JPH05304077A - Aligning method - Google Patents

Aligning method

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JPH05304077A
JPH05304077A JP4297121A JP29712192A JPH05304077A JP H05304077 A JPH05304077 A JP H05304077A JP 4297121 A JP4297121 A JP 4297121A JP 29712192 A JP29712192 A JP 29712192A JP H05304077 A JPH05304077 A JP H05304077A
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wafer
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信行 入江
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栄二 高根
Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment

Abstract

PURPOSE:To enable all shot regions arranged on a wafer to be enhanced in alignment accuracy throughout the surface of the wafer. CONSTITUTION:The coordinate positions of nine sample shot regions SA1 to SA9 are weighted corresponding to distances Lk1 to Lk9 between a shot region ESi to align and nine sample shot regions SA1 to SA9, and the weighted coordinate positions are statistically calculated to obtain parameters (a) to (f). The coordinate position of the shot region ESi is determined using the parameters (a) to (f), and a wafer is controlled to move in accordance with the determined coordinate position, whereby the shot region ESi is aligned with an exposure spot.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に規則的に配列
された複数の処理領域(ショット領域、チップパターン
等)の各々を所定の基準位置に対して順次位置合わせす
る方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子製造のリ
ソグラフィ工程で使用されるマスクのパターンを感光基
板に転写するための露光装置に好適な位置合わせ方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for sequentially aligning a plurality of processing regions (shot regions, chip patterns, etc.) regularly arranged on a substrate with respect to a predetermined reference position, The present invention relates to a positioning method suitable for an exposure apparatus for transferring a pattern of a mask used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device onto a photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ステップアンドリピート方式、ま
たはステップアンドスキャン方式等の露光装置、ウエハ
プローバ、あるいはレーザリペア装置等においては、基
板上に規則的(マトリックス状)に配列された複数のチ
ップパターン領域(ショット領域)の各々を、基板の移
動位置を規定する静止座標系(すなわち2組のレーザ干
渉計によって規定される直交座標系)内の所定の基準点
(例えば、各種装置の加工処理点)に対して極めて精密
に位置合わせ(アライメント)する必要がある。特に露
光装置では、マスクまたはレチクル(以下、レチクルと
称す)に形成されたパターンの露光位置に対して基板
(半導体ウエハやガラスプレート等)をアライメントす
るに際して、製造段階のチップでの不良品の発生による
歩留りの低下を防止するように、その位置合わせ(アラ
イメント)精度を常に高精度かつ安定に維持しておくこ
とが望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, in a step-and-repeat type or step-and-scan type exposure apparatus, a wafer prober, a laser repair apparatus, etc., a plurality of chip patterns arranged regularly (in a matrix) on a substrate. Each of the areas (shot areas) has a predetermined reference point (for example, a processing point of various devices) in a stationary coordinate system (that is, an orthogonal coordinate system defined by two sets of laser interferometers) that defines the moving position of the substrate. ), It is necessary to perform extremely precise alignment. Particularly in an exposure apparatus, when aligning a substrate (semiconductor wafer, glass plate, etc.) with an exposure position of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter referred to as a reticle), a defective product is generated in a chip at a manufacturing stage. It is desired to maintain the alignment accuracy with high accuracy and stability at all times so as to prevent a decrease in yield due to the above.

【0003】通常、リソグラフィ工程ではウエハ上に1
0層以上の回路パターン(レチクルパターン)を重ね合
わせ露光するが、各層間でのアライメント(重ね合わ
せ)精度が悪いと、回路上の特性に不都合が生じ得る。
すなわちチップが所期の特性を満足せず、最悪の場合に
はそのチップが不良品となり、歩留りを低下させ得る。
そこで露光工程では、ウエハ上の複数のショット領域の
各々に予めアライメント用マークを付設しておき、重ね
合わせ露光すべきレチクルパターンを基準としてそのマ
ーク位置(座標値)を検出する。しかる後、このマーク
位置情報に基づいてウエハ上の1つのショット領域をレ
チクルパターンに対して位置合わせ(位置決め)するウ
エハアライメントが行われる。
Usually, in the lithography process, 1
A circuit pattern (reticle pattern) of 0 or more layers is superposed and exposed, but if the alignment (superposition) accuracy between the layers is poor, circuit characteristics may be inconvenient.
That is, the chip does not satisfy the desired characteristics, and in the worst case, the chip becomes a defective product and the yield can be reduced.
Therefore, in the exposure step, an alignment mark is provided in advance on each of a plurality of shot areas on the wafer, and the mark position (coordinate value) is detected with the reticle pattern to be subjected to overlay exposure as a reference. Thereafter, wafer alignment for aligning (positioning) one shot area on the wafer with the reticle pattern is performed based on the mark position information.

【0004】ウエハアライメントには大別して2つの方
式があり、1つはウエハ上のショット領域毎にそのアラ
イメントマークを検出して位置合わせを行うダイ・バイ
・ダイ(D/D)アライメント方式である。もう1つ
は、ウエハ上のいくつかのショット領域のみのアライメ
ントマークを検出してショット配列の規則性を求めるこ
とで、各ショット領域を位置合わせするグローバル・ア
ライメント方式である。現在のところ、デバイス製造ラ
インではスループットとの兼ね合いから、主にグローバ
ル・アライメント方式が使用されている。特に現在で
は、例えば特開昭61─44429号公報、特開昭62
─84516号公報等に開示されているように、ウエハ
上のショット配列の規則性を統計的手法によって精密に
特定するエンハンスド・グローバル・アライメント(E
GA)方式が主流となっている。
There are roughly two types of wafer alignment, and one is a die-by-die (D / D) alignment method in which the alignment mark is detected for each shot area on the wafer to perform alignment. .. The other is a global alignment method in which the alignment of each shot area is performed by detecting alignment marks of only some shot areas on the wafer to obtain the regularity of the shot arrangement. At present, the global alignment method is mainly used in the device manufacturing line in consideration of the throughput. In particular, at present, for example, JP-A-61-144429 and JP-A-62-62.
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No. 84516, enhanced global alignment (E) for precisely specifying the regularity of shot arrangement on a wafer by a statistical method.
The GA) method is the mainstream.

【0005】EGA方式とは、1枚のウエハにおいて予
め特定ショット領域として選択された複数個(3個以上
必要であり、通常10〜15個程度)のショット領域の
みの座標位置を計測し、これらの計測値から統計演算処
理(最小二乗法等)を用いてウエハ上の全てのショット
領域の座標位置(ショット配列)を算出した後、この算
出したショット配列に従って一義的にウエハステージを
ステッピングさせていくものである。このEGA方式は
計測時間が短くて済み、ランダムな計測誤差に対して平
均化効果が期待できるという長所がある。
The EGA system measures the coordinate positions of only a plurality of shot areas (three or more are required, usually about 10 to 15 pieces) selected as specific shot areas in advance on one wafer, After calculating the coordinate position (shot array) of all shot areas on the wafer using the statistical calculation process (such as the least squares method) from the measured values, the wafer stage is uniquely stepped according to the calculated shot array. It goes. This EGA method has an advantage that a measurement time is short and an averaging effect can be expected with respect to a random measurement error.

【0006】ここで、EGA方式で行われている統計処
理方法について簡単に述べる。さて、ウエハ上のm(m
≧3なる整数)個の特定ショット領域(サンプルショッ
ト)の設計上の配列座標を(Xn、Yn)(n=1、
2、・・・・、m)とし、設計上の配列座標からのずれ(Δ
Xn、ΔYn)について線形モデル、すなわち、
Here, the statistical processing method performed by the EGA method will be briefly described. Now, m (m
Designated array coordinates of specific shot areas (sample shots) of (≧ 3) are (Xn, Yn) (n = 1,
2, ..., M) and the deviation from the designed array coordinates (Δ
Xn, ΔYn) for a linear model, ie

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】を仮定する。さらに、m個のサンプルショ
ットの各々の実際の配列座標(計測値)を(Δxn 、Δ
n )としたとき、このモデルを当てはめたときの残差
の二乗和Eは次式で表される。
Suppose Furthermore, the actual array coordinates (measured values) of each of the m sample shots are (Δx n , Δ
y n ), the sum of squares E of the residuals when this model is applied is represented by the following equation.

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】そこで、この式を最小にするようなパラメ
ータa、b、c、d、e、fを求めれば良い。EGA方
式では、上記の如く算出されたパラメータa〜fと設計
上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショット
領域の配列座標が算出されることになる。以上のよう
に、EGA方式ではウエハ上のショット配列誤差が線形
であるものとして扱っている、換言すればEGA演算は
線形な1次近似である。このため、ウエハ上の局所的な
配列誤差変動、すなわち非線形な要因には対応しきれな
いといった問題があった。そこで、例えば特開昭62─
291133号公報に開示されているように、ウエハ上
の局所的な部分領域(ブロック)内に存在する少なくと
も3個のショット領域をサンプルショットとして指定し
てその座標位置を求め、これら複数の座標位置をEGA
演算(統計演算)することで、当該ブロック内の全ての
ショット領域の座標位置(ショット配列)を算出する、
いわゆるブロック化EGA(B−EGA)方式が提案さ
れている。B−EGA方式は、位置合わせすべきショッ
ト領域毎に、EGA演算で使用するサンプルショットを
変えていくことに特徴がある。例えば、位置合わせすべ
きショット領域から近い順に、3個以上のショット領域
をサンプルショットとして指定し、この指定したサンプ
ルショットの各計測値を使用する。これによって、ウエ
ハ上の局所的な配列誤差の変動(非線形性)に対応する
ことが可能となる。
Therefore, the parameters a, b, c, d, e, and f that minimize this equation may be obtained. In the EGA method, the array coordinates of all shot areas on the wafer are calculated based on the parameters a to f calculated as described above and the design array coordinates. As described above, in the EGA method, the shot arrangement error on the wafer is treated as being linear. In other words, the EGA calculation is a linear first-order approximation. For this reason, there is a problem that it is not possible to deal with a local arrangement error variation on the wafer, that is, a non-linear factor. Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-
As disclosed in Japanese Patent No. 2911133, at least three shot areas existing in a local partial area (block) on a wafer are designated as sample shots, and their coordinate positions are obtained. To EGA
By calculating (statistical calculation), the coordinate position (shot array) of all shot areas in the block is calculated.
A so-called blocked EGA (B-EGA) system has been proposed. The B-EGA method is characterized in that the sample shot used in the EGA calculation is changed for each shot area to be aligned. For example, three or more shot areas are designated as sample shots in order from the shot area to be aligned, and each measured value of the designated sample shots is used. This makes it possible to deal with a local variation (non-linearity) in array error on the wafer.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来技術においては、位置合わせすべきショット領域
毎にEGA演算で使用するサンプルショットを選択する
処理を計算機で行うと、当該処理のための計算量が膨大
になるといった問題点がある。また、ブロック内でショ
ット領域毎にそのサンプル・ショットの選択を最適化す
ることは難しい。従って、B−EGA方式は局所的な配
列誤差の変動(非線形な歪み)に対応可能であるが、こ
れより得られるアライメント精度は要求精度を十分満足
するものとは言えない。さらに、B−EGA方式ではシ
ョット領域毎にサンプルショットを変更するため、1枚
のウエハにおけるサンプルショット数が大幅に増加する
ことになり、1枚のウエハに対する処理時間が長くなっ
てスループットが低下するという問題点もある。
However, in the prior art as described above, when the computer performs the process of selecting the sample shots used in the EGA calculation for each shot area to be aligned, the calculation amount for the process is increased. There is a problem that it becomes huge. Further, it is difficult to optimize the selection of the sample shot for each shot area in the block. Therefore, the B-EGA method can cope with a local variation in array error (non-linear distortion), but the alignment accuracy obtained from this cannot be said to sufficiently satisfy the required accuracy. Further, in the B-EGA method, since the sample shot is changed for each shot area, the number of sample shots on one wafer is significantly increased, and the processing time for one wafer becomes long and the throughput decreases. There is also a problem.

【0012】また、ウエハをホルダ(保持部材)を介し
てウエハステージ上に載置する際、例えば熱処理等によ
ってウエハが大きく反っていると、ウエハの周辺部はホ
ルダに吸着されるが、中央部はホルダに吸着されずに浮
き上がることがある。従って、上記現象が生じているウ
エハ上のショット領域、特に中央部付近の各ショット領
域は、全面がホルダに吸着されているウエハ上の対応す
るショット領域に比べて、見掛け上ウエハの中心から遠
ざかる方向に相対的に横シフト(位置ずれ)しているこ
とになる。
Further, when the wafer is placed on the wafer stage via the holder (holding member), if the wafer is largely warped due to, for example, heat treatment, the peripheral portion of the wafer is adsorbed by the holder, but the central portion. May float without being absorbed by the holder. Therefore, the shot area on the wafer in which the above phenomenon occurs, in particular, each shot area in the vicinity of the central portion is apparently distant from the center of the wafer as compared with the corresponding shot area on the wafer whose entire surface is adsorbed by the holder. This means a lateral shift (positional shift) relative to the direction.

【0013】ここで、上記現象に起因した非線形な歪み
が生じているウエハに対してB−EGA方式を適用する
場合、ウエハのどの部分が浮き上がっているのかが明確
に判っていれば、非線形な歪みに対応してそのアライメ
ント精度の低下をある程度防止することができる。しか
しながら、ここでも上記と同様の問題(計算量やサンプ
ルショットの増大等)が生じるとともに、実際にはウエ
ハの浮き上がっている(膨らんでいる)部分を特定する
ことは難しい。つまり、B−EGA方式ではウエハ上の
複数のショット領域のブロック分けを最適化することが
できないので、B−EGA方式を適用しても所望のアラ
イメント精度を得ることは難しい。
Here, when the B-EGA method is applied to a wafer in which a non-linear distortion due to the above-mentioned phenomenon occurs, if it is clearly known which part of the wafer is lifted, the non-linear distortion occurs. Corresponding to the distortion, it is possible to prevent deterioration of the alignment accuracy to some extent. However, the same problem as described above (increase in calculation amount, sample shots, etc.) occurs here, and it is actually difficult to specify the floating (bulging) portion of the wafer. That is, the B-EGA method cannot optimize the block division of a plurality of shot areas on the wafer, and thus it is difficult to obtain the desired alignment accuracy even if the B-EGA method is applied.

【0014】尚、非線形な歪みが生じているウエハに対
して、EGA方式のような1次近似ではなく、例えば高
次関数を用いた非線形近似を適用すれば、アライメント
精度の低下を防止できる。しかしながら、この場合には
EGA方式に比べてサンプルショット数を大幅に増やさ
なければならず、マーク計測に時間がかかってスループ
ットが低下するといった問題が生じる。
If a nonlinear approximation using a higher-order function, for example, is applied to a wafer in which a nonlinear distortion has occurred, instead of the first-order approximation as in the EGA method, it is possible to prevent a decrease in alignment accuracy. However, in this case, the number of sample shots must be significantly increased as compared with the EGA method, and there is a problem that it takes time to measure the mark and throughput is reduced.

【0015】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であり、局所的な配列誤差(非線形な歪み)が存在する
ウエハであっても、サンプルショット数が少なくて済
み、かつ計算量を抑えながら、所定の基準位置に対して
全てのショット領域を高精度、高速にアライメント可能
な位置合わせ方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in consideration of the above points, and the number of sample shots can be small and the amount of calculation can be reduced even for a wafer having a local array error (non-linear distortion). It is an object of the present invention to provide a positioning method capable of aligning all shot areas with high accuracy and at high speed with respect to a predetermined reference position while suppressing them.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明の第1の位置合わせ方法では、基板上に規則
的に配列された複数の処理領域の各々を、基板の移動位
置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対して位
置合わせするのに先立ち、基板上の複数の処理領域のう
ち、予め特定処理領域として選択した少なくとも3つの
処理領域の静止座標系上における座標位置を計測する。
さらに基板上の処理領域毎に、当該処理領域(中心点)
と少なくとも3つの特定処理領域(サンプルショット)
の各々との間の距離に応じて、少なくとも3つの特定処
理領域の静止座標系上における座標位置の各々に重み付
けを行い、かつこの重み付けされた複数の座標位置を統
計演算(最小二乗法、又は単純なる平均化処理等)する
ことにより、基板上の複数の処理領域の各々の静止座標
系上における座標位置を決定することとした。
In order to solve such a problem, in the first alignment method of the present invention, the movement position of the substrate is defined for each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate. The coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three processing regions selected in advance as the specific processing regions among the plurality of processing regions on the substrate prior to alignment with respect to a predetermined reference position in the stationary coordinate system. To measure.
Further, for each processing area on the substrate, the processing area (center point)
And at least three specific processing areas (sample shots)
Each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three specific processing regions is weighted according to the distance between each of them, and the plurality of weighted coordinate positions are statistically calculated (least square method, or The coordinate position of each of the plurality of processing regions on the substrate on the stationary coordinate system is determined by performing a simple averaging process or the like).

【0017】特に第1の位置合わせ方法では、基板上の
任意の処理領域の静止座標系上での座標位置を決定する
際、当該処理領域までの距離が短い特定処理領域ほど、
そのアライメントデータ(座標位置)には大きな重み付
けを行うようにする。また、特定処理領域の各アライメ
ントデータに与える重みは、基板の変形状態、すなわち
非線形な歪み量に応じて変更するようにする。
In particular, in the first alignment method, when determining the coordinate position of the arbitrary processing area on the substrate on the stationary coordinate system, the specific processing area having a shorter distance to the processing area is
The alignment data (coordinate position) is heavily weighted. Further, the weight given to each alignment data of the specific processing region is changed according to the deformation state of the substrate, that is, the non-linear distortion amount.

【0018】また、本発明の第2の位置合わせ方法で
は、設計上の配列座標に従って基板上に規則的に配列さ
れた複数の処理領域の各々を、前記基板の移動位置を規
定する静止座標系内の所定の基準位置に対して位置合わ
せするのに先立ち、複数の処理領域のうち、予め特定処
理領域として選択した少なくとも3つの処理領域の静止
座標系上における座標位置を計測する。さらに基板上の
処理領域毎に、当該処理領域と基板上で予め規定された
所定の着目点との間の距離(第1情報)と、当該着目点
と少なくとも3つの特定処理領域の各々との間の距離
(第2情報)とに応じて、少なくとも3つの特定処理領
域の静止座標系上における座標位置の各々に重み付けを
行い、かつこの重み付けされた複数の座標位置を統計演
算することにより、基板上の複数の処理領域の各々の静
止座標系上における座標位置を決定することとした。
Further, in the second alignment method of the present invention, each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate according to the designed arrangement coordinates defines a stationary coordinate system for defining the moving position of the substrate. Prior to performing alignment with a predetermined reference position in the above, the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three processing regions selected in advance as the specific processing regions among the plurality of processing regions are measured. Further, for each processing area on the substrate, the distance (first information) between the processing area and a predetermined point of interest defined in advance on the substrate, and the point of interest and each of at least three specific processing areas By weighting each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three specific processing regions according to the distance (second information) between them, and statistically calculating the weighted coordinate positions, It was decided to determine the coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of processing regions on the substrate.

