JPH06188171A

JPH06188171A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH06188171A
Application number: JP5201725A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Umadate; 稔和馬立
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1994-07-08
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0738376B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ウェハ上のチップ領域を順次露光位置に合わせ
る際、ウェハ上の実際のチップ配列を高精度に指定する
近似式を用いることで、スループットの高い位置合わせ
を行なう。【構成】ウェハ上のチップを実際に位置決めするときの
座標値をＦｎ、そのチップの設計上の座標値をＤｎとし
たとき、Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏの関係式を計算することを
前提として、パラメータＡ，Ｏを代表的なチップの位置
座標の実測値Ｈｎとそれに対応した設計値Ｄｎとの両方
に基づいて算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置用の露光
装置、又はステップアンドリピート方式で順次検査を行
う装置に好適な位置合わせ方法，及び装置に関し、特に
露光用の原版となるマスクやレチクルと、露光対象であ
る半導体ウェハ等との精密な相対位置合わせを行う方
法，及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置は急
速に微細化、高密度化が進み、これを製造する装置、特
にマスクやレチクルの回路パターンを半導体ウェハに形
成された回路パターン上に重ね合わせて転写する露光装
置にも増々、高精度なものが要求されてきている。マス
クの回路パターンとウェハ上の回路パターンとは例えば
０．１μｍ以内の精度で重ね合わせることが要求され、
このため現在、その種の露光装置はマスクの回路パター
ンをウェハ上の局所領域（例えば１チップ分）に露光し
たら、ウェハを一定距離だけ歩進（ステッピング）させ
ては再びマスクの回路パターンを露光することを繰り返
す、所謂ステップアンドリピート方式の装置、特に縮小
投影型の露光装置（ステッパー）が主流になっている。
このステップアンドリピート方式では、ウェハを２次元
移動するステージに載置してマスクの回路パターンの投
影像に対して位置決めするため、その投影像とウェハ上
の各チップとを精密に重ね合わせることができる。ま
た、縮小型露光装置の場合、マスクやレチクルに設けら
れた位置合わせ用のマークと、ウェハ上のチップに付随
したマークとを投影レンズを介して直接観察又は検出し
て位置合わせするスルーザレンズ方式のアライメント方
法と、投影レンズから一定距離だけ離して設けた位置合
わせ用の顕微鏡を使ってウェハ全体の位置合わせを行っ
た後、そのウェハを投影レンズの直下に送り込むオフア
クシス方式のアライメント方法との２つの方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般にスルーザレンズ
方式はウェハ上の各チップ毎に位置合わせすることか
ら、重ね合わせ精度は高くなるものの１枚のウェハの露
光処理時間が長くなるという問題がある。オスアクシス
方式の場合は、一度ウェハ全体の位置合わせが完了した
ら、チップの配列に従ってウェハをステッピングさせる
だけなので、露光処理時間は短縮される。しかしなが
ら、各チップ毎の位置合わせを行わないため、ウェハの
伸縮、ウェハのステージ上の回転誤差、ステージ自体の
移動の直交度等の影響で必ずしも満足な重ね合わせ精度
が得られなかった。

【０００４】そこで本発明は、ウェハ等の被処理基板上
に配列された複数のチップの全てについて、マスクのパ
ターンの投影位置等の基準位置との位置合わせをするこ
となく、単にステージの移動だけでより精密な位置合わ
せを可能とする位置合わせ方法及び装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理基板
（ウェハやフォトマスク）に設計上の配列座標（αβ）
に沿って規則的に整列した複数のチップパターンの夫々
を、所定の基準位置（露光装置であればマスクやレチク
ルのパターン投影位置、検査装置であれば検査視野や検
査プローブ針等の検査位置）に対して順次位置合わせす
る方法において、チップパターンの設計上の配列座標値
（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に基づいて被処理基板を移動させ、
複数のチップパターンのいくつかを基準位置に合わせた
ときの各位置（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を実測する工程（ステ
ップ１０３、１０４、１０５、１０６）と、その設計上
の配列座標値と順次位置合わせすべき実際の配列座標値
（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）とが所定の誤差パラメータ（ウェハ
の残存回転θ、ステージの直交度Ｗ、ウェハの線形伸縮
Ｒとを含む変換行列Ａと、ウェハの２次元的な位置のオ
フセット量の行列Ｏ）を含んで一義的な関係（行列式Ｆ
ｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）にあるものとしたとき、複数の実測
値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）と実際の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆ
ｙｎ）との平均的な偏差（アドレス誤差Ｅ）が最小にな
るように、誤差パラメータ（Ａ，Ｏ）を決定する工程
（ステップ１０７）と、その決定された誤差パラメータ
（Ａ，Ｏ）と設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）と
に基づいて、上記一義的な関係式から実際の配列座標値
（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出し（ステップ１０８）、ステ
ップアンドリピート方式等による位置合わせの時に、そ
の算出された実際の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に応
じて、被処理基板を位置決めする工程（ステップ１０
９、ステップ１１０、ステップ１１２）とを含むことを
技術的な要点としている。

