JPH07297102A

JPH07297102A - ステージ精度評価方法

Info

Publication number: JPH07297102A
Application number: JP8447794A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1995-11-10
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: JP3427113B2

Abstract

(57)【要約】【目的】露光装置のステージのステッピング精度を種
々の要因別に評価し、そのステッピング精度を修正する
ための具体的な方法を示唆する。【構成】バーニア評価法により、隣接するショット領
域間のアライメント誤差ＳＸ，ＢＹを計測する。そのア
ライメント誤差から、スケーリングＲｘ，Ｒｙ、直交度
ω、ローテーションθ及びオフセットよりなる線形成分
を分離して、非線形成分を得る。そのスケーリングＲ
ｘ，Ｒｙの誤差等を用いてウエハステージのヨーイング
による誤差成分、及びレーザ干渉計用の移動鏡の曲がり
による誤差成分を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば２次元平面内で
被加工物又は計測対象物等を位置決めするステージの精
度評価方法に関し、特に半導体素子又は液晶表示素子等
を製造する際に使用される露光装置のウエハステージの
ステッピング精度を評価する際に適用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、レチクル（又はフォ
トマスク等）のパターンを感光材が塗布されたウエハ
（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に露光す
る露光装置が使用されている。この種の露光装置として
は、ウエハが載置されたウエハステージを歩進（ステッ
ピング）させて、レチクルのパターンをウエハ上の各シ
ョット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー等）
が多用されている。

【０００３】一般に半導体素子等はウエハ上に多数層の
回路パターンを積み重ねて形成されるため、露光装置で
は、ウエハ上の２層目以降への露光の際の重ね合わせ精
度を高精度に行うために、ウエハステージのステッピン
グ精度等を所定の許容範囲内に収めることが求められて
いる。そのウエハステージのステッピング精度とは、ウ
エハ上の或るショット領域Ａへの露光終了後に、ウエハ
ステージをＸ方向又はＹ方向に移動（ステッピング）さ
せて、次に露光対象とするショット領域Ｂを露光フィー
ルド内に設置するときの前記ショット領域Ａとの相対的
なＸ方向及びＹ方向への位置決め誤差、並びに回転誤差
等を指す。

【０００４】従来の露光装置におけるステッピング精度
の計測方法として、所謂バーニア評価法が知られてい
る。このバーニア評価法では、所定の複数の計測用マー
クが形成されたレチクルを使用し、先ずウエハ上の第１
のショット領域上にそれら複数の計測用マークを露光す
る。その後、ウエハステージを例えばＸ方向にステッピ
ングさせて、その第１のショット領域とＸ方向の端部が
重なる第２のショット領域上にそれら複数の計測用マー
クを露光する。この際にその重複領域には、１回目に露
光された計測用マーク（主尺）と２回目に露光された計
測用マーク（副尺）とが近接して配置されている。ステ
ッピング誤差が無い状態での、その主尺と副尺との位置
関係は予め分かっているため、逆に設計上の位置関係に
対するその主尺と副尺との位置ずれ量を計測することに
より、そのステッピング誤差を求めるのがバーニア評価
法の原理である。

【０００５】更に、バーニア評価法では、ウエハ上のＸ
方向及びＹ方向に一部が重なるように格子状に配列され
た多数のショット領域にそれぞれ計測用マークを露光
し、現像処理後にウエハ上の例えば数１０点でそれぞれ
設計上の位置関係からの主尺と副尺との位置ずれ量を計
測する。そして、それら位置ずれ量の標準偏差σ（又は
３σ）を求め、その標準偏差σが所定の規格を満たして
いるか否かの判断を行う事で、その露光装置のステッピ
ング精度の合否を決定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の技
術においては、主尺と副尺との位置ずれ量の標準偏差σ
（又は３σ）に基づいて個々の露光装置のステッピング
精度の合否を決定していたため、例えばその標準偏差σ
が所定の規格をオーバーしてステッピング精度が不合格
になった場合でも、そのステッピング精度を修正するた
めの具体的な方法が決められなかった。そのため、従
来、ステッピング精度が不合格となった場合には、試行
錯誤的に例えばステージ駆動系の精度出しや、交換を行
う以外に修正する方法がなく、結果的に修正に要する時
間が長くなりステージ機構の組立調整工程のスループッ
トを高められないという不都合があった。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、露光装置のステ
ージのステッピング精度を種々の要因別に評価でき、そ
のステッピング精度を修正するための具体的な方法を示
唆してくれるステージ精度評価方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のステ
ージ精度評価方法は、２次元平面内で互いに交差する第
１の方向及び第２の方向に感光性の基板（Ｗ）の位置決
めを行うステージ（１４）を有し、その基板上にマスク
パターン（Ｒ）を露光する露光装置の前記ステージの評
価方法において、ステージ（１４）上に感光性の評価用
基板（Ｗ）を載置し、この評価用基板上の第１のショッ
ト領域（ＳＡ₁₁）上に評価用マーク（２６Ｂ）を露光し
た後、ステージ（１４）を駆動してその評価用基板を移
動させてからその評価用基板上の第１のショット領域
（ＳＡ₁₁）と一部が重なる第２のショット領域（Ｓ
Ａ₁₂）上にその評価用マーク（２７Ｈ）を露光する動作
を繰り返す第１工程を有する。

【０００９】更に本発明は、その評価用基板上の隣接す
るショット領域間の重ね合わせ部分に露光されたそれら
評価用マーク（２６Ａ，２７Ｈ）のその第１の方向及び
第２の方向へのずれ量（ＳＸ，ＢＹ）をそれぞれ計測す
る第２工程と、この第２工程で計測されたずれ量より線
形誤差成分の内のスケーリング誤差成分（図９（ｂ）の
Ｒｘ，Ｒｙ）を求める第３工程と、この第３工程で求め
られたスケーリング誤差成分よりステージ（１４）の移
動時の回転成分（ヨーイング）を求める第４工程と、を
有するものである。

【００１０】この場合、その第２工程で計測されたずれ
量（ＳＸ，ＢＹ）からその第４工程で求められたステー
ジ（１４）の移動時の回転成分を差し引いて、ステージ
（１４）がその第１の方向又は第２の方向に移動する際
の真直度誤差を求めることが望ましい。また、その第２
工程で計測されたずれ量（ＳＸ，ＢＹ）からその第４工
程で求められたステージ（１４）の移動時の回転成分、
及びステージ（１４）がその第１の方向又は第２の方向
に移動する際の真直度誤差を差し引いてウエハステージ
（１４）の位置決め誤差を求めることが望ましい。

【００１１】更に、本発明による第２のステージ精度評
価方法は、２次元平面内で互いに交差する第１の方向及
び第２の方向に感光性の基板（Ｗ）の位置決めを行うス
テージ（１４）を有し、その基板上にマスクパターン
（Ｒ）を露光する露光装置のステージ（１４）の評価方
法において、ステージ（１４）上にＮ枚（Ｎは２以上の
整数）の感光性の評価用基板を１枚ずつ順次載置し、こ
れら各評価用基板上の第１のショット領域上に評価用マ
ークを露光した後、ステージ（１４）を駆動してその評
価用基板を移動させてからその評価用基板上のその第１
のショット領域と一部が重なる第２のショット領域上に
その評価用マークを露光する動作を繰り返す第１工程を
有する。

