JPH08316122A

JPH08316122A - 露光方法

Info

Publication number: JPH08316122A
Application number: JP7119697A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Okumura; 正彦奥村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高いスループットを維持して、計測値の平均
化効果等を得るというＥＧＡ方式のアライメント方法の
特長を備えつつ、熱歪み等によって露光中にショット配
列の変化が生じても高いアライメント精度を維持する。【構成】ウエハＷの露光面を３個の部分露光領域２１
Ａ〜２１Ｃに分割する。第１の部分露光領域２１Ａにお
いて、内部のショット領域より選択された４個のサンプ
ルショットＳＡ１〜ＳＡ４に付設されたウエハマークの
位置計測を行い、計測結果に基づいてＥＧＡ方式のアラ
イメントを行って露光を行う。第２の部分露光領域２１
Ｂ、及び第３の部分露光領域２１Ｃでもそれぞれ所定個
数のサンプルショットの位置計測を行い、計測結果に基
づいてＥＧＡ方式のアライメントを行って露光を行う。

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
に使用される露光装置において、統計処理により算出し
た配列座標に基づいてウエハ等の基板上の各ショット領
域を順次露光位置に位置決めする位置合わせ方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の
回路パターンを所定の位置関係で積み重ねて形成される
ので、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光
する際には、ウエハ上で既に回路パターンが形成されて
いる各ショット領域とレチクルのパターン像の投影位置
（露光位置）との位置合わせ、即ちウエハの露光位置へ
の位置合わせ（アライメント）を高精度に行う必要があ
る。

【０００３】従来のステッパー等の露光装置におけるウ
エハの位置合わせ方法の内で、スループット（単位時間
当りのウエハの処理枚数）及び精度の両面で優れている
方法として所謂エンハンスト・グローバル・アライメン
ト（以下、「ＥＧＡ」という）方式のアライメント方法
が知られている（例えば特開昭６１−４４４２９号公報
参照）。

【０００４】図５は、従来のＥＧＡ方式のアライメント
方法を使用した露光シーケンスの一例を示し、先ずステ
ップ１０１において、ウエハの交換が行われた後、ステ
ップ１０２において、ウエハ・サーチアライメントが実
行されて、ウエハ上の座標系から露光装置のウエハステ
ージの座標系（ステージ座標系）に対する大まかな変換
係数が求められる。そして、この結果に基づいてステッ
プ１０３において、ＥＧＡ方式でファインアライメント
が行われる。即ち、ウエハ上の全部のショット領域から
選択された所定個数のショット領域のステージ座標系で
の座標が計測され、この計測結果を統計処理することに
よりウエハ上の全部のショット領域のステージ座標系で
の配列座標が算出される。

【０００５】その後、ステップ１０４において、ステッ
プ１０３で算出された配列座標に基づいて、ウエハ上の
各ショット領域が順次露光位置に位置決めされてレチク
ルのパターン像が露光される。そして、同一のロットの
ウエハに対してステップ１０１〜１０４の動作が繰り返
され、ステップ１０５でロット内のウエハが尽きたとき
に、ステップ１０６に移行して最後に露光されたウエハ
のアンロード（搬出）が行われる。

【０００６】また、従来の位置合わせ方法として、図６
に示すような、ショット領域毎にアライメント計測と露
光とを繰り返すサイト・バイ・サイト方式、又はダイ・
バイ・ダイ方式のアライメント方法も使用されている。
図６において、図５のステップ１０３及び１０４に対応
する工程がステップ１０７〜１０９より構成されてい
る。そして、ステップ１０７において、ウエハ上の１つ
のショット領域の位置計測（ファイン・アライメント）
が実行され、その計測結果に基づいてステップ１０８に
おいて、そのショット領域の位置決め及び露光が行われ
る。そして、ステップ１０９でウエハ上の全部のショッ
ト領域への露光が終わるまで、各ショット領域毎にステ
ップ１０７，１０８が繰り返して実行される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
の内で、前者の位置合わせ方法では、ウエハのファイン
アライメント実行時と露光時とでショット配列が変化し
ないことが前提とされていた。しかしながら、最近では
この前提が満たされなくなる可能性が生じてきている。
その背景として、露光装置の処理能力向上のための像面
照度の増加が挙げられる。つまり、像面照度の増加によ
り、ウエハの露光面への単位時間当たりの入射エネルギ
が増加しているため、ウエハ上の露光対象のショット領
域からウエハホルダ、あるいは周辺のショット領域への
熱の放散が不十分な状態で、次のショット領域への露光
が行われていくことになる。この結果、露光開始時と露
光終了時とではウエハへの熱の蓄積状態が異なり、延い
ては、熱歪みによるショット配列のずれが露光開始時と
終了時とでは異なることになる。従って、従来のＥＧＡ
方式のアライメントのように、露光開始前のショット配
列に従って全部のショット領域への露光を行う方法で
は、次第にアライメント精度が悪化する恐れがあった。