【０００６】

【作用】本発明によれば、ウェハ等の基板上に形成され
た複数のチップパターン（ショット領域）の全てに対し
て位置合わせ誤差が平均的に小さくなり、１枚の基板か
ら得られる良品チップの数が多くなるといった効果が得
られる。また、基板上の複数の領域の夫々を、加工中心
点、検査中心点、あるいは露光中心点に対して順次位置
合わせする際は実測したいくつかの領域の座標位置から
の推定値に基づいてステージを移動させるだけなので、
基板上の各領域毎に座標位置を実測しては位置合わせを
行なうという方法よりもスループットが高くなるといっ
た特徴がある。さらに実測したいくつかの領域の座標位
置を演算して、一義的な関係式（Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋
Ｏ）の係数（Ａ，Ｏ）を決定しているが、実測のときに
順次ステージで移動させるときに発生する機械的、又は
電気的なランダムな誤差が演算によって平均化されるこ
とになり、係数（Ａ，Ｏ）はそのようなランダムな成分
の影響を受けにくいといった利点もある。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の方法を実施するのに好適な縮
小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視図である。
投影原版となるレチクルＲは、その投影中心が投影レン
ズ１の光軸を通るように位置決めされて、装置に装着さ
れる。投影レンズ１はレチクルＲに描かれた回路パター
ン像を１／５、又は１／１０に縮小して、ウェハＷＡ上
に投影する。ウェハホルダー２はウェハＷＡを真空吸着
するとともにｘ方向とｙ方向に２次元移動するステージ
３に対して微小回転可能に設けられている。駆動モータ
４はステージ３上に固定され、ウェハホルダー２を回転
させる。また、ステージ３のｘ方向の移動はモータ５の
駆動によって行われ、ｙ方向の移動はモータ６の駆動に
よって行われる。ステージ３の直交する２辺には、反射
平面がｙ方向に伸びた反射ミラー７と、反射平面がｘ方
向に伸びた反射ミラー８とが各々固設されている。レー
ザ光波干渉測長器（以下単にレーザ干渉計と呼ぶ）９は
反射ミラー８にレーザ光を投射して、ステージ３のｙ方
向の位置（又は移動量）を検出し、レーザ干渉計１０は
反射ミラー７にレーザ光を投射して、ステージ３のｘ方
向の位置（又は移動量）を検出する。投影レンズ１の側
方には、ウェハＷＡ上の位置合わせ用のマークを検出
（又は観察）するために、オフアクシス方式のウェハア
ライメント顕微鏡（以下、ＷＡＭと呼ぶ）２０、２１が
設けられている。尚、ＷＡＭ２１は図１では投影レンズ
１の後にあり、図示されていない。ＷＡＭ２０、２１は
それぞれ投影レンズ１の光軸ＡＸと平行な光軸を有し、
ｘ方向に細長く伸びた帯状のレーザスポット光ＹＳＰ、
θＳＰをウェハＷＡ上に結像する。（スポット光ＹＳ
Ｐ、θＳＰは図１では図示せず。）これらスポット光Ｙ
ＳＰ、θＳＰはウェハＷＡ上の感光剤（フォトレジス
ト）を感光させない波長の光であり、本実施例では微小
な振幅でｙ方向に振動している。そしてＷＡＭ２０、２
１はマークからの散乱光や回折光を受光する光電素子
と、その光電信号をスポット光の振動周期で同期整流す
る回路とを有し、スポット光θＳＰ（ＹＳＰ）のｙ方向
の振動中心に対するマークのｙ方向のずれ量に応じたア
ライメント信号を出力する。従ってＷＡＭ２０、２１は
所謂スポット光振動走査型の光電顕微鏡と同等の構成の
ものである。

【０００８】さて、本装置には投影レンズ１を介してウ
ェハＷＡ上のマークを検出するレーザステップアライメ
ント（以下ＬＳＡと呼ぶ）光学系が設けられている。不
図示のレーザ光源から発生して、不図示のエクスパンダ
ー、シリンドリカルレンズ等を通ってきたレーザ光束Ｌ
Ｂはフォトレジスト感光させない波長の光で、ビームス
プリッター３０に入射して２つの光束に分割される。そ
の一方のレーザ光束はミラー３１で反射され、ビームス
プリッター３２を通過して、結像レンズ郡３３で、横断
面が帯状のスポット光になるように収束された後、レー
ザＲと投影レンズ１との間に回路パターンの投影光路を
遮光しないように配置された第１折り返しミラー３４に
入射する。第１折り返しミラー３４はレーザ光束をレチ
クルＲに向けて上方反射する。そのレーザ光束はレチク
ルＲの下側に設けられて、レチクルＲの表面と平行な反
射平面を有するミラー３５に入射して、投影レンズ１の
入射瞳の中心に向けて反射される。ミラー３５からのレ
ーザ光束は投影レンズ１によって収束され、ウェハＷＡ
上にｘ方向に細長く伸びた帯状のスポット光ＬＹＳとし
て結像される。スポット光ＬＹＳはウェハＷＡ上でｘ方
向に伸びた回折格子状のマークを相対的にｙ方向に走査
して、そのマークの位置を検出するために使われる。ス
ポット光ＬＹＳＷがマークを照射すると、マークから回
折光が生じる。それら光情報は再び投影レンズ１、ミラ
ー３５、ミラー３４、結像レンズ郡３３、及びビームス
プリッター３２に戻り、ビームスプリッタ３２で反射さ
れて、集光レンズと空間フィルターから成る光学素子３
６に入射する。この光学素子３６はマークからの回折光
（１次回折光や２次回折光）を透過させ、正反射光（０
次回折光）を遮断して、その回折光をミラー３７を介し
て光電素子３８の受光面に集光する。光電素子３８は集
光した回折光の光量に応じた光電信号を出力する。以
上、ミラー３１、ビームスプリッタ３２、結像レンズ郡
３３、ミラー３４，３５、光学素子３６、ミラー３７、
及び光電素子３８は、ウェハＷＡ上のマークのｙ方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系（以下Ｙ−ＬＳＡ系と呼ぶ）を構成する。

【０００９】一方、ビームスプリッター３０で分割され
た別のレーザ光束は、ウェハＷＡ上のマークのｘ方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系（以下Ｘ−ＬＳＡ系と呼ぶ）に入射する。Ｘ−ＬＳＡ
系はＹ−ＬＳＡ系と全く同様に、ミラー４１、ビームス
プリッター４２、結像レンズ郡４３、ミラー４４，４
５、光学素子４６、ミラー４７、及び光電素子４８から
構成され、ウェハＷＡ上にｙ方向に細長く伸びた帯状の
スポット光ＬＸＳを結像する。

【００１０】主制御装置５０は光電素子３８、４８から
の光電信号、ＷＡＭ２０、２１からのアライメント信
号、及びレーザ干渉計９、１０からの位置情報とを入力
して、位置合わせのための各種演算処理を行うととも
に、モータ４、５、６を駆動するための指令を出力す
る。この主制御装置５０はマイクロコンピュータやミニ
コンピュータ等の演算処理部を備えており、その演算処
理部にはウェハＷＡに形成された複数のチップＣＰの設
計位置情報（ウェハＷＡ上のチップ配列座標値等）が記
憶されている。