【００１２】更に本発明は、それらＮ枚の評価用基板の
各評価用基板毎に隣接するショット領域間の重ね合わせ
部分に露光されたそれら評価用マークのその第１の方向
及び第２の方向へのずれ量（ＳＸ，ＢＹ）をそれぞれ計
測する第２工程と、この第２工程で計測されたずれ量よ
り、１枚毎のそれら評価用基板のずれ量のばらつき（図
２０（ａ）の３σ）をそれらＮ枚の評価用基板について
平均して得られる平均のばらつき（図２０（ｃ）のＡＶ
_W）、それらＮ枚の評価用基板のずれ量の全体のばらつ
き（図２０（ｃ）のＶＲ_W）、及びそれらＮ枚の評価用
基板上の同じショット領域でのずれ量のＮ枚でのばらつ
きである露光装置のばらつき（図２０（ｃ）のＶＲ_S）
を求める第３工程と、を有するものである。

【００１３】この場合、その第３工程で求められる平均
のばらつき（ＡＶ_W）とその全体のばらつき（ＶＲ_W）
との差分を求め、この差分より位置決め誤差を求めるこ
とが望ましい。

【００１４】

【作用】斯かる本発明の第１のステージ精度評価方法に
よれば、先ずバーニア評価法により、例えば図４（ｂ）
に示すように、第１のショット領域（ＳＡ₁₁）で露光さ
れた評価用マーク（２６Ｂ）と一部が重なる第２のショ
ット領域（ＳＡ₁₂）で露光された評価用マーク（２７
Ｈ）とのずれ量（ＳＸ，ＢＹ）が計測され、同様にその
ずれ量が多くの点で計測される。これら計測されたずれ
量には、本来の第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向
（Ｙ方向）への位置決め誤差（狭義のステッピング誤
差）の他に、線形誤差、並びに非線形誤差が含まれ、線
形誤差には、線形の伸縮を示すスケーリング誤差、直交
度誤差、及び回転誤差が含まれ、非線形誤差には、ステ
ージ（１４）のヨーイングによる回転成分、及びステー
ジ（１４）の座標をレーザ干渉計で計測する場合の移動
鏡の曲がりによる誤差成分がある。

【００１５】そこで、本発明では先ず計測されたずれ量
から、最小自乗近似法により求めた線形成分を差し引い
てステージ（１４）のヨーイングによる回転成分を求め
る。その後、その計測されたずれ量から線形成分、及び
ヨーイングによる回転成分を差し引いて移動鏡の曲がり
による誤差成分（ステージが移動する際の真直度誤差）
を求める。そして、最終的に計測されたずれ量から線形
成分、ヨーイングによる回転成分、及び移動鏡の曲がり
による誤差成分を差し引いてステージ（１４）の位置決
め誤差（狭義のステッピング誤差）を求める。これによ
り、要因別にステッピング精度が評価される。従って、
ステッピング精度を向上させるには、ステッピング誤差
に大きく寄与する要因から修正すればよい。

【００１６】また、本発明の第２のステージ精度評価方
法によれば、同一の露光装置を用いて、Ｎ枚の基板につ
いてバーニア評価法を適用し、基板毎及び各ショット領
域毎の評価用マークのずれ量を計測する。その後、１枚
毎のそれら評価用基板のずれ量のばらつき（図２０
（ａ）の３σ）をそれらＮ枚の評価用基板について平均
して得られる平均のばらつき（図２０（ｃ）のＡ
Ｖ_W）、それらＮ枚の評価用基板のずれ量の全体のばら
つき（図２０（ｃ）のＶＲ_W）、及びそれらＮ枚の評価
用基板上の同じショット領域でのずれ量のＮ枚でのばら
つきである露光装置のばらつき（図２０（ｃ）のＶ
Ｒ_S）が求められる。この場合、平均のばらつき（図２
０（ｃ）のＡＶ_W）はその露光装置の平均的な位置決め
能力を示し、露光装置のばらつき（図２０（ｃ）のＶＲ
_S）はその露光装置の特徴的な誤差成分を示し、全体の
ばらつき（図２０（ｃ）のＶＲ_W）は、基板間のステッ
ピング値のオフセット変動を含めた誤差成分を示す。

【００１７】また、平均のばらつき（ＡＶ_W）とその全
体のばらつき（ＶＲ_W）との差分より位置決め誤差が求
められる。従って、この発明においても計測されたずれ
量から誤差要因が或る程度特定される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明によるステージ精度評価方法の
一実施例につき図面を参照して説明する。図１は本実施
例の評価方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略
的な構成を示し、この図１において、超高圧水銀ランプ
１から発生した照明光ＩＬは楕円鏡２で反射されてその
第２焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フ
ィルター、オプティカル・インテグレータ（フライアイ
レンズ）及び開口絞り（σ絞り）等を含む照明光学系３
に入射する。

【００１９】楕円鏡２の第２焦点の近傍には、モーター
１２によって照明光ＩＬの光路の閉鎖及び開放を行うシ
ャッター１１が配置されている。なお、露光用照明光と
しては超高圧水銀ランプ１等の輝線の他に、エキシマレ
ーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ
等）等のレーザ光、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレ
ーザの高調波等を用いても構わない。

【００２０】図１において、照明光学系３から射出され
たフォトレジスト層を感光させる波長域の照明光（ｉ線
等）ＩＬは、ミラー４で反射された後、第１リレーレン
ズ５、可変視野絞り（レチクルブラインド）６及び第２
リレーレンズ７を通過してミラー８に至る。そして、ミ
ラー８でほぼ垂直下方に反射された照明光ＩＬが、メイ
ンコンデンサーレンズ９を介してレチクルＲのパターン
領域ＰＡをほぼ均一な照度で照明する。レチクルブライ
ンド６の配置面はレチクルＲのパターン形成面と共役関
係（結像関係）にあり、レチクルブラインド６の開口部
の大きさ、形状を変えることによって、レチクルＲの照
明視野を任意に設定できる。

【００２１】さて、レチクルＲのパターン領域ＰＡを通
過した照明光ＩＬは、両側（又は片側）テレセントリッ
クな投影光学系１３に入射し、投影光学系１３により例
えば１／５に縮小されたレチクルＲのパターンの投影像
は、表面にフォトレジスト層が塗布され、その表面が投
影光学系１３の最良結像面とほぼ一致するように保持さ
れたウエハＷ上の１つのショット領域に投影（結像）さ
れる。以下では、投影光学系１３の光軸ＡＸに平行にＺ
軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ
軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取る。

【００２２】図３（ａ）は本実施例のレチクルＲのパタ
ーンを示し、この図３（ａ）において、レチクルＲのパ
ターン領域内の周辺部に互いに同一の評価用マークＲ
Ａ，ＲＢ，…，ＲＬが形成されている。また、評価用マ
ークＲＡ〜ＲＣは、投影光学系１３の光軸に関して評価
用マークＲＧ〜ＲＩとほぼ軸対称な位置にあり、評価用
マークＲＤ〜ＲＦは、投影光学系１３の光軸に関して評
価用マークＲＪ〜ＲＬとほぼ軸対称な位置にある。例え
ば評価用マークＲＡは、図３（ｂ）に示すように、Ｘ方
向に所定ピッチで配列されたドットパターン列２５Ｙ、
及びＹ方向に所定ピッチで配列されたドットパターン列
２５Ｘより構成されている。評価用マークＲＡは、遮光
膜中に開口パターンとして形成されたものでも、透過部
中に遮光膜より形成されたものでもよい。但し、後者は
第２の露光で形成されるマーク部を遮光しておく必要が
ある。更に、レチクルＲにはその外周付近に２個の十字
型の遮光性マークよりなるアライメントマーク（不図
示）が対向して形成されている。