【０００８】これに対して、従来の後者のサイト・バイ
・サイト方式、又はダイ・バイ・ダイ方式のアライメン
ト方法は、各ショット領域毎に位置計測、及び露光の動
作が繰り返されるため、熱歪みの状態が時間経過によっ
て変化する場合でもアライメント精度は低下しない。し
かしながら、この方式はＥＧＡ方式のアライメント方法
に比べて、（イ）スループットが劣る、（ロ）複数のシ
ョット領域の位置計測による平均化効果が得られない、
（ハ）ウエハの外周部に配置されてアライメントマーク
が欠けているショット領域に対しては、位置計測ができ
ないために露光ができない、といった不都合がある。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、高スループッ
ト、計測値の平均化による高精度化、及び位置計測でき
ないショット領域に対する露光も可能であるというＥＧ
Ａ方式のアライメント方法の特長を備えつつ、高い像面
照度等に起因する熱歪み等によって露光中にショット配
列の変化が生じても高いアライメント精度が得られる位
置合わせ方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図１〜図３に示すように、マスクパター
ン（Ｒ）の情報を担う光束で基板（Ｗ）上の露光領域に
設定された複数個のショット領域（ＥＳ１〜ＥＳＭ）を
順次露光する露光方法において、基板（Ｗ）上の露光領
域をそれぞれ複数個のショット領域を含む複数個の部分
露光領域（２１Ａ〜２１Ｃ）に分割し、これら複数個の
部分露光領域の内の第１の部分露光領域（２１Ａ）中の
所定のショット領域（ＳＡ１〜ＳＡ４）の位置を計測し
（ステップ１１２）、この計測結果に基づいてこの第１
の部分露光領域内の各ショット領域の位置合わせを行っ
てその光束で露光した後（ステップ１１４）、それら複
数個の部分露光領域の内の第２の部分露光領域（２１
Ｂ）中の所定のショット領域（ＳＡ５〜ＳＡ８）の位置
を計測し（ステップ１１５）、この計測結果に基づいて
この第２の部分露光領域内の各ショット領域の位置合わ
せを行ってその光束で露光する（ステップ１１６）もの
である。

【００１１】この場合、基板（Ｗ）上の第１及び第２の
部分露光領域（２１Ａ，２１Ｂ）内のそれぞれにおける
それら所定のショット領域（ＳＡ１〜ＳＡ８）を、位置
計測から露光終了までの基板（Ｗ）の移動経路が最短と
なるように選択することが望ましい。また、基板（Ｗ）
上のそれら複数個の部分露光領域は、一例として基板
（Ｗ）上の各ショット領域（ＥＳｉ）の所定の辺に平行
な直線で基板（Ｗ）上の露光領域を所定幅に区切って形
成されるものである。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、基板（Ｗ）上の複数の
部分露光領域毎にそれぞれ位置計測及び露光が行われ
る。即ち、それら複数の部分露光領域毎にそれぞれＥＧ
Ａ方式のような統計処理を用いた方式でのアライメント
及び露光が行われ、計測から露光終了までの時間が平均
的に短縮されている。従って、熱歪み等によって次第に
ショット配列が変化したような場合でも、位置合わせ誤
差（アライメント誤差）は小さく抑制される。また、各
部分露光領域内ではＥＧＡ方式のようなアライメント方
法が使用されるため、露光工程のスループットを高く維
持して平均化効果が得られ、且つ位置計測ができないシ
ョット領域に対しても位置合わせを行うことができる。

【００１３】この場合、基板（Ｗ）上の第１及び第２の
部分露光領域（２１Ａ，２１Ｂ）内のそれぞれにおける
それら所定のショット領域（ＳＡ１〜ＳＡ８）を、位置
計測から露光終了までの基板（Ｗ）の移動経路が最短と
なるように選択することにより、露光工程のスループッ
トが更に向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の実施例
につき図１〜図３を参照して説明する。図２は、本実施
例の位置合わせ方法が使用される投影露光装置を示し、
この図２において、照明光学系１からの露光用の照明光
ＩＬはレチクルＲの下面（パターン形成面）のパターン
を均一な照度分布で照明し、そのパターンが投影光学系
３により縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエ
ハＷ上の各ショット領域に投影される。ここでは、投影
光学系３の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な
平面内で図２の紙面に平行にＹ軸を取り、図２の紙面に
垂直にＸ軸を取る。

