位置検出動作
を繰り返す。本実施例では例えば第5図に示すよ
うに配列座標αβの各軸上に沿つてウエハWAの中
心からほぼ等距離に位置する4つのチツプC0
C6,C7,C8と中央のチツプC3の計5つのチツプ
の各々について、ステツプ103,104の位置
検出が行なわれるものとする。従つてステツプ1
05でm=5と判断された時点で主制御装置50
には、5つの実測値(、)が記憶される
ことになる。すなわち、 (11)=(x0、y0)…チツプC022)=(x3、y3)…チツプC333)=(x6、y6)…チツプC644)=(x7、y7)…チツプC755)=(x8、y8)…チツプC8 の5つの実測値が順次検出される。尚、この5つ
の実測値を検出するとき、あるチツプの実測値が
そのチツプの設計値(Dxn、Dyn)にくらべて大
きく異つていた場合、例えばグローバルアライメ
ントによつて決まる位置決め精度の2倍以上、異
なつていた場合には、そのチツプでの実測値を無
視し、例えばそのチツプの隣りのチツプについて
マーク位置の実測を行なうようにしてもよい。こ
れは実測しようとしたチツプのマークが加工プロ
セスによつてたまたま変形した場合、そのマーク
にゴミが付着していた場合、そのマークの光学像
のコントラスト(回折光の発生強度)が弱く、光
電信号のS/N比が低い場合等に生じる位置計測
の精度劣化を補うためである。尚、位置計測の精
度劣化を補う方法としては、あらかじめ6つ以上
のチツプ、例えば第5図中で配列座標αβの4つ
の現象の各々に位置するチツプを加えて、計9つ
のチツプについて位置計測を行ない、その9つの
実測値の中から各チツプの設計値(Dxn、Dyn)
に最も近い順に5つの実測値を選び出す方法、又
は、単に設計値(Dxn、Dyn)と大きく異なる実
測値(、)を以降の演算処理で使わない
ようにする方法等がある。
Next, in step 104, the main controller 50
The stage 3 is positioned based on the array design values so that the LSA-based spot light LYS is lined up parallel to the mark SY 0 attached to the chip C 0 . then mark
Stage 3 as SY 0 crosses the spot light LYS
Move by a certain amount in the y direction. At this time, the main controller 50 stores the time-series photoelectric signal waveform of the photoelectric element 38 in association with the position information in the y direction from the laser interferometer 9, and from the waveform state marks SY 0 and spot light LYS are determined. Detect the position y 0 of the coincident point in time in the y direction. Then, in step 105, the main controller 50 determines whether or not similar position detection has been performed for m chips. Based on this, the stage 3 is moved and the same position detection operation is repeated again from step 103. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 5, four chips C 0 , C 0 ,
It is assumed that the position detection in steps 103 and 104 is performed for each of five chips in total, C 6 , C 7 , C 8 and the central chip C 3 . Therefore step 1
When it is determined that m=5 in 05, the main controller 50
Five actual measured values (,) are stored in . That is, ( 1 , 1 ) = (x 0 , y 0 )...Chip C 0 ( 2 , 2 ) = (x 3 , y 3 )... Chip C 3 ( 3 , 3 ) = (x 6 , y 6 )... Chip C 6 ( 4 , 4 ) = (x 7 , y 7 )... Chip C 7 ( 5 , 5 ) = (x 8 , y 8 )... Five actual measured values of chip C 8 are sequentially detected. When detecting these five measured values, if the measured value of a certain chip is significantly different from the design value (Dxn, Dyn) of that chip, for example, the positioning accuracy determined by global alignment may be twice as high. If there is a difference as described above, the actual measurement value for that chip may be ignored and, for example, the actual measurement of the mark position may be performed for a chip adjacent to that chip. This is because if the mark on the chip that you are trying to measure happens to be deformed during the processing process, or if there is dust attached to that mark, the contrast of the optical image of that mark (the intensity of diffracted light generated) will be weak, and the photoelectric signal will be weak. This is to compensate for the deterioration in accuracy of position measurement that occurs when the S/N ratio is low. In addition, as a method to compensate for the deterioration in the accuracy of position measurement, it is possible to measure the position of six or more chips in advance, for example, by adding the chips located at each of the four phenomena of array coordinates αβ in Fig. 5, for a total of nine chips. The design value (Dxn, Dyn) of each chip was determined from the nine actual measured values.
There is a method of selecting five measured values in the order of closest to , or a method of simply not using measured values (,) that are significantly different from the design values (Dxn, Dyn) in subsequent arithmetic processing.

次に主制御装置50はステツプ107において
先の式(10)、(11)、及び式(14)〜(17)に基づい
て誤差パラメータA,Oを決定する。この決定に
あたつて、主制御装置50は上記5つの実測値を
検出した各チツプの5つの設計値を予め選出して
おり、その設計値(Dxn、Dyn)を以下のように
記憶しているものとする。
Next, in step 107, the main controller 50 determines error parameters A and O based on the above equations (10), (11), and equations (14) to (17). In making this decision, the main controller 50 selects in advance five design values for each chip that detected the five actual measured values, and stores the design values (Dxn, Dyn) as follows. It is assumed that there is

(Dx1、Dy1)=(x0′、y0′)…チツプC0 (Dx2、Dy2)=(x3′、y3′)…チツプC3 (Dx3、Dy3)=(x6′、y6′)…チツプC6 (Dx4、Dy4)=(x7′、y7′)…チツプC7 (Dx5、Dy5)=(x8′、y8′)…チツプC8 また実際の誤差パラメータA,Oの決定に先立
つて、5つのチツプの各位置計測(所謂、ステツ
プアライメント)が終る毎に、例えば第3図のス
テツプ106でステージ3移動している間に、式
(10)、(11)、(14)〜(17)の一部の演算を同時に
実行していくことができる。すなわち、式(10)、
(11)、(14)〜(17)の中で各チツプ毎のデータ
(実測値、設計値)の代数和を表わす演算要素に
ついては、1つのチツプの実測(ステツプアライ
メント)が終了する毎に順次加算する。その演算
要素は以下の通りである。nn=1 Dxn、nn=1 Dyn、nn=1nn=1nn=1 Dxn2nn=1 Dyn2nn=1 Dxn・Dyn、nn=1 Dxn・、nn=1 Dxn・、nn=1 Dyn・、nn=1 Dyn・ (ただし本実施例ではm=5) さらにこれら演算要素のうち、ウエハWA上の
実測すべきチツプが予め決まつていて、変更がな
い場合は、設計値(Dxn、Dyn)のみを含む演算
要素について第3図中のステツプ103,10
4,105,106の実行前に算出しておくこと
もできる。このように実測値の計測動作と並行し
て、一部の演算を行なつていけば、総合的なアラ
イメント時間はそれほど長くならない。そして、
5つの実測値が得られた段階で主制御装置50は
上記演算要素の結果を使つて、式(10)、(11)でオ
フセツト量(Ox、Oy)を算出した後、そのオフ
セツオ値と上記演算要素の結果を使つてさらに式
(14)〜(17)で配列の要素a11、a12、a21、a22
算出する。以上の演算動作により、誤差パラメー
タA,Oが決定されるので、主制御装置50は次
のステツプ108で先の式(4)を使つて、ウエハ
WAの各チツプについて位置決めすべき位置、す
なわち誤差パラメータによつて補正されたシヨツ
トアドレス(Fxn、Fxy)を算出し、記憶手段
(半導体メモリ)上に、設計値(Dxn、Dyn)に
対して補正されたチツプの配列マツプ(シヨツト
アドレス表)を作成する。この配列マツプは例え
ばチツプC0に対しては位置(Fx0、Fy0)、チツプ
C1に対しては位置(Fx1、Fy1)、……という具合
に、チツプの番号に対応して、各位置データを記
憶している。
(Dx 1 , Dy 1 ) = (x 0 ′, y 0 ′)…Chip C 0 (Dx 2 , Dy 2 ) = (x 3 ′, y 3 ′)…Chip C 3 (Dx 3 , Dy 3 ) = (x 6 ′, y 6 ′)…Chip C 6 (Dx 4 , Dy 4 ) = (x 7 ′, y 7 ′)…Chip C 7 (Dx 5 , Dy 5 ) = (x 8 ′, y 8 ′ )...Chip C 8 Also, prior to determining the actual error parameters A and O, each time the position measurement of each of the five chips (so-called step alignment) is completed, the stage 3 is moved in step 106 in Fig. 3, for example. While there, the ceremony
Some of the operations (10), (11), and (14) to (17) can be executed simultaneously. That is, equation (10),
In (11), (14) to (17), the calculation element representing the algebraic sum of the data (actual measurement value, design value) for each chip is calculated every time the actual measurement (step alignment) of one chip is completed. Add sequentially. The calculation elements are as follows. nn=1 Dxn, nn=1 Dyn, nn=1 , nn=1 , nn=1 Dxn 2 , nn=1 Dyn 2 , nn=1 Dxn・Dyn , nn=1 Dxn・, nn=1 Dxn・, nn=1 Dyn・, nn=1 Dyn・ (However, in this example, m=5) Furthermore, among these calculation elements, the wafer If the chip to be measured on the WA is determined in advance and there is no change, steps 103 and 10 in FIG.
It can also be calculated before executing steps 4, 105, and 106. If some calculations are performed in parallel with the actual measurement operation in this way, the overall alignment time will not be so long. and,
At the stage when the five actual measured values are obtained, the main controller 50 uses the results of the above calculation elements to calculate the offset amounts (Ox, Oy) using equations (10) and (11), and then calculates the offset values and the above values. Using the results of the calculation elements, array elements a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 are further calculated using equations (14) to (17). Since the error parameters A and O are determined by the above calculation operation, the main controller 50 uses the above equation (4) in the next step 108 to calculate the wafer
The position to be positioned for each WA chip, that is, the shot address (Fxn, Fxy) corrected by the error parameters, is calculated and stored in the storage means (semiconductor memory) relative to the design value (Dxn, Dyn). Create a corrected chip arrangement map (shot address table). For example, for chip C 0 , this array map contains the position (Fx 0 , Fy 0 ), chip
For C 1 , each position data is stored in correspondence with the chip number, such as position (Fx 1 , Fy 1 ), etc.