【００１１】図２は上記ＷＡＭ２０、２１とＹ−ＬＳＡ
系、Ｘ−ＬＳＡ系によるスポット光θＳＰ、ＹＳＰ、Ｌ
ＹＳ、ＬＸＳの投影レンズ１の結像面（ウェハＷＡの表
面と同一）における配置関係を示す平面図である。図２
において、光軸ＡＸを原点とする座標系ｘｙを定めたと
き、ｘ軸とｙ軸はそれぞれステージ３の移動方向を表
す。図２中、光軸ＡＸを中心とする円形の領域はイメー
ジフィールドｉｆであり、その内側の矩形の領域はレチ
クルＲの有効パターン領域の投影像Ｐｒである。スポッ
ト光ＬＹＳはイメージフィールドｉｆ内で投影像Ｐｒの
外側の位置で、かつｘ軸上に一致するように形成され、
スポット光ＬＸＳもイメージフィールドｉｆ内で投影像
Ｐｒの外側の位置で、かつｙ軸上に一致するように形成
される。一方、２つのスポット光θＳＰ、ＹＳＰの振動
中心はｘ軸からｙ方向に距離Ｙ₀だけ離れた線分（ｘ軸
と平行）ｌ上に一致するように、かつそのｘ方向の間隔
ＤｘがウェハＷＡの直径よりも小さな値になるように定
められている。本装置では、スポット光θＳＰ、ＹＳＰ
はｙ軸に対して左右対称に配置されており、主制御装置
５０は光軸ＡＸの投影点に対するスポット光θＳＰ、Ｙ
ＳＰの位置に関する情報を記憶している。また、主制御
装置５０は、光軸ＡＸの投影点に対するスポット光ＬＹ
Ｓのｘ方向の中心位置（距離Ｘｌ）とスポット光ＬＸＳ
のｙ方向の中心位置（距離Ｙｌ）に関する情報も記憶し
ている。

【００１２】次に、この装置を使った本発明による位置
合わせ方法を装置の動作とともに図３のフローチャート
図を使って説明する。尚、この位置合わせはウェハＷＡ
の第２層目以降について行われるものであり、ウェハＷ
Ａ上にはチップと位置合わせ用のマークとがすでに形成
されている。まず、ウェハＷＡはステップ１００で不図
示のプリアライメント装置を使って、ウェハＷＡの直線
的な切欠き（フラット）が一定の方向に向くように粗く
位置決めされる。ウェハＷＡのフラットは図１に示した
ように、ｘ軸と平行になるように位置決めされる。次に
ステップ１０１ではウェハＷＡはステージ３のウェハホ
ルダー２上に搬送され、フラットがｘ軸と平行を保つよ
うにウェハホルダー２上に載置され、真空吸着される。
そのウェハＷＡには例えば図４に示すように複数のチッ
プＣｎがウェハＷＡ上の直交する配列座標αβに沿って
マトリックス状に形成されている。配列座標αβのα軸
はウェハＷＡのフラットとほぼ平行である。図４では複
数のチップＣｎのうち、代表して配列座標αβのウェハ
ＷＡのほぼ中心を通るα軸上に一列に並んだチップＣ₀
〜Ｃ₆のみを表してある。各チップＣ₀〜Ｃ₆にはそれ
ぞれ４つの位置合わせ用のマークＧＹ、Ｇθ、ＳＸ、Ｓ
Ｙが付随して設けられている。今、チップＣ₀〜Ｃ₆の
中央のチップＣ₃の中心を配列座標αβの原点としたと
き、α軸上にはα方向に線状に伸びた回折格子状のマー
クＳＹ₀〜ＳＹ₆が、夫々チップＣ₀〜Ｃ₆の右脇に設
けられている。また、チップＣ₃の中心を通るβ軸上に
はβ方向に線状に伸びた回折格子状のマークＳＸ₃がチ
ップＣ₃の下方に設けられ、他のチップＣ₀、Ｃ₁、Ｃ
₂、Ｃ₄、Ｃ ₅、Ｃ₆についても同様にチップの中心を
通りβ軸と平行な線分上にマークＳＸ ₀〜ＳＸ₂、ＳＸ
₄〜ＳＸ₆が設けられている。これらマークＳＹ_n、Ｓ
Ｘ_nはそれぞれスポット光ＬＹＳ、ＬＸＳによって検出
されるものである。また各チップＣ₀〜Ｃ₆の下方には
ウェハＷＡの全体の位置合わせ（グローバルアライメン
ト）を行うために使われるマークＧＹ₀〜ＧＹ₆、Ｇθ
₀〜Ｇθ₆が設けられている。これらマークＧＹ_n、Ｇ
θ_nはα軸と平行な線分上にα方向に線状に伸びた回折
格子上のパターンで形成されている。さらにα方向に一
列に並んだチップＣ₀〜Ｃ₆のうち、例えば左端のチッ
プＣ₀のマークＧＹ₀と右端のチップＣ₆のマークＧθ
₆とのα方向の間隔が、ＷＡＭ２０、２１によるスポッ
ト光θＳＰ、ＹＳＰの間隔ＤＸと一致するように定めら
れている。すなわち本実施例では離れた２ヶ所のマーク
ＧＹ₀とマークＧθ₆を使ってオフアクシス方式でウェ
ハＷＡのグローバルアライメントを行う。このためその
他のマークＧＹ₁〜ＧＹ₆、マークＧθ₀〜Ｇθ₅は本
来不要であり、なくてもよい。要はウェハＷＡのα軸と
平行な（又は一致した）線分上にα方向に細長く伸びた
２つのマークが間隔ＤＸだけ離れて存在すればよい。