【００１５】レチクルＲは、このレチクルＲをＸ方向、
Ｙ方向に位置決めすると共に、所望の角度だけ回転して
固定するレチクルステージ２上に保持されている。ま
た、ウエハＷはウエハホルダ５を介してウエハステージ
６上に保持され、ウエハステージ６は、Ｘ方向及びＹ方
向にウエハＷの位置決めを行うＸＹステージ、Ｚ方向に
ウエハＷを移動させるＺステージ、回転を行うθステー
ジ、並びにウエハＷの傾斜角の補正を行うレベリングス
テージ等から構成されている。また、ウエハステージ６
の上面に基準マーク部材５が固定され、基準マーク部材
５の表面にアライメントの基準となる種々の基準マーク
が形成されている。

【００１６】更に、ウエハステージ６上に固定された２
軸の移動鏡７（図２ではＹ軸用のみが示されている）
と、対向するように配置された外部の２軸レーザ干渉計
８とによりウエハステージ６のＸ座標、及びＹ座標が常
時計測されている。このようにレーザ干渉計８により計
測される座標に基づいて定まる座標系を、ステージ座標
系（Ｘ，Ｙ）、又は静止座標系と呼ぶ。レーザ干渉計８
により計測された座標は装置全体の動作を統轄制御する
主制御系９に供給され、この供給された座標に基づいて
主制御系９は、ウエハステージ駆動系１０を介してウエ
ハステージ６の位置決め動作を制御する。

【００１７】また、図２の投影露光装置には、ウエハＷ
上の各ショット領域に付設されたウエハマークの座標を
検出するためのオフ・アクシス方式で且つ撮像方式のア
ライメントセンサ１１、及びＴＴＬ（スルー・ザ・レン
ズ）方式、且つレーザ・ステップ・アライメント方式
（ＬＳＡ方式）のアライメントセンサ１５が設けられて
いる。なお、ＴＴＬ方式のアライメントセンサとして
は、ＬＳＡ方式の他に、撮像方式、又は所謂２光束干渉
方式等のアライメントセンサも使用できる。同様に、オ
フ・アクシス方式のアライメントセンサとしては、撮像
方式の他に、ＬＳＡ方式等のアライメントセンサも使用
できる。

【００１８】本例のアライメントセンサ１１中にはＸ
軸、及びＹ軸用の撮像素子が組み込まれ、それら２個の
撮像素子から撮像信号処理系１４に対して、それぞれウ
エハマークを撮像して得られた撮像信号が供給される。
撮像信号処理系１４にはレーザ干渉計８で計測される座
標（Ｘ，Ｙ）も供給されており、撮像信号処理系１４
は、例えば検出対象のＸ軸用のウエハマークの像が所定
の指標マークに合致しているときのＸ座標（Ｙ軸用のウ
エハマークの場合にはＹ座標）を検出して主制御系９に
供給する。これにより、主制御系９は、ウエハＷの計測
対象のショット領域に付設されたウエハマークの座標
（Ｘ，Ｙ）を認識できる。また、アライメントセンサ１
１の検出中心から投影光学系３の露光フィールドの中心
（露光中心）までの距離であるベースラインは、予め求
められて主制御系９内の記憶装置に記憶されている。

【００１９】一方、ＬＳＡ方式のアライメントセンサ１
５から射出される位置検出用のレーザビームは、光路折
り曲げ用のミラー１６を経て投影光学系３に入射し、投
影光学系３を通過したレーザビームは、図３（ｂ）に示
すように、Ｙ方向に長いスリット状の光スポット１７と
してウエハＷ上に集光される。そこで、図２のウエハス
テージ６を駆動して、光スポット１７に対してウエハＷ
上の検出対象のＸ軸用のウエハマークＭＸ_iをＸ方向に
横切るように移動させる。ウエハマークＭＸ_iは、それ
ぞれＹ方向に所定ピッチで配列されたドット列状のパタ
ーンをＸ方向に複数列連ねたものであり、ウエハマーク
ＭＸ_iが光スポット１７を横切るときに所定の方向に回
折光が射出されることから、ウエハマークＭＸ_iのＸ座
標が検出される。