【００２３】図１に戻り、それら２個のアライメントマ
ークは、レチクルＲのアライメント（投影光学系１３の
光軸ＡＸに対する位置合わせ）に用いられる。レチクル
Ｒは、投影光学系１３の光軸ＡＸの方向に微動可能で、
且つその光軸ＡＸに垂直な水平面内で２次元移動及び微
小回転可能なレチクルステージＲＳ上に載置されてい
る。レチクルＲの上方にはレチクルアライメント系（Ｒ
Ａ系）１０Ａ及び１０Ｂが配置され、これらＲＡ系１０
Ａ及び１０Ｂは、レチクルＲの外周付近に形成された２
個の十字型のアライメントマークを検出するものであ
る。ＲＡ系１０Ａ及び１０Ｂからの計測信号に基づいて
レチクルステージＲＳを微動させることで、レチクルＲ
はパターン領域ＰＡの中心点が投影光学系１３の光軸Ａ
Ｘと一致するように位置決めされる。

【００２４】一方、ウエハＷは、微小回転可能なウエハ
ホルダ（不図示）に真空吸着され、このウエハホルダを
介してウエハステージ１４上に保持されている。ウエハ
ステージ１４は、駆動装置１９によりステップ・アンド
・リピート方式で２次元移動可能に構成され、ウエハＷ
上の１つのショット領域に対するレチクルＲの転写露光
が終了すると、ウエハステージ１４は次のショット位置
までステッピングされる。

【００２５】図２は、図１のウエハステージ１４の座標
計測機構を示し、この図２において、ウエハステージ１
４上にはＸ軸用の移動鏡１６Ｘ及びＹ軸用の移動鏡１６
Ｙが固定され、移動鏡１６Ｘに対向するようにＸ軸用の
レーザ干渉計１７Ｘ及び回転計測用のレーザ干渉計１７
Ｒが固定され、移動鏡１６Ｙに対向するようにＹ軸用の
レーザ干渉計１７Ｙが固定されている。レーザ干渉計１
７Ｘの光軸及びレーザ干渉計１７Ｙの光軸は投影光学系
１３の光軸ＡＸを横切るように設定され、レーザ干渉計
１７Ｒの光軸は投影光学系１３の側面に配置されたオフ
・アクシス方式のアライメント系２３（図１では省略）
の光軸を横切るように設定されている。また、レーザ干
渉計１７Ｘ及び１７ＲからのレーザビームＬＸ及びＬＲ
が移動鏡１６Ｘにより反射され、レーザ干渉計１７Ｙか
らのレーザビームＬＹが移動鏡１６Ｙにより反射され、
レーザ干渉計１７Ｘ、１７Ｒ及び１７Ｙの計測座標がそ
れぞれ図１の主制御系１８、及びアライメント制御系１
９に供給されている。

【００２６】そして、ウエハステージ１４のＸ座標は、
レーザ干渉計１７Ｘにより求められ、ウエハステージ１
４のＹ座標は、レーザ干渉計１７Ｙの計測座標により求
められる。これらの計測結果は例えば０．０１μｍ程度
の分解能で常時検出されている。それらＸ方向及びＹ方
向の計測座標によりウエハステージ１４のステージ座標
系（静止座標系）（Ｘ，Ｙ）が定められる。

【００２７】また、ウエハステージＷＳ上にはベースラ
イン量（アライメント系の基準位置と露光の基準位置と
のずれ量）の計測時等で用いられる基準マークを備えた
基準部材（ガラス基板）１５が、ウエハＷの露光面とほ
ぼ同じ高さになるように設けられている。次に、投影光
学系１３の上部側方にはＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）
方式で、且つレーザ・ステップ・アライメント方式（以
下、「ＬＳＡ方式」という）のＸ軸用のアライメント系
２０も配置され、アライメント系２０からの位置検出用
のレーザビームＡＬが、ミラー２１及びミラー２２を介
して投影光学系１３に導かれている。そのレーザビーム
ＡＬは投影光学系１３を介して、図２に示すようにウエ
ハＷ上の計測対象の評価用マーク像付近にＹ方向に長い
スリット状のスポット光２４Ｘとして照射される。図１
に戻り、ウエハステージ１４を介してスポット光２４Ｘ
に対して評価用マーク像をＸ方向に走査すると、その評
価用マーク像がスポット光２４Ｘを横切る際に、その評
価用マーク像からの回折光が投影光学系１３、ミラー２
２及びミラー２１を介してアライメント系２０に戻され
る。このアライメント系２０で光電変換された検出信号
がアライメント制御系１９に供給される。このようなＬ
ＳＡ方式のアライメント系のより具体的な構成は例えば
特開平２−２７２３０５号公報に開示されている。

【００２８】アライメント制御系１９にはレーザ干渉計
１７Ｘ，１７Ｙ，１７Ｒにより計測されるウエハステー
ジ１４の座標（Ｘ，Ｙ）も供給されており、アライメン
ト制御系１９では、例えばアライメント系２０からの検
出信号がピークとなるときのウエハステージ１４のＸ座
標を計測対象の評価用マーク像のＸ座標として検出し、
検出した各評価用マーク像のＸ座標を順次主制御系１８
に供給する。この際に本実施例では、Ｘ座標をレーザ干
渉計１７Ｘの計測値に基づいて定める。この場合、レー
ザ干渉計１７Ｘの光軸上からスポット光２４Ｘが離れて
いるため、アッベ誤差が生じる。ここではレーザ干渉計
１７Ｘと１７Ｒとの計測結果の差分を求めてアッベ誤差
を補正するシステムとなっている。

【００２９】同様に、図２に示すように、投影光学系１
３の露光フィールド内のウエハＷ上にＸ方向に長いスリ
ット状のスポット光２４Ｙとしてレーザビームを照射す
るＬＳＡ方式のＹ軸用のアライメント系も配置されてい
る。そして、評価用マーク像をそのスポット光２４Ｙに
対して走査し、その評価用マーク像からの回折光をその
Ｙ軸用のアライメント系で受光する。このＹ軸のアライ
メント系からの検出信号も図１のアライメント制御系１
９に供給され、アライメント制御系１９はその検出信号
より評価用マーク像のＹ座標を求めて主制御系１８に供
給する。このＹ軸に関しても、レーザ干渉計１７Ｙの光
軸上からスポット光２４Ｙが離れているため、同様にし
てアッベ誤差を補正している。

【００３０】主制御系１８では、アライメント制御系１
９にから供給された各評価用マーク像の座標を後述のよ
うに演算処理してウエハステージ１４のステッピング精
度を評価する。なお、その各評価用マーク像の座標を別
の処理装置で演算処理してもよい。次に、本実施例にお
けるステッピング精度の評価方法の一例につき説明す
る。先ずレチクルとしては、図３に示すように多数の評
価用マークが形成されたレチクルＲを使用する。