【００１３】さて、主制御装置５０はプリアライメント
装置からウェハＷＡを受けるときのステージ３の位置情
報、その位置から、マークＧＹ₀、Ｇθ₆がそれぞれＷ
ＡＭ２１、２０の検出（観察）視野内に位置するまでの
ステージ３の移動方向と移動量等の情報を装置固有の定
数として予め記憶している。そこで次のステップ１０２
において、主制御装置５０は、まずモータ５、６を駆動
して、マークＧＹ₀がＷＡＭ２１の検出視野内に位置す
るように、ステージ３を位置決めする。その後、スポッ
ト光ＹＳＰの振動中心がマークＧＹ₀のｙ方向の中心と
一致するように、主制御装置５０はＷＡＭ２１からのア
ライメント信号とレーザ干渉計９からの位置情報とに基
づいてステージ３をｙ方向に精密に位置決めする。スポ
ット光ＹＳＰの振動中心とマークＧＹ₀の中心とが一致
したら、その状態が維持されるように主制御装置５０は
モータ６をＷＡＭ２１からのアライメント信号でサーボ
（フィードバック）制御したまま、マークＧθ₆がＷＡ
Ｍ２０のスポット光θＳＰによって検出されるようにモ
ータ４を駆動してウェハホルダー２を回転させる。さら
に主制御装置５０はスポット光θＳＰの振動中心とマー
クＧθ₆のｙ方向の中心とが一致するように、ＷＡＭ２
０からのアライメント信号でモータ４をサーボ制御す
る。以上の一連の動作により、スポット光ＹＳＰとマー
クＧＹ₀が一致し、スポット光θＳＰとマークＧθ₆が
一致し、ステージ３の移動座標系、すなわち座標系ｘｙ
に対するウェハＷＡの配列座標αβの回転ずれが補正さ
れるとともに、座標系ｘｙと配列座標αβのｙ方向（β
方向）の位置に関する対応付け（規定）が完了する。次
にウェハＷＡ上の中心部分に位置するチップＣ₃のマー
クＳＸ₃がＸ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳによって走
査されるように、ステージ３を位置決めした後、ｘ方向
に移動させる。この際主制御装置５０は光電素子４８か
らの時系列的な光電信号とレーザ干渉計１０からの位置
情報とに基づいて、マークＳＸ₃がスポット光ＬＸＳと
一致したときのウェハＷＡのｘ方向の位置を検出して記
憶する。これによって、座標系ｘｙと配列座標αβのｘ
方向（α方向）の位置に関する対応付けが完了する。
尚、このｘ方向の対応付けは、露光動作の直前にＸ−Ｌ
ＳＡ系を使う場合は不要である。以上の動作により、オ
フアクシス方式のアライメントを主としたウェハＷＡの
グローバルアライメント（配列座標αβの座標系ｘｙへ
の対応付け）が終了する。そして従来の方法であればウ
ェハＷＡ上の各チップの配列設計値（配列座標αβにお
けるチップの中心座標値）に基づいて、主制御装置５０
はレーザ干渉計９、１０からの位置情報を読み取ってレ
チクルＲの投影像Ｐｒがチップに重なり合うようにステ
ージ３のステップアンドリピート方式による位置決め
（アドレッシング）を行った後そのチップに対して露光
（プリント）を行う。

【００１４】ところが、グローバルアライメントの完了
までに、アライメント検出系の精度、各スポット光の設
定精度、あるいはウェハＷＡ上の各マークの光学的、形
状的な状態（プロセスの影響）による位置検出精度のば
らつき等によって誤差を生じ、ウェハＷＡのチップは座
標系ｘｙに従って精密に位置合わせ（アドレッシング）
されるとは限らない。そこで本発明の実施例においては
その誤差（以下ショット・アドレス誤差と呼ぶ）を次の
４つの要因から生じたものとする。

【００１５】（１）ウェハの回転；これは例えばウェハ
ＷＡを回転補正する際、位置合わせの基準となる２つの
スポット光ＹＳＰとθＳＰとの位置関係が正確でなかっ
たために生じるものであり、座標系ｘｙに対する配列座
標αβの残存回転誤差量θで表される。（２）座標系ｘｙの直交度；これはステージ３のモータ
５、６により送り方向が正確に直交していないこととに
より生じ、直交度誤差量ｗで表される。

【００１６】（３）ウェハのｘ（α）方向とｙ（β）方
向の線形伸縮；これはウェハＷＡの加工プロセスによっ
てウェハＷＡが全体的に伸縮することがある。このた
め、チップの設計上の配列座標値に対して実際のチップ
位置がα、β方向に微小量だけずれることになり、特に
ウェハＷＡの周辺部で顕著になる。このウェハ全体の伸
縮量はα（ｘ）方向とβ（ｙ）方向とについてそれぞれ
Ｒｘ、Ｒｙで表される。ただし、ＲｘはウェハＷＡ上の
ｘ方向（α方向）の２点間の距離の実測値と設計値の
比、ＲｙはウェハＷＡ上のｙ方向（β方向）の２点間の
距離の実測値と設計値の比で表すものとする。従って、
Ｒｘ、Ｒｙがともに１のときは伸縮なしである。

【００１７】（４）ｘ（α）方向、ｙ（β）方向のオフ
セット；これは、アライメント系の検出精度ウェハホル
ダー２の位置決め精度等により、ウェハＷＡが全体的に
ｘ方向とｙ方向に微小量だけずれることにより生じ、オ
フセット量Ｏｘ、Ｏｙで表される。さて、図４にはウェハＷＡの残存回転誤差量θと、ステ
ージ３の直交度誤差量ｗを誇張して表してある。

【００１８】この場合、直交座標系ｘｙは実際は微小量
ｗだけ傾いた斜交座標系ｘｙ’になり、ウェハＷＡは直
交座標系ｘｙに対してθだけ回転したものになる。上記
（１）〜（４）の誤差要因が加わった場合、設計上で座
標位置（Ｄｘｎ、Ｄｙｎ）のショット（チップ）につい
て実際に位置決めすべきショット位置（Ｆｘｎ、Ｆｙ
ｎ）は以下のように表されるただしｎは整数でショット
（チップ）番号を表す。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここでｗはもともと微小量であり、θもグ
ローバルアライメントにより微小量に追い込まれている
から、一次近似を行うと式（１）は式（２）で表され
る。

【００２１】

【数２】

【００２２】この式（２）より、各ショット位置におけ
る設計値からの位置ずれ（εｘｎ、εｙｎ）は式（３）
で表される。

【００２３】

【数３】

【００２４】さて、式（２）を行列の演算式に書き直す
と、以下のようになる。

【００２５】

【数４】Ｆｎ＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏただし、

【００２６】

【数５】

【００２７】

【数６】

【００２８】

【数７】

【００２９】

【数８】

【００３０】そこで実際のショット（チップ）位置がマ
ークの検出により測定され、その実測値がＨｎとして検
出されたとき、位置決めすべきショット位置Ｆｎとの位
置ずれ、すなわちアドレス誤差Ｅｎ（＝Ｈｎ−Ｆｎ）を
最小にするように誤差パラメータＡ（変換行列）、Ｏ
（オフセット）を決定する。そこで評価関数として最小
二乗誤差をとるものとすると、アドレス誤差Ｅは式
（９）で表わされる。

【００３１】

【数９】

【００３２】そこで、アドレス誤差Ｅを最小にするよう
に誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。ただし式（９）で
ｍはウエハＷＡの複数のチップのうち実測したチップの
数を表わす。さて誤差パラメータＡ，Ｏを求める際に、
最小二乗法を用いるものとすると、このままでは演算量
が多いため、誤差パラメータＯ（Ｏｘ，Ｏｙ）は別に前
もって決めておくものとする。オフセット量（Ｏｘ，Ｏ
ｙ）はウエハＷＡのグローバルなオフセット値であるの
で、ウエハＷＡ上の実測したチップ位置Ｈｎの数ｍで設
計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対するアドレス誤差を平均化
した値にするとよい。