【0019】特に第2の位置合わせ方法では、基板上の
任意の処理領域の静止座標系上での座標位置を決定する
際、着目点までの距離が、着目点と当該処理領域との間
の距離に近い特定処理領域ほど、そのアライメントデー
タ(座標位置)には大きな重み付けを行うようにする。
また、着目点は基板の変形中心点(点対称中心)とす
る。例えば、基板中心を基準として熱変形している、あ
るいは中心部分がホルダから浮き上がって(膨らんで)
吸着されているときには、基板の中心点を着目点とす
る。また、特定処理領域の各アライメントデータに与え
る重みは、基板の変形状態、すなわち非線形な歪み量に
応じて変更するようにする。
In particular, in the second alignment method, when determining the coordinate position of the arbitrary processing area on the substrate on the stationary coordinate system, the distance to the target point is the distance between the target point and the processing area. The closer the specific processing area is to the distance, the greater the weighting given to the alignment data (coordinate position).
The point of interest is the center of deformation of the substrate (the center of point symmetry). For example, it is thermally deformed with the substrate center as the reference, or the center part floats up (expands) from the holder.
When it is adsorbed, the center point of the substrate is set as the point of interest. Further, the weight given to each alignment data of the specific processing region is changed according to the deformation state of the substrate, that is, the non-linear distortion amount.

【0020】ところで、第2の方法では処理領域毎に特
定処理領域のアライメントデータに対する重み付け、及
び統計演算を行うようにしたが、上記着目点から等距離
にある複数の処理領域、すなわち上記着目点を中心とし
た同一の円上に位置する複数の処理領域の各々では、当
然ながら特定処理領域の各座標位置に与える重み付けが
同一となる。このため、上記着目点を中心とした同一の
円上に複数の処理領域が位置している場合、いずれか1
つの処理領域のみにおいて上記の如き重み付け、及び統
計演算を行ってパラメータ(a〜f)を算出すれば、残
りの処理領域においては先に算出したパラメータ(a〜
f)をそのまま用いてその座標位置を決定することがで
きる。従って、同一円上に複数の処理領域が存在してい
る場合には、同一のパラメータ(a〜f)を用いて同一
円上の全ての処理領域の座標位置を算出するようにして
も良い。この場合、座標位置決定のための計算量が減る
といった利点が得られる。
By the way, in the second method, the alignment data of the specific processing area is weighted and the statistical calculation is performed for each processing area. In each of the plurality of processing regions located on the same circle centered at, the weight given to each coordinate position of the specific processing region is naturally the same. Therefore, when a plurality of processing areas are located on the same circle centered on the point of interest,
If the parameters (a to f) are calculated by performing the weighting and the statistical calculation as described above in only one processing area, the previously calculated parameters (a to f) are calculated in the remaining processing areas.
f) can be used as it is to determine its coordinate position. Therefore, when there are a plurality of processing areas on the same circle, the coordinate positions of all the processing areas on the same circle may be calculated using the same parameters (a to f). In this case, there is an advantage that the calculation amount for determining the coordinate position is reduced.

【0021】また、本発明の第3の位置合わせ方法は、
例えば基板が部分的にホルダから浮き上がって(膨らん
で)保持されている場合に有効なものである。第3の位
置合わせ方法では、設計上の配列座標に従って基板上に
規則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板
の移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に
対して位置合わせするのに先立ち、複数の処理領域のう
ち、予め特定処理領域として選択した少なくとも3つの
処理領域の静止座標系上における座標位置を計測する。
さらに、基板の平坦度に基づいて少なくとも3つの特定
処理領域の静止座標系上における座標位置の各々を補正
し、この補正された複数の座標位置を統計演算すること
によって、基板上の複数の被処理基板の各々の静止座標
系上における座標位置を決定する。そして、この算出さ
れた座標位置と基板の平坦度とに従って基板の移動位置
を制御することにより、複数の処理領域の各々を基準位
置に対して順次位置合わせすることとした。
The third alignment method of the present invention is
For example, it is effective when the substrate is partially lifted (bulged) from the holder and held. In the third alignment method, each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate according to the designed arrangement coordinates is set with respect to a predetermined reference position in the stationary coordinate system that defines the moving position of the substrate. Prior to the position adjustment, the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three processing areas selected in advance as the specific processing areas among the plurality of processing areas are measured.
Further, each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of the at least three specific processing regions is corrected based on the flatness of the substrate, and the plurality of corrected coordinate positions are statistically calculated to obtain a plurality of objects on the substrate. The coordinate position of each processing substrate on the stationary coordinate system is determined. Then, by controlling the moving position of the substrate according to the calculated coordinate position and the flatness of the substrate, each of the plurality of processing regions is sequentially aligned with the reference position.

【0022】さらに、本発明の第4の位置合わせ方法
も、基板が部分的にホルダから浮き上がって(膨らん
で)保持されている場合に有効なものである。第4の位
置合わせ方法では、設計上の配列座標に従って基板上に
規則的に配列された複数の処理領域の各々を、基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対し
て位置合わせするのに先立ち、複数の処理領域のうち、
少なくとも3つの処理領域を特定処理領域として選択す
る。さらに、この選択された特定処理領域の表面と基板
の移動平面(静止座標系、すなわち2組の干渉計によっ
て規定される直交座標系を含む平面)とがほぼ平行にな
っているときの少なくとも3つの特定処理領域の各々の
静止座標系上における座標位置を求める。これは、例え
ば表面位置検出系を用いて、特定処理領域の座標位置を
計測したときの基板の移動平面に対する当該領域表面の
傾斜量を検出しておき、この検出値を用いて特定処理領
域の座標位置を補正して求めれば良い。または、表面位
置検出系を用いて基板の移動平面と特定処理領域の表面
とをほぼ平行にした後、当該領域の座標位置を計測す
る、あるいは基板の移動平面とほぼ平行となっている処
理領域を特定処理領域として選択し、この選択した処理
領域の座標位置を計測するようにすれば良い。さらに、
この検出された複数の座標位置を統計演算することによ
って、基板上の複数の処理領域の各々の静止座標系上に
おける座標位置を算出する。そして、この算出された座
標位置と基板の移動平面に対する処理領域毎の傾斜量と
に従って、基板の移動位置を制御することにより、基板
上の複数の処理領域の各々を基準位置に対して順次位置
合わせすることとした。
Further, the fourth alignment method of the present invention is also effective when the substrate is partially lifted (expanded) from the holder and held. In the fourth alignment method, each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate according to the designed arrangement coordinates is set with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines the moving position of the substrate. Of the multiple processing areas, prior to alignment
At least three processing areas are selected as specific processing areas. Furthermore, at least 3 when the surface of the selected specific processing area and the moving plane of the substrate (the plane including the stationary coordinate system, that is, the orthogonal coordinate system defined by the two sets of interferometers) are substantially parallel to each other. The coordinate position of each of the two specific processing areas on the stationary coordinate system is obtained. For example, the surface position detection system is used to detect the amount of inclination of the surface of the area with respect to the moving plane of the substrate when the coordinate position of the specific processing area is measured, and the detected value is used to detect the specific processing area. It suffices to correct the coordinate position to obtain it. Alternatively, after the moving plane of the substrate and the surface of the specific processing area are made substantially parallel by using the surface position detection system, the coordinate position of the area is measured, or the processing area is substantially parallel to the moving plane of the substrate. May be selected as the specific processing area, and the coordinate position of the selected processing area may be measured. further,
By statistically calculating the plurality of detected coordinate positions, the coordinate position of each of the plurality of processing regions on the substrate on the stationary coordinate system is calculated. Then, by controlling the moving position of the substrate according to the calculated coordinate position and the inclination amount of each processing region with respect to the moving plane of the substrate, each of the plurality of processing regions on the substrate is sequentially positioned with respect to the reference position. I decided to match.

【0023】[0023]

【作用】さて、本発明では「非線形な歪み」が存在する
基板であっても、当該基板上の全ての処理領域を所定の
基準位置に対して精度良く位置合わせすることができる
位置合わせ方法を提供することを目的としている。そこ
で、本発明が位置合わせ精度向上の対象とする「非線形
な歪み」とはどのようなものなのかについて、図10を
参照して簡単に説明する。図10は、基板上の複数(こ
こでは4つ)の特定処理領域(サンプルショット)の位
置計測結果(図中の○印)をグラフに表したものであ
り、縦軸は位置ずれ量を示し、横軸は基板中心からの位
置を示している。尚、ここでは説明を簡単にするため、
基板にはスケーリング(伸縮)のみが存在しているもの
とする。
Now, according to the present invention, there is provided a positioning method capable of accurately positioning all the processing regions on the substrate with respect to a predetermined reference position even if the substrate has "non-linear distortion". It is intended to be provided. Then, what kind of "non-linear distortion" is a target of the present invention for improving the alignment accuracy will be briefly described with reference to FIG. FIG. 10 is a graph showing the position measurement results (circle in the figure) of a plurality of (four here) specific processing regions (sample shots) on the substrate, and the vertical axis represents the amount of positional deviation. The horizontal axis represents the position from the substrate center. In addition, in order to simplify the explanation,
It is assumed that the substrate has only scaling.

【0024】図10(A)において、サンプルショット
のアライメントデータ(座標位置)から最小二乗法を使
用して1次の近似式を作成すると、図中に実線にて示す
ような直線となる。図10(A)の場合、アライメント
データが1次関数(直線)で十分に近似されており、基
板には線形なスケーリングエラー(歪み)が生じている
と言える。このような近似方法を採用しているのが、従
来のEGA方式である。これに対して図10(B)で
は、アライメントデータ(○印)が点線にて示す滑らか
な曲線上にのっているので、基板には「規則的な非線形
歪み」が生じていると言える。また、図10(C)では
アライメントデータ(○印)に規則性がないので、基板
には「不規則な非線形歪み」が生じていると言える。
In FIG. 10A, when a first-order approximation formula is created from the alignment data (coordinate position) of the sample shot by using the least squares method, a straight line shown by a solid line in the figure is obtained. In the case of FIG. 10A, the alignment data are sufficiently approximated by a linear function (straight line), and it can be said that a linear scaling error (distortion) occurs on the substrate. The conventional EGA method employs such an approximation method. On the other hand, in FIG. 10B, since the alignment data (marked with circles) are on a smooth curve indicated by the dotted line, it can be said that “regular non-linear distortion” occurs in the substrate. In addition, in FIG. 10C, since the alignment data (marked with ◯) has no regularity, it can be said that “irregular non-linear distortion” occurs in the substrate.

【0025】さて、図10(B)、(C)に対して従来
のEGA方式をそのまま適用して、図10(A)と同様
に1次の近似式を求めると、図中に実線にて示すような
直線となる。図から明らかなように、いずれの場合にも
位置合わせ精度が悪いショット領域が存在する、換言す
れば1次関数では近似しきれないショット領域が存在す
ることになる。つまり、従来のEGA方式では非線形歪
みの補正が原理的に不可能である。そこで、本発明では
非線形歪みのうち、特に図10(B)のような「規則的
な非線形歪み」を補正対象とし、「規則的な非線形歪
み」が生じた基板であっても、当該基板上の全ての処理
領域を基準位置に対して正確に位置合わせ可能とするも
のである。
Now, if the conventional EGA method is applied to FIGS. 10B and 10C as it is, and a primary approximation formula is obtained in the same manner as in FIG. It becomes a straight line as shown. As is clear from the figure, in any case, there is a shot area with poor alignment accuracy, in other words, there is a shot area that cannot be approximated by a linear function. That is, it is impossible in principle to correct the nonlinear distortion in the conventional EGA method. Therefore, in the present invention, among the non-linear distortions, in particular, “regular non-linear distortion” as shown in FIG. It is possible to accurately align all the processing areas of the above with respect to the reference position.

【0026】本発明の第1の位置合わせ方法は「規則的
な非線形歪み」に対して有効なもので、「規則的な非線
形歪みを持つ基板であっても、当該基板上の局所領域内
での配列誤差はほぼ等しい」ことに着目している。そこ
で、第1の位置合わせ方法では、基板上の1つの処理領
域(ショット領域)の静止座標系上での座標位置を決定
する際、当該処理領域と少なくとも3つの特定処理領域
(サンプルショット)の各々との距離に応じて、各特定
処理領域のアライメントデータ(座標位置)に重み付け
を行う。すなわち、処理領域までの距離が短い特定処理
領域ほど、そのアライメントデータに与える重みを大き
くすることとした。従って、第1の位置合わせ方法では
基板上の処理領域毎に、特定処理領域の各アライメント
データに対して上記距離に応じた重み付けを行った上で
統計演算(最小二乗法、単なる平均化処理等)を行い、
各処理領域の静止座標系上での座標位置を決定すること
になる。
The first alignment method of the present invention is effective for "regular non-linear distortion". "Even if a substrate has a regular non-linear distortion, it can be generated in a local region on the substrate. The array errors of are almost equal. " Therefore, in the first alignment method, when determining the coordinate position of one processing area (shot area) on the substrate on the stationary coordinate system, the processing area and at least three specific processing areas (sample shots) are determined. The alignment data (coordinate position) of each specific processing area is weighted according to the distance from each. That is, the weight given to the alignment data is set to be larger for the specific processing area having a shorter distance to the processing area. Therefore, in the first alignment method, statistical processing (least square method, simple averaging processing, etc.) is performed after weighting each alignment data of the specific processing area according to the above distance for each processing area on the substrate. ),
The coordinate position of each processing area on the stationary coordinate system will be determined.

【0027】このため、局所的な配列誤差(規則的な非
線形歪み)を持つ基板であっても、当該基板上の全ての
処理領域の座標位置(ショット配列)を精度良く決定す
ることができる。しかも、処理領域毎に使用するアライ
メントデータ(少なくとも3つの特定処理領域の座標位
置)は全ての処理領域で同一であるため、処理領域毎に
使用するアライメントデータを選択する必要がなくな
り、計算量を減らすことが可能となる。さらに、重み付
けの関数を任意に選択する(または基板に応じて最適化
する)ことにより、アライメントデータへの重み付けの
度合いを容易に変化させる(または重み付けを最適化す
る)ことができる。すなわち、基板毎に最適な処理条件
(演算パラメータ)のもとで全ての処理領域の座標位置
を決定することが可能となる。
Therefore, even if the substrate has a local array error (regular non-linear distortion), the coordinate positions (shot arrays) of all the processing regions on the substrate can be accurately determined. Moreover, since the alignment data used for each processing area (coordinate positions of at least three specific processing areas) is the same for all processing areas, it is not necessary to select the alignment data used for each processing area, which reduces the calculation amount. It is possible to reduce. Further, by arbitrarily selecting the weighting function (or optimizing it according to the substrate), the degree of weighting the alignment data can be easily changed (or the weighting can be optimized). That is, it is possible to determine the coordinate positions of all the processing areas under the optimum processing conditions (calculation parameters) for each substrate.

【0028】また、本発明の第2の位置合わせ方法は
「規則的、特に点対称な非線形歪み」に対して有効なの
もので、「点対称という規則的な非線形歪みを持つ基板
であっても、当該基板上で点対称中心からの距離が等し
い位置での配列誤差の大きさはほぼ等しい」ことに着目
している。そこで、第2の位置合わせ方法では、基板上
の1つの処理領域(ショット領域)の静止座標系上での
座標位置を決定する際、当該処理領域と基板上で予め規
定された着目点(点対称中心)との距離と、当該着目点
と少なくとも3つの特定処理領域(サンプルショット)
の各々との距離とに応じて、各特定処理領域のアライメ
ントデータ(座標位置)に重み付けを行う。すなわち、
着目点までの距離が着目点と処理領域との間の距離に近
い特定処理領域ほど、そのアライメントデータに与える
重みを大きくすることとした。従って、第2の位置合わ
せ方法では基板上の処理領域毎に、特定処理領域の各ア
ライメントデータに対して上記2つの距離に応じた重み
付けを行った上で統計演算を行い、各処理領域の静止座
標系上での座標位置を決定することになる。特に基板
が、基板中心を基準として熱変形している、あるいは中
心部分がホルダから浮き上がって(膨らんで)吸着され
ているときには、点対称中心となる基板の中心点を着目
点とする。
The second alignment method of the present invention is effective for "regular, especially point-symmetrical non-linear distortion". , And the magnitudes of the array errors are almost equal at the positions where the distance from the center of point symmetry is equal on the substrate. ” Therefore, in the second alignment method, when the coordinate position of one processing area (shot area) on the substrate on the stationary coordinate system is determined, the processing area and the point of interest (point (Center of symmetry), the point of interest, and at least three specific processing areas (sample shots)
The alignment data (coordinate position) of each specific processing region is weighted according to the distance from each of the above. That is,
The closer the distance to the target point is to the distance between the target point and the processing area, the larger the weight given to the alignment data. Therefore, in the second alignment method, for each processing area on the substrate, each alignment data of the specific processing area is weighted in accordance with the above two distances, and then statistical calculation is performed, so that each processing area remains stationary. The coordinate position on the coordinate system will be determined. In particular, when the substrate is thermally deformed with respect to the substrate center, or when the central portion is lifted up (swelled) from the holder and is adsorbed, the center point of the substrate, which is the center of point symmetry, is the point of interest.

【0029】このため、局所的な配列誤差(規則的な非
線形歪み)が点対称となっている基板、例えば中心部が
ホルダに対して浮き上がって保持されている基板に対し
ては第2の位置合わせ方法を適用することで、サンプル
ショット数を増やすことなく、当該基板上の全ての処理
領域の座標位置を精度良く決定することができ、第1の
位置合わせ方法と全く同様の効果を得ることができる。
また、重み付けの関数を任意に選択してアライメントデ
ータへの重み付けの度合いを適宜変化させることで、基
板毎に最適な処理条件(演算パラメータ)のもとで全て
の処理領域の座標位置を決定することが可能となる。
Therefore, the second position is set with respect to the substrate in which the local array error (regular non-linear distortion) is point-symmetrical, for example, the substrate in which the central portion is floated and held by the holder. By applying the alignment method, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined without increasing the number of sample shots, and the same effect as that of the first alignment method can be obtained. You can
Further, by arbitrarily selecting a weighting function and appropriately changing the degree of weighting to the alignment data, the coordinate positions of all the processing regions are determined under the optimum processing condition (calculation parameter) for each substrate. It becomes possible.