【００２０】図２に戻り、ウエハＷ上の光スポット１７
のウエハマークによる回折光は、投影光学系３及びミラ
ー１６を経てアライメントセンサ１５に戻り、アライメ
ントセンサ１５からアライメント信号処理系１８に対し
て、その回折光を光電変換して得られるアライメント信
号が供給される。アライメント信号処理系１８にはレー
ザ干渉計８で計測される座標（Ｘ，Ｙ）も供給されてお
り、アライメント信号処理系１８は、光スポット１７が
Ｘ軸用のウエハマークの中心位置にあるときのＸ座標を
検出して主制御系８に供給する。また、Ｙ軸用のアライ
メントセンサ（不図示）も設けられており、そのアライ
メントセンサ、及びアライメント信号処理系１８により
Ｙ軸用のウエハマークに対応するＹ座標が検出され、こ
のＹ座標も主制御系８に供給されている。ＬＳＡ方式の
アライメントセンサについても、検出中心と露光中心と
の距離（ベースライン）が主制御系９内の記憶装置に記
憶されている。

【００２１】次に、本実施例でアライメント及び露光を
行う場合の動作につき図１のフローチャート、及び図３
を参照して説明する。先ず、図１のステップ１１１で図
２のウエハステージ６上のウエハの交換が行われる。そ
の結果、ウエハステージ６上にウエハＷがロードされる
ものとする。この場合、ウエハＷは例えば外形基準でウ
エハステージ６に対して大まかな位置合わせ（プリアラ
イメント）が行われる。

【００２２】図３（ａ）は本例のウエハステージ６上の
ウエハＷのショット配列を示し、この図３（ａ）におい
て、ウエハＷ上にほぼＸ方向及びＹ方向にそれぞれ所定
ピッチでＭ個（図３（ａ）ではＭ＝３１）のショット領
域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭが配列されている。そし
て、各ショット領域ＥＳｉ（ｉ＝１〜Ｍ）にはそれまで
の工程によりそれぞれチップパターンが形成され、且つ
Ｘ軸用のウエハマークＭＸ_i、及びＹ軸用のウエハマー
クＭＹ_iが付設されている。図３（ａ）では簡略に表示
されているが、Ｘ軸用のウエハマークＭＸ_iは実際には
図３（ｂ）に示すようにドット列状のパターンをほぼＸ
方向に並べたＬＳＡ方式のウエハマークであり、同様に
Ｙ軸用のウエハマークＭＹ_iはＸ軸用のウエハマークＭ
Ｘ_iを９０°回転したマークである。また、ウエハＷ上
には後述のウエハ・サーチアライメントを行うためのＹ
軸用の２個のサーチマーク２２，２３、及びＸ軸用の１
個のサーチマーク２４が形成されている。図３（ａ）で
は簡略に表されているが、サーチマーク２２，２２及び
２４も、それぞれＬＳＡ方式のアライメントセンサによ
り検出できるマークである。

【００２３】この場合、ウエハＷ上に設定された座標系
を試料座標系（ｘ，ｙ）とすると、この試料座標系
（ｘ，ｙ）上で各ウエハマークＭＸ_iの中心のｘ座標ｘ
_i及びｙ座標、並びにＹ軸用の各ウエハマークＭＹ_iの
ｘ座標及びｙ座標ｙ_iが、設計座標として予め図２の主
制御系９内の記憶装置に記憶されている。同様に、サー
チマーク２２，２３及び２４の中心のｘ座標及びｙ座標
も記憶されている。また、ウエハマークＭＸ_iの中心の
ｘ座標、及びウエハマークＭＹ_iの中心のｙ座標と、シ
ョット領域ＥＳｉの中心の試料座標系でのｘ座標、及び
ｙ座標とのオフセットもその記憶装置内に記憶されてい
る。

【００２４】このとき、６個の変換パラメータ（Ｘ方向
のスケーリング（線形伸縮）Ｒｘ、Ｙ方向のスケーリン
グＲｙ、ローテーションθ、直交度ｗ、Ｘ方向のオフセ
ットＯｘ、及びＹ方向のオフセットＯｙ）を用い、ロー
テーションθ、及び直交度ｗが小さいとしたときの次の
近似変換式により試料座標系（ｘ，ｙ）からステージ座
標系（Ｘ，Ｙ）への変換関係を定義する。

【００２５】

【数１】

【００２６】更に、スケーリングＲｘ、及びＲｙの１か
らの変化量をそれぞれパラメータΓｘ、及びΓｙとおく
と、Ｒｘ＝１＋Γｘ、Ｒｙ＝１＋Γｙが成立する。そし
て、これらのパラメータΓｘ、及びΓｙの絶対値が微小
であるとすると、（数１）は次式で近似できる。