【００３１】先ず図１のウエハステージ１４をステッピ
ング駆動することにより、図４（ａ）に示すように、ウ
エハＷ上のＸ方向に配列された１行目のショット領域Ｓ
Ａ₁₁，ＳＡ₁₂，…上に順次レチクルＲのパターンを露光
する。この際に、ショット領域ＳＡ₁₁，ＳＡ₁₂，…はＸ
方向の端部が所定幅だけ重なるように配列されている。
次に、ウエハＷ上のＸ方向に配列された２行目のショッ
ト領域ＳＡ₂₁，ＳＡ₂₂，…に上に順次レチクルＲのパタ
ーンを露光する。この際に、ショット領域ＳＡ ₂₁，ＳＡ
₂₂，…はＸ方向の端部が所定幅だけ重なると共に、１行
目のショット領域と２行目のショット領域とがＹ方向の
端部が所定幅だけ重なるように配列されている。以下、
同様にして、ウエハＷ上の３行目以降のショット領域に
ついてもそれぞれＸ方向及びＹ方向に隣接するショット
領域の端部が重なるようにウエハステージ１４をステッ
ピング駆動して、順次レチクルＲのパターンを露光して
いく。

【００３２】そして、ウエハＷ上の全ショット領域への
露光が終了した後、ウエハＷ上のフォトレジストの現像
処理等を行い、ウエハＷ上に露光された評価用マーク像
を凹凸のパターンとして残す。そのウエハＷを再び図１
のウエハステージ１４上に載置して、ＬＳＡ方式のＸ軸
用のアライメント系２０、及びＹ軸用のアライメント系
を用いてそれら評価用マーク像のステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）上での座標を計測する。この際に計測対象の評価用
マーク像は図４（ｂ）のような配列となっている。

【００３３】図４（ｂ）は、図４（ａ）中のショット領
域ＳＡ₁₁付近の拡大図を示し、この図４（ｂ）におい
て、ショット領域ＳＡ₁₁とショット領域ＳＡ₁₂とのＸ方
向の重複領域に、ショット領域ＳＡ₁₁への露光により形
成された評価用マーク像２６Ａ〜２６Ｃと、ショット領
域ＳＡ₁₂への露光により形成された評価用マーク像２７
Ｉ〜２７Ｇとがそれぞれ近接して配置されている。評価
用マーク像２６Ａ〜２６Ｃは、図３（ａ）の評価用マー
クＲＡ〜ＲＣの像であり、評価用マーク像２７Ｉ〜２７
Ｇは、図３（ａ）の評価用マークＲＩ〜ＲＧの像であ
る。この場合、評価用マーク像２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ
と、評価用マーク像２７Ｉ，２７Ｈ，２７Ｇとの間の所
定の基準となる間隔からのずれ量（アライメント誤差）
ΔＡ，ΔＢ，ΔＣをＬＳＡ方式のアライメント系により
計測する。各アライメント誤差ΔＡ〜ΔＣはそれぞれＸ
方向へのずれ量、及びＹ方向へのずれ量より構成されて
いる。そして、中央部の評価用マーク像２６Ｂと２７Ｈ
とのＸ方向へのずれ量をＳＸ（ステップＸ）と呼び、Ｙ
方向へのずれ量をＢＹ（バックＹ）と呼ぶ。

【００３４】具体的に、評価用マーク像２６Ｂと２７Ｈ
とのずれ量ＳＸを計測するには、図５に示すように、そ
れら評価用マーク像２６Ｂ及び２７Ｈの近傍にＸ軸用の
アライメント系よりレーザビームをスリット状のスポッ
ト光２４Ｘとして照射する。そして、ウエハステージ１
４を駆動してスポット光２４Ｘに対してそれら評価用マ
ーク像２６Ｂ及び２７ＨをＸ方向に走査すると、スポッ
ト光２４Ｘとそれら評価用マーク像２６及び２７Ｈとが
合致したときにそれぞれ所定の方向に回折光が発生する
ことから、それら評価用マーク像２６及び２７ＨのＸ座
標が検出され、これらＸ座標の差分の所定の基準間隔か
らのずれ量（図５では基準間隔を０としている）がずれ
量ＳＸとなる。同様に、評価用マーク像２６と２７Ｈと
のＹ方向へのずれ量ＢＹも検出される。

【００３５】そのずれ量ＳＸ（ステップＸ）にはアッベ
誤差が含まれていない。一方、ずれ量ＢＹにはウエハス
テージ１４のヨーイングによる誤差等が含まれている。
そのずれ量ＢＹからヨーイングによる誤差等を除いた誤
差が狭義のステッピング誤差となる。図４（ｂ）に戻
り、ショット領域ＳＡ₁₁とショット領域ＳＡ₂₁とのＹ方
向の重複領域に、ショット領域ＳＡ₁₁への露光により形
成された評価用マーク像２６Ｄ〜２６Ｆと、ショット領
域ＳＡ₂₁への露光により形成された評価用マーク像２８
Ｌ〜２８Ｊとがそれぞれ近接して配置されている。評価
用マーク像２６Ｄ〜２６Ｆは、図３（ａ）の評価用マー
クＲＤ〜ＲＦの像であり、評価用マーク像２８Ｌ〜２８
Ｊは、図３（ａ）の評価用マークＲＬ〜ＲＪの像であ
る。この場合も、評価用マーク像２６Ｄ，２６Ｅ，２６
Ｆと、評価用マーク像２８Ｌ，２８Ｋ，２８Ｊとの間隔
の所定の基準となる間隔からのずれ量（アライメント誤
差）ΔＤ，ΔＥ，ΔＦをＬＳＡ方式のアライメント系に
より計測する。そして、中央部の評価用マーク像２６Ｅ
と２８ＫとのＹ方向へのずれ量をＳＹ（ステップＹ）と
呼び、Ｘ方向へのずれ量をＢＸ（バックＸ）と呼ぶ。ず
れ量ＳＹにもアッベ誤差は含まれていない。

【００３６】このようにして、図４（ａ）に示すウエハ
Ｗ上の全部のショット領域の重複領域において、それぞ
れ近接して形成された評価用マーク像の基準となる間隔
からのずれ量（アライメント誤差）を計測する。これに
より、各ショット領域についてそれぞれ図４（ｂ）のア
ライメント誤差ΔＡ〜ΔＦに対応するずれ量が計測さ
れ、これらのアライメント誤差が記憶装置内のデータフ
ァイルに記録される。これらのアライメント誤差から次
のようにしてステッピング精度を悪化させる要因別の誤
差が求められる。

【００３７】先ず、ステッピング精度を悪化させる要因
としてウエハステージ１４のヨーイングがある。一般
に、ウエハステージ１４が移動する際に、図６に示すよ
うに移動位置１４Ａによってウエハステージ１４の回転
状態が変化するというヨーイングが発生する。このよう
なヨーイングが発生すると、図４（ｂ）において、ずれ
量ＢＸ（バックＸ）、及びＢＹ（バックＹ）はその回転
の影響を受けて誤差を含むようになる。

【００３８】例えば図７に示すように、ウエハステージ
１４のヨーイングにより、ショット領域ＳＡ₁₁，Ｓ
Ａ₁₂，…及びショット領域ＳＡ₂₁，ＳＡ₂₂，…の配列が
変化した場合、１行目のショット領域間のＹ方向へのず
れ量ＢＹ１，ＢＹ２，…、及び１行目と２行目との間の
ショット領域間のＸ方向へのずれ量ＢＸ１，ＢＸ２，…
が場所により変化するようになる。