次に主制御装置50は第3図のステツプ109
において、記憶された配列マツプに従つてステツ
プアンドリヒート方式でステージ3を位置決め
(アドレツシング)する。これによつてウエハ
WA上のチツプとレチクルRの投影像Prとが正確
に重なり合い、次のステツプ110でそのチツプ
に投影像Prを露光(プリント)する。そしてス
テツプ111でウエハWA上の全チツプの露光が
完了していないときは、再びステツプ109から
同様にステツプアンドリピート動作を繰り返す。
このステツプ111でウエハWA上の全チツプの
露光が終了したと判断されたら、次のステツプ1
12でウエハWAのアンロードを行ない、一枚の
ウエハの露光処理が全て完了する。
Next, the main controller 50 performs step 109 in FIG.
At this step, the stage 3 is positioned (addressed) using a step-and-reheat method according to the stored array map. This allows the wafer to
The chip on WA and the projected image Pr of the reticle R overlap accurately, and in the next step 110, the projected image Pr is exposed (printed) on the chip. If the exposure of all chips on the wafer WA is not completed in step 111, the same step-and-repeat operation is repeated from step 109.
If it is determined in step 111 that all chips on the wafer WA have been exposed, the next step 1 is performed.
At step 12, the wafer WA is unloaded, and all exposure processing for one wafer is completed.

以上、本発明の実施例からも明らかなように、
ウエハWA上でステツプアライメントするチツプ
の数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ
計測時間が増大する。そのため計測時間の短縮化
と計測精度の向上との兼ね合いから、ステツプア
ライメントするチツプは第5図に示したような配
置の5つに選ぶことが望しい。しかしながら、重
ね合せ露光する回路パターンの最小線幅がそれほ
ど細くなく(例えば2〜5μm)、あまり計測精度
を上げる必要がない場合等には、ウエハWA上の
互いに離れた3つのチツプ(例えばC0,C6,C7
についてステツプアライトメント(チツプの位置
計測)を行なえば十分であり、計測時間はより短
縮される。
As is clear from the above embodiments of the present invention,
As the number of chips step-aligned on the wafer WA increases, the measurement accuracy improves, but the measurement time increases accordingly. Therefore, from the viewpoint of reducing measurement time and improving measurement accuracy, it is desirable to select five chips for step alignment as shown in FIG. However, if the minimum line width of the circuit patterns to be overlaid and exposed is not so thin (e.g. 2 to 5 μm) and there is no need to improve measurement accuracy, three chips separated from each other on the wafer WA (e.g. C 0 , C 6 , C 7 )
It is sufficient to perform step alignment (measurement of the position of the chip), and the measurement time can be further shortened.

また、ステツプアライメントの際、各チツプの
x方向とy方向の位置をともに検出するのではな
く、ステツプアライメントする複数のチツプに付
随したマークSXnの夫々を、X−LSA系のスポ
ツト光LXSで一括に相対走査(ステージスキヤ
ン)して、各チツプのx方向の位置のみを検出し
た後、各チツプのマークSYnの夫々をY−LSA
系のスポツト光LYSで一括に相対走査して各チ
ツプのy方向の位置を検出するようにしてもよ
い。このようにすると、チツプの配列上の同一列
又は同一行に実測すべきチツプが複数個存在する
ときは、個々のチツプ毎にx方向とy方向の位置
検を出ともに行なうよりも高速な位置計測が期待
できる。
In addition, during step alignment, instead of detecting the position of each chip in both the x and y directions, the marks SXn attached to multiple chips to be step aligned are detected at once using the X-LSA spot light LXS. After performing relative scanning (stage scan) to detect only the position of each chip in the x direction, each mark SYn of each chip is subjected to Y-LSA.
The position of each chip in the y direction may be detected by performing relative scanning all at once using the spot light LYS of the system. In this way, when there are multiple chips to be measured in the same column or row on the chip array, position detection in the x and y directions is performed for each individual chip. We can expect measurements.

また主制御装置50は不図示のキーボード装置
から、ウエハW上のどのチツプについてステツプ
アライメントするかを任意に選択するようなデー
タを入力するようにすれば、ウエハWAの処理条
件により変化する表面状態(特にマーク形状)に
対して、よりフレキシブルに対応でき、位置計測
の精度向上が期待できる。また、式(10)、(11)を
使つたオフセツト量(Ox、Oy)の決定にあたつ
ては、例えばウエハWAの中心から指定範囲内に
あるチツプの位置計測結果だけを用いるようにし
てもよい。その指定範囲としては例えばウエハ
WAの直径の半分の直径を有する円内に定めた
り、その範囲の大きさをウエハWAにチツプやマ
ークを形成したときの露光装置(縮小投影型、等
倍プロジエクシヨン、プロキシミテイ等のステツ
パー)の精度特性に応じて任意に可変したりする
とよい。
Furthermore, if the main controller 50 is configured to input data for arbitrarily selecting which chip on the wafer W to perform step alignment from a keyboard device (not shown), the surface state of the wafer WA changes depending on the processing conditions. (especially mark shapes), and can be expected to improve the accuracy of position measurement. Also, when determining the offset amount (Ox, Oy) using equations (10) and (11), use only the position measurement results of chips within a specified range from the center of the wafer WA, for example. Good too. For example, the specified range is wafer
Exposure equipment (reduced projection type, 1x projection type, proximity type, etc.) used when forming chips or marks on the wafer WA. ) may be arbitrarily varied according to the accuracy characteristics of