【００２７】

【数２】

【００２８】（数１）又は（数２）の何れを使用しても
よいが、ここでは一例として（数２）を使用するものと
する。そして、それら６個の変換パラメータ（パラメー
タΓｘ，Γｙ、ローテーションθ、直交度ｗ、オフセッ
トＯｘ，Ｏｙ）の値を決定するために、ウエハＷ上のシ
ョット領域から選ばれた所定個数のサンプルショットの
ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での配列座標を計測する。こ
の際に、本例ではウエハＷ上の全部のショット領域から
選択された所定個数のサンプルショットの配列座標を一
度に計測するのではなく、図３（ａ）に示すように、ウ
エハＷ上の露光領域を各ショット領域ＥＳｉの境界線に
沿ってほぼＹ方向に、各ショット領域ＥＳｉのＹ方向の
幅の２倍のピッチで区切ることにより、その露光領域を
３個の部分露光領域２１Ａ〜２１Ｃに分割する。そし
て、第１の部分露光領域２１Ａ〜第３の部分露光領域２
１Ｃにおいて、それぞれ所定個数のサンプルショットに
付設されたウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）で
の座標を計測して、ＥＧＡ方式のアライメントを行う。

【００２９】なお、計測されるサンプルショットに付設
されたウエハマークをＸ軸用のアライメントセンサ１５
（又はＹ軸用のアライメントセンサ）の計測位置付近に
設定するためには、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での各ウ
エハマークの大まかな位置を求める必要がある。これに
関して、ウエハＷは外形基準でウエハステージ６上に位
置決めされていると共に、試料座標系（ｘ，ｙ）の原点
とウエハＷの外形との関係は予め分かっているため、主
制御系９では（数２）における例えばオフセットＯｘ，
Ｏｙの概算値Ｏｘ’，Ｏｙ’を求めておく。更に、より
高い精度で各パラメータの概算値を求めるために、ステ
ップ１１２に移行して、ウエハ・サーチアライメントが
実行される。

【００３０】このステップ１１２において、主制御系９
は、（数２）におけるオフセットＯｘ，Ｏｙを概算値Ｏ
ｘ’，Ｏｙ’、他のパラメータを０として、試料座標系
の座標（ｘ，ｙ）として、図３（ａ）のサーチマーク２
２〜２４の設計上の座標を代入することにより、サーチ
マーク２２〜２４のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座
標の概算値を算出する。そして、この概算値に基づいて
主制御系９はウエハステージ６を駆動して、サーチマー
ク２２〜２４の一部が順次ＬＩＡ方式のアライメントセ
ンサ１５（又はＹ軸用のアライメントセンサ）の計測位
置を横切るようにする。この結果、アライメント信号処
理系１８によりステージ座標系（Ｘ，Ｙ）におけるサー
チマーク２２，２３のＹ座標、及びサーチマーク２４の
Ｘ座標が検出され、検出結果が主制御系９に供給され
る。主制御系９では、供給された座標及びサーチマーク
２２〜２４の設計上の座標より（数２）におけるローテ
ーションθの概算値θ^*、及びオフセットＯｘ，Ｏｙの
より正確な概算値Ｏｘ^*,Ｏｙ ^*を算出する。これによ
り、ウエハ・サーチアライメントが完了する。

【００３１】次にステップ１１３に移行して、図３
（ａ）に示すウエハＷ上の第１の部分露光領域２１Ａに
おいて、ＥＧＡ方式でウエハのファイン・アライメント
を行う。即ち、主制御系９は、その部分露光領域２１Ａ
内のショット領域中でほぼ均等に分布する４個のショッ
ト領域をサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４として選択す
る。そして、これら４個のサンプルショットＳＡ１〜Ｓ
Ａ４のそれぞれに付設されたＸ軸及びＹ軸のウエハマー
クの試料座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配列座標を（数
２）の座標（ｘ，ｙ）として代入し、且つ（数２）のロ
ーテーションθを概算値θ^*、オフセットＯｘ，Ｏｙを
概算値Ｏｘ^*,Ｏｙ^*、他のパラメータを０とおいて、各
ウエハマークの中心のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での概
算座標値を算出する。

【００３２】その後、主制御系９は、そのように算出さ
れた概算座標値に基づいてウエハステージ６を駆動し
て、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４のＸ軸及びＹ軸の
ウエハマークが順次図２のＸ軸用のアライメントセンサ
１５及び不図示のＹ軸用のアライメントセンサの計測位
置を横切るようにする。この結果、アライメント信号処
理系１８によりステージ座標系（Ｘ，Ｙ）におけるサン
プルショットＳＡ１〜ＳＡ４のＸ軸のウエハマークのＸ
座標ＸＭ_i(ｉ＝１〜４）、及びサンプルショットＳＡ１
〜ＳＡ４のＹ軸のウエハマークのＹ座標ＹＭ_i(ｉ＝１〜
４）が検出され、検出結果が主制御系９に供給される。
図３（ａ）ではこのように位置検出が行われるウエハマ
ークに斜線を施してある。また、サンプルショットＳＡ
１〜ＳＡ４の位置検出は点線の経路２５に沿った順序で
行われる。