【００３９】また、ステッピング精度を悪化させる別の
要因として、図２に示すような移動鏡１６Ｘ及び１６Ｙ
の曲がりがある。このように移動鏡１６Ｘ及び１６Ｙ自
体が曲がっていると、レーザ干渉計１７Ｘ及び１７Ｙで
計測された座標に基づいてウエハステージ１４をＸ方向
又はＹ方向に直線的にステッピングさせたとしても、図
８に示すように、Ｘ方向に配列されるショット領域ＳＡ
₁₁，ＳＡ₁₂，…がＹ方向に横ずれすると共に、Ｙ方向に
配列されるショット領域ＳＡ₁₁，ＳＡ₂₁，…がＸ方向に
横ずれすることになる。即ち、実際のウエハステージ１
４の移動の軌跡が曲がってしまい、図７の場合と同様に
同一の行上のショット領域間のＹ方向へのずれ量ＢＹ
（バックＹ）、及び隣接する行の間のショット領域間の
Ｘ方向へのずれ量ＢＸ（バックＸ）が場所により変化す
るようになる。従って、移動鏡１６Ｘ及び１６Ｙの曲が
りが生じた場合でも、ステッピング精度が悪化する。

【００４０】ここで、図４（ｂ）に示すように各ショッ
ト領域について計測されたずれ量（アライメント誤差）
ΔＢ（ＳＸ，ＢＹ）、及びΔＥ（ＢＸ，ＳＹ）から上述
のウエハステージ１４のヨーイングに起因する誤差、及
び移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲がりに起因する誤差を求め
る手法につき説明する。そのため、ｎ番目（ｎ＝１，
２，…）のショット領域とそれに隣接するショット領域
との重複領域で計測されたずれ量（ＳＸ，ＢＹ）を（Ａ
ＳＢ_Xn，ＡＳＢ_Yn）として、ずれ量（ＢＸ，ＳＹ）を
（ＡＢＳ_Xn，ＡＢＳ_Yn）とする。

【００４１】次に、図４（ａ）に示すように、ウエハＷ
上での試料座標系を（ｘ，ｙ）として、試料座標系
（ｘ，ｙ）上でのｎ番目のショット領域の設計上の（露
光したときの）中心座標を（Ｄ_xn，Ｄ_yn）とする。この
場合、現像処理等の後にウエハＷをウエハステージ１４
上に載置して、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）でショット領
域の中心座標を計測すると、その中心座標は、スケーリ
ングＲｘ，Ｒｙ、直交度ω、ローテーションθ、及びオ
フセットＯｘ，Ｏｙよりなる線形誤差、及びその他の非
線形誤差分だけその設計上の座標（Ｄ_xn，Ｄ_yn）からず
れるようになる。そのスケーリングＲｘ及びＲｙとは、
ウエハＷのＸ方向及びＹ方向への線形伸縮による位置ず
れ量の割合を示し、直交度ωはＸ軸の角度がＹ軸＋９０
°からω［ｒａｄ］だけずれていることを示し、ローテ
ーションθは試料座標系（ｘ，ｙ）とステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）との間の角度［ｒａｄ］を示す。

【００４２】ここで、ずれ量として（ＳＸ，ＢＹ）、即
ち（ＡＳＢ_Xn，ＡＳＢ_Yn）を用いると、ｎ番目のショッ
ト領域の計測された座標値は（Ｄ_xn＋ＡＳＢ_Xn，Ｄ_yn＋
ＡＳＢ_Yn）となるため、非線形誤差を（εＡＳＢ_xn、ε
ＡＳＢ_yn）とすると、この非線形誤差は次のように表す
ことができる。

【００４３】

【数１】

【００４４】本実施例では、最小自乗法により、（数
１）における６個のパラメータ（Ｒｘ，Ｒｙ，ω，θ，
Ｏｘ，Ｏｙ）の値を決定する。そのためには、（数１）
で表される非線形誤差（εＡＳＢ_xn、εＡＳＢ_yn）の自
乗和を計測された全てのショット領域について積算して
次のような残留誤差成分を定義し、この残留誤差成分が
最小になるようにそれら６個のパラメータの値を決定す
ればよい。

【００４５】

【数２】

【００４６】これにより、各ショット領域におけるアラ
イメント誤差（ＳＸ，ＢＹ）より線形誤差成分と非線形
誤差成分とが求められる。同様に、ずれ量として（Ｂ
Ｘ，ＳＹ）、即ち（ＡＢＳ_Xn，ＡＢＳ_Yn）を用いると、
ｎ番目のショット領域の計測された座標値は（Ｄ_xn＋Ａ
ＢＳ_Xn，Ｄ_yn＋ＡＢＳ_Yn）となるため、非線形誤差を
（εＡＢＳ_xn、εＡＢＳ_yn）とすると、この非線形誤差
は次のように表すことができる。但し、６個のパラメー
タを（Ｒｘ′，Ｒｙ′，ω′，θ′，Ｏｘ′，Ｏｙ′）
として（数１）と区別する。

【００４７】

【数３】

【００４８】この場合にも最小自乗法により、６個のパ
ラメータ（Ｒｘ′，Ｒｙ′，ω′，θ′，Ｏｘ′，Ｏ
ｙ′）の値を決定する。そのためには、次式の残留誤差
成分が最小になるようにそれら６個のパラメータの値を
決定すればよい。

【００４９】

【数４】

【００５０】これにより、アライメント誤差として（Ｂ
Ｘ，ＳＹ）を用いた場合の、線形誤差成分と非線形誤差
成分とが求められる。次に、ウエハステージ１４のヨー
イング等があった場合に、上述の線形誤差成分、及び非
線形誤差成分がどのような傾向になるのかを調べるため
にシミュレーションを行う。

【００５１】図９及び図１０は、図６の様な回転（ヨー
イング）をショット領域間でＸ方向に１μｒａｄ、且つ
Ｙ方向に０．５μｒａｄの回転が生じる様に与えた場合
のシミュレーション結果であり、図９はアライメント誤
差として（ＳＸ，ＢＹ）を用いた場合の結果を、図１０
はアライメント誤差として（ＢＸ，ＳＹ）を用いた場合
の結果を示す。例えば図９（ａ）はウエハ上の各ショッ
ト領域におけるアライメント誤差のベクトル（ＢＸ，Ｓ
Ｙ）を示し、ベクトル３０は当該ショット領域における
アライメント誤差のベクトルを表している。また、図９
（ｂ）はアライメント誤差ＳＸ（ステップＸ）、及びＢ
Ｙ（バックＹ）の平均値、標準偏差の３倍（３σ）、並
びに線形誤差を表すスケーリングＲｘ，Ｒｙの１からの
誤差、直交度ω、及びローテーションθの値を示す。ま
た、図９（ｃ）はそのパラメータＲｘ，Ｒｙ、ω、θ及
びオフセットＯｘ，Ｏｙより各ショット領域について求
められるＸ方向及びＹ方向への線形誤差の標準偏差の３
倍（３σ）の値を示し、図９（ｄ）は（数１）から求め
られるＸ方向及びＹ方向への非線形誤差成分の標準偏差
の３倍（３σ）の値を示す。図１０（ｂ）〜（ｄ）の数
値の意味は図９（ｂ）〜（ｄ）の意味と同じである。

【００５２】ここでスケーリングＲｘ，Ｒｙに着目する
と、スケーリング誤差は図９（ｂ）のスケーリングＲｙ
と、図１０（ｂ）のスケーリングＲｘとに表れており、
図９（ｂ）のスケーリングＲｙの誤差は図１０（ｂ）の
直交度ωと同じ値となっている。更に、図１０（ｂ）の
スケーリングＲｘの誤差は図９（ａ）の直交度ωと同じ
値であり、且つそのスケーリングＲｘの誤差は、図９
（ａ）のローテーションθと符号が反転している事が分
かる。そこで、このように各ショット領域のずれ量が同
じになる回転誤差を持つ場合は、それらスケーリングＲ
ｘ，Ｒｙ、直交度ω、及びローテーションθに着目し
て、ヨーイングによる誤差値が求められる。一例を示す
と、図９（ｂ）のスケーリングＲｙの値（０．５）の１
／２、すなわち０．２５μｒａｄがウエハの最外周での
ヨーイングによる誤差の値となる。