また本実施例では、ウエハWAの全チツプにつ
いて式(4)を適用して、ステツプアンドリピート方
式のアドレツシングを行なうようにしたが、ウエ
ハWAの表面をいくつかの領域(ブロツク)に分
割し、個々のブロツク毎に最適なアライメントを
行なう、所謂ブロツクアライメントにおいても全
く同様に式(4)を適用することができる。例えば第
5図において、配列座標αβの各現象内に位置す
る4つのチツプと、図示の5つのチツプC0,C3
C6,C7,C8との計9つのチツプについてステツ
プアライメントを行なつて、各チツプの位置の実
測値を検出した後、配列座標αβの各象現毎に式
(10)、(11)、(14)〜(17)を使つて誤差パラメー
タA,Oを決定し、さらに式(4)を使つて、位置
(Fxn、Fyn)を算出するようにする。例えば配
列座標αβの第1象現のブロツクについては、第
1象現内の1つのチツプと、チツプC3,C6,C7
との4つのチツプの実測値を使つて式(4)を決定
し、第2象現内のブロツクについては第2象現内
の1つのチツプとチツプC0,C3,C7との4つの
チツプの実測値を使つて式(4)を決定する。そして
実際の露光のときは、各ブロツク毎に決定された
式(4)からのシヨツト位置(Fxn、Fyn)に基づい
て、ウエハWA上のチツプを投影像Prと位置合せ
する。このようにすると、ウエハ上での非線形要
素による位置検出、位置合せの不良が低減すると
ともに、従来のブロツクアライメントとは異な
り、平均化要素を残したままブロツク化できるの
で、各ブロツク内での重ね合せ精度がどのチツプ
でもほぼ平均しているという利点がある。それば
かりでなく、ステツパー以外の露光装置、特にミ
ラー投影露光装置との混用の際にも大きな利点を
得ることができる。一般にミラー投影露光装置で
焼かれたウエハのチツプ配列は、湾曲しているこ
とが多い。そこでステツパーにより、そのウエハ
に重ね合せ露光を行なう場合(混用;ミツクス・
アンド・マツチ)、上記のようなブロツクアライ
メントを行なえば、各ブロツク内ではチツプ配列
の湾曲が無視できる程、小さくなるため、ウエハ
全面に渡つて極めて重ね合せ精度の高い焼き付け
が可能となる。
Furthermore, in this embodiment, step-and-repeat addressing is performed by applying equation (4) to all chips on the wafer WA, but the surface of the wafer WA is divided into several areas (blocks). Equation (4) can be applied in exactly the same way to so-called block alignment, which performs optimal alignment for each block. For example, in FIG. 5, there are four chips located within each phenomenon with array coordinates αβ, and five chips C 0 , C 3 , C 3 ,
After performing step alignment for a total of nine chips, C 6 , C 7 , and C 8 and detecting the actual measured value of the position of each chip, the formula for each quadrant of array coordinates αβ is
The error parameters A and O are determined using (10), (11), and (14) to (17), and the position (Fxn, Fyn) is calculated using equation (4). For example, for a block in the first quadrant with array coordinates αβ, one chip in the first quadrant and chips C 3 , C 6 , C 7
Equation (4) is determined using the measured values of the four chips in the second quadrant. Equation (4) is determined using the measured values of the two chips. Then, during actual exposure, the chips on the wafer WA are aligned with the projected image Pr based on the shot position (Fxn, Fyn) from equation (4) determined for each block. By doing this, defects in position detection and alignment due to nonlinear elements on the wafer are reduced, and unlike conventional block alignment, blocks can be created while leaving the averaging element, so overlapping within each block can be reduced. It has the advantage that the alignment accuracy is almost average for all chips. In addition, great advantages can be obtained when the present invention is used in combination with an exposure apparatus other than a stepper, especially a mirror projection exposure apparatus. Generally, the chip array of a wafer printed with a mirror projection exposure apparatus is often curved. Therefore, when overlapping exposure is performed on the wafer using a stepper (mixed use;
If the above-described block alignment is performed, the curvature of the chip arrangement within each block becomes negligibly small, making it possible to print with extremely high overlay accuracy over the entire wafer.

以上、本発明の実施例に好適な露光装置におい
ては、レーザのスポツト光をウエハWA上のマー
クに照射して、マーク(チツプ)の位置を検出し
たが、スポツト光をウエハWA上で単振動させた
り、等速直線走査させたりするアライメント系、
又はレチクルR上のマークとウエハWA上のマー
クとを、レチクルRの上方に配置した顕微鏡対物
レンズを介して観察(検出)して位置合せを行な
う、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光学系を
使つた露光装置でも全く同様に実施できる。この
場合、ダイ・バイ・ダイアライメント時にレチク
ルRを位置合せのためにx,y方向に微動させな
いものとすれば、レチクルR上のマークの投影像
が、本実施例のスポツト光LXS、LYSに相当す
ることになる。またレチクルRを微動させる方式
のものでは、まずレチクルRを原点位置に正確に
合わせて設定する。そして複数のチツプのステツ
プアライメント(実測)の際、配列設計値に従つ
てステージをステツピングさせた後、レチクルR
のマークと実測すべきチツプのマークとが所定の
位置関係になるようにレチクルRを微動し、レチ
クルRの原点からのx,y方向への移動量を検出
することによつて、そのチツプの位置の実測値
(、)を算出することができる。
As described above, in the exposure apparatus suitable for the embodiment of the present invention, the position of the mark (chip) is detected by irradiating the laser spot light onto the mark on the wafer WA. Alignment system that allows constant speed linear scanning,
Alternatively, a so-called die-by-die alignment optical system may be used to align the marks on the reticle R and the marks on the wafer WA by observing (detecting) them through a microscope objective lens placed above the reticle R. The process can be carried out in exactly the same manner using an exposure apparatus. In this case, if the reticle R is not slightly moved in the x and y directions for alignment during die-by-die alignment, the projected image of the mark on the reticle R will be the same as the spot lights LXS and LYS of this embodiment. It will be equivalent. In addition, in the case of a method in which the reticle R is moved slightly, the reticle R is first set so as to be accurately aligned with the origin position. During step alignment (actual measurement) of multiple chips, after stepping the stage according to the array design values, the reticle R
By slightly moving the reticle R so that the mark on the chip and the mark on the chip to be measured are in a predetermined positional relationship, and detecting the amount of movement of the reticle R in the x and y directions from the origin, the chip can be measured. The actual measured value (,) of the position can be calculated.

また本実施例ではオフセツト量(Ox、Oy)を
別に単独に求めるようにして、演算処理の簡素化
を計つたが、次(9)のアドレス誤差Eを最小にする
ような誤差パラメータA,Oを、厳密な演算処理
によつて算出してもよいことは言うまでもない。
Furthermore, in this embodiment, the offset amounts (Ox, Oy) are calculated separately to simplify the calculation process, but the error parameters A, O that minimize the address error E in the following (9) are Needless to say, may be calculated by strict arithmetic processing.