【００３３】

【数１０】

【００３４】

【数１１】

【００３５】ところで位置決めすべきショット位置Ｆｎ
と実測値Ｈｎとの誤差Ｅｎのうち、ｘ方向の成分Ｅｘｎ
は、式（４）〜式（８）から、

【００３６】

【数１２】Ｅｘｎ＝Ｈｘｎ−Ｆｘｎ＝Ｈｘｎ−ａ₁₁Ｄｘｎ−ａ₁₂Ｄｙｎ−Ｏｘとなり、誤差Ｅｎのｙ方向の成分Ｅｙｎは同様に、

【００３７】

【数１３】Ｅｙｎ＝Ｈｙｎ−Ｆｙｎ＝Ｈｙｎ−ａ₂₁Ｄｘｎ−ａ₂₂Ｄｙｎ−Ｏｙとなる。そこで式（９）の誤差Ｅを最小にするように誤
差パラメータＡを決定すと、要素ａ１１，ａ１２，ａ２
１，ａ２２は以下のようになる。

【００３８】

【数１４】

【００３９】

【数１５】

【００４０】

【数１６】

【００４１】

【数１７】

【００４２】要素ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２が求
まれば、式（６）より線形伸縮量Ｒｘ，Ｒｙ，残存回転
誤差量θ、直交度誤差量ｗはただちに求められる。

【００４３】

【数１８】Ｒｘ＝ａ１１

【００４４】

【数１９】Ｒｙ＝ａ２２

【００４５】

【数２０】 θ＝ａ２１／Ｒｙ＝ａ２１／ａ
２２

【００４６】

【数２１】ｗ＝−（ａ２１／Ｒｙ）−（ａ
１２／Ｒｘ）＝−（ａ２１／ａ２２）−（ａ１２／ａ１
１）従って誤差パラメータＡ，Ｏを決定するためには、グロ
ーバルアライメント終了後ウエハＷＡ上のいくつかの
（４つ以上）のチップについて、Ｘ−ＬＳＡ、Ｙ−ＬＳ
Ａ系を用いてマークＳＸｎ，ＳＹｎの位置を実測したチ
ップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を使って、式（１
０），（１１），（１４）〜（１７）の演算を行えばよ
い。

【００４７】そこで、図３のフローチャート図に戻って
動作の説明を続ける。主制御装置５０はグローバルアラ
イメントが終了した後、ウエハＷＡの複数のチップの位
置を計測する。まずステップ１０３で主制御装置５０は
Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳが図４中の左端のチッ
プＣ０に付随したマークＳＸ０と平行に並ぶように、配
列設計値に基づいてステージ３を位置決めした後、マー
クＳＸ０がスポット光ＬＸＳを横切るようにステージ３
をｘ方向に一定量だけ移動（走査）する。この移動の
間、主制御装置５０は光電素子４８の時系列的な光電信
号の波形をレーザ干渉計１０からのｘ方向の位置情報に
対応付けて記憶し、波形状態からマークＳＸ０とスポッ
ト光ＬＸＳとがｘ方向に関して一致した時点の位置ｘ０
を検出する。次に主制御装置５０はステップ１０４でＹ
−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹＳがチップＣ０に付随した
マークＳＹ０と平行に並ぶように配列設計値に基づいて
ステージ３を位置決めする。その後、マークＳＹ０がス
ポット光ＬＹＳを横切るようにステージ３をｙ方向に一
定量だけ移動する。このとき主制御装置５０は光電素子
３８の時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計９から
のｙ方向の位置情報と対応付けて記憶し、波形状態から
マークＳＹ０とスポット光ＬＹＳとがｙ方向に関して一
致した時点の位置ｙ０を検出する。そして主制御装置５
０はステップ１０５でｍ個のチップについて同様の位置
検出を行なったか否かを判断して、否のときはステップ
１０６に進み、ウエハＷＡ上の別のチップまで配列設計
値に基づいてステージ３を移動させ、ステップ１０３か
ら再び同様の位置検出動作を繰り返す。本実施例では例
えば図５に示すように配列座標αβの各軸上に沿ってウ
エハＷＡの中心からほぼ等距離に位置する４つのチップ
Ｃ０，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８と中央のチップＣ３の計５つの
チップの各々についてステップ１０３、１０４の位置検
出が行われるものとする。従ってステップ１０５でｍ＝
５と判断された時点で主制御装置５０には、５つの実測
値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）が記憶されることになる。すなわ
ち、（Ｈｘ１，Ｈｙ１）＝（ｘ０，ｙ０）・・・チップＣ０（Ｈｘ２，Ｈｙ２）＝（ｘ３，ｙ３）・・・チップＣ３（Ｈｘ３，Ｈｙ３）＝（ｘ６，ｙ６）・・・チップＣ６（Ｈｘ４，Ｈｙ４）＝（ｘ７，ｙ７）・・・チップＣ７（Ｈｘ５，Ｈｙ５）＝（ｘ８，ｙ８）・・・チップＣ８の５つの実測値が順次検出される。尚、この５つの実測
値を検出するとき、あるチップの実測値がそのチップの
設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）にくらべて大きく異なってい
た場合、例えばグローバルアライメントによって決まる
位置決め精度の２倍以上、異なっていた場合には、その
チップでの実測値を無視し、例えばそのチップの隣のチ
ップについてマーク位置の実測を行うようにしてもよ
い。これは実測しようとしたチップのマークが加工プロ
セスによってたまたま変形した場合、そのマークにゴミ
が付着していた場合、そのマークの光学像のコントラス
ト（回折光の発生強度）が弱く、光電信号のＳ／Ｎ比が
低い場合等に生じる位置計測の精度劣化を補う方法とし
ては、あらかじめ６つ以上のチップ、例えば図５中で配
列座標のαβの４つの象現の各々に位置するチップに加
えて、計９つのチップについて位置計測を行ない、その
９つの実測値の中から各チップの設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙ
ｎ）に最も近い順に５つの実測値を選びだす方法、又
は、単に設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）と大きく異なる実測
値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を以降の演算処理に使わないよう
にする方法等がある。

【００４８】次に主制御装置５０にステップ１０７にお
いて先の式（１０），（１１）、及び式（１４）〜（１
７）に基づいて誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。この
決定にあたって、主制御装置５０は上記５つの実測値を
検出した各チップの５つの設計値を予め選出しており、
その設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を以下のように記憶して
いるものとする。