【0030】さらに、本発明の第3の位置合わせ方法
は、例えば基板が部分的にホルダから浮き上がって(膨
らんで)保持されている場合に有効なものである。第3
の位置合わせ方法では、基板の任意の部分がホルダから
浮き上がって吸着されているとき、基板の平坦度に基づ
いて少なくとも3つの特定処理領域の静止座標系上にお
ける座標位置の各々を補正(座標変換)し、この補正さ
れた複数の座標位置を統計演算することによって、基板
上の複数の被処理基板の各々の静止座標系上における座
標位置を算出する。複数の処理領域の各々を基準位置に
対して位置合わせするにあたっては、先に算出した座標
位置と基板の平坦度とを用いる、すなわち基板の平坦度
に基づいて上記算出した座標位置を再度補正(座標変
換)し、この補正された座標位置に従って基板の移動位
置を制御する。このため、基板の任意の部分に膨らみが
あっても、基板上の全ての処理領域の座標位置を精度良
く決定することができ、サンプルショット数を増やすこ
となく、アライメント精度を向上させることが可能とな
る。
Furthermore, the third alignment method of the present invention is effective, for example, when the substrate is partially lifted (expanded) from the holder and held. Third
In the alignment method of (1), when any part of the substrate is lifted from the holder and is adsorbed, each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three specific processing areas is corrected (coordinate conversion) based on the flatness of the substrate. Then, the coordinate positions on the stationary coordinate system of each of the plurality of substrates to be processed on the substrate are calculated by statistically calculating the corrected plurality of coordinate positions. In aligning each of the plurality of processing regions with respect to the reference position, the previously calculated coordinate position and the flatness of the substrate are used, that is, the calculated coordinate position is corrected again based on the flatness of the substrate ( (Coordinate conversion), and the moving position of the substrate is controlled according to the corrected coordinate position. Therefore, even if there is a bulge on any part of the substrate, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined, and the alignment accuracy can be improved without increasing the number of sample shots. Becomes

【0031】また、本発明の第4の位置位置合わせ方法
も第3の方法と同様に、基板が部分的にホルダから浮き
上がって(膨らんで)保持されている場合に有効なもの
である。第4の位置合わせ方法では、特定処理領域の表
面と基板の移動平面とがほぼ平行になっているときの少
なくとも3つの特定処理領域の各々の座標位置を検出す
る、例えば表面位置検出系を用いて基板の移動平面と特
定処理領域の表面とをほぼ平行にした後、当該領域の座
標位置を検出する。さらに、この検出された複数の座標
位置を統計演算することによって、基板上の複数の処理
領域の各々の静止座標系上における座標位置を算出す
る。複数の処理領域の各々を基準位置に対して位置合わ
せするにあたっては、先に算出した座標位置と基板の移
動平面に対する処理領域毎の傾斜量とを用いる、すなわ
ち処理領域毎に検出される傾斜量に基づいてその座標位
置を補正し、この補正された座標位置に従って基板の移
動位置を制御する。このため、基板の任意の部分に膨ら
みがあっても、基板上の全ての処理領域の座標位置を精
度良く決定することができ、サンプルショット数を増や
すことなく、アライメント精度を向上させることが可能
となる。
The fourth position alignment method of the present invention is also effective when the substrate is partially lifted (swelled) from the holder and held, like the third method. In the fourth alignment method, for example, a surface position detection system is used to detect the coordinate position of each of at least three specific processing regions when the surface of the specific processing region and the moving plane of the substrate are substantially parallel to each other. After making the moving plane of the substrate substantially parallel to the surface of the specific processing area, the coordinate position of the area is detected. Furthermore, the coordinate positions on the stationary coordinate system of each of the plurality of processing regions on the substrate are calculated by statistically calculating the plurality of detected coordinate positions. When aligning each of the plurality of processing regions with respect to the reference position, the previously calculated coordinate position and the inclination amount for each processing region with respect to the moving plane of the substrate are used, that is, the inclination amount detected for each processing region. The coordinate position is corrected based on the above, and the moving position of the substrate is controlled in accordance with the corrected coordinate position. Therefore, even if there is a bulge on any part of the substrate, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined, and the alignment accuracy can be improved without increasing the number of sample shots. Becomes

【0032】[0032]

【実施例】図2は本発明による位置合わせ方法を適用す
るのに好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図、図
3は図2に示した投影露光装置の制御系のブロック図で
ある。図2において、露光用照明系(不図示)からの照
明光IL(i線、KrFエキシマレーザ等)は、コンデ
ンサーレンズCLを介してレチクルRのパターン領域P
Aを均一な照度で照明する。パターン領域PAを通過し
た照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学系P
Lに入射し、投影光学系PLはパターン領域PAに形成
された回路パターンの像を、表面にレジスト層が形成さ
れたウエハW上に結像投影する。ウエハWはウエハホル
ダ(不図示)を介してZステージLS上に載置されてお
り、ZステージLSはモータ13によって投影光学系P
Lの光軸AX方向(Z方向)に微動するとともに、任意
方向に傾斜可能に構成されている。ZステージLSは、
モータ12によりステップアンドリピート方式でX、Y
方向に2次元移動可能なウエハステージWS上に載置さ
れている。ウエハステージWSのX、Y方向の位置はレ
ーザ干渉計15によって、例えば0.01μm程度の分
解能で常時検出される。ZステージLSの端部には干渉
計15からのレーザビームを反射する移動鏡14が固定
されている。移動鏡14は、例えばコーナキューブにし
ておくことが望ましい。
2 is a diagram showing a schematic structure of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a control system of the projection exposure apparatus shown in FIG. is there. In FIG. 2, the illumination light IL (i-line, KrF excimer laser, etc.) from the exposure illumination system (not shown) passes through the condenser lens CL and the pattern area P of the reticle R.
Illuminate A with uniform illuminance. The illumination light IL that has passed through the pattern area PA is projected on both sides of the projection optical system P.
Upon entering L, the projection optical system PL image-projects the image of the circuit pattern formed in the pattern area PA onto the wafer W having a resist layer formed on the surface thereof. The wafer W is mounted on the Z stage LS via a wafer holder (not shown), and the Z stage LS is driven by the motor 13 to project the optical system P.
It is configured to be finely moved in the optical axis AX direction (Z direction) of L and can be tilted in an arbitrary direction. Z stage LS
X and Y by step-and-repeat method by motor 12
It is mounted on a wafer stage WS that can move two-dimensionally in any direction. The position of the wafer stage WS in the X and Y directions is constantly detected by the laser interferometer 15 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. A movable mirror 14 that reflects the laser beam from the interferometer 15 is fixed to the end of the Z stage LS. The moving mirror 14 is preferably a corner cube, for example.

【0033】また、図2中にはウエハW上のアライメン
トマークを検出するためのTTL方式のレーザステップ
アライメント(LSA)系17が設けられている。LS
A系17は、図11(A)に示すように細長い帯状スポ
ット光LXSを投影光学系PLを介してウエハ上の各シ
ョット領域に付設されたアライメントマーク(回折格子
マーク)Mxに照射し、両者を相対走査したときに当該
マークMxから発生する回折光(又は散乱光)を光電検
出するものである。尚、LSA系17の構成について
は、例えば特開昭60−130742号公報に開示され
ているので、ここでは詳細な説明を省略する。また、図
2ではアライメントマークのY方向の位置を検出するL
SA系のみを示したが、実際にはX方向の位置を検出す
るもう1組のLSA系も配置されている。LSA系17
からの光電信号は、干渉計15からの位置信号とともに
アライメント信号処理回路16に入力され、ここでアラ
イメントマークの位置が検出され、この位置情報は主制
御装置10に出力される。
Further, in FIG. 2, a TTL type laser step alignment (LSA) system 17 for detecting an alignment mark on the wafer W is provided. LS
As shown in FIG. 11A, the A system 17 irradiates the alignment mark (diffraction grating mark) Mx attached to each shot area on the wafer with the elongated strip spot light LXS via the projection optical system PL, and Is photoelectrically detected by the diffracted light (or scattered light) generated from the mark Mx during relative scanning. Since the configuration of the LSA system 17 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-130742, detailed description is omitted here. Further, in FIG. 2, L for detecting the position of the alignment mark in the Y direction is used.
Only the SA system is shown, but in reality, another set of LSA system for detecting the position in the X direction is also arranged. LSA system 17
The photoelectric signal from the sensor is input to the alignment signal processing circuit 16 together with the position signal from the interferometer 15, where the position of the alignment mark is detected, and this position information is output to the main controller 10.

【0034】さらに図2中には、例えば特開平2−54
103号公報に開示されているようなオフアクシス方式
のアライメントセンサー(以下、Field Image Alignmen
t(FIA)系と呼ぶ)20も設けられている。FIA系
20は、所定の波長幅を有する照明光(例えば白色光)
をウエハに照射し、図12(A)の如くウエハ上のアラ
イメントマーク(WM1)の像と、対物レンズ等によって
ウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標マーク
(FM1 、FM2)の像とを、撮像素子(CCDカメラ
等)の受光面上に結像して検出するものである。FIA
系20からの画像信号もアライメント信号処理回路16
に入力し、ここでアライメントマークの位置が検出さ
れ、この位置情報は主制御装置10に出力される。
Further, in FIG. 2, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-54
Off-axis type alignment sensor as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 103 (hereinafter referred to as "Field Image Alignmen").
A t (FIA) system) 20 is also provided. The FIA system 20 is an illumination light having a predetermined wavelength width (for example, white light).
12A, the image of the alignment mark (WM 1 ) on the wafer as shown in FIG. 12A and the index mark (FM 1 , The image of FM 2 ) is formed and detected on the light receiving surface of the image pickup device (CCD camera or the like). FIA
The image signal from the system 20 also receives the alignment signal processing circuit 16
, The position of the alignment mark is detected, and this position information is output to main controller 10.

【0035】主制御装置10は、後述の如く処理回路1
6からの位置情報に基づいてEGA演算を行い、ウエハ
W上の全てのショット領域の座標位置(ショット配列)
を算出する他、装置全体を統括制御する。ステージコン
トローラ11は主制御装置10からの駆動指令に従い、
干渉計15や表面位置検出系18、19からの各種情報
に基づき、モータ12、13を介してウエハステージW
SやZステージLSを駆動制御する。さらに図2中に
は、斜入射光方式の表面位置検出系18、19も示され
ている。表面位置検出系18、19は、ウエハ表面の高
さ位置(Z方向の位置)やその傾斜角を検出するもので
あって、その構成等については、例えば特開昭58−1
13706号公報に開示されているので、ここでは説明
を省略する。
The main controller 10 includes a processing circuit 1 as described later.
EGA calculation is performed based on the position information from No. 6, and coordinate positions of all shot areas on the wafer W (shot array)
In addition to calculating The stage controller 11 follows a drive command from the main controller 10,
Based on various information from the interferometer 15 and the surface position detection systems 18 and 19, the wafer stage W is driven via the motors 12 and 13.
It drives and controls the S and Z stages LS. Further, FIG. 2 also shows the surface position detection systems 18 and 19 of the oblique incident light system. The surface position detection systems 18 and 19 detect the height position (the position in the Z direction) of the wafer surface and the inclination angle thereof.
Since it is disclosed in Japanese Patent No. 13706, the description is omitted here.

【0036】次に、図3を参照して主制御装置10の具
体的な構成について説明する。図3において、アライメ
ント信号処理回路16はLSA系17からの光電信号
(又はFIA系20からの画像信号)と干渉計15から
の位置信号とを入力し、所定の信号処理によって各ショ
ット領域に付随したアライメントマークの位置(すなわ
ち、干渉計15によって規定される直交座標系XY内で
の座標値)を検出する。アライメントデータ記憶部10
5は、アライメント信号処理回路16からのマーク位置
情報を入力可能となっている。EGA演算部100は、
記憶部105に記憶された複数個(3個以上で、通常1
0〜15個程度)のショット領域(サンプルショット)
の各々のマーク位置情報と、重み発生部101で決定さ
れる重み付け関数とに基づき、統計演算によってウエハ
W上の全てのショット領域の座標位置を算出する。記憶
部106は、EGA演算部100で算出されたショット
配列や演算パラメータ等を入力可能となっている。
Next, the specific configuration of the main control unit 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, an alignment signal processing circuit 16 inputs a photoelectric signal from the LSA system 17 (or an image signal from the FIA system 20) and a position signal from the interferometer 15, and attaches it to each shot area by a predetermined signal processing. The position of the alignment mark (that is, the coordinate value in the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer 15) is detected. Alignment data storage unit 10
The mark position information 5 can input mark position information from the alignment signal processing circuit 16. The EGA calculation unit 100
A plurality (three or more, usually 1
Shot area (sample shot) of 0 to 15)
The coordinate positions of all shot areas on the wafer W are calculated by statistical calculation based on the respective mark position information of 1) and the weighting function determined by the weight generating unit 101. The storage unit 106 can input the shot array calculated by the EGA calculation unit 100, calculation parameters, and the like.

【0037】露光ショット位置データ部102は、ウエ
ハW上に露光すべきショット領域の設計上の配列座標値
を格納し、この座標値はEGA演算部100、重み発生
部101、及びサンプルショット指定部103に出力さ
れる。サンプルショット指定部103は、データ部10
2からのショット位置情報に基づいて、EGA演算に使
用するサンプルショットを決定し、このサンプルショッ
トの配置に関する情報(個数、位置)は重み発生部10
1とシーケンスコントローラ104とに送られる。重み
発生部101は、位置データ部102からのショット位
置情報と指定部103からのサンプルショットの配置に
関する情報とに基づいて重み付け関数を決定し、この関
数をEGA演算部100に与える。シーケンスコントロ
ーラ104は、上記各種データに基づいてアライメント
時やステップアンドリピート方式の露光時のウエハステ
ージWSの移動を制御するための一連の手順を決定する
とともに、装置全体を統括制御するものである。
The exposure shot position data section 102 stores design array coordinate values of shot areas to be exposed on the wafer W, and these coordinate values are the EGA calculation section 100, the weight generation section 101, and the sample shot designation section. It is output to 103. The sample shot designating unit 103 includes a data unit 10
Based on the shot position information from 2, the sample shots used for the EGA calculation are determined, and the information (number, position) regarding the arrangement of the sample shots is used as the weight generation unit 10.
1 and the sequence controller 104. The weight generation unit 101 determines a weighting function based on the shot position information from the position data unit 102 and the information regarding the arrangement of the sample shots from the designation unit 103, and gives this function to the EGA calculation unit 100. The sequence controller 104 determines a series of procedures for controlling the movement of the wafer stage WS at the time of alignment or step-and-repeat exposure, based on the above-mentioned various data, and also controls the entire apparatus.

【0038】次に、図1を参照して本発明の第1の実施
例による位置合わせ方法について説明する。本実施例の
位置合わせ方法は従来のEGA方式を基本とし、ウエハ
W上のi番目のショット領域ESiの座標位置を決定す
る際、当該領域ESiとm個(図1ではm=9)のサン
プルショットSA1 〜SA9 の各々との間の距離LK1
K9に応じて、9個のサンプルショットのアライメント
データ(座標位置)の各々に重み付けWinを与えること
を特徴としている。そこで、本実施例では2組のLSA
系を用いて各サンプルショットのアライメントマーク
(Mx1、My2)を検出した後、上記数式2と同様に、残
差の二乗和Eiを次式(数式3)で評価し、次式が最小
となるように演算パラメータa〜fを決定すれば良い。
尚、本実施例ではショット領域毎に使用するサンプルシ
ョット(アライメントデータ)は同一であるが、当然な
がらショット領域毎に各サンプルショットまでの距離は
異なるので、そのアライメントデータ(サンプルショッ
トの座標位置)に与える重み付けWinはショット領域毎
に変化することになる。このため、ショット領域毎にパ
ラメータa〜fを決定してその座標位置を算出すること
により、全てのショット領域の座標位置(ショット配
列)が決定されることになる。
Next, a positioning method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The alignment method of the present embodiment is based on the conventional EGA method, and when determining the coordinate position of the i-th shot area ESi on the wafer W, the area ESi and m samples (m = 9 in FIG. 1) are sampled. Distance L K1 to each of shots SA 1 to SA 9
A feature is that weighting W in is given to each of alignment data (coordinate positions) of nine sample shots in accordance with L K9 . Therefore, in this embodiment, two sets of LSAs are used.
After detecting the alignment marks (Mx 1 , My 2 ) of each sample shot using the system, the residual sum of squares Ei is evaluated by the following equation (Equation 3) as in the above Equation 2, and the following equation is the minimum. The calculation parameters a to f may be determined so that
In the present embodiment, the sample shots (alignment data) used for each shot area are the same, but the distance to each sample shot is naturally different for each shot area, so the alignment data (coordinate position of the sample shot). The weight W in given to V will change for each shot area. Therefore, by determining the parameters a to f for each shot area and calculating the coordinate positions thereof, the coordinate positions (shot array) of all the shot areas are determined.

【0039】[0039]

【数3】 [Equation 3]

【0040】ここで、本実施例ではウエハW上のショッ
ト領域毎に、各サンプルショットのアライメントデータ
に対する重み付けWinを変化させる。このため、次式の
ように重み付けWinを、i番目のショット領域ESiと
n番目のサンプルショットSAn との距離Lknの関数と
して表す。但し、Sは重み付けの度合いを変更するため
のパラメータである。
Here, in the present embodiment, the weighting W in for the alignment data of each sample shot is changed for each shot area on the wafer W. Therefore, the weight W in is expressed as a function of the distance L kn between the i-th shot area ESi and the n-th sample shot SA n as in the following equation. However, S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0041】[0041]

【数4】 [Equation 4]

【0042】尚、数式4から明らかなように、i番目の
ショット領域ESiまでの距離Lknが短いサンプルショ
ットほど、そのアライメントデータ(座標位置)に与え
る重み付けWinが大きくなるようになっている。ここ
で、数式4においてパラメータSの値が十分大きい場
合、統計演算処理の結果は従来のEGA方式で得られる
結果とほぼ等しくなる。一方、ウエハ上の露光すべきシ
ョット領域を全てサンプルショットとし、パラメータS
の値を十分に零に近づけると、D/D方式で得られる結
果とほぼ等しくなる。すなわち、本実施例ではパラメー
タSを適当な値に設定することにより、EGA方式とD
/D方式の中間の効果を得ることができる。
As is clear from the equation 4, the shorter the distance L kn to the i-th shot area ESi, the larger the weight W in given to the alignment data (coordinate position) of the sample shot. .. Here, when the value of the parameter S in Expression 4 is sufficiently large, the result of the statistical calculation process is almost equal to the result obtained by the conventional EGA method. On the other hand, the shot areas to be exposed on the wafer are all sample shots, and the parameter S
If the value of is sufficiently close to zero, the result obtained by the D / D method is almost the same. That is, in this embodiment, by setting the parameter S to an appropriate value, the EGA method and the D
The intermediate effect of the / D method can be obtained.