【００５３】次に、図１１及び図１２は、図２のような
移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲がりを、移動鏡１６Ｘについ
てはＸ方向の高さが１００ｎｍの台形状になるように、
且つ移動鏡１６ＹについてはＹ方向の高さが５０ｎｍの
台形状になるように与えた結果であり、図１１はアライ
メント誤差として（ＳＸ，ＢＹ）を用いた場合の結果
を、図１２はアライメント誤差として（ＢＸ，ＳＹ）を
用いた場合の結果を示す。

【００５４】図１１及び図１２より分かるように、移動
鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲がりは、直交度ω、ローテーショ
ンθ、及び非線形誤差にはなるが、スケーリングＲｘ，
Ｒｙの誤差とはならない。即ち、図９及び図１０との比
較より、スケーリング誤差の有無からウエハステージ１
４のヨーイングによる誤差と移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲
がりによる誤差とが分離できることが分かる。そこで、
先ずスケーリング誤差に基づいてウエハステージ１４の
ヨーイングによる誤差を除去した後で（例えばスケーリ
ングＲｘ，Ｒｙの値を座標に変換してアライメント誤差
（ＳＸ，ＢＹ），（ＢＸ，ＳＹ）から除去した後で）、
移動鏡１６Ｘ，１６Ｙによる誤差を求めるために各ショ
ット領域毎のずれ量ＢＸ（バックＸ）のＸ方向への平均
値を求め、ずれ量ＢＹのＹ方向への平均値を求める。

【００５５】この方法を用いてシミュレーションした結
果を図１３〜図２１に示す。図１３及び図１４は、ウエ
ハステージ１４のヨーイング等の回転による誤差、及び
移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲がりによる誤差が混在した場
合のシミュレーション結果であり、図１３がアライメン
ト誤差として（ＳＸ，ＢＹ）を用いたときの結果、図１
４はアライメント誤差として（ＢＸ，ＳＹ）を用いたと
きの結果を示している。これらの誤差より、図９及び図
１０に対応させて先ずスケーリングＲｘ，Ｒｙに着目し
てウエハステージ１４のヨーイングによる誤差を抽出す
る。具体的に、図１３（ｂ）のスケーリングＲｙの誤差
−０．４２ｐｐｍと、図１４（ｂ）の直交度ωの数値
（−０．２２μｒａｄ）中の−０．４２μｒａｄ分とが
そのヨーイングによる誤差である。また、図１４（ｂ）
のスケーリングＲｘの誤差はほぼ０であり、Ｘ方向への
回転は無視できる程度である。その結果、ヨーイングに
よる誤差は図１７に示すように、主にＹ方向への回転に
よるものであることが分かる。

【００５６】そのヨーイングによる誤差を図１３及び図
１４の結果より除去した後、図１５及び図１６に示すよ
うに、移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲がりによる誤差を導き
出す。図１５の点線３４Ａ〜３４Ｈはそれぞれ各列での
ずれ量ＢＸ（バックＸ）の変化を示し、点線３５は点線
３４Ａ〜３４Ｈのずれ量ＢＸの平均値、即ち移動鏡１６
Ｘの曲がりに起因するウエハステージ１４の移動軌跡の
曲がりを示す。点線３５の右側の数値は始点及び終点で
のずれ量を０とみなしたときのずれ量を数値化したもの
である。同様に、図１６の点線３６Ａ〜３６Ｈはそれぞ
れ各行でのずれ量ＢＹ（バックＹ）の変化を示し、点線
３７は点線３６Ａ〜３６Ｈのずれ量ＢＹの平均値、即ち
移動鏡１６Ｙの曲がりに起因するウエハステージ１４の
移動軌跡の曲がりを示す。点線３７の下側の数値は始点
及び終点でのずれ量を０とみなしたときのずれ量を数値
化したものである。

【００５７】次に、図１３及び図１４の誤差より、図１
７のヨーイングによる誤差、及び図１５、図１６の移動
鏡の曲がりによる誤差を除去したときの誤差が、図１８
のずれ量（ＳＸ，ＢＹ）及び図１９のずれ量（ＢＸ，Ｓ
Ｙ）である。この図１８及び図１９の誤差が狭義のステ
ッピング誤差である。このように、要因別の誤差を分離
して表示することにより、どの要因が誤差に大きく寄与
するかを適確に知ることができる。従って、ステッピン
グ精度を向上させるためには、誤差に大きく寄与する要
因から除去していけばよい。

【００５８】また、ヨーイングを含む種々の回転による
誤差に関しては、ショット領域毎のランダムな回転を、
図４（ｂ）に示すずれ量ΔＡ及びΔＣのＸ成分の差分、
及びずれ量ΔＤ及びΔＦのＹ成分の差分の変化率として
求めることにより補正が可能である。ずれ量ΔＡ及びΔ
ＣのＸ成分をＳＸ_A、ＳＸ_Cとすると、ずれ量ΔＡ及び
ΔＣのＸ成分の差分は、（ＳＸ_A−ＳＸ_C）となり、ず
れ量ΔＤ及びΔＦのＹ成分をＳＹ_D、ＳＹ_Fとすると、
ずれ量ΔＤ及びΔＦのＹ成分の差分は、（ＳＹ _D−ＳＹ
_F）となる。

【００５９】次に、図２０を参照して本実施例における
別の誤差解析の手法につき説明する。この手法では、図
１のウエハステージ１４上に順次計測対象とするウエハ
を載置して、それぞれ図４に示すように評価用のレチク
ルのパターンを露光する。そして、露光後のウエハを現
像処理してそれぞれ再び図１のウエハステージ１４上に
載置して図４（ｂ）に示すように、各ショット領域毎に
アライメント誤差（ＳＸ，ＢＹ）及び（ＢＸ，ＳＹ）を
ＬＳＡ方式で計測する。

【００６０】図２０（ａ）の折れ線３１及び３０が、そ
れぞれそのように計測された各ウエハ毎のアライメント
誤差（ＳＸ，ＢＹ）の標準偏差の３倍（３σ）［ｎｍ］
を示し、図２０（ｂ）の折れ線３２及び３３が、それぞ
れそのように計測された各ウエハ毎のアライメント誤差
（ＢＸ，ＳＹ）の標準偏差の３倍（３σ）［ｎｍ］を示
す。

【００６１】更に、本実施例では全ウエハについての計
測結果を処理して、図２０（ｃ）に示すように、アライ
メント誤差（ＳＸ，ＢＹ）及び（ＢＸ，ＳＹ）のそれぞ
れについて、各ウエハ毎の３σの平均値ＡＶ_W［ｎ
ｍ］、全ウエハの全ショット領域に関する標準偏差の３
倍（３σ）よりなるばらつきＶＲ_W［ｎｍ］、及び全ウ
エハについての同一のショット領域毎の平均値の標準偏
差の３倍（３σ）よりなるばらつきＶＲ_S［ｎｍ］を求
める。更に、全ウエハの全ショット領域についての計測
再現性は１０ｎｍである。この場合、平均値ＡＶ_Wはそ
の投影露光装置の平均的な位置決め能力を示し、ばらつ
きＶＲ_Sはその投影露光装置の特徴的な誤差成分を示
し、ばらつきＶＲ_Wはウエハ間のオフセット変動を含め
た誤差を示す。これらの結果を解析することで、どのよ
うな誤差が大きいかを判断できる。