【００４９】（Ｄｘ１，Ｄｙ１）＝（ｘ０’，ｙ０’）・・・チップ
Ｃ０（Ｄｘ２，Ｄｙ２）＝（ｘ３’，ｙ３’）・・・チップ
Ｃ３（Ｄｘ３，Ｄｙ３）＝（ｘ６’，ｙ６’）・・・チップ
Ｃ６（Ｄｘ４，Ｄｙ４）＝（ｘ７’，ｙ７’）・・・チップ
Ｃ７（Ｄｘ５，Ｄｙ５）＝（ｘ８’，ｙ８’）・・・チップ
Ｃ８また実際の誤差パラメータＡ，Ｏの決定に先立って、５
つのチップの各位置計測（所謂、ステップアライメン
ト）が終る毎に、例えば図３のステップ１０６でステー
ジ３を移動している間に、式（１０），（１１），（１
４）〜（１７）の一部の演算を同時に実行していくこと
ができる。すなわち、式（１０），（１１），（１４）
〜（１７）の中で各チップ毎のデータ（実測値、設計
値）の代数和を表わす演算要素については、１つのチッ
プの実測（ステップアライメント）が終了する毎に順次
加算する。その演算要素は以下の通りである。

【００５０】

【数２２】

【００５１】さらにこれら演算要素のうち、ウエハＷＡ
上の実測すべきチップが予め決まっていて、変更がない
場合は、設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）のみを含む演算要素
について図３中のステップ１０３，１０４，１０５，１
０６の実行前に算出しておくこともできる。このように
実測値の計測動作と平行して、一部の演算を行っていけ
ば、総合的なアライメント時間はそれほど長くはならな
い。そして、５つの実測値が得られた段階で主制御装置
５０は上記演算要素の結果を使って、式（１０），（１
１）でオフセット量（Ｏｘ，Ｏｙ）を算出した後、その
オフセット値と上記演算要素の結果を使ってさらに式
（１４）〜（１７）で配列の要素ａ１１，ａ１２，ａ２
１，ａ２２を算出する。以上の演算動作により、誤差パ
ラメータＡ，Ｏが決定されるので、主制御装置５０の次
のステップ１０８で先の式（４）を使って、ウエハＷＡ
の各チップについて位置決めすべき位置、すなわち誤差
パラメータのよって補正されたショットアドレス（Ｆｘ
ｎ，Ｆｙｎ）を算出し、記憶手段（半導体メモリ）上
に、設計値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）に対して補正されたチッ
プの配列マップ（ショットアドレス表）を作成する。こ
の配列マップは例えばチップＣ０に対しては位置（Ｆｘ
０，Ｆｙ０）、チップＣ１に対しては位置（Ｆｘ１，Ｆ
ｙ１）、・・・・・という具合に、チップの番号に対応
して、各位置データを記憶している。

【００５２】次に主制御装置５０は図３のステップ１０
９において、記憶された配列マップに従ってステップア
ンドリピート方式でステージ３を位置決め（アドレッシ
ング）する。これによってウエハＷＡ上のチップとレチ
クルＲの投影像Ｐｒとが正確に重なり合い、次のステッ
プ１１０でそのチップに投影像Ｐｒを露光（プリント）
する。そしてステップ１１１でウエハＷＡ上の全チップ
の露光が完了していないときは、再びステップ１０９か
ら同様にステップアンドリピート動作を繰り返す。この
ステップ１１１でウエハＷＡ上の全チップの露光が終了
したと判断されたら、次のステップ１１２でウエハＷＡ
のアンロードを行ない、一枚のウエハの露光処理がすべ
て終了する。

【００５３】以上、本発明の実施例からも明らかなよう
に、ウエハＷＡ上でステップアライメントするチップの
数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ計測時間
が増大する。そのため計測時間の短縮化と計測精度の向
上との兼ね合いから、ステップアライメントするチップ
は図５に示したような配置の５つに選ぶことが望まし
い。しかしながら、重ね合わせ露光する回路パターンの
最小線幅がそれほど細くなく（例えば２〜５μｍ）、あ
まり計測精度をあげる必要がない場合等には、ウエハＷ
Ａ上の互いに離れた３つのチップ（例えばＣ０，Ｃ６，
Ｃ７）についてステップアライメント（チップの位置計
測）を行えば十分であり、計測時間はより短縮される。
また、ステップアライメントの際、各チップのｘ方向と
ｙ方向の位置をともに検出するのではなく、ステップア
ライメントする複数のチップに付随したマークＳＸｎの
夫々を、Ｘ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＸＳで一括に相対
走査（ステージスキャン）して、各チップのｘ方向の位
置のみを検出した後、各チップのマークＳＹｎの夫々を
Ｙ−ＬＳＡ系のスポット光ＬＹＳで一括走査して各チッ
プのｙ方向の位置を検出するようにしてもよい。このよ
うにすると、チップの配列上の同一列又は同一行に実測
すべきチップが複数個存在するときには、個々のチップ
毎にｘ方向とｙ方向の位置検出をともに行うよりも高速
な位置計測が期待できる。

【００５４】また主制御装置５０は不図示のキーボード
装置から、ウエハＷＡ上のどのチップについてステップ
アライメントするかを任意に選択するようなデータを入
力するようにすれば、ウエハＷＡの処理条件により変化
する表面状態（特にマーク形状）に対して、よりフレキ
シブルに対応でき、位置計測の精度向上が期待できる。
また式（１０），（１１）を使ったオフセット量（Ｏ
ｘ，Ｏｙ）の決定にあたっては、例えばウエハＷＡの中
心から指定範囲内にあるチップの位置計測結果だけを用
いるようにしてもよい。その指定範囲としては例えばウ
エハＷＡの直径の半分の直径を有する円内に定めたり、
その範囲の大きさをウエハＷＡにチップやマークを形成
したときの露光装置（縮小投影型、等倍プロジェクショ
ン、プロキシミテイ等のステッパー）の精度特性に応じ
て任意に可変したりするとよい。