【0043】例えば、非線形成分が大きなウエハに対し
ては、パラメータSの値を小さく設定することで、D/
D方式とほぼ同等の効果(アライメント精度)を得るこ
とができる。すなわち、本実施例による位置合わせ方法
(EGA演算)において非線形成分によるアライメント
誤差を良好に除去することが可能となる。また、アライ
メントセンサの計測再現性が悪い場合には、パラメータ
Sの値を大きく設定することで、EGA方式とほぼ同等
の効果を得ることができ、平均化効果によりアライメン
ト誤差を低減することが可能となる。
For example, for a wafer having a large non-linear component, by setting the value of the parameter S small, D /
It is possible to obtain an effect (alignment accuracy) almost equal to that of the D method. That is, in the alignment method (EGA calculation) according to the present embodiment, it is possible to satisfactorily remove the alignment error due to the non-linear component. Further, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, by setting the value of the parameter S large, it is possible to obtain an effect substantially equivalent to that of the EGA method, and it is possible to reduce the alignment error by the averaging effect. Becomes

【0044】さらに、上記の如き重み付け関数(数式
4)は、X方向用アライメントマーク(Mx1等)とY方
向用アライメントマーク(My1等)との各々に用意され
ており、X方向とY方向とで重み付けWinを独立に設定
することが可能となっている。このため、ウエハの非線
形歪みの程度(大小)や規則性、あるいはステップピッ
チ、すなわち隣接した2つのショット領域の中心間距離
(ウエハ上でのストリートラインの幅にも依るが、ほぼ
ショットサイズに対応した値)がX方向とY方向とで異
なっていても、パラメータSの値を独立に設定すること
で、ウエハ上のショット配列誤差を精度良く補正するこ
とが可能となっている。ここで、パラメータSの値は上
記の如くX方向とY方向とで異ならせるようにしても良
く、さらにX、Y方向のパラメータSの値が同一、又は
異なる場合のいずれであっても、パラメータSの値は
「規則的な非線形歪み」の大小や規則性、ステップピッ
チ、あるいはアライメントセンサの計測再現性等に応じ
て適宜変更すれば良い。
Further, the weighting function (Formula 4) as described above is prepared for each of the X-direction alignment mark (Mx 1 etc.) and the Y-direction alignment mark (My 1 etc.), and the X-direction and Y-direction alignment mark are prepared. It is possible to set the weighting W in independently for each direction. Therefore, the degree of nonlinear distortion of the wafer (size), regularity, or step pitch, that is, the distance between the centers of two adjacent shot areas (although it depends on the width of the street line on the wafer, it corresponds to almost the shot size) Even if the values are different in the X direction and the Y direction, the shot arrangement error on the wafer can be accurately corrected by setting the value of the parameter S independently. Here, the value of the parameter S may be different in the X direction and the Y direction as described above, and the parameter S may be the same or different in the X and Y directions. The value of S may be appropriately changed according to the magnitude and regularity of the “regular non-linear distortion”, the step pitch, the measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like.

【0045】以上のことから、パラメータSの値を適宜
変更することで、EGA方式からD/D方式までその効
果を変えることができる。従って、各種レイア、さらに
は各成分(X方向とY方向)に対し、例えば非線形成分
の特徴(例えば大小、規則性等)、ステップピッチ、ア
ライメントセンサの計測再現性の良否等に応じてアライ
メントを柔軟に変更させ、各レイア、各成分に対して最
適な条件でアライメントを行うことが可能となる。
From the above, the effect can be changed from the EGA system to the D / D system by appropriately changing the value of the parameter S. Therefore, alignment is performed on various layers, and further on each component (X direction and Y direction) according to, for example, the characteristics of the nonlinear component (for example, size, regularity, etc.), the step pitch, and the quality of the measurement reproducibility of the alignment sensor. It is possible to flexibly change and perform alignment under optimal conditions for each layer and each component.

【0046】ところで、本実施例ではサンプルショット
の配置(数、位置)について述べていなかったが、本実
施例で好適な配置は従来のEGA方式のようにサンプル
ショットをウエハ周辺に多角形を描くように配置するの
ではなく、例えば図9(A)の如くウエハ全面にまんべ
んなくサンプルショットを設定すれば良い。特にウエハ
周辺部でのサンプルショットの密度が高くなるように、
図9(B)の如くドーナツ状(輪帯状)領域内に多数の
サンプルショットを設定するようにしても良い。尚、当
然ながら図9(B)ではドーナツ状領域の内側にも複数
のサンプルショットを設定しておく。本実施例では、ウ
エハ上で位置ずれ量(すなわち非線形歪みの量)の変化
が大きな部分領域内のショット領域をサンプルショット
として選択すると良く、さらに当該部分領域内に設定す
るサンプルショットの数を他の領域に比べて多く設定し
ておくと良い。
By the way, although the arrangement (number, position) of the sample shots is not described in the present embodiment, the preferred arrangement in the present embodiment draws a polygonal sample shot around the wafer like the conventional EGA method. Instead of arranging in this manner, for example, sample shots may be uniformly set on the entire surface of the wafer as shown in FIG. In order to increase the density of sample shots especially in the peripheral area of the wafer,
As shown in FIG. 9B, a large number of sample shots may be set in the donut-shaped (ring-shaped) area. Of course, in FIG. 9B, a plurality of sample shots are also set inside the donut-shaped area. In the present embodiment, a shot area in a partial area in which the amount of positional deviation (that is, the amount of nonlinear distortion) on the wafer is large may be selected as a sample shot, and the number of sample shots set in the partial area may be changed. It is better to set more than in the area.

【0047】次に、図4を参照して本発明の第2の実施
例による位置合わせ方法について説明する。本実施例で
は、ウエハWに規則的、特に点対称な非線形歪みが生じ
ている、具体的には図5に示すようにウエハWがその中
心Wcを基準として膨らんでホルダに保持されている場
合に好適な位置合わせ方法について述べる。尚、図6は
図5に示した非線形歪みを有するウエハ上の各ショット
領域の理想格子からのずれ量を示すベクトルマップであ
る。
Next, a positioning method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the wafer W undergoes regular, especially point-symmetric, non-linear distortion. Specifically, as shown in FIG. 5, the wafer W swells with respect to its center Wc and is held by a holder. A suitable alignment method will be described. Note that FIG. 6 is a vector map showing the amount of deviation of each shot area on the wafer having the nonlinear distortion shown in FIG. 5 from the ideal lattice.

【0048】さて、本実施例でも第1実施例と同様に従
来のEGA方式を基本とし、ウエハ上の着目点となるウ
エハの変形中心点(非線形歪みの点対称中心)、すなわ
ちウエハセンタWcと、ウエハW上のi番目のショット
領域ESiとの間の距離(半径)LEi、及びウエハセン
タWcとm個(図4ではm=9)のサンプルショットS
1 〜SA9 の各々との間の距離(半径)LW1〜LW9
応じて、9個のサンプルショットのアライメントデータ
の各々に重み付けWin’を与えることを特徴としてい
る。そこで、本実施例ではLSA系を用いてサンプルシ
ョット毎にその2組のアライメントマーク(Mx1、M
y1)を検出した後、上記数式3と同様に、残差の二乗和
Ei’を次式(数式5)で評価し、次式が最小となるよ
うに演算パラメータa〜fを決定すれば良い。尚、本実
施例でも第1実施例と同様に、アライメントデータに与
える重み付けWin’はショット領域毎に変化するため、
ショット領域毎に統計演算を行ってパラメータa〜fを
決定してその座標位置を決定することになる。
In the present embodiment as well, similar to the first embodiment, the conventional EGA method is basically used, and the deformation center point of the wafer (the center of point symmetry of the non-linear distortion) which is the point of interest on the wafer, that is, the wafer center Wc, The distance (radius) L Ei between the i-th shot area ESi on the wafer W and the wafer center Wc and m (in FIG. 4, m = 9) sample shots S.
It is characterized in that each of the alignment data of nine sample shots is given a weight W in 'according to the distance (radius) L W1 to L W9 from each of A 1 to SA 9 . Therefore, in the present embodiment, the LSA system is used and the two sets of alignment marks (Mx 1 , Mx) for each sample shot.
After detecting y 1 ), the residual sum of squares Ei ′ is evaluated by the following equation (Equation 5) and the calculation parameters a to f are determined so that the following equation becomes the minimum, as in the above Equation 3. good. In the present embodiment as well, as in the first embodiment, the weighting W in 'given to the alignment data changes for each shot area.
The statistical calculation is performed for each shot area to determine the parameters a to f, and the coordinate positions thereof are determined.

【0049】[0049]

【数5】 [Equation 5]

【0050】ここで、ウエハW上のショット領域毎に、
各サンプルショットに対する重み付けWin’を変化させ
るため、次式のように重み付けWin’を、ウエハW上の
i番目のショット領域ESiとウエハセンタWcとの距
離(半径)LEiの関数として表す。但し、Sは重み付け
の度合いを変更するためのパラメータである。
Here, for each shot area on the wafer W,
'For changing the weighting W in the following equation' weighting W in for each sample shot it is expressed as a function of the distance (radius) L Ei of the i-th shot area ESi and wafer center Wc of the wafer W. However, S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0051】[0051]

【数6】 [Equation 6]

【0052】尚、数式6から明らかなように、ウエハセ
ンタWcに対する距離(半径)LWnが、ウエハセンタW
cとウエハW上のi番目のショット領域ESiとの間の
距離(半径)LEiに近いサンプルショットほど、そのア
ライメントデータに与える重み付けWin’が大きくなる
ようになっている。換言すれば、ウエハセンタWcを中
心とした半径LEiの円上に位置するサンプルショットの
アライメントデータに対して最も大きな重み付けWin
を与えることとし、当該円から半径方向に離れるに従っ
てアライメントデータに対する重み付けWin’を小さく
するようになっている。
As is clear from Equation 6, the distance (radius) L Wn to the wafer center Wc is the wafer center Wc.
A sample shot closer to the distance (radius) L Ei between c and the i-th shot area ESi on the wafer W has a larger weight W in ′ given to the alignment data. In other words, the largest weighting W in 'for the alignment data of the sample shots located on the circle of radius L Ei centered on the wafer center Wc.
And the weighting W in 'for the alignment data is reduced as the distance from the circle in the radial direction increases.

【0053】また、数式6におけるパラメータSの値
は、第1実施例と同様に要求されるアライメント精度、
非線形歪みの特徴(例えば大小、規則性等)、ステップ
ピッチ、アライメントセンサの計測再現性の良否等に応
じて適宜定めれば良い。すなわち非線形成分が比較的大
きいときには、パラメータSの値をより小さく設定する
ことで、ウエハセンタWcからの距離LWnが大きく異な
るサンプルショットの影響を小さくすることができる。
一方、非線形成分が比較的小さいときには、パラメータ
Sの値をより大きく設定することで、計測再現性が悪い
アライメントセンサ(またはレイア)におけるアライメ
ント精度の低下を防止することができる。
Further, the value of the parameter S in the equation 6 is the alignment accuracy required as in the first embodiment,
It may be appropriately determined according to the characteristics of the nonlinear distortion (for example, size, regularity, etc.), the step pitch, the quality of the measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like. That is, when the non-linear component is relatively large, by setting the value of the parameter S smaller, it is possible to reduce the influence of sample shots in which the distance L Wn from the wafer center Wc differs greatly.
On the other hand, when the non-linear component is relatively small, by setting the value of the parameter S to a larger value, it is possible to prevent the alignment accuracy of the alignment sensor (or layer) having poor measurement reproducibility from being degraded.

【0054】さらに本実施例では、ショット領域毎にサ
ンプルショットのアライメントデータに対する重み付
け、及び統計演算(すなわちパラメータa〜fの算出)
を行うようにした。しかしながら、ウエハ上の着目点
(点対称中心)からほぼ等距離にある複数のショット領
域、すなわち上記着目点を中心とした同一の円上に位置
する複数のショット領域の各々では、当然ながらサンプ
ルショットのアライメントデータに与える重み付け
in’が同一となる。このため、上記着目点を中心とし
た同一の円上に複数のショット領域が位置している場
合、いずれか1つのショット領域のみにおいて上記の如
き重み付け、及び統計演算を行ってパラメータa〜fを
算出すれば、残りのショット領域においては先に算出し
たパラメータa〜fをそのまま用いてその座標位置を決
定することができる。従って、同一円上に複数のショッ
ト領域が存在している場合には、同一のパラメータa〜
fを用いて同一円上の全てのショット領域の座標位置を
決定するようにしても良い。この場合、座標位置決定の
ための計算量が減るといった利点が得られる。
Further, in the present embodiment, the weighting of the alignment data of the sample shots and the statistical calculation (that is, the calculation of the parameters a to f) are performed for each shot area.
To do. However, of course, in each of a plurality of shot areas located at substantially the same distance from the point of interest (center of point symmetry) on the wafer, that is, a plurality of shot areas located on the same circle centered on the point of interest, sample shots are taken. The weighting W in 'given to the alignment data of 1 is the same. Therefore, when a plurality of shot areas are located on the same circle centered on the point of interest, the parameters a to f are set by performing the weighting and the statistical calculation as described above in only one of the shot areas. Once calculated, the coordinate positions of the remaining shot areas can be determined using the previously calculated parameters a to f as they are. Therefore, when a plurality of shot areas exist on the same circle, the same parameters a to
Alternatively, f may be used to determine the coordinate positions of all shot areas on the same circle. In this case, there is an advantage that the calculation amount for determining the coordinate position is reduced.

【0055】ところで、本実施例による位置合わせ方法
に好適なサンプルショットの配置は、非線形歪みの点対
称中心、すなわちウエハセンタWcに関して対称となる
ようにショット領域を指定することが望ましく、例えば
ウエハセンタWcを基準としたX字型、または十字型等
に選択すれば良い。または、第1実施例(図9)と同様
の配置としても良い。尚、非線形歪みの点対称中心がウ
エハセンタ以外の場合には、当然ながら点対称中心を基
準としたX字型、または十字型の配置とすれば良い。ま
た、本実施例でもパラメータa〜fを決定するに際し
て、第1の実施例と同様に数式5に示す重み付け関数を
X、Y方向の各々で独立に設定するようにしても良い。
この場合、非線形歪みの大小や規則性、ステップピッチ
等がX方向とY方向とで異なっていても、パラメータS
の値を独立に設定することで、ウエハ上のショット配列
を精度良く算出できるという利点が得られる。
By the way, in the arrangement of sample shots suitable for the alignment method according to the present embodiment, it is desirable to specify the shot area so as to be symmetrical with respect to the point symmetry center of the nonlinear distortion, that is, the wafer center Wc. It may be selected as an X-shaped reference or a cross-shaped reference. Alternatively, the same arrangement as that of the first embodiment (FIG. 9) may be used. If the point symmetry center of the non-linear distortion is other than the wafer center, the X-shaped or cruciform arrangement based on the point symmetry center may be used as a matter of course. Further, also in the present embodiment, when determining the parameters a to f, the weighting function shown in Expression 5 may be independently set in each of the X and Y directions, as in the first embodiment.
In this case, even if the magnitude and regularity of the nonlinear distortion, the step pitch, etc. are different in the X and Y directions, the parameter S
By independently setting the values of, there is an advantage that the shot array on the wafer can be accurately calculated.

【0056】また、上記数式6においてS=120と
し、本実施例による位置合わせ方法を図5に示したウエ
ハに適用したところ、位置合わせ精度はX+3σ=0.
09μmとなった。これに対して上記とサンプルショッ
トの配置を同一とし、従来のEGA方式にて位置合わせ
を行ったところ、位置合わせ誤差はX+3σ=0.21
μmであり、従来方式に比べて明らかにアライメント精
度の向上が確認された。
Further, when S = 120 in the above formula 6 and the alignment method according to the present embodiment is applied to the wafer shown in FIG. 5, the alignment accuracy is X + 3σ = 0.
It became 09 μm. On the other hand, when the sample shots are arranged in the same manner as above and alignment is performed by the conventional EGA method, the alignment error is X + 3σ = 0.21.
It was μm, and it was confirmed that the alignment accuracy was improved as compared with the conventional method.

【0057】さて、第1、第2の実施例では数式4、6
に示した重み付けWin、Win’を、サンプルショットの
配置に基づいて重み発生部101にて決定している。さ
らに第1、第2の実施例の位置合わせ方法では、前述の
如くサンプルショットのアライメントデータに対する重
み付けの度合いをパラメータSにより変更可能となって
いる。以下、重み発生部101でのパラメータSの決定
方法について説明する。重み発生部101には以下の数
式7が格納されており、例えばオペレータが重みパラメ
ータDを所定値に設定すると、自動的にパラメータS、
すなわち重み付けWin、又はWin’が決定されることに
なる。
In the first and second embodiments, equations 4 and 6 are used.
The weights W in and W in 'shown in (1) are determined by the weight generation unit 101 based on the arrangement of sample shots. Further, in the alignment methods of the first and second embodiments, the degree of weighting of the sample shot alignment data can be changed by the parameter S as described above. Hereinafter, a method of determining the parameter S in the weight generation unit 101 will be described. The following formula 7 is stored in the weight generation unit 101. For example, when the operator sets the weight parameter D to a predetermined value, the parameter S,
That is, the weighting W in or W in 'is determined.

【0058】[0058]

【数7】 [Equation 7]

【0059】ここで、重みパラメータDの物理的意味
は、ウエハ上の各ショット領域の座標位置を計算するの
に有効なサンプルショットの範囲(以下、単にゾーンと
呼ぶ)である。従って、ゾーンが大きい場合は有効なサ
ンプルショットの数が多くなるので、従来のEGA方式
で得られる結果に近くなる。逆にゾーンが小さい場合
は、有効なサンプルショットの数が少なくなるので、D
/D方式で得られる結果に近くなる。但し、ここで言う
範囲(ゾーン)はあくまでも重み付けする上での目安の
値であり、仮に全てのサンプルショットがゾーン外に存
在することになっても、上記実施例と全く同様に、座標
位置を決定すべきショット領域に最も近いサンプルショ
ットのアライメントデータに対する重みを最大にして統
計演算を行うことになる。
Here, the physical meaning of the weight parameter D is a range of sample shots (hereinafter simply referred to as a zone) effective for calculating the coordinate position of each shot area on the wafer. Therefore, when the zone is large, the number of effective sample shots is large, and the result is close to the result obtained by the conventional EGA method. Conversely, if the zone is small, the number of valid sample shots will be small, so D
This is close to the result obtained with the / D method. However, the range (zone) referred to here is only a reference value for weighting, and even if all the sample shots exist outside the zone, the coordinate position is set in the same manner as in the above embodiment. The statistical calculation is performed by maximizing the weight for the alignment data of the sample shot closest to the shot area to be determined.