【００６２】また、図２０ではアライメント誤差（Ｓ
Ｘ，ＢＹ）等の標準偏差の３倍（３σ）で表示を行った
が、モードの切り換えにより、例えば非線形な誤差成分
に関して図２０（ｃ）のような解析を行うこともでき、
更に線形な誤差成分に関して図２０（ｃ）のような解析
を行うこともできる。これにより、誤差の要因をより詳
しく解析できる。また、標準偏差の３倍（３σ）のばら
つきは、その３σの数値である程度決まるものである
が、ゴミの影響等でその３σがガウス分布にならない場
合は、その３σのばらつきを算出して出力することで、
誤差要因の解析がさらに行い易くなる。同様に、ウエハ
ステージ１４のヨーイング、移動鏡１６Ｘ，１６Ｙの曲
がり、及びそれ以外の誤差要因に分類して、各要因の誤
差毎に図２０（ｃ）のような解析を行うようにしてもよ
い。

【００６３】次に、以上のアライメント誤差の解析手法
をまとめて実行する場合の動作の一例を図２１を参照し
て説明する。先ず図２１のステップ１０１において、図
４（ｂ）に示すアライメント誤差ΔＡ〜ΔＦのＸ成分及
びＹ成分を計測する。この計測結果をＡとする。次に、
ステップ１０２において、ウエハステージ１４のヨーイ
ング等の回転の補正を行う場合には、ステップ１０３に
移行し、回転補正を行わない場合にはステップ１０６に
移行する。ステップ１０３では、図１３及び図１４に示
すように、最小自乗近似計算によりアライメント誤差Ａ
の内のずれ量（ＳＸ，ＢＹ）及び（ＢＸ，ＳＹ）を線形
成分と非線形成分に分離する。その後、ステップ１０４
において、その線形成分中からスケーリングＲｘ，Ｒｙ
の数値、及びそれと等価な直交度ω、ローテーションθ
による誤差Ｂを算出し、ステップ１０５において元の誤
差Ａからその誤差Ｂを差し引いて誤差Ｃを求める。

【００６４】その後、ステップ１０６において、移動鏡
１６Ｘ，１６Ｙの曲がりの補正を行う場合には、ステッ
プ１０７に移行し、曲がりの補正を行わない場合にはス
テップ１０９に移行する。ステップ１０７では、図１５
及び図１６に示すように、ステップ１０５で求めた誤差
Ｃの内のずれ量（ＢＸ，ＢＹ）の成分の行方向への積分
値ΣＢＸ、及び列方向への積分値ΣＢＹを求め、更にそ
れぞれ平均値Ｘ_BOW（図１５の折れ線３５に対応す
る）、及び平均値Ｙ_BOW（図１６の折れ先３７に対応す
る）を算出する。その後、ステップ１０８において、誤
差Ａ又は誤差Ｃから、各行及び各列からそれぞれ平均値
Ｘ_BOW、及び平均値Ｙ_BOWの微分値（差分値）を差し引
いて誤差Ｄを算出する。

【００６５】次に、ステップ１０９において、以上のよ
うにして求められた誤差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄより、図２０
（ｃ）に示すように、各ウエハ毎の３σの平均値Ａ
Ｖ_W、全ウエハの全ショット領域に関する標準偏差の３
倍（３σ）の値ＶＲ_W、及び全ウエハについての同一の
ショット領域毎の平均値の標準偏差の３倍（３σ）の値
ＶＲ _Sを求める。その後ステップ１１０において、誤差
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄより、ウエハ毎、ショット領域毎の平均
値、及び全ウエハ内の全ショット領域の３通りで、最小
自乗近似計算により線形成分と非線形成分とを算出した
後、ステップ１１１に移行して、アライメント誤差ΔＡ
〜ΔＦを用いて、（ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＣ）／３のＸ成分
と、（ΔＤ＋ΔＥ＋ΔＦ）／３のＹ成分との自乗和ａを
求める。そして、その自乗和ａから、誤差ΔＢのＳＸ
と、誤差ΔＥのＳＹとの自乗和ｂを差し引いて計測セン
サー、即ちＬＳＡ方式のアライメント系２０等の計測再
現性を求める。

【００６６】次に、ステップ１１２に移行して表示内容
を選択し、ステップ１１３〜１１９の何れかに進む。ス
テップ１１３では、上述の各誤差Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表示
を行い、ステップ１１４では誤差Ｂが示すヨーイング等
による誤差を表示し、ステップ１１５では平均値
Ｘ_BOW、及び平均値Ｙ_BOWを表示し、ステップ１１６で
は図２０（ｃ）の方法で各誤差ΔＡ〜ΔＦの３σを表示
し、ステップ１１７では図２０（ｃ）の方法で線形誤差
成分中のステッピング値のオフセット変動を表示し、ス
テップ１１８では図２０（ｃ）の方法で線形誤差成分中
のオフセット以外の誤差を表示し、ステップ１１９では
誤差の内で所定の規格をオーバーしている要因（項目）
を自動的に選択して表示する。その後、ステップ１２０
において、誤差が規格をオーバーしている要因をまと
め、誤差の補正方法を指示する。

【００６７】なお、上述実施例では、図４（ｂ）に示す
ように６箇所のアライメント誤差ΔＡ〜ΔＦのデータを
求めているが、最低条件としてアライメント誤差ΔＢの
ＢＹとΔＥのＢＸのみを計測するだけでもよい。アライ
メント誤差ＢＹ及びＢＸが求められれば、ヨーイング及
び移動鏡の曲がりの情報は得ることができる。しかも、
この場合には計測時間が短縮される。

【００６８】また、上述実施例ではアライメント系とし
てＬＳＡ方式のアライメント系が使用されているが、画
像処理方式のアライメント系、又は所謂２光束干渉方式
のアライメント系等を使用してもよい。更に、ＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメントのみなら
ず、ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式、又はオフ・
アクシス方式のアライメント系を使用する場合にも本発
明は適用できる。

【００６９】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。

【００７０】

【発明の効果】本発明の第１のステージ精度評価方法に
よれば、バーニア評価法により計測されたずれ量より、
所定の線形誤差成分を求め、この線形誤差成分に基づい
てスエージの移動時の回転成分を求めているため、ステ
ージのヨーイングに起因する誤差成分を評価できる。従
って、その誤差成分が大きいときには、ステージのヨー
イングの補正を行えばよく、これによりステッピング精
度が容易に且つ迅速に改善できる。

【００７１】また、第２工程で計測されたずれ量から第
４工程で求められたステージの移動時の回転成分を差し
引いて、ステージが第１の方向又は第２の方向に移動す
る際の真直度誤差を求める場合には、更に移動鏡の曲が
りによる誤差成分を求めることができる。更に、第２工
程で計測されたずれ量から第４工程で求められたステー
ジの移動時の回転成分、及びステージが第１の方向又は
第２の方向に移動する際の真直度誤差を差し引いてその
ステージの位置決め誤差を求める場合には、狭義のステ
ッピング誤差を求めることができる。