(発明の効果) 以上本発明によれば、ウエハ等の基板上に形成
された複数のチツプパターン(シヨツト領域)の
全てに対して位置合せ誤差が平均的に小さくな
り、1枚の基板から得られる良品チツプの数が多
くなるといつた効果が得られる。また基板上の複
数の領域の夫々を、加工中心点、検査中心点、あ
るいは露光中心点に対して順次位置合せする際は
実測したいくつかの領域の座標位置からの推定値
に基づいてステージを移動させるだけなので、基
板上の各領域毎に座標位置を実測しては位置合せ
を行なうという方法よりもスループツトが高くな
るといつた特徴がある。さらに実測したいくつか
の領域の座標位置を演算して、一義的な関係式
(Fn=A・Dn+O)の係数A,Oを決定してい
るが、実測のときに順次ステージで移動させると
きに発生する機械的、又は電気的なランダムな誤
差が演算によつて平均化されることになり、係数
A,Oはそのようなランダムな成分の影響を受け
にくいといつた利点もある。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the alignment error is reduced on average for all of a plurality of chip patterns (shot areas) formed on a substrate such as a wafer. The greater the number of good quality chips produced, the greater the effect. In addition, when sequentially aligning multiple areas on the substrate with respect to the processing center point, inspection center point, or exposure center point, the stage is adjusted based on estimated values from the actually measured coordinate positions of several areas. Since it is only moved, the throughput is higher than that of a method in which coordinate positions are actually measured for each area on the substrate and alignment is performed. Furthermore, the coordinate positions of several actually measured areas are calculated to determine the coefficients A and O of the unique relational expression (Fn=A・Dn+O), but when moving the stage sequentially during actual measurement, There is also the advantage that mechanical or electrical random errors that occur are averaged out by calculation, and that the coefficients A and O are less susceptible to such random components.