【0060】図7は、重みパラメータDが30、60、
90、120[mm]のときのゾーンの大きさを視覚的に示
したものである。但し、重みパラメータ、すなわちゾー
ンの直径Dは、図8に示すように「ウエハ上の座標位置
を決定すべき1つのショット領域の重みを1としたとき
に、重みの値が0.1となる領域(サンプリングゾー
ン)の直径(単位はmm)のこと」と定義する。尚、最適
な直径Dの値は、一般的に30〜150[mm]の間に存在
することが確認されている。
In FIG. 7, the weighting parameters D are 30, 60,
It is a visual representation of the size of the zone at 90 and 120 [mm]. However, the weight parameter, that is, the diameter D of the zone, is as shown in FIG. The diameter of the area (sampling zone) (unit is mm) ”. It has been confirmed that the optimum value of the diameter D is generally in the range of 30 to 150 [mm].

【0061】従って、以上の実施例ではオペレータの経
験に基づき、もしくは実験、又はシミュレーションによ
り決定した最適なゾーンの直径Dを、オペレータが入力
装置(キーボード等)を介して主制御装置10に入力す
るだけで、数式7からアライメントデータに対する重み
付けの度合い、すなわち数式4、6の重み付けWin、W
in’が決定されることになる。このため、各種レイアに
対し、例えば非線形成分の大小、アライメントセンサの
計測再現性の良否等に応じてアライメントを柔軟に変更
でき、各レイアに対して最適な条件でアライメントを行
うことが可能となる。
Therefore, in the above embodiment, the operator inputs the optimum zone diameter D determined based on the experience of the operator, or by experiment or simulation, to the main controller 10 via the input device (keyboard or the like). Then, the degree of weighting of the alignment data from Equation 7, that is, the weights W in and W of Equations 4 and 6
in 'will be decided. Therefore, it is possible to flexibly change the alignment for various layers according to the magnitude of the non-linear component, the quality of the measurement reproducibility of the alignment sensor, etc., and it is possible to perform the alignment for each layer under optimum conditions. .

【0062】ところで、オペレータが最適なゾーンの直
径Dを主制御装置10に直接入力する以外にも、例えば
ロット内に収納されている複数枚のウエハのうち、先頭
(1枚目)のウエハに対してほぼ全てのショット領域の
マーク検出を行う。そして、主制御装置10は当該検出
結果に基づいてウエハの非線形歪みの規則性や程度(大
きさ)等を算出した後、最適なゾーンの直径D(第2実
施例ではさらに非線形歪みの歪み中心までも)を決定す
るようにしても良い。この結果、オペレータが全く介在
することなく、自動的に数式4、6の重み付け関数
in、Win’が決定され、2枚目以降のウエハについて
は当該重み付け関数のもとで前述の如き位置合わせ動作
が行われることになる。
By the way, in addition to the operator directly inputting the optimum zone diameter D to the main controller 10, for example, the first (first) wafer among a plurality of wafers stored in a lot is selected. On the other hand, mark detection in almost all shot areas is performed. Then, the main controller 10 calculates the regularity, degree (magnitude), etc. of the nonlinear distortion of the wafer based on the detection result, and then the optimum zone diameter D (in the second embodiment, the distortion center of the nonlinear distortion is further increased). May also be set). As a result, the weighting functions W in and W in 'of the equations 4 and 6 are automatically determined without any operator intervention, and the second and subsequent wafers are positioned under the weighting functions as described above. A matching operation will be performed.

【0063】尚、1枚目のウエハについては先のマーク
検出結果を用いて位置合わせを行うようにしても、ある
いは上記の如く決定した重み付け関数を用いてショット
配列を算出して位置合わせを行うようにしても良い。ま
た、ここでは1枚目のウエハについてのみほぼ全てのシ
ョット領域のマーク検出(座標位置計測)を行うことと
したが、1枚目から数枚目までのウエハについてほぼ全
てのショット領域のマーク検出を行うようにし、平均化
処理等を用いて非線形歪みの規則性や大きさを算出して
重み付けWin、Win’を決定するようにしても良い。さ
らに、主制御装置10が先に算出した非線形歪みの規則
性や大きさ等を、例えば図6の如きベクトルマップとし
て表示装置(CRT等)に表示し、ここに表示されたマ
ップを基にオペレータが最適なゾーンの直径Dを決定し
て主制御装置10に入力するようにしても良い。
The position of the first wafer may be adjusted by using the above mark detection result, or the shot arrangement is calculated by using the weighting function determined as described above to perform the position adjustment. You may do so. In addition, here, the mark detection (coordinate position measurement) of almost all shot areas is performed only for the first wafer, but the mark detection of almost all shot areas is performed for the first to several wafers. Alternatively, the weighting W in and W in ′ may be determined by calculating the regularity and magnitude of the non-linear distortion using averaging processing or the like. Further, the regularity, magnitude, etc. of the non-linear distortion calculated by the main control device 10 are displayed on a display device (CRT, etc.) as a vector map as shown in FIG. 6, and the operator is based on the map displayed here. Alternatively, the optimum zone diameter D may be determined and input to the main controller 10.

【0064】ここで、以上の説明ではオペレータが最適
なゾーンの直径Dの値を主制御装置10に入力すること
としたが、例えばウエハ、又は複数枚のウエハを収納す
るロット(ローダカセット)に、上記値を識別コード
(バーコード等)の形で記しておき、当該コードを読み
取り装置(バーコードリーダ等)にて読み込むことによ
り、主制御装置10が数式7から自動的にパラメータS
を決定するようにしても良い。また、重み発生部101
に格納するパラメータSの決定式は数式7に限られるも
のではなく、以下の数式8を用いるようにしても良い。
但し、Aはウエハの面積(単位はmm2)、mはサンプルシ
ョットの数、Cは補正係数(正の実数)である。
Here, in the above description, the operator inputs the optimum value of the diameter D of the zone to the main control unit 10. However, for example, a wafer or a lot (loader cassette) containing a plurality of wafers is stored. , The above value is written in the form of an identification code (bar code or the like), and the code is read by a reading device (bar code reader or the like).
May be determined. In addition, the weight generation unit 101
The determination formula of the parameter S stored in is not limited to the formula 7, and the following formula 8 may be used.
Here, A is the area of the wafer (unit is mm 2 ), m is the number of sample shots, and C is the correction coefficient (positive real number).

【0065】[0065]

【数8】 [Equation 8]

【0066】さて、数式8はウエハサイズ(面積)やサ
ンプルショット数の変化をパラメータSの決定に反映さ
せることで、当該決定に際して使用すべき補正係数Cの
最適値があまり変動しないようにしたものである。ここ
で、補正係数Cが小さい場合はパラメータSの値が大き
くなるので、数式7の場合と全く同様に従来のEGA方
式で得られる結果に近くなる。逆に補正係数Cが大きい
場合はパラメータSの値が小さくなるので、数式7の場
合と同様にD/D方式で得られる結果に近くなる。従っ
て、予め実験、又はシミュレーション等によって決定し
た補正係数Cを、オペレータ、又は識別コードの読み取
り装置を介して主制御装置10に入力するだけで、数式
8からアライメントデータに対する重み付けの度合い、
すなわち数式4、6の重み付けWin、Win’が自動的に
決定されることになる。このため、各種レイア、さらに
は各成分(X方向とY方向)に対し、例えば非線形成分
の特徴(例えば大小、規則性等)、ステップピッチ、ア
ライメントセンサの計測再現性の良否等に応じてアライ
メントを柔軟に変更させ、各レイア、各成分に対して最
適な条件でアライメントを行うことが可能となる。特に
数式8を用いる場合、ウエハサイズ、ステップピッチ
(ショットサイズ)、サンプルショット数等が変化して
も、この変化に依らずウエハ上の全てのショット領域の
座標位置を正確に決定でき、常に安定した精度で位置合
わせを行うことが可能となるといった利点もある。
In the equation (8), changes in the wafer size (area) and the number of sample shots are reflected in the determination of the parameter S so that the optimum value of the correction coefficient C to be used in the determination does not change much. Is. Here, when the correction coefficient C is small, the value of the parameter S is large, so that the result is close to the result obtained by the conventional EGA method, exactly as in the case of the expression 7. On the contrary, when the correction coefficient C is large, the value of the parameter S is small, so that the result is close to the result obtained by the D / D method as in the case of the formula 7. Therefore, only by inputting the correction coefficient C previously determined by an experiment, a simulation, or the like to the main controller 10 through the operator or the reading device of the identification code, the degree of weighting of the alignment data from Equation 8 can be calculated.
That is, the weights W in and W in 'of the equations 4 and 6 are automatically determined. For this reason, alignment is performed for various layers, and further for each component (X direction and Y direction) according to, for example, characteristics of non-linear component (for example, size, regularity, etc.), step pitch, and measurement reproducibility of the alignment sensor. Can be changed flexibly, and alignment can be performed under optimum conditions for each layer and each component. In particular, when Equation 8 is used, even if the wafer size, the step pitch (shot size), the number of sample shots, etc. change, the coordinate positions of all shot areas on the wafer can be accurately determined regardless of these changes, and it is always stable. There is also an advantage that it is possible to perform the alignment with the required accuracy.

【0067】また、以上の各実施例ではウエハ上の複数
のショット領域の中からm個のサンプルショットを選択
し、この選択したサンプルショットの各アライメントデ
ータに対して重み付けを行った上で統計演算を行うもの
とした。このとき、2組のアライメントマークがいずれ
も計測不能、又はその計測値が疑わしい(信頼性が低
い)サンプルショットが存在した場合には、当該ショッ
ト近傍のショット領域を代替ショットとして指定し、こ
の指定した代替ショットのアライメントデータを用いる
ようにしても良い。または、計測不能、又は信頼性が低
いサンプルショットはリジェクトする、あるいはそのア
ライメントデータに与える重み付けを零とし、残りのサ
ンプルショットのアライメントデータのみを用いるよう
にしても良い。さらに、2組のアライメントマークのい
ずれか一方(例えばXマーク)のみが計測不能、又はそ
の計測値の信頼性が低いサンプルショットの場合には、
もう一方のアライメントマーク(Yマーク)の座標位置
のみを用いるようにする。または、当該ショット近傍の
ショット領域のXマークを検出してその座標位置を用い
るようにしても良い。
In each of the above embodiments, m sample shots are selected from a plurality of shot areas on the wafer, the alignment data of the selected sample shots are weighted, and then statistical calculation is performed. To do. At this time, if there are sample shots in which the two sets of alignment marks cannot be measured or the measured values are suspicious (unreliable), the shot area in the vicinity of the shot is designated as a substitute shot and this designation is performed. Alternatively, the alignment data of the alternative shot may be used. Alternatively, sample shots that cannot be measured or have low reliability may be rejected, or the alignment data may be weighted to zero, and only the alignment data of the remaining sample shots may be used. Furthermore, in the case of a sample shot in which only one of the two sets of alignment marks (for example, the X mark) cannot be measured or the reliability of the measured value is low,
Only the coordinate position of the other alignment mark (Y mark) is used. Alternatively, the X mark in the shot area near the shot may be detected and the coordinate position thereof may be used.

【0068】ところで、以上の各実施例の位置合わせ方
法を適用してもアライメント精度が向上しない場合があ
るが、これは以上の実施例では前述の如く非線形歪みの
うち、特に規則的なものを補正対象としているためであ
る。従って、上記の如くアライメント精度が向上しない
場合は、ウエハに不規則な非線形成分が多いと考えられ
る。通常、不規則な非線形歪みを持つウエハに対しては
いずれの位置合わせ方法を適用してもアライメント精度
を向上させることは難しいが、ここでは不規則な非線形
歪みを持つ、すなわちアライメント精度が向上しないウ
エハにおいて、アライメントセンサーの計測再現性が良
い場合と悪い場合とに分けて考えてみる。
By the way, although the alignment accuracy may not be improved even if the alignment method of each of the above embodiments is applied, this is due to the fact that in the above embodiments, the non-linear distortion is particularly regular. This is because it is a correction target. Therefore, if the alignment accuracy does not improve as described above, it is considered that the wafer has many irregular nonlinear components. Generally, it is difficult to improve the alignment accuracy for a wafer having irregular nonlinear distortion, whichever alignment method is applied, but here it has irregular nonlinear distortion, that is, alignment accuracy does not improve. For the wafer, consider separately the case where the measurement reproducibility of the alignment sensor is good and the case where it is bad.

【0069】さて、アライメントセンサーの計測再現性
が悪い場合、ウエハ自身に不規則な非線形歪みが生じて
いないにもかかわらず、あたかもウエハが不規則な非線
形歪みを持っているような結果が得られることがある。
このような場合には、当該ウエハに対して良好な計測再
現性が得られるアライメントセンサー、及び/又は信号
処理条件を選択して使用するようにすれば良い。具体的
には、ウエハ上のアライメントマークが低段差である場
合は、例えば特開平2−272305号公報、特開平3
−272406号公報に開示されているように、ウエハ
上の1次元の回折格子マークに対して2方向からコヒー
レントな平行ビームを照射して1次元の干渉縞を作り、
当該マークからほぼ同一方向に発生する回折光同志の干
渉光を光電検出するアライメントセンサー(以下、Lase
r Interferometric Alignment(LIA)系と呼ぶ)を用
いるようにしても良い。また、ウエハ表面にメタル層が
形成されている場合は、図2中のFIA系20を用いる
ようにしても良い。
If the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, a result as if the wafer had an irregular nonlinear distortion can be obtained even though the irregular nonlinear distortion does not occur in the wafer itself. Sometimes.
In such a case, an alignment sensor and / or a signal processing condition that can obtain good measurement reproducibility for the wafer may be selected and used. Specifically, when the alignment mark on the wafer has a low step, for example, JP-A-2-272305 and JP-A-3272305.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 272406, a one-dimensional interference fringe is formed by irradiating a one-dimensional diffraction grating mark on a wafer with coherent parallel beams from two directions.
An alignment sensor that photoelectrically detects diffracted light interference light generated in the same direction from the mark (hereinafter referred to as Laser
r Interferometric Alignment (LIA) system) may be used. If a metal layer is formed on the wafer surface, the FIA system 20 shown in FIG. 2 may be used.

【0070】また、アライメントセンサーは変更せず、
当該センサーの信号処理条件のみを変更して対応するよ
うにしても良い。LSA系での信号処理条件とは、波形
解析アルゴリズム、アルゴリズムスライスレベル、及び
処理ゲート幅等を指す。尚、処理ゲート幅とは設計上の
マーク位置を中心として定められるものである。また、
波形解析アルゴリズムとしては、例えば以下に述べる3
つのアルゴリズムがある。
Also, the alignment sensor is not changed,
You may make it correspond by changing only the signal processing conditions of the said sensor. The signal processing conditions in the LSA system refer to a waveform analysis algorithm, an algorithm slice level, a processing gate width, and the like. The processing gate width is defined around the designed mark position. Also,
As the waveform analysis algorithm, for example, the following 3
There are two algorithms.

【0071】さて、第1のアルゴリズムは所定の処理ゲ
ート幅から決まる区間で信号波形のスムージングを行っ
た後、この信号波形をアルゴリズムスライスレベルで設
定されたレベルでスライスし、図11(B)に示したよ
うに信号波形の左右に交点があると、その2つの交点の
中心点をマーク位置として検出するものである。第2の
アルゴリズムは、所定のレベルL1(電圧値)以上の区間
で信号波形のスムージングを行った後、ピーク値に近い
レベルL2 との間で複数のスライスレベルを一定間隔で
設定し、各スライスレベルでの交点とその長さを求め
る。そして、各スライスレベルでの長さに基づいて、ア
ルゴリズムスライスレベルで設定されたレベル以下の部
分において信号波形の傾斜が最大となるスライスレベル
を選び出し、当該レベルでの交点の中心点をマーク位置
として検出するものである。第3のアルゴリズムは、ア
ルゴリズムスライスレベルで設定されたレベルで信号波
形をスライスし、その中心点を基準位置として求めてお
く。次に、所定のレベルL1(電圧値)以上の区間で信号
波形のスムージングを行った後、ピーク値に近いレベル
2 との間で複数のスライスレベルを一定間隔で設定
し、各スライスレベルでの2つの交点の中心点、さらに
中点差分(すなわち、隣り合うスライスレベルでの中心
点との差)を求める。そして、各スライスレベルでの中
心点が先に求めた基準位置と大きく離れておらず、各中
心点が安定している領域(すなわち中点差分が微小で、
そのスライスレベルが一番長く連続している領域)を選
び、当該領域での中心点をマーク位置として検出するも
のである。
In the first algorithm, after smoothing the signal waveform in the section determined by the predetermined processing gate width, the signal waveform is sliced at the level set by the algorithm slice level, and shown in FIG. As shown, if there are intersections on the left and right of the signal waveform, the center point of the two intersections is detected as the mark position. The second algorithm smoothes the signal waveform in a section equal to or higher than a predetermined level L 1 (voltage value), and then sets a plurality of slice levels with a level L 2 close to the peak value at regular intervals, Find the intersection and its length at each slice level. Then, based on the length at each slice level, select a slice level that maximizes the slope of the signal waveform in the portion below the level set by the algorithm slice level, and set the center point of the intersection at the level as the mark position. It is something to detect. The third algorithm slices the signal waveform at the level set by the algorithm slice level and obtains the center point as the reference position. Next, after smoothing the signal waveform in a section equal to or higher than a predetermined level L 1 (voltage value), a plurality of slice levels are set at a constant interval with the level L 2 close to the peak value, and each slice level is set. Then, the center point of the two intersection points in (3) and the midpoint difference (that is, the difference between the center points of adjacent slice levels) are obtained. Then, the center point at each slice level is not far apart from the previously determined reference position, and each center point is stable (that is, the midpoint difference is small,
The area where the slice level is longest and continuous is selected), and the center point in the area is detected as the mark position.