【００３３】更に主制御系９では、各サンプルショット
ＳＡ_i(ｉ＝１〜４）に付設されているＸ軸及びＹ軸のウ
エハマークの試料座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配列座
標（ｘ_i,ｙ_i)を（数２）の座標（ｘ，ｙ）として代入す
ることにより、各Ｘ軸及びＹ軸のウエハマークのステー
ジ座標系（Ｘ，Ｙ）での計算上の配列座標（Ｘ_i,Ｙ_i)を
６個の変換パラメータ（Γｘ，Γｙ，θ，ｗ，Ｏｘ，Ｏ
ｙ）の関数として表す。そして、４個のサンプルショッ
トＳＡ１〜ＳＡ４についての、計算上の配列座標（Ｘ_i,
Ｙ_i)と計測された座標（ＸＭ_i,ＹＭ_i)との差分の自乗和
を次のように残留誤差成分とする。図３（ａ）の場合、
次式中の整数Ｎの値は４である。

【００３４】

【数３】

【００３５】そして、主制御系９は、（数３）で表され
ている残留誤差成分が最小になるように、（数２）にお
ける６個の変換パラメータの値を決定する。具体的に、
例えば（数３）の右辺を６個の変換パラメータで順次偏
微分して得られる式をそれぞれ０とおいて得られる連立
方程式を解くことにより、それら６個の変換パラメータ
の値が決定される。これが、ＥＧＡ計算である。

【００３６】その後、主制御系９は、図３（ａ）のウエ
ハＷ上の第１の部分露光領域２１Ａ内の全部のショット
領域に付設されたウエハマークの設計上の座標、及びシ
ョット領域の中心までのオフセットよりそれらショット
領域の中心の設計上の配列座標を求め、これらの中心の
設計上の配列座標、及び上述のＥＧＡ計算で決定された
６個の変換パラメータ（Γｘ，Γｙ，θ，ｗ，Ｏｘ，Ｏ
ｙ）を（数２）の右辺に代入することにより、それらシ
ョット領域の中心のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での配列
座標を算出する。

【００３７】次のステップ１１４において、主制御系９
は、ステップ１１３で計算された第１の部分露光領域２
１Ａ内の全部のショット領域の中心の配列座標を、予め
求めてあるＬＩＡ方式のアライメントセンサ１５のベー
スラインで補正した座標に基づいてウエハステージ９を
駆動することにより、第１の部分露光領域２１Ａ内の各
ショット領域に対して順次投影光学系３を介してレチク
ルＲのパターン像を重ね合わせて露光する。この場合、
各ショット領域への露光は実線の経路２６で示す順序で
行われる。

【００３８】次に、ステップ１１５において、ウエハＷ
上の第２の部分露光領域２１Ｂにおいて、ＥＧＡ方式で
ウエハのファイン・アライメントを行う。即ち、主制御
系９は、その部分露光領域２１Ｂ内のショット領域中で
ほぼ均等に分布する４個のショット領域をサンプルショ
ットＳＡ５〜ＳＡ８として選択する。そして、ステップ
１１３と同様にして、点線の経路２７に沿った順序でそ
れらサンプルショットＳＡ５〜ＳＡ８に付設されたウエ
ハマークのＸ座標及びＹ座標を検出し、検出結果に対し
てＥＧＡ計算を行って、部分露光領域２１Ｂ内の全部の
ショット領域のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での配列座標
を算出する。

【００３９】その後、ステップ１１６において、ステッ
プ１１５で求められた配列座標に基づいて、実線の経路
２８に沿った順序でステップ１１４と同様に、部分露光
領域２１Ｂの全部にショット領域に、順次投影光学系３
を介してレチクルＲのパターン像が重ね合わせて露光さ
れる。同様にして、ステップ１１７において、ウエハＷ
上の第３の部分露光領域２１Ｃにおいて、ＥＧＡ方式で
ウエハのファイン・アライメントが行われる。即ち、主
制御系９は、その部分露光領域２１Ｃ内のショット領域
中でほぼ均等に分布する４個のショット領域をサンプル
ショットＳＡ９〜ＳＡ１２として選択する。そして、ス
テップ１１３と同様にして、点線の経路２９に沿った順
序でそれらサンプルショットＳＡ９〜ＳＡ１２に付設さ
れたウエハマークのＸ座標及びＹ座標を検出し、検出結
果に対してＥＧＡ計算を行って、部分露光領域２１Ｃ内
の全部のショット領域のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での
配列座標を算出する。