【００５５】また本実施例では、ウエハＷＡの全チップ
について式（４）を適用して、ステップアンドリピート
方式のアドレッシングを行うようにしたが、ウエハＷＡ
の表面をいくつかの領域（ブロック）に分割し、個々の
ブロック毎に最適なアライメントを行なう、所謂ブロッ
クアライメントにおいても全く同様に式（４）を適用す
ることができる。例えば図５において、配列座標αβの
各象現内に位置する４つのチップと、図示の５つのチッ
プＣ０，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８との計９つのチップに
ついてステップアライメントを行なって、各チップの位
置の実測値を検出した後、配列座標αβの各象現毎に式
（１０），（１１），（１４）〜（１７）を使って誤差
パラメータＡ，Ｏを決定し、さらに式（４）を使って、
位置（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出するようにする。例えば
配列座標のαβの第１象現のブロックについては、第１
象現内の１つのチップと、チップＣ３，Ｃ６，Ｃ７との
４つのチップの実測値を使って式（４）を決定し、第２
象現内のブロックについては第２象現ないの１つのチッ
プとチップＣ０，Ｃ３，Ｃ７との４つのチップの実測値
を使って式（４）を決定する。そして、実際の露光のと
きは、各ブロック毎に決定された式（４）からのショッ
ト位置（Ｆｘｎ，Ｅｙｎ）に基づいて、ウエハＷＡ上の
チップを投影像Ｐｒと位置合せする。このようにする
と、ウエハ上での非線形要素による位置検出、位置合せ
の不良が低減するとともに、従来のブロックアライメン
トとは異なり、平均化要素を残したままブロック化でき
るので、各ブロック内での重ね合せ精度がどのチップで
もほぼ平均しているという利点がある。そればかりでな
く、ステッパー以外の露光装置、特にミラー投影露光装
置との混用の際にも大きな利点を得ることができる。一
般にミラー投影露光装置で焼かれたウエハのチップ配列
は、湾曲していることが多い。そこでステッパーによ
り、そのウエハに重ね合せ露光を行なう場合（混用；ミ
ックス・アンド・マッチ）、上記のようなブロックアラ
イメントを行なえば、各ブロック内ではチップ配列の湾
曲が無視できる程、小さくなるため、ウエハ全面に渡っ
て極めて重ね合せ精度の高い焼き付けが可能となる。

【００５６】以上、本発明の実施例に好適な露光装置に
おいては、レーザのスポット光をウエハＷＡ上のマーク
に照射して、マーク（チップ）の位置を検出したが、ス
ポット光をウエハＷＡ上で単振動させたり、等速直線走
査させたりするアライメント系、又はレチクルＲ上のマ
ークとウエハＷＡ上のマークとを、レチクルＲの上方に
配置した顕微鏡対物レンズを会して観察（検出）して位
置合せを行なう、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光
学系を使った露光装置でも全く同様に実施できる。この
場合、ダイ・バイ・ダイアライメント時にレチクルＲを
位置合せのためにｘ，ｙ方向に微動させないものとすれ
ば、レチクルＲ上のマークの投影像が、本実施例のスポ
ット光ＬＸＳ，ＬＹＳに相当することになる。またレチ
クルＲを微動させる方式のものでは、まずレチクルＲを
原点位置に正確に合せて設定する。そして複数のチップ
のステップアライメント（実測）の際、配列設計値にし
たがってステージをステッピングさせた後、レチクルＲ
のマークと実測すべきチップのマークとが所定の位置関
係になるようにレチクルＲを微動し、レチクルＲの原点
からのｘ，ｙ方向への移動量を検出することによって、
そのチップの位置の実測値（Ｈｘｎ，Ｈｙｎ）を算出す
ることができる。

【００５７】また本実施例ではオフセット量（Ｏｘ，Ｏ
ｙ）を別に単独に求めるようにして、演算処理の簡素化
を計ったが、式（９）のアドレス誤差Ｅを最小にするよ
うな誤差パラメータＡ，Ｏを厳密な、演算処理によって
算出してもよいことは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上本発明によれば、ウエハ等の被処理
基板上の複数のチップパターンのすべてに対して、位置
合せの誤差が平均的に小さくなり、１枚の被露光基板か
ら取れる良品チップの数が多くなり、半導体素子の生産
性を向上させることができる。また、被露光基板上のい
くつかのチップについて、その位置を実測（ステップア
ライメント）しているので、すなわち同形状のマークを
使った位置計測が複数回繰り返されるので、検出系の機
械的、電気的なランダム誤差が低減される利点もある。
また位置検出用のアライメントセンサー（顕微鏡）の感
度のバラつきを統計的な処理で押さえることになり、総
合的なアライメント精度が向上する。さらに、実施例に
よれば誤差パラメータの決定にあたって最小二乗法を使
っているので、いくつかのチップに対するステップアラ
イメントの精度のバラツキも抑えることが可能である。
尚、本発明は縮小投影型の露光装置に限らず、ステップ
アンドリピート方式の露光装置、例えば等倍の投影型ス
テッパーやプロキシミテイタイプのステッパー（Ｘ線露
光装置）等に広く応用できるものである。また露光装置
以外でも半導体ウエハや複数のチップパターンを有する
フォトマスク等を検査する装置（欠陥検査、プローバ
等）でチップ毎にステップアンドリピート方式で検査視
野やプローブ針等の基準位置に位置合せするものにおい
ても、同様に本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に好適な縮小投影型露光装
置の概略的な構成を示す斜視図