【0072】さらに、図12、図13を参照してFIA
系、LIA系の各々での信号処理条件について簡単に説
明する。図12(A)はFIA系によって検出されるウ
エハマークWM1 の様子を示し、図12(B)はそのと
き得られる画像信号の波形を示す。図12(A)に示す
ようにFIA系20(撮像素子)は、ウエハマークWM
1の3本のバーマークと指標マークFM1 、FM2 との
像を走査線VLに沿って電気的に走査する。この際、1
本の走査線だけではS/N比の点で不利なので、ビデオ
サンプリング領域VSA(一点鎖線)に入る複数の水平
走査線によって得られる画像信号のレベルを、水平方向
の各画素毎に加算平均すると良い。図12(B)に示す
ように画像信号には、両側に指標マークFM1 、FM2
の各々に対応した波形部分があり、アライメント信号処
理部16はこの波形部分をスライスレベルSL2 により
処理することで各マークの中心位置(画素上の位置)を
求め、その中心位置x0 を求めている。尚、指標マーク
FM1 、FM2 の各中心位置を求める代わりに、指標マ
ークFM1 の右エッジと指標マークFM2 の左エッジの
各位置を求めることで、中心位置x0 を求めるようにし
ても構わない。一方、ここでは図12(B)に示すよう
に画像信号上の波形が、各バーマークの左エッジ、右エ
ッジに対応した位置でボトムとなっており、信号処理部
16はスライスレベルSL1 により波形処理を行って各
バーマークの中心位置を求めた後、各位置を加算平均し
てウエハマークWM1 の中心位置xC を算出する。さら
に、先に求めた位置x0 とマーク計測位置xC との差Δ
x(=x0 −xC )を算出し、FIA系20の観察領域
内にウエハマークWM1 が位置決めされたときのウエハ
ステージWSの位置と先の差Δxとを加えた値をマーク
位置情報として出力する。
Further, referring to FIGS. 12 and 13, the FIA
Signal processing conditions in each of the LIA system and the LIA system will be briefly described. FIG. 12A shows the state of the wafer mark WM 1 detected by the FIA system, and FIG. 12B shows the waveform of the image signal obtained at that time. As shown in FIG. 12A, the FIA system 20 (imaging device) is the wafer mark WM.
Electrically scanned along the bar mark and index mark FM 1 of three 1, the image of the FM 2 to the scanning line VL. At this time, 1
Since only one scanning line is disadvantageous in terms of the S / N ratio, the image signal levels obtained by a plurality of horizontal scanning lines that enter the video sampling area VSA (dashed-dotted line) are averaged for each pixel in the horizontal direction. good. As shown in FIG. 12B, the image signal includes index marks FM 1 and FM 2 on both sides.
There is a waveform portion corresponding to each of the marks, and the alignment signal processing section 16 obtains the center position (position on the pixel) of each mark by processing this waveform portion with the slice level SL 2 and obtains the center position x 0 . ing. Instead of obtaining the respective center positions of the index mark FM 1, FM 2, by obtaining the respective positions of the right edge and the left edge of the index mark FM 2 of the index mark FM 1, so as to obtain the center position x 0 I don't care. On the other hand, here, as shown in FIG. 12B, the waveform on the image signal is the bottom at the positions corresponding to the left edge and the right edge of each bar mark, and the signal processing unit 16 uses the slice level SL 1 to After performing the waveform processing to obtain the center position of each bar mark, the respective positions are arithmetically averaged to calculate the center position x C of the wafer mark WM 1 . Further, the difference Δ between the previously determined position x 0 and the mark measurement position x C
x (= x 0 −x C ) is calculated, and a value obtained by adding the position of the wafer stage WS when the wafer mark WM 1 is positioned in the observation area of the FIA system 20 and the difference Δx between the positions is used as mark position information. Output as.

【0073】従って、上記の如きFIA系20において
変更可能な信号処理条件としては、波形解析アルゴリズ
ム、スライスレベルSL1(電圧値)、コントラストリミ
ット値、及び処理ゲート幅Gx(画素上での幅Gxの中
心位置、及びその幅)等がある。さらに波形解析アルゴ
リズムとしては、例えば特開平4−65603号公報に
開示されているように、各バーマークの中心位置を求め
るに際して、バーマークの左エッジ、右エッジに対応し
た波形部分BS1L、BS1RとBS2L、BS2Rとのうち、
外スロープBS1L、BS2Rのみを用いるモード、内
スロープBS1R、BS2Lのみを用いるモード、外スロ
ープBS1L、BS2R、及び内スロープBS1R、BS2L
用いるモードがある。
Therefore, the signal processing conditions that can be changed in the FIA system 20 as described above include a waveform analysis algorithm, a slice level SL 1 (voltage value), a contrast limit value, and a processing gate width Gx (width Gx on a pixel). Center position and its width) etc. Further, as a waveform analysis algorithm, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-65603, when the center position of each bar mark is obtained, the waveform portions BS 1L and BS corresponding to the left edge and the right edge of the bar mark are obtained. Of 1R , BS 2L and BS 2R ,
There are a mode using only the outer slopes BS 1L and BS 2R , a mode using only the inner slopes BS 1R and BS 2L , a mode using the outer slopes BS 1L and BS 2R , and a mode using the inner slopes BS 1R and BS 2L .

【0074】次に、図13を参照してLIA系(特にヘ
テロダイン方式)での信号処理条件について説明する。
図13に示すように、ウエハ上の1次元の回折格子マー
クWM2 に対して、周波数差Δfの2本のコヒーレント
ビーム(平行光束)BM1 、BM2 が交差角(2ψ0)で
入射すると、当該マークWM2 上にはピッチP(但し、
格子ピッチ2P)の1次元の干渉縞IFが作られる。こ
の干渉縞IFは、回折格子マークWM2 のピッチ方向に
周波数差Δfに対応して移動し、その速度VはV=Δf
・Pなる関係式で表される。この結果、回折格子マーク
WM2 からは図13に示すような回折光B1 (-1)、B2
(+1)、・・・が発生する。尚、添字1、2は入射ビーム
BM1 、BM2 との対応を表し、カッコ内の数字は回折
次数を表している。通常、LIA系では光軸AXに沿っ
て進行する±1次回折光B1 (-1)、B2 (+1)の干渉光の
光電信号と、2本の送光ビームから別途作成された参照
用干渉光の光電信号との位相差を求めることにより位置
ずれを検出している。または、0次回折光B2 (0) と−
2次回折光B1 (-2)との干渉光の光電信号と参照用の光
電信号との位相差から検出した位置ずれ量と、0次回折
光B1 (0) と−2次回折光B2 (+2)との干渉光の光電信
号と参照用の光電信号との位相差から検出した位置ずれ
量とを加算平均して位置ずれ量を求めるようにしても良
い。
Next, the signal processing conditions in the LIA system (particularly the heterodyne system) will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, when two coherent beams (parallel light beams) BM 1 and BM 2 having a frequency difference Δf are incident on the one-dimensional diffraction grating mark WM 2 on the wafer at a crossing angle (2ψ 0 ). , The pitch P on the mark WM 2 (however,
A one-dimensional interference fringe IF having a grating pitch 2P) is formed. This interference fringe IF moves in the pitch direction of the diffraction grating mark WM 2 corresponding to the frequency difference Δf, and its velocity V is V = Δf.
-It is expressed by the relational expression P. As a result, from the diffraction grating mark WM 2 as shown in FIG. 13 the diffracted light B 1 (-1), B 2
(+1), ... occurs. The subscripts 1 and 2 represent the correspondence with the incident beams BM 1 and BM 2, and the numbers in parentheses represent the diffraction orders. Usually, in the LIA system, a reference signal created separately from the photoelectric signals of the ± 1st-order diffracted lights B 1 (-1) and B 2 (+1) interfering light traveling along the optical axis AX and two light-transmitting beams. The positional deviation is detected by obtaining the phase difference between the interference light for use and the photoelectric signal. Alternatively, the 0th-order diffracted light B 2 (0) and −
The positional deviation amount detected from the phase difference between the photoelectric signal of the interference light with the second-order diffracted light B 1 (-2) and the reference photoelectric signal, and the 0th-order diffracted light B 1 (0) and the −2nd-order diffracted light B 2 ( The position shift amount may be obtained by averaging the position shift amounts detected from the phase difference between the photoelectric signal of the interference light with +2) and the reference photoelectric signal.

【0075】従って、上記の如きLIA系で変更可能な
信号処理条件は、光電検出すべき干渉光(回折光の次
数)の選択のみである。すなわち、LIA系では±1次
回折光B1 (-1)、B2 (+1)を用いる第1モード、0次回
折光B2 (0) と−2次回折光B1 (-2)、及び0次回折光
1 (0) と−2次回折光B2 (+2)を用いる第2モード、
さらには第1モードと第2モードとでの干渉光の強度を
比較して、その強度値が大きい方を選択して使用する第
3モードとがあり、LIA系の最適化に際してはこの3
つのモードを変更してシミュレーションを行うことにな
る。
Therefore, the only signal processing condition that can be changed in the LIA system as described above is the selection of the interference light (the order of the diffracted light) to be photoelectrically detected. That is, in the LIA system, the first mode using ± 1st-order diffracted lights B 1 (-1) and B 2 (+1), the 0th-order diffracted light B 2 (0) and the −2nd-order diffracted light B 1 (-2), and 0 A second mode using the second-order diffracted light B 1 (0) and the −second-order diffracted light B 2 (+2),
Further, there is a third mode in which the intensities of the interference light in the first mode and the second mode are compared, and the one with the larger intensity value is selected and used.
The simulation will be performed by changing the two modes.

【0076】以上のように、アライメントセンサーの計
測再現性が悪い場合には、アライメントセンサーや信号
処理条件の変更を行うことで、レイアに対して最適な条
件のもとでマーク検出を行うようにすれば良い。また、
アライメントセンサーや信号処理条件の変更を行わない
場合には、1つのアライメントマークに対して複数回の
計測を行うようにしても良い。
As described above, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, the alignment sensor and the signal processing conditions are changed so that the mark detection is performed under the optimum condition for the layer. Just do it. Also,
When the alignment sensor and the signal processing condition are not changed, one alignment mark may be measured a plurality of times.

【0077】一方、アライメントセンサーの計測再現性
が良い場合には、その計測値が信頼できる場合と信頼で
きない場合とに分けて考えられる。さて、サンプルショ
ットのアライメントデータに対する信頼性が高く、かつ
アライメントデータに不規則な非線形歪みが存在する場
合は、実際にウエハが不規則な非線形歪みを持っている
と考えられる。このような場合には、サンプルショット
の数を増やす、または数式7中のゾーンの直径Dを小さ
くする、あるいは数式8中の補正係数Cを大きくすると
良い。また、パラメータSやサンプルショットの配置
(数、位置)を最適化してもアライメント精度が向上し
ない場合は、カバレッジ等の影響でアライメントセンサ
ーがマーク位置を正確に測定できない、すなわちアライ
メントデータに対する信頼性が低いと考えられる。この
ような場合には、カバレッジ等の影響を受け難いFIA
系20を使用してアライメントを行うようにすると良
い。
On the other hand, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is good, it can be considered that the measurement value is reliable or unreliable. If the sample shot has high reliability with respect to the alignment data and the alignment data has irregular nonlinear distortion, it is considered that the wafer actually has irregular nonlinear distortion. In such a case, the number of sample shots may be increased, the diameter D of the zone in Expression 7 may be decreased, or the correction coefficient C in Expression 8 may be increased. Further, if the alignment accuracy does not improve even if the parameter S or the arrangement (number, position) of the sample shots is optimized, the alignment sensor cannot accurately measure the mark position due to the influence of the coverage, that is, the reliability of the alignment data is low. It is considered low. In such a case, FIA that is not easily affected by coverage etc.
The system 20 may be used for alignment.

【0078】以上、ウエハが不規則な非線形歪みを持つ
と考えられる場合について説明したが、規則的な非線形
歪みを持つウエハに対しても、パラメータS(すなわち
ゾーンの直径Dや補正係数C)、サンプルショットの
数、配置(位置)、アライメントセンサー、及びアライ
メントセンサーの信号処理条件のうちの少なくとも1つ
を変更することで、各レイアに対して最適な条件のもと
でアライメントを行うようにすると良い。換言すれば、
レイアに対して最適なアライメントセンサー、及び信号
処理条件を選択した上で、パラメータS、サンプルショ
ットの数、及び配置の条件を最適化していくことが望ま
しい。
Although the case where the wafer is considered to have irregular nonlinear distortion has been described above, the parameter S (that is, the diameter D of the zone and the correction coefficient C) is also applied to the wafer having regular nonlinear distortion. By changing at least one of the number of sample shots, the arrangement (position), the alignment sensor, and the signal processing condition of the alignment sensor, it is possible to perform alignment under optimum conditions for each layer. good. In other words,
It is preferable to optimize the parameter S, the number of sample shots, and the arrangement condition after selecting the optimum alignment sensor and signal processing condition for the layer.

【0079】ところで、EGA方式は1枚のウエハ上で
のショット領域の配列の規則性について、X、Y方向の
ウエハのスケーリング量Rx、Ry、X、Y方向のウエ
ハのオフセット量Ox、Oy、ショット領域の配列座標
系の残留回転誤差θ、及び配列座標系の傾き量(直交
度)ωを変数要素として導入している。すなわち、これ
ら6つの要素は演算パラメータa〜fにより次式のよう
に表される。
In the EGA method, regarding the regularity of the arrangement of shot areas on one wafer, the wafer scaling amounts Rx, Ry in the X and Y directions, and the wafer offset amounts Ox, Oy in the X and Y directions are set. The residual rotation error θ of the array coordinate system of the shot area and the inclination amount (orthogonality) ω of the array coordinate system are introduced as variable elements. That is, these six elements are represented by the following equations by the operation parameters af.

【0080】Rx=a Ry=d Ox=e Oy=f θ=c/d ω=−(b/a+c/d) そこで、第1、第2の実施例を適用して1枚のウエハ上
の各ショット領域の座標位置を決定する際、2種類のア
ライメントセンサ、例えばLSA系とFIA系とを用い
るようにする。すなわち、LSA系とFIA系との各々
を用いて全てのサンプルショットの座標位置を計測し、
さらに最小二乗法を用いて演算パラメータa〜fを算出
した後、当該2組の演算パラメータa〜fを用いて1つ
のショット領域の座標位置を決定する。具体的には、L
SA系の計測結果から算出した演算パラメータa〜fか
ら上記6つの変数要素を決定し、さらにFIA系の計測
結果から算出した演算パラメータa〜fから上記6つの
変数要素、特にスケーリングパラメータRx、Ryを決
定する。そして、LSA系のスケーリングパラメータを
FIA系のスケーリングパラメータに置換した上で、当
該スケーリングパラメータRx、RyとLSA系の残り
の4つの変数要素(Ox、Oy、θ、ω)とを用いて演
算パラメータa〜fを決定し、当該パラメータのもとで
1つのショット領域の座標位置を算出する。以上のよう
に、2種類のアライメントセンサを使い分けて演算パラ
メータa〜fを決定することで、先の各実施例に比べて
ショット領域の座標位置の算出精度を向上させることが
可能となる。但し、LSA系とFIA系とでサンプルシ
ョットの配置(数、位置)は全く同一であるものとす
る。また、重み付けの度合い(パラメータSの値)も同
一としておく。尚、ここではLSA系とFIA系とを用
いるようにしたが、使用するアライメントセンサの数、
組み合わせ等は任意で良い。
Rx = a Ry = d Ox = e Oy = f θ = c / d ω = − (b / a + c / d) Then, applying the first and second embodiments, one wafer When determining the coordinate position of each shot area, two types of alignment sensors, for example, LSA system and FIA system are used. That is, the coordinate positions of all sample shots are measured using each of the LSA system and the FIA system,
Further, after calculating the calculation parameters a to f using the least squares method, the coordinate position of one shot area is determined using the two sets of calculation parameters a to f. Specifically, L
The above six variable elements are determined from the calculation parameters a to f calculated from the SA system measurement result, and the above six variable elements are determined from the calculation parameter a to f calculated from the FIA system measurement result, particularly the scaling parameters Rx and Ry. To decide. Then, after replacing the scaling parameter of the LSA system with the scaling parameter of the FIA system, the scaling parameter Rx, Ry and the remaining four variable elements (Ox, Oy, θ, ω) of the LSA system are used as calculation parameters. a to f are determined, and the coordinate position of one shot area is calculated under the parameter. As described above, by using the two types of alignment sensors and determining the calculation parameters a to f, it is possible to improve the calculation accuracy of the coordinate position of the shot area as compared with the previous embodiments. However, it is assumed that the LSA system and the FIA system have exactly the same arrangement (number and position) of sample shots. Further, the weighting degree (value of the parameter S) is also set to be the same. Although the LSA system and the FIA system are used here, the number of alignment sensors to be used,
The combination and the like may be arbitrary.

【0081】また、以上の説明ではショット領域毎にL
SA系とFIA系との各々でサンプルショットのマーク
検出を行って最小二乗法により演算パラメータを算出す
るようにした。ここで、ウエハ上の1つのショット領域
の座標位置を決定するときにLSA系とFIA系との各
々で算出した演算パラメータの差が大きい場合、LSA
系とFIA系のいずれか一方の計測誤差が大きいと考え
られ、当該ショットの座標位置を精度良く算出すること
が困難となり得る。そこで、主制御装置10は当該状態
を警報、画面表示等によりオペレータに知らせる、また
は上記差が所定の許容値を越えた場合には自動的に再計
測を行うようにする。尚、再計測を行う場合、アライメ
ントセンサの種類、組み合わせ等の変更、新たなアライ
メントセンサの追加等を行うようにしても良い。また、
上記差が許容値以下である場合には、前述の如く一部の
変数要素を置換した上で決定したパラメータa〜f、あ
るいは2組の演算パラメータのいずれか一方、またはそ
の平均値を用いてショット領域の座標位置を決定すれば
良い。
In the above description, L is set for each shot area.
The mark detection of the sample shot was performed by each of the SA system and the FIA system, and the calculation parameter was calculated by the least square method. Here, when the difference between the calculation parameters calculated by the LSA system and the FIA system when determining the coordinate position of one shot area on the wafer is large,
It is considered that the measurement error of either the system or the FIA system is large, and it may be difficult to accurately calculate the coordinate position of the shot. Therefore, the main controller 10 notifies the operator of the state by a warning, screen display, or the like, or automatically performs remeasurement when the difference exceeds a predetermined allowable value. When re-measurement is performed, the type and combination of alignment sensors may be changed, and a new alignment sensor may be added. Also,
If the difference is less than or equal to the allowable value, one of the parameters a to f determined after replacing some variable elements as described above, or one of the two sets of calculation parameters, or the average value thereof is used. It suffices to determine the coordinate position of the shot area.