【００４０】その後、ステップ１１９において、ステッ
プ１１７で求められた配列座標に基づいて、実線の経路
３０に沿った順序でステップ１１４と同様に、部分露光
領域２１Ｃの全部にショット領域に、順次投影光学系３
を介してレチクルＲのパターン像が重ね合わせて露光さ
れる。以上でウエハＷ上の全部のショット領域に対する
重ね合わせ露光が終了する。この際に、ウエハＷ上の部
分露光領域２１Ａ〜２１Ｃ内のサンプルショットＳＡ１
〜ＳＡ１２の配置は、各部分露光領域内での位置計測時
の経路２５，２７，２９、及び露光時の経路２６，２
８，３０の和が最短となるように選択されている。

【００４１】ここで、ステップ１１９において、同一ロ
ットとして続けて露光処理するウエハが残っていれば、
ステップ１１１に移行してウエハ交換を行って、新しい
ウエハに対してステップ１１２〜１１８で示すようにサ
ーチアライメントから露光までの一連の処理を繰り返
す。こうして、ロットの最後のウエハまで露光が終わっ
た後に、ステップ１１９からステップ１２０に移行し
て、最後のウエハのアンロードが行われ、これにより露
光シーケンスが完了する。

【００４２】このように本実施例では、ウエハＷの露光
面が３個の部分露光領域２１Ａ〜２１Ｃに分割され、各
部分露光領域内でそれぞれＥＧＡ方式でのアライメント
が行われる。従って、仮に露光工程中に露光エネルギに
よる熱変形が生じて、ウエハＷ上のショット配列が変化
しても、各部分露光領域への露光前に新たに計測が行わ
れるため、ショット配列を正確に求めることができ、結
果として重ね合わせ精度が高く維持される。

【００４３】また、サンプルショットの配列は全体の移
動経路が最短となるように選択されているため、露光工
程のスループットが高い利点もある。次に、上述実施例
ではウエハＷ上の露光領域を所定の方向に所定ピッチで
分割していたが、例えば図４に示すように、ウエハＷの
中心に対して等角度で分割してもよい。

【００４４】即ち、図４は、露光対象とするウエハＷを
示し、この図４において、ほぼ円形のウエハＷの露光面
に、ほぼＸ方向及びＹ方向に所定ピッチでＭ個の矩形の
ショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭが形成され、
各ショット領域ＥＳｉにそれぞれＸ軸のウエハマークＭ
Ｘ_i及びＹ軸のウエハマークＭＹ_iが付設されている。
また、ウエハＷの露光面は、その露光面の中心付近で且
つ隣接する４個のショット領域の共通の頂点に位置する
分割基準点３１の回りに、９０°間隔で４個の部分露光
領域３２Ａ〜３２Ｄに分割され、部分露光領域３２Ａ〜
３２Ｄの境界部は各ショット領域の境界部（ストリート
ライン領域）と一致している。

【００４５】そして、図４（ａ）のウエハＷに対してア
ライメント及び露光を行う際には、各部分露光領域３２
Ａ〜３２Ｄ内でそれぞれＥＧＡ方式でアライメントが行
われる。即ち、第１の部分露光領域３２Ａから例えば３
個のショット領域をサンプルショットＳＡ〜ＳＡ３とし
て選択し、これら３個のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ
３のウエハマークの位置を計測し、この計測結果より
（数２）の６個の変換パラメータの値を求める。但し、
この場合には、計測される１次元のウエハマークの個数
が６個であるため、それら６個の変換パラメータの値は
一意的に定まる。従って、平均化効果を高めるために
は、更にサンプルショットの個数を増やすことが望まし
い。また、サンプルショットが例えばウエハＷの周辺部
に位置して、ウエハマークが計測できない程に崩れてい
るような場合には、隣接するショット領域を新たなサン
プルショットとしてもよい。その後、得られた６個の変
換パラメータを用いて（数２）より第１の部分露光領域
３２Ａ内の全部のショット領域のステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）での配列座標を求め、この配列座標に基づいて位置
合わせ及び露光が行われる。

【００４６】同様に、第２の部分露光領域３２Ｂでは３
個のサンプルショットＳＡ４〜ＳＡ６のウエハマークの
位置計測結果に基づいて、位置合わせ及び露光が行わ
れ、第３の部分露光領域３２Ｃでは３個のサンプルショ
ットＳＡ７〜ＳＡ９のウエハマークの位置計測結果に基
づいて、位置合わせ及び露光が行われ、第４の部分露光
領域３２Ｄでは３個のサンプルショットＳＡ１０〜ＳＡ
１２のウエハマークの位置計測結果に基づいて、位置合
わせ及び露光が行われる。従って、全体としての重ね合
わせ精度が向上している。また、この場合でも、各サン
プルショットＳＡ１〜ＳＡ１２の配列は、位置計測時及
び露光時でのウエハＷの移動経路が最短となるように選
択されている。従って、露光工程のスループットは更に
高くなっている。