【図２】図１の装置におけるアライメント系の各検
出中心の位置関係を示す平面図

【図３】本発明の位置合せ方法を使った全体的な動
作手順を表わすフローチャート図

【図４】図１の装置を使って、位置合せ、及び露光
するのに好適なウエハの平面図

【図５】ステップアライメントするチップの位置を
示すウエハの平面図である。

【主要部分の符号の説明】

ＷＡ・・・ウエハ、ＣＰ，Ｃｎ・・・チップ、αβ・・
・配列座標、１０３，１０４・・・ステップアライメン
トによる実測工程、１０７・・・誤差パラメータを決定
する工程、１０８，１０９，１１０，１１１・・・補正
された実際のチップ配列座標に沿ってステップアンドリ
ピート方式での位置決めする工程。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レチクルに形成された
回路パターン等を感光基板上に予め形成されているショ
ット領域に重ね合わせ露光する投影露光装置に関し、特
に感光基板上の任意のショット領域とレチクルのパター
ン投影像との精密なアライメントを可能とする投影露光
装置に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】そこで本発明は、ウェハ等の感光基板上に
配列された複数のチップ（ショット領域）の全てに対し
てマーク検出を行なうことなく、代表的なショット領域
についてのみマーク検出を行なうだけで、レチクルのパ
ターン投影像と感光基板上の各ショット領域とを精密に
アライメント可能な投影露光装置を提供することを目的
とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のショッ
ト領域（Ｃｎ）とアライメント用のマーク（ＳＸｎ、Ｓ
Ｙｎ）とを有する感光基板（ＷＡ）を保持して、直交座
標系（ｘ、ｙ）内で２次元移動する基板ステージ（２、
３）と、直交座標系内の所定位置に光軸（ＡＸ）が通る
ように配置された投影光学系（１）と、直交座標系内の
所定位置に検出中心点（ＬＸＳ、ＬＹＳ）を有し、感光
基板上のマーク位置を検出するマーク検出手段（９、１
０、３０〜３８、４１〜４８）と、検出されたマーク位
置に基づいて、感光基板上の任意のショット領域が投影
光学系の光軸に対してアライメントされるように、基板
ステージの移動位置を制御する制御手段（５、６、５
０）とを備えた投影露光装置に適用される。さらに本発
明においては、ショット指定手段（例えばキーボード装
置）、ショット位置実測手段（５０、１０３、１０
４）、第１演算手段（１０８）、及び第２演算手段（１
０７）の各手段を設けるようにした。ここで、ショット
指定手段は感光基板のほぼ中央を原点としたショット配
列座標系（αβ）の４つの象限の夫々に位置するショッ
ト領域を含む４個以上をアライメントショットとして指
定するものであり、ショット位置実測手段はそれらアラ
イメントショットの各マークがマーク検出手段によって
検出されるように基板ステージを移動させ、アライメン
トショットの各々の実際の座標位置に対応した実測値
（Ｈxn、Ｈyn）を計測するものである。そして第１演算
手段は、感光基板上の各ショット領域の設計上の座標値
を（Ｄxn、Ｄyn）、所定の誤差パラメータを（ａ11、ａ
12、ａ21、ａ22、Ｏｘ、Ｏｙ）としたとき、感光基板上
の任意の１つのショット領域が投影光学系の光軸に対し
てアライメントされるような基板ステージの移動座標値
（Ｆxn、Ｆyn）を、Ｆxn＝ａ11・Ｄxn＋ａ12・Ｄyn＋ＯｘＦyn＝ａ21・Ｄxn＋ａ22・Ｄyn＋Ｏｙの演算式に基づいて算出するものであり、第２演算手段
は実測値（Ｈxn、Ｈyn）とそれに対応した設計上座標値
（Ｄxn、Ｄyn）とに基づいて、第１演算手段の実行前に
パラメータのうち少なくともａ11、ａ12、ａ21、ａ22の
各値を算出するものである。さらに第２の発明では、上
述の構成の他に、計測された実測値が標準となる値（例
えばグローバルアライメントの精度の２倍）から大きく
ずれているときは、その実測値を得たアライメントショ
ットに隣接した別のショット領域から実測値を取得する
ように指示する構成を付加した。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【作用】本発明によれば、ウェハ等の基板上の複数のシ
ョット領域のうち、少なくとも配列座標系内の４つの象
限の夫々に位置するショット領域を含む４個以上を、ア
ライメントショットとして実測値を得るようにしたの
で、第２演算手段によって決定される誤差パラメータＡ
（ａ11、ａ12、ａ21、ａ22）は、基板上のショット配列
の直交度、伸縮、回転の誤差が正確に反映されたものと
なる。そのため本発明によれば、基板上に形成された複
数のチップパターン（ショット領域）の全てに対して位
置合わせ誤差が平均的に小さくなり、１枚の基板から得
られる良品チップの数が多くなるといった効果が得られ
る。また、基板上の複数の領域の夫々を、露光中心点に
対して順次アライメントする際は実測したいくつかの領
域の座標位置からの推定値に基づいてステージを移動さ
せるだけなので、基板上の各領域毎に座標位置を実測し
ては位置合わせを行なうという方法よりもスループット
が高くなるといった特徴がある。さらに実測したいくつ
かの領域の座標位置を演算して、一義的な関係式（Ｆｎ
＝Ａ・Ｄｎ＋Ｏ）の誤差パラメータＡを決定している
が、実測のときに順次ステージで移動させるときに発生
する機械的、又は電気的なランダムな誤差が演算によっ
て平均化されることになり、パラメータＡはそのような
ランダムな成分の影響を受けにくいといった利点もあ
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】

【発明の効果】以上本発明によれば、ウエハ等の被処理
基板上の複数のチップパターンのすべてに対して、位置
合せの誤差が平均的に小さくなり、１枚の被露光基板か
ら取れる良品チップの数が多くなり、半導体素子の生産
性を向上させることができる。また、被露光基板上のい
くつかのチップについて、その位置を実測（ステップア
ライメント）しているので、すなわち同形状のマークを
使った位置計測が複数回繰り返されるので、検出系の機
械的、電気的なランダム誤差が低減される利点もある。
また位置検出用のアライメントセンサー（顕微鏡）の感
度のバラつきを統計的な処理で押さえることになり、総
合的なアライメント精度が向上する。さらに本発明で
は、実測すべきアライメントショット領域を、基板中央
を原点としたショット配列座標系で４つの象限の夫々に
位置するものを含む４個以上としたため、ショット配列
を特定する際に算出される誤差パラメータａ11、ａ12、
ａ21、ａ22は配列の直交度、伸縮、回転の各誤差分を正
確に反映したものとなる。さらに本発明では、予め指定
されたアライメントショット領域から得られた実測値が
大きく異なる場合、隣接した別のショット領域の実測値
を代わりに使うようにしたので、実測ショットの基板上
での配置が極端に片寄ることがなく、ショット配列の全
体的な傾向を誤差パラメータに反映させることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板に設計上の配列座標に沿って
規則的に整列した複数のチップパターンの夫々を、所定
の基準位置に対してステップアンドリピート方式で順次
位置合わせする方法において、該ステップアンドリピート方式の位置合わせに先立っ
て、前記チップパターンの設計上の配列座標値に基づい
て前記被処理基板を移動させ、前記複数のチップパター
ンのいくつかを前記基準位置に合わせたときの各位置を
実測する工程と；前記設計上の配列座標値と前記ステッ
プアンドリピート方式で位置合わせするべき実際の配列
座標値とが所定の誤差パラメータを含んで一義的な関係
にあるものとしたとき、前記複数の実測値と前記実際の
配列座標値との平均的な偏差が最小になるように前記誤
差パラメータを決定する工程と；該決定された誤差パラ
メータと前記設計上の配列座標値とに基づいて前記実際
の配列座標値を算出し、ステップアンドリピート方式の
位置合わせ時に、該算出された実際の配列座標値に応じ
て前記被処理基板を位置決めする工程とを含むことを特
徴とする位置合わせ方法。