【0082】さらに1種類のアライメントセンサ、例え
ばFIA系を用いて全てのサンプルショットの座標位置
を計測した後、重み付けの度合い(パラメータSの値)
が異なる2組の重み付け関数(数式4、又は6)の各々
を用いて演算パラメータを決定する。このとき、2つの
パラメータSの値を、例えばEGA方式とほぼ同等の結
果が得られる値とD/D方式とほぼ同等の結果が得られ
る値とに設定しておく。上記2組の重み付け関数のもと
で算出された2組の演算パラメータを用いてショット領
域の座標位置を決定する際には、EGA的な重み付け関
数のもとで決定した演算パラメータ、すなわち6つの変
数要素のうちのオフセット量Ox、Oyを用い、かつ残
りの4つの変数要素についてはD/D的な重み付け関数
のもとで決定した演算パラメータから定まる変数要素を
用いる。さらにこれら6つの変数要素から演算パラメー
タを決定し、当該パラメータを用いて座標位置を決定す
るようにしても良い。尚、2つのパラメータSは任意の
値で良く、レイアの種類や非線形歪みの特徴等に応じて
適宜定めれば良い。
Further, after measuring the coordinate positions of all the sample shots by using one type of alignment sensor, for example, the FIA system, the degree of weighting (value of parameter S)
Each of the two sets of different weighting functions (Equation 4 or 6) is used to determine the operation parameter. At this time, the values of the two parameters S are set to, for example, a value at which a result substantially equal to that of the EGA method is obtained and a value at which a result substantially equal to that of the D / D method is obtained. When determining the coordinate position of the shot area using the two sets of calculation parameters calculated under the above two sets of weighting functions, the calculation parameters determined under the EGA-like weighting function, that is, six Of the variable elements, the offset amounts Ox and Oy are used, and for the remaining four variable elements, variable elements determined from the operation parameters determined under the D / D weighting function are used. Further, the calculation parameter may be determined from these six variable elements and the coordinate position may be determined using the parameter. The two parameters S may be arbitrary values, and may be set appropriately according to the type of layer, the characteristics of nonlinear distortion, and the like.

【0083】次に、本発明の第3の実施例による位置合
わせ方法について説明する。ここでも、図5に示した規
則的な非線形歪みを持つウエハWに対して好適な位置合
わせ方法について述べるが、本実施例では第2の実施例
の如くサンプルショット毎に重み付けを行うのではな
く、ウエハ表面の平坦度(フラットネス)を用いる、例
えば表面位置検出系18、19によりウエハの膨らみを
求め、これを用いて位置合わせを行うことを特徴として
いる。
Next, a positioning method according to the third embodiment of the present invention will be described. Here again, a preferable alignment method for the wafer W having the regular nonlinear distortion shown in FIG. 5 will be described. However, in the present embodiment, weighting is not performed for each sample shot as in the second embodiment. , The flatness of the wafer surface is used, for example, the bulge of the wafer is obtained by the surface position detection systems 18 and 19, and the alignment is performed using this.

【0084】さて、X、Y方向の各々にピッチPx、P
yで計測点(例えばアライメントマーク)を設け、ウエ
ハ上の任意の位置(i、j)での高さh(i、j)を計
測すると、位置(i、j)でのX、Y方向の各傾き(例
えばウエハの移動平面、すなわち干渉計によって規定さ
れる直交座標系XYに対する傾き)IncX,IncY
は、次式で表される。
Now, the pitches Px and P in the X and Y directions, respectively.
When a measurement point (for example, an alignment mark) is provided at y and the height h (i, j) at an arbitrary position (i, j) on the wafer is measured, the height h (i, j) at the position (i, j) is measured in the X and Y directions. Incline, IncY for each inclination (for example, the movement plane of the wafer, that is, the inclination with respect to the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer)
Is expressed by the following equation.

【0085】[0085]

【数9】 [Equation 9]

【0086】図14は部分的な膨らみを有するウエハの
断面の一部(膨らみ部分の一部)を拡大して示したもの
で、ここでウエハの厚さをtとし、ウエハの上面と下面
の中心部分では変位が生じていないものとすると、位置
(i、j)におけるX、Y方向への各変位量(横ずれ
量)ΔSx、ΔSyは、次式で表される。
FIG. 14 is an enlarged view of a part of the cross section of a wafer having a partial bulge (a part of the bulge), where the thickness of the wafer is t and the upper and lower surfaces of the wafer are shown. Assuming that no displacement occurs in the central portion, the displacement amounts (lateral displacement amounts) ΔSx and ΔSy in the X and Y directions at the position (i, j) are expressed by the following equations.

【0087】[0087]

【数10】 [Equation 10]

【0088】従って、ウエハ(すなわちショット領域)
の平坦度(フラットネス)とウエハの厚さtとに基づい
て、ウエハの膨らみ(反り)による非線形歪みを求める
ことが可能となる。尚、表面位置検出系18、19を用
いて位置(i、j)でのX、Y方向の各傾きIncX、
IncYを直接計測し、その結果を使ってΔSx、ΔS
yを数式10から求めるようにしても良い。
Therefore, the wafer (that is, the shot area)
It is possible to obtain the non-linear distortion due to the bulge (warp) of the wafer based on the flatness (flatness) and the thickness t of the wafer. In addition, using the surface position detection systems 18 and 19, the inclinations IncX in the X and Y directions at the position (i, j),
IncY is directly measured and the result is used for ΔSx, ΔS
You may make it calculate | require y from Numerical formula 10.

【0089】次に、本実施例の位置合わせ動作について
説明する。本実施例ではウエハセンタが最も高く膨らん
でいるものとし、予め表面位置検出系18、19を用い
てウエハのフラットネス、例えばウエハ上の各ショット
領域のウエハセンタに対する高さの差を計測し、このデ
ータを記憶部106に格納しておくものとする。また、
記憶部106にはウエハの厚さtに関する情報も格納さ
れている。ここで、表面位置検出系18、19は、例え
ばウエハステージWSの移動座標系(直交座標系XY)
を含む平面が零点基準となるように、予めキャリブレー
ションが行われているものとする。尚、本実施例による
位置合わせ方法は、図2、図3に示した装置をそのまま
利用することができる。但し、本実施例ではEGA演算
において特に重み付けを行う必要がないので、重み発生
部101が不要となる。
Next, the positioning operation of this embodiment will be described. In the present embodiment, the wafer center is assumed to be the highest and the flatness of the wafer is measured in advance by using the surface position detection systems 18 and 19, for example, the difference in height between each shot area on the wafer and the wafer center is measured. Are stored in the storage unit 106. Also,
The storage unit 106 also stores information about the thickness t of the wafer. Here, the surface position detection systems 18 and 19 are, for example, the moving coordinate system (orthogonal coordinate system XY) of the wafer stage WS.
It is assumed that the calibration has been performed in advance so that the plane including is the zero reference. The apparatus shown in FIGS. 2 and 3 can be used as it is for the alignment method according to the present embodiment. However, in the present embodiment, since it is not necessary to perform weighting in the EGA calculation, the weight generation unit 101 is unnecessary.

【0090】さて、本実施例では図2、図3に示した装
置において、予め選択された複数個のサンプルショット
の各座標位置をLSA系17で計測した後、この計測値
を用いて数式9、10から各サンプルショットでの横ず
れ量ΔSx、ΔSyを算出し、さらにこの横ずれ量ΔS
x、ΔSyを用いて各サンプルショットの座標位置を補
正する。つまり、見掛け上ウエハがほぼ平坦にホルダに
吸着されている状態での各サンプルショットの座標位置
を求める。しかる後、この補正された複数の座標位置を
用いて従来通りのEGA演算(数式1、2)を行い、ウ
エハ上の全てのショット領域の座標位置(第1のショッ
ト配列)を算出する。次に、この算出された座標位置を
用いて数式9、10から各ショット領域のX、Y方向へ
の横ずれ量を算出(逆算)し、この横ずれ量を用いて先
に算出した各ショット領域の座標位置(第1のショット
配列)を補正する。この結果、図5に示したウエハにお
ける全てのショット領域の座標位置(第2のショット配
列)が求まることになる。従って、この第2のショット
配列に基づいてウエハW(ウエハステージWS)の移動
位置を制御することにより、各ショット領域を基準位置
(露光位置)に対して順次正確に位置合わせ(位置決
め)することが可能となる。
In this embodiment, in the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the coordinate positions of a plurality of preselected sample shots are measured by the LSA system 17, and the measured values are used to calculate the equation 9 The lateral deviation amounts ΔSx and ΔSy in each sample shot are calculated from 10, and the lateral deviation amount ΔS is calculated.
The coordinate position of each sample shot is corrected using x and ΔSy. That is, the coordinate position of each sample shot in a state where the wafer is apparently held substantially flat by the holder is obtained. After that, the EGA calculation (formula 1 and 2) as in the related art is performed using the corrected plurality of coordinate positions to calculate the coordinate positions (first shot array) of all the shot areas on the wafer. Next, using the calculated coordinate positions, the lateral shift amounts in the X and Y directions of each shot area are calculated (back-calculated) from Equations 9 and 10, and the lateral shift amount of each shot area previously calculated using this lateral shift amount is calculated. The coordinate position (first shot array) is corrected. As a result, the coordinate positions (second shot array) of all shot areas on the wafer shown in FIG. 5 are obtained. Therefore, by controlling the moving position of the wafer W (wafer stage WS) based on the second shot arrangement, each shot area is sequentially and accurately aligned (positioned) with respect to the reference position (exposure position). Is possible.

【0091】以上のように、本実施例ではウエハが部分
的に膨らんでいても、サンプルショット数を増やすこと
なく、しかも重み付け等の特別なEGA演算も行うこと
なく、高精度、高速に全てのショット領域の座標位置を
算出することができ、ウエハ全面でアライメント精度を
向上させることが可能となる。尚、本実施例ではウエハ
のほぼ中央部が膨らんでいる場合(図5)について述べ
たが、ウエハの任意の部分が膨らんでいる場合にも、本
実施例による方法をそのまま適用して同様の効果を得る
ことができる。
As described above, in the present embodiment, even if the wafer is partially swelled, it is possible to perform high precision and high speed operation without increasing the number of sample shots and without performing special EGA calculation such as weighting. The coordinate position of the shot area can be calculated, and the alignment accuracy can be improved on the entire surface of the wafer. In this embodiment, the case where the substantially central portion of the wafer is swollen (FIG. 5) has been described. However, even when an arbitrary portion of the wafer is swollen, the method according to this embodiment is applied as it is, and the same result is obtained. The effect can be obtained.

【0092】次に、本発明の第4の実施例による位置合
わせ方法について説明する。本実施例でも図5に示した
ウエハを位置合わせする場合について述べるが、第3の
実施例との差異は予めウエハのフラットネスを計測して
いない点である。さて、本実施例では図2、図3に示し
た装置において、まず予め選択された複数個のサンプル
ショットの各座標位置をLSA系17で計測する。この
とき、表面位置検出系18、19を用いてサンプルショ
ット毎にその表面が直交座標系XYを含む平面とほぼ平
行となるようにZステージLSを傾斜させた後、各サン
プルショットの座標位置を計測するものとする。この結
果得られる各座標位置は、見掛け上ウエハがほぼ平坦に
ホルダに吸着されている状態での各サンプルショットの
座標位置にほぼ等しい。しかる後、先に計測した複数の
座標位置を用いて従来通りのEGA演算(数式1、2)
を行い、ウエハ上の全てのショット領域の座標位置を算
出する。次に、この算出された座標位置に従ってウエハ
ステージWSの移動位置を制御し、各ショット領域を露
光位置に対して位置決めする。このときショット領域、
特にウエハの中央部に位置するショット領域は、ウエハ
の膨らみにより露光位置からずれて位置決めされてい
る。そこで、先に算出した座標位置に従って位置合わせ
すべき任意の1つのショット領域を位置決めした後、表
面位置検出系18、19を用いて当該領域の表面の傾き
(直交座標系XYに対する傾き)を検出し、この検出値
を用いて数式9、10から位置合わせすべきショット領
域のX、Y方向への各横ずれ量を算出(逆算)する。そ
して、この横ずれ量分だけオフセットとして、先に算出
した座標位置からずらしてウエハステージWSを位置決
めすることによって、位置合わせすべきショット領域が
露光位置に対して正確に位置決めされることになる。以
下、ショット領域毎に上記横ずれ量を検出し、これをオ
フセットとして先に算出した座標位置を補正する、すな
わちこの補正された座標位置に従ってウエハステージW
Sを位置決めすることによって、各ショット領域を露光
位置に対して順次正確に位置合わせ(位置決め)するこ
とが可能となる。
Next explained is a positioning method according to the fourth embodiment of the invention. This embodiment also describes the case of aligning the wafer shown in FIG. 5, but the difference from the third embodiment is that the flatness of the wafer is not measured in advance. In the present embodiment, in the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, first, the LSA system 17 measures each coordinate position of a plurality of preselected sample shots. At this time, the surface position detection systems 18 and 19 are used to tilt the Z stage LS so that the surface of each sample shot is substantially parallel to the plane including the orthogonal coordinate system XY, and then the coordinate position of each sample shot is determined. It shall be measured. The coordinate positions obtained as a result are substantially equal to the coordinate positions of the sample shots in the state where the wafer is apparently held substantially flat by the holder. After that, the EGA calculation as usual (Formulas 1 and 2) is performed using the previously measured coordinate positions.
Then, coordinate positions of all shot areas on the wafer are calculated. Next, the movement position of the wafer stage WS is controlled according to the calculated coordinate position to position each shot area with respect to the exposure position. At this time, the shot area,
In particular, the shot area located at the center of the wafer is positioned away from the exposure position due to the bulge of the wafer. Therefore, after positioning an arbitrary one shot area to be aligned according to the previously calculated coordinate position, the surface position detection systems 18 and 19 are used to detect the surface inclination of the area (inclination with respect to the orthogonal coordinate system XY). Then, using the detected values, the lateral shift amounts in the X and Y directions of the shot area to be aligned are calculated (backwards calculated) from Equations 9 and 10. Then, the shot area to be aligned is accurately positioned with respect to the exposure position by positioning the wafer stage WS by offsetting it from the previously calculated coordinate position as an offset corresponding to this lateral displacement amount. Hereinafter, the lateral shift amount is detected for each shot area, and the coordinate position previously calculated by using the detected lateral shift amount as an offset is corrected.
By positioning S, it is possible to sequentially and accurately position (position) each shot area with respect to the exposure position.

【0093】以上のように本実施例においても、位置合
わせすべきウエハが部分的に膨らんでいても、サンプル
ショット数を増やすことなく、しかも重み付け等の特別
なEGA演算も行うことなく、高精度、高速に全てのシ
ョット領域の座標位置を算出することができ、さらには
予めウエハのフラットネスを計測しておく必要がないの
で、スループットを低下させることもなく、ウエハ全面
でアライメント精度を向上させることが可能となる。
尚、本実施例ではウエハのほぼ中央部が膨らんでいる場
合(図5)について述べたが、ウエハの任意の部分が膨
らんでいる場合にも、本実施例による方法をそのまま適
用して同様の効果を得ることができる。
As described above, also in the present embodiment, even if the wafer to be aligned is partially swollen, high precision is achieved without increasing the number of sample shots and performing special EGA calculation such as weighting. The coordinate positions of all shot areas can be calculated at high speed, and since it is not necessary to measure the flatness of the wafer in advance, it is possible to improve the alignment accuracy on the entire surface of the wafer without lowering the throughput. It becomes possible.
In this embodiment, the case where the substantially central portion of the wafer is swollen (FIG. 5) has been described. However, even when an arbitrary portion of the wafer is swollen, the method according to this embodiment is applied as it is, and the same result is obtained. The effect can be obtained.

【0094】また、各ショット領域に対してレチクルパ
ターンを重ね合わせ露光する際には、投影光学系PLの
最良結像面とショット領域の表面とを正確に一致させる
必要があり、通常、表面位置検出系18、19を用いて
ショット領域の傾き(最良結像面に対する傾き)を検出
し、この検出値に基づいてZステージLSを傾斜させて
いる。この際、ZステージLSの傾斜に伴ってショット
領域も直交座標系XY内で露光位置に対して相対的にシ
フトし、精度良くショット領域の座標位置を算出したの
にもかかわらず、最終的なアライメント精度は低下して
しまう。そこで、本実施例では表面位置検出系18、1
9を用いてショット領域の傾きを検出しているので、こ
の検出値を用いてZステージLSの傾斜時のX、Y方向
へのシフト量を予測し、上記横ずれ量とともに、この予
測したシフト量までも考慮して、最終的なショット領域
の座標位置を決定することが望ましい。
Further, when the reticle pattern is superposed and exposed on each shot area, it is necessary to exactly match the best image plane of the projection optical system PL with the surface of the shot area. The inclination of the shot area (inclination with respect to the best image plane) is detected using the detection systems 18 and 19, and the Z stage LS is inclined based on the detected value. At this time, the shot area is also shifted relative to the exposure position in the orthogonal coordinate system XY as the Z stage LS is tilted, and the coordinate position of the shot area is calculated accurately, but the final position is determined. The alignment accuracy will decrease. Therefore, in the present embodiment, the surface position detection system 18, 1
9, the tilt of the shot area is detected, and thus the detected values are used to predict the shift amounts in the X and Y directions when the Z stage LS is tilted, and the predicted shift amount together with the lateral shift amount. It is desirable to determine the coordinate position of the final shot area in consideration of the above.

【0095】尚、表面位置検出系18、19は直交座標
系XYを含む平面が零点基準となるようにキャリブレー
ションされているので、上記予測シフト量の算出にはそ
の検出値をそのまま用いることができない。このため、
予め直交座標系XYを含む平面に対する投影光学系PL
の最良結像面の傾きを求めておき、この傾き量をオフセ
ットとして表面位置検出系18、19の検出値に与え、
この補正された値を用いてZステージLSの傾斜時の
X、Y方向へのシフト量を予測することが望ましい。ま
た、本実施例ではサンプルショットの座標位置を、ショ
ット表面と直交座標系XYを含む平面とをほぼ平行した
状態で計測するものとしたが、ショット表面と直交座標
系XYを含む平面との間に傾きが生じたままの状態で座
標位置を計測し、この計測時に表面位置検出系18、1
9にて検出した傾き量に基づいてその座標位置を補正
し、この補正値をEGA演算に使用するようにしても良
い。
Since the surface position detection systems 18 and 19 are calibrated so that the plane including the Cartesian coordinate system XY serves as a zero point reference, the detected values can be used as they are for the calculation of the predicted shift amount. Can not. For this reason,
Projection optical system PL for a plane including an orthogonal coordinate system XY in advance
The inclination of the best image forming plane is obtained in advance, and this inclination amount is given as an offset to the detection values of the surface position detection systems 18 and 19,
It is desirable to predict the shift amount in the X and Y directions when the Z stage LS is tilted using this corrected value. Further, in the present embodiment, the coordinate position of the sample shot is measured in a state where the shot surface and the plane including the orthogonal coordinate system XY are substantially parallel to each other, but between the shot surface and the plane including the orthogonal coordinate system XY. The coordinate position is measured with the tilt still occurring, and at the time of this measurement, the surface position detection system 18, 1
The coordinate position may be corrected based on the tilt amount detected in 9, and this correction value may be used for EGA calculation.