さらに、実施例によれば誤差パラメータの決定
にあたつて最小二乗法を使つているので、いくつ
かのチツプに対するステツプアライメントの精度
のバラツキも抑えることが可能である。尚、本発
明は縮小投影型の露光装置に限らず、ステツプア
ンドリピート方式の露光装置、例えば等倍の投影
型ステツパーやプロキシミテイタイプのステツパ
ー(X線露光装置)等に広く応用できるものであ
る。また露光装置以外でも半導体ウエハや複数の
チツプパターンを有するフオトマスク等を検査す
る装置(欠陥検査、プローバ等)で、各チツプ毎
にステツプアンドリピート方式で検査視野やプロ
ーブ針等の基準位置に対して位置合せするものに
おいても、同様に本発明を実施することができ
る。
Furthermore, according to the embodiment, since the least squares method is used to determine the error parameters, it is possible to suppress variations in step alignment accuracy for several chips. Note that the present invention is not limited to reduction projection type exposure apparatuses, but can be widely applied to step-and-repeat type exposure apparatuses, such as life-size projection type steppers and proximity type steppers (X-ray exposure apparatuses). . In addition to exposure equipment, equipment (defect inspection, prober, etc.) that inspects semiconductor wafers, photomasks with multiple chip patterns, etc. uses a step-and-repeat method for each chip to adjust the inspection field of view and the reference position of the probe needle, etc. The present invention can be implemented similarly in the case of alignment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を好適な縮小投影型露
光装置の概略的な構成を示す斜視図、第2図は第
1図の装置におけるアライメント系の各検出中心
の位置関係を示す平面図、第3図は本発明の位置
合せ方法を使つた全体的な動作手順を表わすフロ
ーチヤート図、第4図は第1図の装置を使つて、
位置合せ、及び露光するのに好適なウエハの平面
図、第5図はステツプアライメントするチツプの
位置を示すウエハの平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、WA……ウエハ、
CP,Cn……チツプ、αβ……配列座標、103,
104……ステツプアライメントによ8実測工
程、107……誤差パラメータを決定する工程、
108,109,110,111……補正された
実際のチツプ配列座標に沿つてステツプアンドリ
ピート方式で位置決めする工程。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship of each detection center of the alignment system in the apparatus shown in FIG. , FIG. 3 is a flowchart showing the overall operating procedure using the alignment method of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing the overall operating procedure using the alignment method of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a wafer suitable for alignment and exposure. FIG. 5 is a plan view of a wafer showing the positions of chips to be step aligned. [Explanation of symbols of main parts], WA...Wafer,
CP, Cn... Chip, αβ... Array coordinates, 103,
104... 8 actual measurement steps by step alignment, 107... Step of determining error parameters,
108, 109, 110, 111 . . . Steps of positioning by step-and-repeat method along the corrected actual chip arrangement coordinates.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被処理基板に設計上の配列座標に沿つて規則
的に整列した複数のチツプパターンの夫々を、所
定の基準位置に対してステツプアンドリピート方
式で順次位置合せする方法において、該ステツプ
アンドリピート方位の位置合せに先立つて、前記
チツプパターンの設計上の配列座標値に基づいて
前記被処理基板を移動させ、前記複数のチツプパ
ターンのいくつかを前記基準位置に合せたときの
各位置を実測する実測工程と;前記設計上の配列
座標値と前記ステツプアンドリピート方式で位置
合せすべき実際の配列座標とが所定の誤差パラメ
ータを含んで一義的な関係になるものとしたと
き、前記複数の実測値と前記実際の配列座標値と
の平均的な偏差が最小になるように前記誤差パラ
メータを決定する第1演算工程と;該決定された
誤差パラメータと前記設計上の配列座標値とに基
づいて前記実際の配列座標値を算出する第2演算
工程と;ステツプアンドリピート方式の位置合せ
のときに、該第2演算工程で算出された実際の配
列座標値に応じて前記被処理基板を位置決めする
工程とを含むことを特徴とする位置合せ方法。 2 前記被処理基板を複数のブロツク領域に分け
たとき、着目する1つのブロツク領域内に存在す
るいくつかのチツプパターンに対して前記実測工
程、第1演算工程、及び第2演算工程を行い、ス
テツプアンドリピート方式で前記着目するブロツ
ク領域内の各チツプパターンを位置合せするとき
は、該着目する領域内に関して前記第2演算工程
で算出された実際の配列座標値に応じて前記位置
決め工程を行うことを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の方法。 3 複数の被加工領域Cnが2次元に規則的に形
成された基板WAを、前記被加工領域の配列座標
(α、β)が予め定められた直交座標系x,yに
対してほぼ平行になるように保持し、前記直交座
標系内で2次元移動させるステージ3と、該ステ
ージの座標位置を計測する位置計測手段9,10
と、前記直交座標系内の所定位置に加工中心点
AXを有し、前記ステージ上の基板の被加工領域
を加工する加工手段R,1と、前記複数の被加工
領域の夫々の内部に設定された特定点の1つが前
記加工中心点に対して所定の位置関係に導かれる
ように前記ステージの移動を制御する制御手段
5,6,50とを備えた位置合せ装置において、 (a) 前記複数の被加工領域Cnの設計上の配列座
標(α、β)に基づいて、前記複数の被加工領
域Cnの各特定点を前記加工中心点AXへ導くよ
うな前記ステージ3の設計上の座標値Dnを記
憶する記憶手段と; (b) 前記複数の被加工領域Cnのうち互いに異な
るm(ただし、m<n)個の被加工領域の各特
定点の座標位置を前記位置計測手段9,10の
計測値に基づいて実測することによつて、前記
m個の被加工領域の各特定点を前記加工中心点
AXと一致させるための前記ステージ3の座標
値を特定する実測手段30〜38,41〜
48,50,103,104と; (c) 前記複数の被加工領域Cnの各特定点を前記
加工中心点AXに一致させるための前記ステー
ジ3の移動座標値Fnを、前記設計座標値Dnに
基づいて算出するために、所定の誤差パラメー
タA,Oを用いて、 Fn=A・Dn+O の演算を行う第1演算手段108と; (d) 前記m個の被加工領域の各実測座標値と、
該m個の被加工領域の夫々に対応した各設計座
標値Dnとに基づいて、前記各実測座標値と
前記移動座標値Fnとの偏差を前記m個以下の
実測した被加工領域の夫々で最も小さくするよ
うな前記誤差パラメータA,Oの値を算出する
第2演算手段107とを備え、 前記制御手段は、算出された誤差パラメータ
A,Oの値を用いて前記第1演算手段108で
決定される移動座標値Fnに前記ステージ3を
順次移動させることを特徴とする位置合せ装
置。 4 前記実測手段は、前記複数の被加工領域Cn
のうち、n個未満で3個以上のm個の被加工領域
の各特定点の座標値を実測することを特徴と
する特許請求の範囲第3項に記載の装置。 5 前記第2演算手段は、前記実測されたm個の
被加工領域の各特定点の実測座標値がほぼ正
常に得られたか否かを判定する手段と、正常に得
られなかつた実測座標値を前記誤差パラメータ
A,Oの値の演算から除外する手段とを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第3項又は第4項に
記載の装置。 6 前記実測手段は、前記実測座標値が正常
に得られなかつたと判定されたとき、該正常でな
い実測座標値を検出した被加工領域の近傍に位置
する別の被加工領域について前記実測座標値を検
出することを特徴とする特許請求の範囲第3項又
は第4項に記載の装置。 7 前記加工手段は、前記基板上の1つの被加工
領域に重ね合わせすべきパターン領域Prを備え
たレチクルRを含み、前記ステージと共同して該
レチクルRのパターン領域を前記基板の複数の被
加工領域の夫々にステツプアンドリピート方式で
露光することを特徴とする特許請求の範囲第3項
から第6項のいずれか1項に記載の装置。 8 前記第1演算手段は、前記移動座標値Fnと
設計座標値Dnとを、それぞれ前記直交座標系
(x、y)の各座標軸方向の値に分けてFn=
(Fxn、Fyn)、Dn=(Dxn、Dyn)とし、前記誤
差パラメータA,Oをベクトルとしたとき、 Fxn Fyn=a11 a12 a21 a22Dxn Dyn+Ox Oy の演算を行うとともに、 前記第2演算手段は、前記誤差パラメータのう
ち少なくとも4つの要素a11、a12、a21、a22を最
小二乗法によつて算出することを特徴とする特許
請求の範囲第3項、又は第7項に記載の装置。 9 複数の領域Cnが2次元に規則的に形成され
た基板WAを、前記領域の配列座標(α、β)が
予め定められた直交座標系(x、y)に対してほ
ぼ平行になるように保持し、前記直交座標内で2
次元移動させるステージ3と、該ステージの座標
位置を計測する位置計測手段9,10と、前記直
交座標系内に所定位置に検査中心点AXを有し、
前記ステージ上の基板の領域を検査する検査手段
R,1と、前記複数の領域の夫々の内部に設定さ
れた特定点の1つが前記検査中心点に対して所定
の位置関係に導かれるように前記ステージの移動
を制御する制御手段5,6,50とを備えた位置
合せ装置において、 (a) 前記複数の領域Cnの設計上の配列座標(α、
β)に基づいて、前記複数の領域Cnの各特定
点を前記検査中心点AXへ導くような前記ステ
ージ3の設計上の座標値Dnを記憶する記憶手
段と; (b) 前記複数の領域Cnのうち互いに異なるm(た
だし、m<n)個の領域の各特定点の座標位置
を前記位置計測手段9,10の計測値に基づい
て実測することによつて、前記m個の領域の各
特定点を前記検査中心点AXと一致させるため
の前記ステージ3の座標値を特定する実測
手段30〜38,41〜48,50,103,
104と; (c) 前記複数の領域Cnの各特定点を前記検査中
心点AXに一致させるための前記ステージ3の
移動座標値Fnを、前記設計座標値Dnに基づい
て算出するために、所定の誤差パラメータA,
Oを用いて、 Fn=A・Dn+O の演算を行う第1演算手段108と; (d) 前記m個の領域の各実測座標値と、該m
個の領域の夫々に対応した各設計座標値Dnと
に基づいて、前記各実測座標値と前記移動
座標値Fnとの偏差を前記m個以下の実測した
領域の夫々で最も小さくするような前記誤差パ
ラメータA,Oの値を算出する第2演算手段1
07とを備え、 前記制御手段は、算出された誤差パラメータ
A,Oの値を用いて前記第1演算手段108で
決定される移動座標値Fnに前記ステージ3を
順次移動させることを特徴とする位置合せ装
置。 10 所定の配列座標(α,β)に従つて2次元
に配列される複数のシヨツト領域Cnと、該複数
のシヨツト領域の夫々に付随して、各シヨツト領
域の中心点と一致の位置関係で配置されるマーク
SXn,SYnとが形成された感応基板WAを、前記
配列座標が所定の直交座標系x,yとほぼ平行に
なるように保持し、前記直交座標系内で2次元移
動させるステージ3と、該ステージの座標位置を
計測する位置計測手段9,10と、前記直交座標
系内の所定位置に露光中心点を有し、該露光中心
点と前記感応基板上のシヨツト領域の中心点とが
一致したとき、該シヨツト領域に重なり合うパタ
ーン領域Prを露光する露光手段R,1と、前記
直交座標系内の前記露光中心点と一義的な位置に
検出中心点を有し、前記感応基板上のマークを検
出するマーク検出手段30〜38、41〜48
と、該マーク検出手段によつて前記感応基板上の
任意のマークが検出されるように前記ステージを
移動させるとともに、前記感応基板上に任意のシ
ヨツト領域の中心点が前記露光中心点に一致する
ように前記ステージを移動させるための制御手段
5,6,50とを備えた位置合せ装置において、 (a) 前記複数のシヨツト領域の各中心点を前記露
光中心点と一致させるような前記ステージの設
計上の座標値Dnを記憶する記憶手段と; (b) 前記マーク検出手段と前記位置計測手段とを
用いて、前記感応基板上のm(ただしm<n)
個のシヨツト領域の夫々に付随した前記マーク
が前記検出中心点と一致するような前記ステー
ジの座標値を検出することによつて、前記m個
のシヨツト領域の各中心点を前記露光中心点と
一致させるための前記ステージの実測座標値
Fnを特定するシヨツト座標実測手段50,1
03,104と; (c) 前記複数のシヨツト領域の夫々を前記露光手
段のパターン領域で順次露光するときの前記ス
テージの移動座標値Fnを、前記設計座標値Dn
から所定の係数A,Oを伴つて一義的に表され
る関係式に基づいて算出する第1演算手段10
8と; (d) 前記m個のシヨツト領域の各実測座標値
と、該m個のシヨツト領域の夫々に対応した前
記移動座標値Fnとの各偏差がいずれも最小と
なるように、前記実測座標値とそれに対応
した前記設計座標値Dnとに基づいて前記第1
演算手段の係数の値を算出する第2演算手段1
07とを備えたことを特徴とする位置合せ装
置。
[Claims] 1. A method for sequentially aligning each of a plurality of chip patterns regularly arranged on a substrate to be processed along designed arrangement coordinates with respect to a predetermined reference position using a step-and-repeat method. , prior to alignment in the step-and-repeat direction, the substrate to be processed is moved based on the designed arrangement coordinate values of the chip patterns, and some of the plurality of chip patterns are aligned with the reference position. an actual measurement step of actually measuring each position; the designed array coordinate values and the actual array coordinates to be aligned by the step-and-repeat method are assumed to have a unique relationship including a predetermined error parameter; a first calculation step of determining the error parameter so that an average deviation between the plurality of measured values and the actual array coordinate value is minimized; the determined error parameter and the designed array; a second calculation step of calculating the actual array coordinate values based on the coordinate values; during step-and-repeat alignment; An alignment method comprising the step of positioning a substrate to be processed. 2. When the substrate to be processed is divided into a plurality of block regions, performing the actual measurement step, the first calculation step, and the second calculation step on several chip patterns existing in one block region of interest; When aligning each chip pattern within the block area of interest using the step-and-repeat method, the positioning step is performed in accordance with the actual array coordinate values calculated in the second calculation step with respect to the area of interest. A method according to claim 1, characterized in that: 3 A substrate WA on which a plurality of processed regions Cn are regularly formed in two dimensions is arranged so that the arrangement coordinates (α, β) of the processed regions are almost parallel to a predetermined orthogonal coordinate system x, y. a stage 3 that is held so that
and the machining center point at a predetermined position within the orthogonal coordinate system.