【００７２】また、本発明の第２のステージ精度評価方
法によれば、複数枚の基板についてバーニア評価法によ
り計測されたずれ量より、全基板についての平均のばら
つき、及び同じショット領域でのばらつき等を求めてい
るため、当該露光装置の平均的な位置決め能力や、ショ
ット領域毎の位置決め精度のばらつき等を評価できる。
従って、例えば特定のショット領域でのばらつきが大き
い場合には、それに対応してステージの調整等を行うこ
とにより、ステッピング精度が容易に且つ迅速に改善で
きる。

【００７３】更に、第３工程で求められる平均のばらつ
きと全体のばらつきとの差分を求め、この差分より位置
決め誤差を求める場合には、位置決め誤差の傾向を正確
に評価できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例が適用される投影露光装置を示
す構成図である。

【図２】図１のウエハステージ１４の構成を示す平面図
である。

【図３】（ａ）は図１のレチクルＲのパターンを示す平
面図、（ｂ）は図３（ａ）中の評価用マークＲＡを示す
拡大平面図である。

【図４】（ａ）は実施例で露光されるウエハＷ上のショ
ット配列を示す平面図、（ｂ）は図４（ａ）のショット
領域の一部を示す拡大平面図である。

【図５】バーニア評価法で評価用マーク像の位置を計測
する際の計測用のレーザビームと評価用マーク像との位
置関係を示す拡大平面図である。

【図６】ウエハステージ１４が移動する際にヨーイング
が生ずるときの説明図である。

【図７】ヨーイングが生じたときのウエハ上のショット
配列の変化を示す図である。

【図８】移動鏡が曲がっているときのウエハ上のショッ
ト配列の変化を示す図である。

【図９】ヨーイングが生じた場合のアライメント誤差
（ＳＸ，ＢＹ）のシミュレーション結果を示す図であ
る。

【図１０】ヨーイングが生じた場合のアライメント誤差
（ＢＸ，ＳＹ）のシミュレーション結果を示す図であ
る。

【図１１】移動鏡の曲がりが生じた場合のアライメント
誤差（ＳＸ，ＢＹ）のシミュレーション結果を示す図で
ある。

【図１２】移動鏡の曲がりが生じた場合のアライメント
誤差（ＢＸ，ＳＹ）のシミュレーション結果を示す図で
ある。

【図１３】種々の誤差要因がある場合のアライメント誤
差（ＳＸ，ＢＹ）のシミュレーション結果を示す図であ
る。

【図１４】種々の誤差要因がある場合のアライメント誤
差（ＢＸ，ＳＹ）のシミュレーション結果を示す図であ
る。

【図１５】図１３及び図１４の誤差に基づいて算出した
移動鏡の曲がりによるＹ方向の真直度誤差を示す図であ
る。

【図１６】図１３及び図１４の誤差に基づいて算出した
移動鏡の曲がりによるＸ方向の真直度誤差を示す図であ
る。

【図１７】図１３及び図１４の誤差に基づいて算出した
ヨーイングによるショット配列の誤差を示す図である。

【図１８】図１３及び図１４の誤差から、ヨーイング及
び移動鏡の曲がりによる誤差を除去した後のアライメン
ト誤差（ＳＸ，ＢＹ）のシミュレーション結果を示す図
である。

【図１９】図１３及び図１４の誤差から、ヨーイング及
び移動鏡の曲がりによる誤差を除去した後のアライメン
ト誤差（ＢＸ，ＳＹ）のシミュレーション結果を示す図
である。

【図２０】実施例における別の誤差解析方法の説明図で
ある。

【図２１】実施例の種々の誤差解析方法をまとめて実施
する場合の動作の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｒレチクル１３投影光学系Ｗウエハ１４ウエハステージ１６Ｘ，１６Ｙ移動鏡１７Ｘ，１７Ｙレーザ干渉計１８主制御系１９アライメント制御系２０ＬＳＡ方式のアライメント系ＳＡ₁₁，ＳＡ₁₂，… ショット領域２６Ａ〜２６Ｆ評価用マーク像２７Ｇ〜２７Ｉ，２８Ｌ〜２８Ｊ評価用マーク像 ΔＡ〜ΔＦアライメント誤差

【手続補正書】

【提出日】平成６年９月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】

【数１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】

【数３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元平面内で互いに交差する第１の方
向及び第２の方向に感光性の基板の位置決めを行うステ
ージを有し、前記基板上にマスクパターンを露光する露
光装置の前記ステージの評価方法において、前記ステージ上に感光性の評価用基板を載置し、該評価
用基板上の第１のショット領域上に評価用マークを露光
した後、前記ステージを駆動して前記評価用基板を移動
させてから前記評価用基板上の前記第１のショット領域
と一部が重なる第２のショット領域上に前記評価用マー
クを露光する動作を繰り返す第１工程と；前記評価用基
板上の隣接するショット領域間の重ね合わせ部分に露光
された前記評価用マークの前記第１の方向及び前記第２
の方向へのずれ量をそれぞれ計測する第２工程と；該第
２工程で計測されたずれ量より線形誤差成分の内のスケ
ーリング誤差成分を求める第３工程と；該第３工程で求
められた前記スケーリング誤差成分より前記ステージの
移動時の回転成分を求める第４工程と；を有することを
特徴とするステージ精度評価方法。
【請求項２】前記第２工程で計測されたずれ量から前
記第４工程で求められた前記ステージの移動時の回転成
分を差し引いて、前記ステージが前記第１の方向又は前
記第２の方向に移動する際の真直度誤差を求めることを
特徴とする請求項１記載のステージ精度評価方法。
【請求項３】前記第２工程で計測されたずれ量から前
記第４工程で求められた前記ステージの移動時の回転成
分、及び前記ステージが前記第１の方向又は前記第２の
方向に移動する際の真直度誤差を差し引いて前記ステー
ジの位置決め誤差を求めることを特徴とする請求項２記
載のステージ精度評価方法。
【請求項４】２次元平面内で互いに交差する第１の方
向及び第２の方向に感光性の基板の位置決めを行うステ
ージを有し、前記基板上にマスクパターンを露光する露
光装置の前記ステージの評価方法において、前記ステージ上にＮ枚（Ｎは２以上の整数）の感光性の
評価用基板を１枚ずつ順次載置し、該各評価用基板上の
第１のショット領域上に評価用マークを露光した後、前
記ステージを駆動して前記評価用基板を移動させてから
前記評価用基板上の前記第１のショット領域と一部が重
なる第２のショット領域上に前記評価用マークを露光す
る動作を繰り返す第１工程と；前記Ｎ枚の評価用基板の
各評価用基板毎に隣接するショット領域間の重ね合わせ
部分に露光された前記評価用マークの前記第１の方向及
び前記第２の方向へのずれ量をそれぞれ計測する第２工
程と；該第２工程で計測されたずれ量より、１枚毎の前
記評価用基板のずれ量のばらつきを前記Ｎ枚の評価用基
板について平均して得られる平均のばらつき、前記Ｎ枚
の評価用基板のずれ量の全体のばらつき、及び前記Ｎ枚
の評価用基板上の同じショット領域でのずれ量のＮ枚で
のばらつきである露光装置のばらつきを求める第３工程
と；を有することを特徴とするステージ精度評価方法。
【請求項５】前記第３工程で求められる平均のばらつ
きと前記全体のばらつきとの差分を求め、該差分より位
置決め誤差を求めることを特徴とする請求項４記載のス
テージ精度評価方法。