【0096】ここで、例えば図5に示したようにウエハ
形状(その膨らみ)が明確に特定できる場合には、膨ら
みの影響がない(平坦な)部分(図5ではウエハの外周
部)内から全てのサンプルショットを選択することによ
って、膨らみに起因したショット表面の傾き量を用いた
座標変換(横ずれ量による座標位置の補正)を行う必要
がなくなり、座標変換を行うことにより生じ得る各種誤
差の除去、及び計測・計算時間の短縮をはかることが可
能となる。
Here, for example, when the wafer shape (the bulge thereof) can be clearly specified as shown in FIG. 5, from the inside (flat peripheral portion of the wafer in FIG. 5) where there is no influence of the bulge (the outer peripheral portion of the wafer). By selecting all the sample shots, it becomes unnecessary to perform coordinate conversion (correction of the coordinate position by the amount of lateral deviation) using the inclination amount of the shot surface caused by the bulge, and various errors that may occur due to the coordinate conversion are eliminated. It will be possible to eliminate them and shorten the measurement / calculation time.

【0097】以上、第3、第4の実施例による位置合わ
せ方法を適用する場合、ショット表面の高さ位置や傾き
を計測していることから、高精度なアライメントを実現
するためには、各ショット領域内に凹凸がないことが理
想である。しかしながら、実際にはレジストの塗布ムラ
等によりショット領域内に凹凸が生じてしまうが、この
凹凸によるアライメント精度の低下は無視できる程度の
ものである。尚、この影響を低減するためには、ショッ
ト表面の傾きを検出するためのセンサとしてコリメータ
型のものを用い、ショット表面の高さ位置を検出するた
めのセンサとしてショット領域内の複数点での高さ位置
を検出できるものを用い、各高さ位置の平均値を上記演
算で使用することが望ましい。コリメータ型はショット
全面の平均的な傾きを検出できる点で有効である。尚、
ショット領域内の複数点での高さ位置を検出可能なセン
サを表面位置検出系として用いても良く、この場合には
別にショット表面の傾きを検出するためのセンサを設け
る必要がなくなる。
As described above, when the alignment method according to the third and fourth embodiments is applied, since the height position and the inclination of the shot surface are measured, in order to realize highly accurate alignment, Ideally, there is no unevenness in the shot area. However, in reality, irregularities are generated in the shot area due to uneven coating of the resist and the like, but the reduction in alignment accuracy due to the irregularities is negligible. In order to reduce this effect, a collimator type sensor is used as a sensor for detecting the inclination of the shot surface, and a sensor for detecting the height position of the shot surface is used at multiple points in the shot area. It is desirable to use one that can detect the height position and use the average value of each height position in the above calculation. The collimator type is effective in that it can detect the average inclination of the entire surface of the shot. still,
A sensor capable of detecting height positions at a plurality of points in the shot area may be used as the surface position detection system. In this case, it is not necessary to separately provide a sensor for detecting the inclination of the shot surface.

【0098】また、以上の実施例ではホルダへウエハを
吸着するときに生じる膨らみによる非線形歪みを問題と
していたが、これ以外を要因として生じる非線形歪みに
対しても本発明を適用して同様の効果を得ることができ
る。さらに、予め選択された複数個のサンプルショット
のうち、マーク計測が不可能、あるいはその計測値が疑
わしい(誤差が大きい)と思われるサンプルショットに
ついては、当該ショットの近傍のショット領域を新たに
サンプルショットとして指定し、この指定したサンプル
ショットの座標位置をEGA演算に使用するようにして
も構わない。
Further, in the above embodiments, the non-linear distortion due to the bulge that occurs when the wafer is attracted to the holder has been a problem. Can be obtained. Furthermore, among the sample shots selected in advance, for sample shots where mark measurement is impossible or the measured value is suspicious (error is large), a new shot area near the shot is newly sampled. The shot position may be designated as a shot and the coordinate position of the designated sample shot may be used for EGA calculation.

【0099】また、以上の全ての実施例ではアライメン
トセンサーとしてLSA系を用いる場合について述べた
が、いかなる方式のアライメントセンサーを用いても構
わない。すなわち、TTR方式、TTL方式、またはオ
フアクシス方式のいずれの方式であっても、さらにはそ
の検出方式が上記の如きLSA方式、FIA系20の如
き画像処理方式、あるいはLIA系の如き2光束干渉方
式のいずれであっても構わない。さらに、本発明の位置
合わせ方法は、露光装置においてソフトウエア、ハード
ウエアのいずれで実現しても良い。また、本発明はステ
ップアンドリピート方式、ステップアンドスキャン方
式、またはプロキシミティー方式の露光装置(投影型露
光装置、X線露光装置等)を始めとする各種方式の露光
装置以外にも、リペア装置、ウエハプローバ等に対して
も全く同様に適用できる。
In all of the above embodiments, the case where the LSA system is used as the alignment sensor has been described, but any type of alignment sensor may be used. That is, whether the method is the TTR method, the TTL method, or the off-axis method, the detection method thereof is the LSA method as described above, the image processing method as the FIA system 20, or the two-beam interference like the LIA system. Any method may be used. Further, the alignment method of the present invention may be realized by either software or hardware in the exposure apparatus. In addition to the exposure apparatus of various methods including the exposure apparatus of the step-and-repeat method, the step-and-scan method, or the proximity method (projection type exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, etc.), the present invention also includes a repair apparatus, The same can be applied to a wafer prober or the like.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の処
理領域が規則的に配列された基板に、局所的な配列誤差
(非線形な歪み)が生じていても、常に着目する点(す
なわち、位置合わせすべき処理領域、又は規則的な非線
形歪み(例えば部分的な膨らみ)の中心であって、一例
としては基板の中心点等)と、予め選択された少なくと
も3個の特定処理領域(サンプルショット)の各々との
間の距離に応じて、特定処理領域の座標位置(アライメ
ントデータ)の各々に重み付けを行う、すなわち位置合
わせすべき処理領域毎に各アライメントデータの重み付
けを変化させることとした。このため、基板内の局所的
な歪み(特に非線形成分)に対応して基板の全面で高精
度の位置合わせが可能となる。しかも、基板上の各処理
領域の座標位置を決定するときに使用するアライメント
データは常に同一であるため、処理領域毎に使用するア
ライメントデータを選択する必要がなくなり、計算量を
減らすことが可能となるとともに、サンプルショット数
を増やす必要がなくスループットの低下も防止できる。
特に今後益々多様化する半導体製造プロセスにおいて、
半導体基板は大型化するとともに、様々な熱処理を受け
て基板自体の伸縮も非線形な成分が大きくなり得るが、
これらに対しても本発明は十分に要求精度を満足する位
置合わせを行うことができる。
As described above, according to the present invention, even if a local array error (non-linear distortion) occurs on a substrate in which a plurality of processing regions are regularly arrayed, the point of interest ( That is, the processing area to be aligned, or the center of regular nonlinear distortion (for example, partial bulge), such as the center point of the substrate), and at least three preselected specific processing areas. Weighting each coordinate position (alignment data) of a specific processing area according to the distance to each (sample shot), that is, changing the weighting of each alignment data for each processing area to be aligned. And For this reason, it becomes possible to perform highly accurate alignment on the entire surface of the substrate in response to local distortion (particularly, non-linear component) in the substrate. Moreover, since the alignment data used when determining the coordinate position of each processing area on the substrate is always the same, it is not necessary to select the alignment data to be used for each processing area, and the amount of calculation can be reduced. In addition, it is not necessary to increase the number of sample shots, and it is possible to prevent a decrease in throughput.
Especially in the semiconductor manufacturing process, which will become more and more diverse in the future,
As semiconductor substrates grow in size and undergo various heat treatments, the expansion and contraction of the substrate itself can also increase non-linear components.
Also for these, the present invention can perform the alignment sufficiently satisfying the required accuracy.

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

【図1】本発明の第1の実施例による位置合わせ方法の
説明に供する図。
FIG. 1 is a diagram for explaining an alignment method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例による位置合わせ方法を適用す
るのに好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method according to the embodiment of the present invention.

【図3】図2に示した投影露光装置の制御系のブロック
図。
3 is a block diagram of a control system of the projection exposure apparatus shown in FIG.

【図4】本発明の第2の実施例による位置合わせ方法の
説明に供する図。
FIG. 4 is a diagram for explaining an alignment method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例による位置合わせ方法を適用す
るウエハの様子を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a state of a wafer to which an alignment method according to an embodiment of the present invention is applied.

【図6】図5に示した非線形歪みを有するウエハ上の各
ショット領域の理想格子からのずれ量を示すベクトル・
マップ。
6 is a vector showing the amount of deviation from the ideal lattice in each shot area on the wafer having the nonlinear distortion shown in FIG.
map.

【図7】第1、第2の実施例の位置合わせ方法でのパラ
メータSの決定方法の説明に供する図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of determining a parameter S in the alignment methods of the first and second embodiments.

【図8】第1、第2の実施例の位置合わせ方法でのパラ
メータSの決定方法の説明に供する図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of determining a parameter S in the alignment methods of the first and second embodiments.

【図9】第1の実施例の位置合わせ方法に好適なサンプ
ルショットの配置の一例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the arrangement of sample shots suitable for the alignment method of the first embodiment.

【図10】第1、第2の実施例の位置合わせ方法を適用
すべき非線形歪みの説明に供する図。
FIG. 10 is a diagram for explaining non-linear distortion to which the alignment methods of the first and second embodiments should be applied.

【図11】LSA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。
FIG. 11 is a diagram for explaining how mark position measurement is performed by the LSA system.

【図12】FIA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。
FIG. 12 is a diagram for explaining how mark position measurement is performed by the FIA system.

【図13】LIA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。
FIG. 13 is a diagram for explaining how mark position measurement is performed by the LIA system.

【図14】本発明の第3の実施例による位置合わせ方法
の原理を説明するための図。
FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of the alignment method according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 主制御装置 18、19 表面位置検出系 W ウエハ WS ウエハステージ 100 EGA演算部 101 重み発生部 10 Main Controllers 18 and 19 Surface Position Detection System W Wafer WS Wafer Stage 100 EGA Calculation Unit 101 Weight Generation Unit

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 設計上の配列座標に従って基板上に規則
的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対し
て位置合わせする方法において、 前記複数の処理領域のうち、予め特定処理領域として選
択した少なくとも3つの処理領域の前記静止座標系上に
おける座標位置を計測し、 前記基板上の処理領域毎に、前記処理領域と前記少なく
とも3つの特定処理領域の各々との間の距離に関する情
報に基づいて、前記少なくとも3つの特定処理領域の前
記静止座標系上における座標位置の各々に重み付けを行
い、かつ該重み付けされた複数の座標位置を統計演算す
ることにより、前記基板上の複数の処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置を決定することを特徴
とする位置合わせ方法。
1. A plurality of processing regions regularly arranged on a substrate in accordance with a designed arrangement coordinate are aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. In the method, the coordinate position on the stationary coordinate system of at least three processing areas selected in advance as specific processing areas among the plurality of processing areas is measured, and the processing area is defined as the processing area for each processing area on the substrate. Each of the coordinate positions of the at least three specific processing regions on the stationary coordinate system is weighted based on the information regarding the distance between each of the at least three specific processing regions, and the plurality of weighted plurality of coordinate positions are weighted. Positioning characterized by determining the coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of processing regions on the substrate by statistically calculating the coordinate position. The method allowed.
【請求項2】 前記基板上の任意の処理領域の前記静止
座標系上での座標位置を決定する際、該処理領域までの
距離が短い特定処理領域ほど、該特定処理領域の座標位
置に与える重みを大きくしたことを特徴とする請求項1
に記載の位置合わせ方法。
2. When determining the coordinate position of the arbitrary processing area on the substrate on the stationary coordinate system, the specific processing area having a shorter distance to the processing area is given to the coordinate position of the specific processing area. The weight is increased, and the weight is increased.
Positioning method described in.
【請求項3】 前記特定処理領域の座標位置に与える重
みは、前記基板の変形状態に応じて変更することを特徴
とする請求項2に記載の位置合わせ方法。
3. The alignment method according to claim 2, wherein the weight given to the coordinate position of the specific processing area is changed according to the deformation state of the substrate.
【請求項4】 前記基板の変形は非線形な歪みであるこ
とを特徴とする請求項3に記載の位置合わせ方法。
4. The alignment method according to claim 3, wherein the deformation of the substrate is a non-linear distortion.
【請求項5】 設計上の配列座標に従って基板上に規則
的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対し
て位置合わせする方法において、 前記複数の処理領域のうち、予め特定処理領域として選
択した少なくとも3つの処理領域の前記静止座標系上に
おける座標位置を計測し、 前記基板上の処理領域毎に、前記処理領域と前記基板上
で予め規定された所定の着目点との間の距離に関する第
1情報と、前記着目点と前記少なくとも3つの特定処理
領域の各々との間の距離に関する第2情報とに基づい
て、前記少なくとも3つの特定処理領域の前記静止座標
系上における座標位置の各々に重み付けを行い、かつ該
重み付けされた複数の座標位置を統計演算することによ
り、前記基板上の複数の処理領域の各々の前記静止座標
系上における座標位置を決定することを特徴とする位置
合わせ方法。
5. A plurality of processing areas regularly arrayed on a substrate according to a design array coordinate are aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. In the method, the coordinate position on the stationary coordinate system of at least three processing areas selected in advance as specific processing areas from among the plurality of processing areas is measured, and Based on the first information regarding the distance between the predetermined point of interest defined in advance on the substrate and the second information regarding the distance between the point of interest and each of the at least three specific processing regions, On the substrate by weighting each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of the at least three specific processing regions and statistically calculating the weighted plurality of coordinate positions. Alignment method characterized by determining a coordinate position on the plurality of processing areas each of said stationary coordinate system.
【請求項6】 前記基板上の任意の処理領域の前記静止
座標系上での座標位置を決定する際、前記着目点までの
距離が前記着目点と前記処理領域との間の距離に近い特
定処理領域ほど、該特定処理領域の座標位置に与える重
みを大きくしたことを特徴とする請求項5に記載の位置
合わせ方法。
6. When determining the coordinate position of the arbitrary processing area on the substrate on the stationary coordinate system, the distance to the target point is close to the distance between the target point and the processing area. The alignment method according to claim 5, wherein the weight given to the coordinate position of the specific processing area is increased as the processing area is increased.
【請求項7】 前記着目点は、前記基板の変形の中心点
であることを特徴とする請求項5、又は6に記載の位置
合わせ方法。
7. The alignment method according to claim 5, wherein the point of interest is a center point of deformation of the substrate.
【請求項8】 前記特定処理領域の座標位置に与える重
みは、前記基板の変形状態に応じて変更することを特徴
とする請求項7に記載の位置合わせ方法。
8. The alignment method according to claim 7, wherein the weight given to the coordinate position of the specific processing area is changed according to the deformation state of the substrate.
【請求項9】 前記基板の変形は非線形な歪みであるこ
とを特徴とする請求項7、又は8に記載の位置合わせ方
法。
9. The alignment method according to claim 7, wherein the deformation of the substrate is a non-linear distortion.
【請求項10】 前記変形中心点は、前記基板のほぼ中
心点であることを特徴とする請求項7に記載の位置合わ
せ方法。
10. The alignment method according to claim 7, wherein the deformation center point is substantially the center point of the substrate.
【請求項11】 設計上の配列座標に従って基板上に規
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせする方法において、前記複数の処理領域
のうち、予め特定処理領域として選択した少なくとも3
つの処理領域の前記静止座標系上における座標位置を計
測する計測工程と;前記基板の平坦度に基づいて前記少
なくとも3つの特定処理領域の前記静止座標系上におけ
る座標位置の各々を補正する補正工程と;該補正された
複数の座標位置を統計演算することによって、前記基板
上の複数の被処理基板の各々の前記静止座標系上におけ
る座標位置を算出する演算工程とを含み、 該算出された座標位置と前記基板の平坦度とに従って前
記基板の移動位置を制御することにより、前記複数の処
理領域の各々を前記基準位置に対して順次位置合わせす
ることを特徴とする位置合わせ方法。
11. A plurality of processing regions, which are regularly arranged on a substrate according to a design arrangement coordinate, are aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system which defines a moving position of the substrate. Method, at least 3 selected in advance from the plurality of processing areas as the specific processing area.
A measuring step of measuring coordinate positions of the two processing areas on the stationary coordinate system; a correcting step of correcting each of the coordinate positions of the at least three specific processing areas on the stationary coordinate system based on the flatness of the substrate. And; calculating a coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of substrates to be processed by statistically calculating the corrected plurality of coordinate positions. A positioning method, wherein each of the plurality of processing regions is sequentially positioned with respect to the reference position by controlling a moving position of the substrate according to a coordinate position and a flatness of the substrate.
【請求項12】 設計上の配列座標に従って基板上に規
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせする方法において、 前記複数の処理領域のうち、少なくとも3つの処理領域
を特定処理領域として選択し、該選択された特定処理領
域の表面と前記基板の移動平面とがほぼ平行になってい
るときの前記少なくとも3つの特定処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置を検出する検出工程
と;該検出された複数の座標位置を統計演算することに
よって、前記基板上の複数の処理領域の各々の前記静止
座標系上における座標位置を算出する演算工程とを含
み、 該算出された座標位置と前記基板の移動平面に対する前
記処理領域毎の傾斜量とに従って前記基板の移動位置を
制御することにより、前記複数の処理領域の各々を前記
基準位置に対して順次位置合わせすることを特徴とする
位置合わせ方法。
12. A plurality of processing regions regularly arranged on a substrate in accordance with a designed arrangement coordinate are aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. In the method, when at least three processing regions are selected as the specific processing regions from the plurality of processing regions, and the surface of the selected specific processing regions and the moving plane of the substrate are substantially parallel to each other. A detecting step of detecting a coordinate position on the stationary coordinate system of each of the at least three specific processing regions; and a plurality of processing regions on the substrate by statistically calculating the detected plurality of coordinate positions. And a calculation step of calculating a coordinate position on the stationary coordinate system, according to the calculated coordinate position and an inclination amount for each processing region with respect to the moving plane of the substrate. By controlling the movement position of the plate, the alignment method characterized by registering successively position each of said plurality of processing regions relative to the reference position.
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