A processing means R,1 having an AX and processing a processing area of the substrate on the stage, and one of the specific points set inside each of the plurality of processing areas with respect to the processing center point. In an alignment apparatus comprising control means 5, 6, and 50 for controlling the movement of the stage so as to lead to a predetermined positional relationship, (a) the design arrangement coordinates (α , β) for storing design coordinate values Dn of the stage 3 that lead each specific point of the plurality of work areas Cn to the processing center point AX; By actually measuring the coordinate position of each specific point of m (however, m<n) mutually different work areas among the work area Cn of , based on the measurement values of the position measuring means 9 and 10, Each specific point of the m workpiece areas is the machining center point.
Actual measurement means 30 to 38, 41 to specify coordinate values of the stage 3 to match with AX
48, 50, 103, 104; (c) moving coordinate values Fn of the stage 3 for aligning each specific point of the plurality of work areas Cn with the machining center point AX to the design coordinate value Dn; (d) a first calculation means 108 that calculates Fn=A・Dn+O using predetermined error parameters A and O; ,
Based on each of the design coordinate values Dn corresponding to each of the m workpiece regions, the deviation between each of the measured coordinate values and the movement coordinate value Fn is calculated for each of the m or less actually measured workpiece regions. and a second calculation means 107 for calculating the values of the error parameters A and O to minimize them, and the control means calculates the values of the error parameters A and O so as to minimize them, and the control means uses the calculated values of the error parameters A and O to A positioning device characterized in that the stage 3 is sequentially moved to determined movement coordinate values Fn. 4. The actual measurement means includes the plurality of processing areas Cn
4. The apparatus according to claim 3, wherein coordinate values of each of m specific points of three or more machining areas, which are less than n and are at least n, are actually measured. 5. The second calculation means includes means for determining whether or not the actually measured coordinate values of each specific point of the m workpiece regions have been obtained almost normally, and the actually measured coordinate values that have not been normally obtained. 5. The apparatus according to claim 3, further comprising means for excluding the error parameters A and O from calculation of the values of the error parameters A and O. 6. When it is determined that the actually measured coordinate values have not been obtained normally, the actual measuring means measures the actually measured coordinate values for another workpiece area located in the vicinity of the workpiece area in which the abnormal actually measured coordinate values have been detected. The device according to claim 3 or 4, characterized in that it detects. 7 The processing means includes a reticle R provided with a pattern region Pr to be superimposed on one processing region on the substrate, and cooperates with the stage to move the pattern region of the reticle R into a plurality of processing regions on the substrate. 7. The apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein each processing area is exposed by a step-and-repeat method. 8 The first calculation means divides the movement coordinate value Fn and the design coordinate value Dn into values in each coordinate axis direction of the orthogonal coordinate system (x, y), and calculates Fn=
(Fxn, Fyn), Dn=(Dxn, Dyn), and when the error parameters A and O are vectors, Fxn Fyn=a 11 a 12 a 21 a 22 Dxn Dyn+Ox Oy is calculated, and the second Claim 3 or 7, wherein the calculation means calculates at least four elements a 11 , a 12 , a 21 , and a 22 of the error parameters by a least squares method. The device described in. 9 A substrate WA on which a plurality of regions Cn are regularly formed in two dimensions is arranged so that the arrangement coordinates (α, β) of the regions are almost parallel to a predetermined orthogonal coordinate system (x, y). and 2 in the orthogonal coordinates.
It has a stage 3 that moves dimensionally, position measuring means 9 and 10 that measures the coordinate position of the stage, and an inspection center point AX at a predetermined position within the orthogonal coordinate system,
Inspection means R,1 for inspecting a region of the substrate on the stage, and one of the specific points set inside each of the plurality of regions is guided to a predetermined positional relationship with respect to the inspection center point. In the positioning apparatus comprising control means 5, 6, and 50 for controlling the movement of the stage, (a) the designed arrangement coordinates (α,
(b) storage means for storing design coordinate values Dn of the stage 3 that lead each specific point of the plurality of regions Cn to the inspection center point AX based on β); By actually measuring the coordinate position of each specific point in m (m<n) different regions among them based on the measurement values of the position measuring means 9 and 10, each of the m regions is actual measurement means 30 to 38, 41 to 48, 50, 103 for specifying coordinate values of the stage 3 to match a specific point with the inspection center point AX;
104; (c) A predetermined value is calculated based on the design coordinate value Dn to calculate a movement coordinate value Fn of the stage 3 for aligning each specific point of the plurality of regions Cn with the inspection center point AX. error parameter A,
a first calculation means 108 that calculates Fn=A・Dn+O using
Based on each of the design coordinate values Dn corresponding to each of the m or less actually measured regions, the Second calculation means 1 for calculating values of error parameters A and O
07, and the control means sequentially moves the stage 3 to the movement coordinate value Fn determined by the first calculation means 108 using the calculated error parameters A and O. Alignment device. 10 A plurality of shot areas Cn arranged two-dimensionally according to predetermined array coordinates (α, β), and accompanying each of the plurality of shot areas, a positional relationship that coincides with the center point of each shot area. mark to be placed
a stage 3 that holds the sensitive substrate WA on which SXn and SYn are formed so that the array coordinates are substantially parallel to a predetermined orthogonal coordinate system x, y, and moves the sensitive substrate WA two-dimensionally within the orthogonal coordinate system; Position measuring means 9 and 10 for measuring the coordinate position of the stage, and an exposure center point at a predetermined position within the orthogonal coordinate system, and the exposure center point and the center point of the shot area on the sensitive substrate coincide with each other. At this time, an exposure means R,1 for exposing a pattern area Pr overlapping with the shot area, and a detection center point located at a position unique to the exposure center point in the orthogonal coordinate system, and a mark on the sensitive substrate are provided. Mark detection means 30 to 38, 41 to 48 to detect
and moving the stage so that an arbitrary mark on the sensitive substrate is detected by the mark detection means, and the center point of an arbitrary shot area on the sensitive substrate coincides with the exposure center point. In the positioning apparatus comprising control means 5, 6, and 50 for moving the stage as shown in FIG. (b) m (where m<n) on the sensitive substrate using the mark detection means and the position measurement means;
By detecting coordinate values of the stage such that the mark attached to each of the m shot areas coincides with the detection center point, the center point of each of the m shot areas can be set as the exposure center point. Actual coordinate values of the stage for matching
Shot coordinate measurement means 50, 1 for specifying Fn
03, 104; (c) The movement coordinate value Fn of the stage when sequentially exposing each of the plurality of shot areas with the pattern area of the exposure means is set to the design coordinate value Dn.
A first calculating means 10 that calculates based on a relational expression uniquely expressed with predetermined coefficients A and O from
(d) The actual measurement is performed so that each deviation between each actual measurement coordinate value of the m shot areas and the movement coordinate value Fn corresponding to each of the m shot areas is minimized. the first coordinate value based on the coordinate value and the corresponding design coordinate value Dn;
Second calculation means 1 for calculating the value of the coefficient of the calculation means
07. An alignment device characterized by comprising:
JP59167020A 1984-08-09 1984-08-09 Alignment method Granted JPS6144429A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59167020A JPS6144429A (en) 1984-08-09 1984-08-09 Alignment method
US06/915,027 US4780617A (en) 1984-08-09 1986-10-03 Method for successive alignment of chip patterns on a substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59167020A JPS6144429A (en) 1984-08-09 1984-08-09 Alignment method