【００４７】また、上述実施例では、各部分露光領域か
ら互いに同数のサンプルショットが選択されているが、
部分露光領域の大きさが異なるような場合、又は部分露
光領域によって線形歪みのばらつきの大きさが異なるよ
うな場合等には、部分露光領域によって選択するサンプ
ルショットの個数を変えてもよい。また、例えばウエハ
の露光面を同心円状の境界線で複数の部分露光領域に分
割してもよい。

【００４８】このように、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。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、部分露光領域毎に所定
のショット領域の位置を計測し、この計測結果に基づい
た位置合わせ及び露光を行っているため、基板上のショ
ット配列の計測から露光までに要する時間が平均的に短
縮される。従って、露光光照射に起因する基板の熱歪み
によって、時間の経過によりショット配列が変化して
も、変化後の配列が新たに計測されるため、高いアライ
メント精度が得られる利点がある。

【００５０】また、各部分露光領域内では所定のショッ
ト領域（複数のサンプルショット）の位置を統計処理し
て配列を求めているので、所謂サイト・バイ・サイト方
式、又はダイ・バイ・ダイ方式のアライメント方法に比
べて高いスループットが得られる。また、計測値の平均
化による誤差の影響の低減といった効果も期待できる。
更に、ショット配列を予め求めてから露光を行うので、
基板の外周部のアライメントマークの無い（崩れてい
る）ショット領域に対しても露光を行うことができる。
これは、１つのショット領域内に複数個の半導体チップ
を作り込むような場合、ショット領域としては一部が欠
けていても、チップとしては完全に基板上に露光されう
るチップを含むショット領域が存在するケースでは、基
板１枚からのチップ収量を向上することができるため有
効である。

【００５１】また、基板上の第１及び第２の部分露光領
域内のそれぞれにおける所定のショット領域を、位置計
測から露光終了までの基板の移動経路が最短となるよう
に選択する場合には、露光工程のスループットが更に改
善される利点がある。更に、その基板上の複数個の部分
露光領域が、その基板上の各ショット領域の所定の辺に
平行な直線でその基板上の露光領域を所定幅に区切って
形成される場合には、最も容易に基板上の露光領域を複
数個の部分露光領域に分割できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光方法の一実施例が適用された
ウエハ処理シーケンスを示すフローチャートである

【図２】本発明の実施例で使用される投影露光装置を示
す構成図である。

【図３】（ａ）は実施例で露光されるウエハのショット
配列を示す平面図、（ｂ）はＬＳＡ方式のウエハマーク
の検出原理の説明図である。

【図４】ウエハの露光面の分割方法の他の例を示す平面
図である。

【図５】従来のＥＧＡ方式のアライメント方法が適用さ
れたウエハ処理シーケンスを示すフローチャートであ
る。

【図６】従来のサイト・バイ・サイト方式、又はダイ・
バイ・ダイ方式のアライメント方法が適用されたウエハ
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｒレチクル３投影光学系Ｗウエハ６ウエハステージ９主制御系１５ＬＳＡ方式のアライメントセンサＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭ，ＥＳｉショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，…，ＳＡ１２サンプルショットＭＸ_i，ＭＹ_i ウエハマーク２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ部分露光領域２２，２３，２４サーチマーク３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ部分露光領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクパターンの情報を担う光束で基板
上の露光領域に設定された複数個のショット領域を順次
露光する露光方法において、前記基板上の露光領域をそれぞれ複数個のショット領域
を含む複数個の部分露光領域に分割し、該複数個の部分
露光領域の内の第１の部分露光領域中の所定のショット
領域の位置を計測し、該計測結果に基づいて該第１の部
分露光領域内の各ショット領域の位置合わせを行って前
記光束で露光した後、前記複数個の部分露光領域の内の第２の部分露光領域中
の所定のショット領域の位置を計測し、該計測結果に基
づいて該第２の部分露光領域内の各ショット領域の位置
合わせを行って前記光束で露光することを特徴とする露
光方法。
【請求項２】請求項１記載の露光方法であって、前記基板上の前記第１及び第２の部分露光領域内のそれ
ぞれにおける前記所定のショット領域を、位置計測から
露光終了までの前記基板の移動経路が最短となるように
選択することを特徴とする露光方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の露光方法であっ
て、前記基板上の複数個の部分露光領域は、前記基板上の各
ショット領域の所定の辺に平行な直線で前記基板上の露
光領域を所定幅に区切って形成されることを特徴とする
露光方法。