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5201725A Division JPH0738376B2 (en) 1993-08-13 1993-08-13 Projection exposure device
JP6314725A Division JP2638528B2 (en) 1994-12-19 1994-12-19 Positioning method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6144429A JPS6144429A (en) 1986-03-04
JPH0447968B2 true JPH0447968B2 (en) 1992-08-05

Family

ID=15841900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59167020A Granted JPS6144429A (en) 1984-08-09 1984-08-09 Alignment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6144429A (en)

Families Citing this family (99)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232326A (en) * 1987-03-20 1988-09-28 Canon Inc Alignment
JPS63232321A (en) * 1987-03-20 1988-09-28 Canon Inc Alignment
JPS63232322A (en) * 1987-03-20 1988-09-28 Canon Inc Alignment
JPS63299122A (en) * 1987-05-29 1988-12-06 Canon Inc Aligner
JP2517637B2 (en) * 1988-02-15 1996-07-24 キヤノン株式会社 Mark position detecting method and apparatus to which the same is applied
JPH01243419A (en) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd Position alignment method
JP2711582B2 (en) * 1990-05-29 1998-02-10 キヤノン株式会社 Positioning method
JP2698217B2 (en) * 1991-01-09 1998-01-19 株式会社日立製作所 Semiconductor wafer alignment method
JP3991165B2 (en) * 1995-06-20 2007-10-17 株式会社ニコン Alignment method and exposure method
JPH09148217A (en) * 1995-11-17 1997-06-06 Mitsubishi Electric Corp Method of alignment
JP2663939B2 (en) * 1996-06-13 1997-10-15 株式会社ニコン Positioning method
JPH1079333A (en) * 1996-09-03 1998-03-24 Mitsubishi Electric Corp Aligning method
CN1144263C (en) 1996-11-28 2004-03-31 株式会社尼康 Aligner and method for exposure
US6885908B2 (en) 1997-02-14 2005-04-26 Nikon Corporation Method of determining movement sequence, alignment apparatus, method and apparatus of designing optical system, and medium in which program realizing the designing method
JPH10303126A (en) 1997-02-28 1998-11-13 Nikon Corp Method for deciding moving sequence
JP3634563B2 (en) * 1997-05-09 2005-03-30 キヤノン株式会社 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US6180289B1 (en) 1997-07-23 2001-01-30 Nikon Corporation Projection-microlithography mask with separate mask substrates
JPH11142121A (en) 1997-11-11 1999-05-28 Nikon Corp Distortion measurement method and distortion measurement device for reticule
AU1053199A (en) 1997-11-14 1999-06-07 Nikon Corporation Exposure apparatus and method of manufacturing the same, and exposure method
EP1063186A1 (en) 1997-12-03 2000-12-27 Nikon Corporation Substrate transferring device and method
JP2000173897A (en) 1998-12-08 2000-06-23 Mitsubishi Electric Corp Exposure accuracy control method, device and recording
TW466542B (en) 1999-02-26 2001-12-01 Nippon Kogaku Kk A stage device and a method of manufacturing same, a position controlling method, an exposure device and a method of manufacturing same, and a device and a method of manufacturing same
JP2000353657A (en) 1999-06-14 2000-12-19 Mitsubishi Electric Corp Exposure method, aligner, and semiconductor device manufactured using the aligner
US6885430B2 (en) 2000-11-16 2005-04-26 Nikon Corporation System and method for resetting a reaction mass assembly of a stage assembly
US6958808B2 (en) 2000-11-16 2005-10-25 Nikon Corporation System and method for resetting a reaction mass assembly of a stage assembly
US6788385B2 (en) 2001-06-21 2004-09-07 Nikon Corporation Stage device, exposure apparatus and method
TWI338323B (en) 2003-02-17 2011-03-01 Nikon Corp Stage device, exposure device and manufacguring method of devices
WO2004075268A1 (en) 2003-02-19 2004-09-02 Nikon Corporation Transfer method, exposure method and exposure device, and device manufacturing method
KR101163435B1 (en) 2003-04-09 2012-07-13 가부시키가이샤 니콘 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP4315198B2 (en) 2003-04-11 2009-08-19 株式会社ニコン Lithographic apparatus for maintaining immersion liquid under an optical assembly, immersion liquid maintenance method and device manufacturing method using them
KR101146962B1 (en) 2003-06-19 2012-05-22 가부시키가이샤 니콘 Exposure device and device producing method
CN100468624C (en) 2003-08-07 2009-03-11 株式会社尼康 Exposure method and exposure apparatus, stage unit, and device manufacturing method
TW201738932A (en) 2003-10-09 2017-11-01 Nippon Kogaku Kk Exposure apparatus, exposure method, and device producing method
TW201834020A (en) 2003-10-28 2018-09-16 日商尼康股份有限公司 Optical illumination device, exposure device, exposure method and device manufacturing method
TWI512335B (en) 2003-11-20 2015-12-11 尼康股份有限公司 Light beam converter, optical illuminating apparatus, exposure device, and exposure method
EP1710835B1 (en) 2004-01-07 2019-08-28 Nikon Corporation Stacked device and method for stacking integrated circuit devices
US7589822B2 (en) 2004-02-02 2009-09-15 Nikon Corporation Stage drive method and stage unit, exposure apparatus, and device manufacturing method
EP3093873B1 (en) 2004-02-04 2017-10-11 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and method for producing a device
TWI412067B (en) 2004-02-06 2013-10-11 尼康股份有限公司 Polarization changing device, optical illumination apparatus, light-exposure apparatus and light-exposure method
US7728953B2 (en) 2004-03-01 2010-06-01 Nikon Corporation Exposure method, exposure system, and substrate processing apparatus
US7034917B2 (en) 2004-04-01 2006-04-25 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and device manufactured thereby
KR101206671B1 (en) 2004-04-09 2012-11-29 가부시키가이샤 니콘 Drive method for mobile body, stage device, and exposure device
US7259828B2 (en) * 2004-05-14 2007-08-21 Asml Netherlands B.V. Alignment system and method and device manufactured thereby
US20080192226A1 (en) 2004-06-07 2008-08-14 Nikon Corporation Stage Unit, Exposure Apparatus, and Exposure Method
KR20160137690A (en) 2004-06-09 2016-11-30 가부시키가이샤 니콘 Substrate holding device, exposure apparatus having same, exposure method, method for producing device, and liquid repellent plate
WO2006019166A1 (en) 2004-08-19 2006-02-23 Nikon Corporation Alignment information display method, program thereof, alignment method, exposure method, device manufacturing method, display system, display device, program, and measurement/inspection device
JP2006140204A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Nikon Corp Measurement condition optimizing method, position measuring method using the same, positioning method using the same, device manufacturing method using the same, measurement condition optimizing system, position measuring device using the same, exposure device using the same
US7557529B2 (en) 2005-01-11 2009-07-07 Nikon Corporation Stage unit and exposure apparatus
JP4872916B2 (en) 2005-04-18 2012-02-08 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
EP3232270A3 (en) 2005-05-12 2017-12-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
JP2006339303A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Nikon Corp Exposure apparatus and method, and manufacturing method of device
JPWO2007055237A1 (en) 2005-11-09 2009-04-30 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
EP1975982A1 (en) 2005-12-28 2008-10-01 Nikon Corporation Pattern formation method and pattern formation apparatus, exposure metho and exposure apparatus, and device manufacturing method
US8411271B2 (en) 2005-12-28 2013-04-02 Nikon Corporation Pattern forming method, pattern forming apparatus, and device manufacturing method
CN101300662B (en) * 2005-12-28 2012-05-09 株式会社尼康 Pattern forming method, pattern forming apparatus, and device manufacturing method
EP3171220A1 (en) 2006-01-19 2017-05-24 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
EP1986224A4 (en) 2006-02-16 2012-01-25 Nikon Corp Exposure apparatus, exposing method, and device manufacturing method
KR20080102192A (en) 2006-02-16 2008-11-24 가부시키가이샤 니콘 Exposure apparatus, exposing method, and device manufacturing method
TW200801833A (en) 2006-02-16 2008-01-01 Nikon Corp Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
US8134681B2 (en) 2006-02-17 2012-03-13 Nikon Corporation Adjustment method, substrate processing method, substrate processing apparatus, exposure apparatus, inspection apparatus, measurement and/or inspection system, processing apparatus, computer system, program and information recording medium
CN101986209B (en) 2006-02-21 2012-06-20 株式会社尼康 Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
EP3327507B1 (en) 2006-02-21 2019-04-03 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
WO2007097466A1 (en) 2006-02-21 2007-08-30 Nikon Corporation Measuring device and method, processing device and method, pattern forming device and method, exposing device and method, and device fabricating method
JP5077770B2 (en) 2006-03-07 2012-11-21 株式会社ニコン Device manufacturing method, device manufacturing system, and measurement / inspection apparatus
TWI454859B (en) 2006-03-30 2014-10-01 尼康股份有限公司 Mobile device, exposure device and exposure method, and component manufacturing method
US8125613B2 (en) 2006-04-21 2012-02-28 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
KR20090018024A (en) 2006-05-18 2009-02-19 가부시키가이샤 니콘 Exposure method and apparatus, maintenance method and device manufacturing method
JP2008004928A (en) 2006-05-22 2008-01-10 Nikon Corp Exposure method and apparatus, maintenance method, and device manufacturing method
EP2037487A4 (en) 2006-06-09 2014-07-02 Nikon Corp Apparatus with mobile body, exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method
JP4865414B2 (en) * 2006-06-22 2012-02-01 トッキ株式会社 Alignment method
KR101634893B1 (en) 2006-08-31 2016-06-29 가부시키가이샤 니콘 Mobile body drive method and mobile body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
TWI655517B (en) 2006-08-31 2019-04-01 日商尼康股份有限公司 Exposure apparatus and method, and component manufacturing method
KR101711323B1 (en) 2006-08-31 2017-02-28 가부시키가이샤 니콘 Mobile body drive method and mobile body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
EP2993523B1 (en) 2006-09-01 2017-08-30 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
KR101660667B1 (en) 2006-09-01 2016-09-27 가부시키가이샤 니콘 Mobile object driving method, mobile object driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method and calibration method
JP4905455B2 (en) 2006-09-08 2012-03-28 株式会社ニコン Mask, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5151989B2 (en) 2006-11-09 2013-02-27 株式会社ニコン HOLDING DEVICE, POSITION DETECTION DEVICE, EXPOSURE DEVICE, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
US8164736B2 (en) 2007-05-29 2012-04-24 Nikon Corporation Exposure method, exposure apparatus, and method for producing device
US8098362B2 (en) 2007-05-30 2012-01-17 Nikon Corporation Detection device, movable body apparatus, pattern formation apparatus and pattern formation method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
TWI443472B (en) 2007-07-13 2014-07-01 尼康股份有限公司 Pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, and component manufacturing method and element
KR101538246B1 (en) 2007-07-18 2015-07-20 가부시키가이샤 니콘 Measurement method, stage apparatus, and exposure apparatus
EP2187430B1 (en) 2007-07-24 2018-10-03 Nikon Corporation Position measuring system, exposure apparatus, position measuring method, exposure method, and device manufacturing method
US8237919B2 (en) 2007-08-24 2012-08-07 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method for continuous position measurement of movable body before and after switching between sensor heads
US8867022B2 (en) 2007-08-24 2014-10-21 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, and device manufacturing method
US9304412B2 (en) 2007-08-24 2016-04-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and measuring method
US8218129B2 (en) 2007-08-24 2012-07-10 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, measuring method, and position measurement system
US8023106B2 (en) 2007-08-24 2011-09-20 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP5267029B2 (en) 2007-10-12 2013-08-21 株式会社ニコン Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8379187B2 (en) 2007-10-24 2013-02-19 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9116346B2 (en) 2007-11-06 2015-08-25 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
TWI454851B (en) 2007-12-28 2014-10-01 尼康股份有限公司 An exposure apparatus, a moving body driving system, a pattern forming apparatus, and an exposure method, and an element manufacturing method
JP2009206143A (en) * 2008-02-26 2009-09-10 Seiko Instruments Inc Alignment method
JP2011029458A (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Nikon Corp Method and apparatus for manufacturing multilayer semiconductor device
US9746787B2 (en) 2011-02-22 2017-08-29 Nikon Corporation Holding apparatus, exposure apparatus and manufacturing method of device
JP6159072B2 (en) 2011-11-30 2017-07-05 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, imprint method, and article manufacturing method
US10134622B2 (en) 2012-06-06 2018-11-20 Ev Group E. Thallner Gmbh Apparatus and method for ascertaining orientation errors
JP6643834B2 (en) * 2015-09-02 2020-02-12 キヤノン株式会社 Distortion detection method, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP6337179B2 (en) * 2017-05-10 2018-06-06 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー Apparatus and method for determining alignment error
JP2023053800A (en) 2021-10-01 2023-04-13 キヤノン株式会社 Method for determining arrangement of a plurality of shot areas on substrate, exposure method, exposure device, article production method, program and information processing device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS531552A (en) * 1976-06-25 1978-01-09 Honda Motor Co Ltd Coordinate selffestimating calculation system with multiipoint measurement
JPS58103136A (en) * 1981-12-16 1983-06-20 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Gap setter
JPS5954225A (en) * 1982-09-21 1984-03-29 Hitachi Ltd Projection exposure method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS531552A (en) * 1976-06-25 1978-01-09 Honda Motor Co Ltd Coordinate selffestimating calculation system with multiipoint measurement
JPS58103136A (en) * 1981-12-16 1983-06-20 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Gap setter
JPS5954225A (en) * 1982-09-21 1984-03-29 Hitachi Ltd Projection exposure method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6144429A (en) 1986-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0447968B2 (en)
US4780617A (en) Method for successive alignment of chip patterns on a substrate
JP3376179B2 (en) Surface position detection method
JP2661015B2 (en) Positioning method
US4699515A (en) Process of transfer of mask pattern onto substrate and apparatus for alignment therebetween
US4769523A (en) Laser processing apparatus
JP2773147B2 (en) Exposure apparatus positioning apparatus and method
US5742067A (en) Exposure method and apparatus therefor
JPH0652707B2 (en) Surface position detection method
JP4434372B2 (en) Projection exposure apparatus and device manufacturing method
US5831739A (en) Alignment method
JP3271348B2 (en) Leveling mating surface measuring method and exposure apparatus
JPH0669017B2 (en) Alignment method
JP2822229B2 (en) Positioning method and apparatus
JP3336357B2 (en) Alignment device and alignment method
JP2638528B2 (en) Positioning method
JPH0963924A (en) Alignment method
JP2705778B2 (en) Projection exposure equipment
JP2629659B2 (en) Circuit pattern forming method
JP2967974B2 (en) Circuit pattern formation method
JP2626637B2 (en) Positioning method
JP3042529B2 (en) Circuit pattern forming method and exposure apparatus
JP2926331B2 (en) Exposure method
JPH1064808A (en) Mask aligning method and projection exposing method
JP3427836B2 (en) Alignment device and alignment method

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees