JPH0950950A

JPH0950950A - 露光方法

Info

Publication number: JPH0950950A
Application number: JP7199676A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kawakubo; 昌治川久保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: JP3624919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ミックス・アンド・マッチ方式で例えばクリ
ティカルレイヤとミドルレイヤとが混在するような基板
に露光を行う場合に、それら２層間のパターンの重ね合
わせ精度を高める。【解決手段】クリティカルレイヤのショット領域ＳＣ
ｑ，ＳＣ（ｑ＋１），ＳＣ（ｑ＋２）にそれぞれウエハ
マーク及びバーニアマークの像を露光し、それらのショ
ット領域上のミドルレイヤのショット領域ＳＤｒ，ＳＤ
（ｒ＋１）にバーニアマークの像を露光する。２層のシ
ョット領域が跨ることなく重なった領域、即ちショット
領域ＳＣｑ及びＳＣ（ｑ＋１）をそれぞれ基準計測領域
として、例えば基準計測領域ＳＣｑ内の２つの計測点３
６Ａ，３６Ｂで２層のバーニアマークの位置ずれ量を計
測して、Ｘ方向のショット倍率の補正値を求め、この補
正値を用いて結像特性を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際にマ
スクパターンを感光基板上に転写するための露光方法に
関し、特に１つの感光基板上に異なる露光装置を用いて
所謂ミックス・アンド・マッチ方式で重ね合わせ露光を
行う場合に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等を製造するため
のフォトリソグラフィ工程において、縮小投影型露光装
置（ステッパー等）が使用されている。一般に、超ＬＳ
Ｉ等の半導体素子は、ウエハ上に多数層のパターンが重
ねて形成されるが、それらの層の内、最も高い解像度が
必要な層はクリティカルレイヤと呼ばれている。これに
対して、例えば半導体メモリ等を製造する際に使用され
るイオン注入層のように、高い解像度を必要としない層
はミドルレイヤと呼ばれている。

【０００３】また、例えば最近の超ＬＳＩの製造工場で
は、製造工程のスループット（単位時間当りのウエハの
処理枚数）を高めるため、１種類の超ＬＳＩの製造プロ
セス中で異なる層間の露光を別々の露光装置を使い分け
て行うことが多くなって来ている。そこで、クリティカ
ルレイヤとミドルレイヤとの両方を有する超ＬＳＩを製
造する場合、クリティカルレイヤへの露光は例えば縮小
倍率が１／５倍程度の高い解像度を有する投影露光装置
で行い、ミドルレイヤへの露光は例えば縮小倍率が１／
２．５倍程度の比較的粗い解像度の投影露光装置で行う
という所謂ミックス・アンド・マッチ方式での露光が行
われることがある。

【０００４】このようにミックス・アンド・マッチ方式
で露光を行う場合でも、それまでに形成された各ショッ
ト領域内のチップパターンと、これから露光するレチク
ルのパターン像とを高精度に重ね合わせるためのアライ
メントが実行される。従来のアライメント方法の内で、
スループットが高く、且つ高い重ね合わせ精度の得られ
る方法として、例えば特開昭６１−４４４２９号公報で
開示されているエンハンスト・グローバル・アライメン
ト（以下、「ＥＧＡ」という）方式が知られている。こ
のＥＧＡ方式では、ウエハ上から予め選択された所定個
数のショット領域（サンプルショット）の配列座標を計
測することにより、全ショット領域の設計上の配列座標
からウエハステージが位置決めされるステージ座標系で
の配列座標を算出するための、例えば６個の座標変換パ
ラメータを求めている。

【０００５】しかしながら、例えばクリティカルレイヤ
上にミックス・アンド・マッチ方式でミドルレイヤのパ
ターンを露光する際には、使用する投影露光装置が異な
るため、ＥＧＡ方式で求めた座標変換パラメータ（以
下、「ＥＧＡパラメータ」とも呼ぶ）をそのまま使用す
ると、所定の重ね合わせ誤差が残存していることがあ
る。これは、ＥＧＡパラメータに残留誤差が残っている
ことを意味する。このような残留誤差の補正を行うた
め、従来は次のように重ね合わせ精度計測用マーク（以
下、「バーニアマーク」と呼ぶ）を用いてテストプリン
トによって重ね合わせ誤差の計測を行っていた。

【０００６】即ち、図７（ａ）は、クリティカルレイヤ
露光用の投影露光装置によってバーニアマークの形成さ
れたウエハＷを示し、この図７（ａ）において、ウエハ
Ｗ上で直交座標系（Ｘ，Ｙ）のＸ軸及びＹ軸に沿ってそ
れぞれ所定ピッチでショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，…，
ＳＡＭ（Ｍは例えば１２以上の整数）が配列され、各シ
ョット領域ＳＡｍ（ｍ＝１〜Ｍ）内にそれぞれ位置合わ
せ用マーク（ウエハマーク）、及び重ね合わせ精度計測
用のバーニアマークが形成されている。

【０００７】図７（ｂ）はそのショット領域ＳＡｍ内の
マーク配置を示す拡大図であり、この図７（ｂ）におい
て、ショット領域ＳＡｍの端部にＸ方向に所定ピッチの
ライン・アンド・スペースパターンよりなるＸ軸用のウ
エハマーク２１Ｘ、及びＹ方向に所定ピッチのライン・
アンド・スペースパターンよりなるＹ軸用のウエハマー
ク２１Ｙが形成されている。これらウエハマーク２１
Ｘ，２１Ｙはそれぞれ撮像方式（ＦＩＡ方式）で検出さ
れるマークである。また、ショット領域ＳＡｍ内には十
字型に分布する位置にバーニアマーク２２Ａ〜２２Ｅが
形成されている。バーニアマーク２２Ａ〜２２Ｅとして
は、一例として撮像方式（画像処理方式）で検出される
ボックス・イン・ボックスマークを使用している。

【０００８】次に、その図７（ａ）のウエハＷ上にミド
ルレイヤ用の投影露光装置を使用して所定のバーニアマ
ークを重ね合わせ露光する。この際のアライメントを行
うために、図７（ａ）のウエハＷ上から選択された例え
ば１０個のショット領域（サンプルショット）ＳＡａ，
ＳＡｂ，ＳＡｃ，…，ＳＡｊに付設されたウエハマーク
２１Ｘ，２１Ｙの、ミドルレイヤ用の投影露光装置のス
テージ座標系での配列座標をそれぞれ計測する。それら
サンプルショットＳＡａ〜ＳＡｊは、ウエハＷの表面で
ほぼ正多角形の頂点位置、又は一様にばらつきを持たせ
たランダムな位置に配置されている。そして、それらサ
ンプルショットの設計上の配列座標、及び実際の計測値
を処理して、ウエハＷ上での設計上の配列座標から、投
影露光装置のステージ座標系上での配列座標を算出する
ための線形の６個の座標変換パラメータ（ＥＧＡパラメ
ータ）を求める。これらのＥＧＡパラメータは、スケー
リング（Ｘ方向及びＹ方向への線形伸縮）Ｒｘ，Ｒｙ、
ウエハ・ローテーション（ウエハの回転）Θ、ショット
直交度（ウエハ上の座標系の交差角の９０°からの誤
差）Ｗ、及びオフセットＯｘ，Ｏｙよりなる。

【０００９】次に、そのようにして求められた６個のＥ
ＧＡパラメータと、ショット領域ＳＡｍ（ｍ＝１〜Ｍ）
の設計上の配列座標値とから、ウエハＷ上のクリティカ
ルレイヤの各ショット領域ＳＡｍのステージ座標系での
配列座標値が求められる。ここで、クリティカルレイヤ
での縮小倍率を１／５倍、ミドルレイヤでの縮小倍率を
１／２．５倍とする、即ちミドルレイヤの投影露光装置
の露光フィールドは、クリティカルレイヤの投影露光装
置の露光フィールドに対してＸ方向に２倍、且つＹ方向
に２倍の大きさを有しているものとすると、ミドルレイ
ヤの１つのショット領域内にそれぞれクリティカルレイ
ヤの４つのショット領域が含まれることとなる。

【００１０】そのため、ミドルレイヤの投影露光装置で
露光を行う際に、図７（ａ）のクリティカルレイヤのシ
ョット領域ＳＡｍ（ｍ＝１〜Ｍ）をＸ方向及びＹ方向に
２×２個ずつの複数のブロックに分け、各ブロック内の
４個のショット領域の計算上の配列座標より各ブロック
の中心のステージ座標系での配列座標を求める。その
後、ウエハＷ上の各ブロックの中心の配列座標を順次ミ
ドルレイヤの投影露光装置の露光フィールドの中心に合
わせて、それぞれバーニアマークを含むミドルレイヤの
レチクルのパターン像を露光した後、そのウエハＷの現
像を行う。

【００１１】図８（ａ）は、ミドルレイヤ用の投影露光
装置によって重ねてバーニアマークが形成されたウエハ
Ｗを示し、この図８（ａ）において、Ｘ軸及びＹ軸に沿
ってウエハＷ上にそれぞれ所定ピッチでミドルレイヤの
ショット領域ＳＢ１，ＳＢ２，…，ＳＢＮ（Ｎは例えば
３以上の整数）が配列され、各ショット領域ＳＢｎ（ｎ
＝１〜Ｎ）内にそれぞれ４個のクリティカルレイヤのシ
ョット領域が含まれている。また、各ショット領域ＳＢ
ｎの中心６１は、対応する４個のクリティカルレイヤの
ショット領域の中心にほぼ合致し、各ショット領域ＳＢ
ｎ内には、それぞれクリティカルレイヤの５個のバーニ
アマーク２２Ａ〜２２Ｅ（図７（ｂ）参照）に対応して
２０個（＝４×５個）のバーニアマークが形成されてい
る。

【００１２】ここで、斜線を施した４個のショット領域
ＳＢａ〜ＳＢｄを計測対象として、ショット領域ＳＢａ
〜ＳＢｄ内で例えばランダムに選択された計測点６２〜
６５で、それぞれクリティカルレイヤのバーニアマーク
とミドルレイヤのバーニアマークとの位置ずれ量を計測
する。図８（ｂ）は、それらの内のショット領域ＳＢａ
を示し、この図８（ｂ）において、ミドルレイヤのショ
ット領域ＳＢａの下の４個のクリティカルレイヤのショ
ット領域ＳＡｐ，ＳＡ(p+1) ，ＳＡｑ，ＳＡ(q+1) に属
するバーニアマークを囲むようにそれぞれ、ミドルレイ
ヤのバーニアマーク２４Ａ〜２４Ｅ，２６Ａ〜２６Ｅ，
２８Ａ〜２８Ｅ，３０Ａ〜３０Ｅが形成されている。従
って、ショット領域ＳＢａ内の計測点６２では、ショッ
ト領域ＳＡ(p+1) のバーニアマーク２２Ｃとミドルレイ
ヤのバーニアマーク２６ＣとのＸ方向、又はＹ方向への
位置ずれ量が計測される。同様に、各計測点６３〜６５
での２つのバーニアマークの位置ずれ量が計測される。

【００１３】その結果、図８（ａ）の全部の計測点６２
〜６５において、例えばクリティカルレイヤのバーニア
マークが全てミドルレイヤのバーニアマークに対してＸ
方向に所定量δＸだけずれているときには、ＥＧＡパラ
メータの内のＸ軸のオフセットＯｘに残留誤差δＸのあ
ることが分かる。従って、この残留誤差を予め装置定数
としてミドルレイヤの投影露光装置の制御系に記憶して
おき、アライメント結果の補正を行うことにより、クリ
ティカルレイヤ上に高い重ね合わせ精度でミドルレイヤ
のパターンを露光できるようになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、クリテ
ィカルレイヤのバーニアマークとミドルレイヤのバーニ
アマークとの位置ずれ量を計測することにより、ＥＧＡ
パラメータの残留誤差を補正することができる。しかし
ながら、残留誤差としては、上述のようなウエハ全体と
しての変換パラメータの他に、ショット倍率（各チップ
パターンのＸ方向及びＹ方向への線形伸縮）ｒｘ，ｒ
ｙ、ショット回転（各チップパターンの回転角）θ、及
びショット直交度（各チップパターン内の座標系のの直
交度誤差）ｗ等からなる所謂ショット内パラメータもあ
る。

【００１５】例えばショット倍率ｒｘの補正値を求める
ためには、図８（ａ）において、ショット領域ＳＢａ内
の対向する２個の計測点６２及び６６で２つのバーニア
マークの位置ずれ量を計測することが考えられる。この
結果得られる計測点６２及び６６での位置ずれ量のＸ成
分の差より、残留ショット倍率エラー、即ちショット倍
率ｒｘの補正値が算出されるはずである。同様に、残留
ショット回転エラーも算出されるはずである。

【００１６】しかしながら、実際には計測点６２及び６
６はクリティカルレイヤで互いに別のショット領域ＳＡ
（ｐ＋１）及びＳＡｐに属しているため、計測点６２及
び６６におけるクリティカルレイヤのバーニアマークの
位置には、互いに異なるステッピング誤差が混入してい
る恐れがある。即ち、バーニアマークを読む計測点の配
置を考慮しないと、本来はウエハステージのステッピン
グ精度によるばらつきであるにも拘らず、残留ショット
倍率エラーや残留ショット回転エラーであると判断して
しまうことがある。この結果、誤った補正値で対応する
ショット内パラメータの補正を行うと、アライメント精
度が低下するという不都合がある。

【００１７】本発明は斯かる点に鑑み、ミックス・アン
ド・マッチ方式で例えばクリティカルレイヤとミドルレ
イヤとが混在するような基板に露光を行う場合に、その
クリティカルレイヤのパターンとミドルレイヤのパター
ンとの重ね合わせ精度を高めることができる露光方法を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、例えば図１〜図４に示すように、互いに大きさ
の異なる露光フィールド（４Ａ，４Ｂ）を有する第１及
び第２の露光装置（１Ａ，１Ｂ）を用いて、感光基板上
にマスクパターンを重ねて露光する露光方法において、
第１及び第２の露光装置（１Ａ，１Ｂ）を用いて評価用
の感光基板（Ｗ）上に順次、重ね合わせ精度計測用マー
ク（３２Ａ，３２Ｃ，３４Ａ，３４Ｃ）の形成された第
１及び第２のマスクパターンを重ねて転写露光し、評価
用の感光基板（Ｗ）上で第１の露光装置（１Ａ）の露光
フィールド（４Ａ）を単位とするショット領域（ＳＣ
ｑ）と第２の露光装置（１Ｂ）の露光フィールド（４
Ｂ）を単位とするショット領域（ＳＤｒ）とが互いには
み出すことなく（跨ることなく）重なった基準計測領域
（ＳＣｑ）内の所定の計測点（３６Ａ，３６Ｂ）で、重
ねて転写露光された重ね合わせ精度計測用マークの像
（３２Ａ，３２Ｃ，３４Ａ，３４Ｃ）の位置ずれ量を計
測し、この計測結果に基づいて、第１の露光装置（１
Ａ）で露光された感光基板上に第２の露光装置（１Ｂ）
で露光する際の位置合わせ、又は結像特性の補正を行う
ものである。

【００１９】本発明によれば、基準計測領域（ＳＣｑ）
は２つのレイヤ（例えばクリティカルレイヤとミドルレ
イヤ）の何れにおいても複数のショット領域に跨らない
ため、その中の計測点（３６Ａ，３６Ｂ）で計測された
位置ずれ量には露光装置（１Ａ，１Ｂ）のステッピング
誤差の影響が含まれていない。従って、その計測された
位置ずれ量に基づいて、位置合わせのためのパラメー
タ、又は結像特性を示すパラメータの補正を行って露光
を行うことにより、高い重ね合わせ精度が得られる。

【００２０】本発明による第２の露光方法は、例えば図
１〜図４に示すように、露光対象とする感光基板（Ｗ）
上で所定の大きさの第１の露光フィールド（４Ａ）を有
する第１の露光装置（１Ａ）と、その第１の露光フィー
ルドに対して直交する第１、及び第２の方向に対してそ
れぞれＭ₁/Ｎ₁倍（Ｍ₁,Ｎ₁はＭ₁≠Ｎ₁なる整数）、
及びＭ₂/Ｎ₂倍（Ｍ₂,Ｎ₂は整数）の大きさの第２の露
光フィールド（４Ｂ）を有する第２の露光装置（１Ｂ）
とを用いて、感光基板上にマスクパターンを重ねて露光
する露光方法において、第１の露光装置（１Ａ）を用い
て、位置合わせ用マーク（２１ＸＡ，２１ＹＡ）及び第
１の重ね合わせ精度計測用マーク（３１Ａ〜３１Ｅ）の
形成された第１のマスクパターン（２Ａ）を、第１の露
光フィールド（４Ａ）を単位として感光基板（Ｗ）上に
配列された複数の第１のショット領域（ＳＣ１〜ＳＣ
Ｑ）に順次露光する第１工程と、第２の露光装置（１
Ｂ）を用いて、第２の重ね合わせ精度計測用マーク（３
３Ａ〜３３Ｅ）の形成された第２のマスクパターン（２
Ｂ）を、その第１工程で露光された感光基板（Ｗ）上に
位置合わせ用マーク（２１ＸＡ，２１ＹＡ）の像の位置
を基準として第２の露光フィールド（４Ｂ）を単位とし
て配列された複数の第２のショット領域（ＳＤ１〜ＳＤ
Ｒ）に順次露光する第２工程と、を有する。

【００２１】更に本発明は、感光基板（Ｗ）上で複数の
第１のショット領域（ＳＣ１〜ＳＣＱ）中の任意の１つ
と複数の第２のショット領域（ＳＤ１〜ＳＤＲ）中の任
意の１つとがはみ出すことなく重なった複数の領域（Ｓ
Ｃｑ，ＳＣ（ｑ＋２））をそれぞれ基準計測領域とし
て、これら複数の基準計測領域から選択された所定個数
の基準計測領域内で互いに同じ位置（計測点）にある第
１の重ね合わせ精度計測用マークの像（３１Ａ〜３１
Ｅ）と第２の重ね合わせ精度計測用マークの像（３３Ａ
〜３３Ｅ）との位置ずれ量を計測し、この計測された位
置ずれ量に基づいて第２の露光装置（１Ｂ）で第１の露
光装置（１Ａ）により露光された位置合わせ用マークの
像（２１ＸＡ，２１ＹＡ）の位置を検出する際の補正値
を求める第３工程と、を有するものである。

【００２２】この場合、例えば第１の露光装置（１Ａ）
をクリティカルレイヤ用、第２の露光装置（１Ｂ）をミ
ドルレイヤ用とする。このとき、ショット領域内での線
形伸縮の誤差等を求めるために、各基準計測領域内にそ
れぞれ１対の重ね合わせ精度計測用マークの位置ずれ量
を計測する複数の計測点を設定するものとしても、それ
らの計測点は第１のショット領域（ＳＣ１〜ＳＣＱ）及
び第２のショット領域（ＳＤ１〜ＳＤＲ）の何れにもま
たがらない。従って、クリティカルレイヤ及びミドルレ
イヤのステッピング誤差に影響されずに、その線形伸縮
の誤差等が正確に求められ、ミドルレイヤでその線形伸
縮の補正を行うことにより、クリティカルレイヤとミド
ルレイヤとの重ね合わせ精度が向上する。

【００２３】この場合、位置合わせ用マーク（２１Ｘ
Ａ，２１ＹＡ）と第１の重ね合わせ精度計測用マーク
（３１Ａ〜３１Ｅ）とは同一のマークであってもよい。
また、その第３工程において求められる補正値の一例
は、それら位置合わせ用マークの像の位置に基づいて算
出される所定の結像特性を示すパラメータの補正値であ
り、このパラメータの一例は、ショット倍率ｒｘ，ｒ
ｙ、ショット回転θ、及びショット直交度ｗよりなるパ
ラメータ群から選択される少なくとも１つのパラメータ
である。この場合、その後、第１の露光装置（１Ａ）で
露光された感光基板上に第２の露光装置（１Ｂ）を用い
て重ね合わせ露光する際に、その第３工程で求めた補正
値（パラメータ）を用いて結像特性の補正を行うことが
望ましい。

【００２４】更に、第１の露光装置（１Ａ）の一例は一
括露光方式の投影露光装置であり、第２の露光装置（１
Ｂ）の一例は走査露光方式の投影露光装置である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の実
施の形態の一例につき図１〜図４を参照して説明する。
この例では、２台の露光装置として、縮小倍率が１／５
倍の一括露光方式の投影露光装置（ステッパー）と、縮
小倍率が１／４倍のステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置とを使用する。また、前者の投影露光装置
で露光される各ショット領域からはそれぞれ２個のチッ
プパターンが切り出され（２個取り）、後者の投影露光
装置で走査露光される各ショット領域からはそれぞれ３
個のチップパターンが切り出される（３個取り）場合を
扱う。

【００２６】図１は、本例の露光システムを示し、この
図１において、一括露光方式の投影露光装置（以下、
「ファインステッパー」と呼ぶ）１Ａと、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、「走査型露
光装置」と呼ぶ）１Ｂとが設置されている。本実施例で
は、ファインステッパー１Ａは高解像度、走査型露光装
置１Ｂは低解像度であり、ファインステッパー１Ａを用
いて、ウエハ上のクリティカルレイヤへの露光を行い、
走査型露光装置１Ｂを用いて、ウエハ上のミドルレイヤ
への露光を行う。但し、製造する半導体素子の種類等に
応じて、ファインステッパー１Ａを低解像度用とした
り、又は走査型露光装置１Ｂを高解像度用とする場合も
有り得る。

【００２７】先ずファインステッパー１Ａにおいて、レ
チクルＲＡ上のパターン領域２Ａが不図示の照明光学系
からの露光光により照明され、パターン領域２Ａ内のパ
ターンが投影光学系３Ａにより１／５倍に縮小されて、
ウエハＷ上の矩形の露光フィールド４Ａに投影露光され
る。その投影光学系３Ａの光軸に平行にＺ１軸を取り、
Ｚ１軸に垂直な平面の直交座標をＸ１軸及びＹ１軸とす
る。レチクルＲＡ上のパターン領域２Ａは、Ｙ１方向に
同一の大きさの部分パターン領域１２Ａ及び１２Ｂに分
かれ、部分パターン領域１２Ａ及び１２Ｂには同一の配
列でアライメントマーク、及び重ね合わせ精度計測用の
マーク（バーニアマーク）の原画パターンが描画されて
いる。

【００２８】ウエハＷはウエハステージ５Ａ上に保持さ
れ、ウエハステージ５Ａは、Ｚ１軸方向にウエハＷの露
光面をベストフォーカス位置に設定するＺステージ、並
びにＸ１軸及びＹ１軸方向にウエハＷを位置決めするＸ
Ｙステージ等から構成されている。ウエハステージ５Ａ
上には直交するように２枚の移動鏡６Ａ及び８Ａが固定
され、外部に設置されたレーザ干渉計７Ａ及び移動鏡６
Ａによりウエハステージ５ＡのＸ１方向の座標が計測さ
れ、外部に設置されたレーザ干渉計９Ａ及び移動鏡８Ａ
によりウエハステージ５ＡのＹ１方向の座標が計測され
ている。レーザ干渉計７Ａ及び９Ａ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制御装置１０Ａに
供給され、制御装置１０Ａは、不図示の駆動部を介して
ウエハステージ５ＡをＸ１方向及びＹ１方向にステッピ
ング駆動することにより、ウエハＷの位置決めを行う。
この場合、ウエハＷのステッピング駆動は、ウエハＷの
露光面に設定されたショット領域（パターン領域２Ａの
パターン像が投影露光される単位となる領域）の配列、
即ちクリティカルレイヤ用のショットマップに従って行
われ、このショットマップは制御装置１０Ａ内のコンピ
ュータよりなるマップ作成部により作成される。

【００２９】本実施例のファインステッパー１Ａには、
オフ・アクシス方式で且つ撮像方式（ＦＩＡ方式）のア
ライメント系１１Ａが備えられている。アライメント系
１１Ａでは、ウエハＷ上の位置合わせ用のマーク（ウエ
ハマーク）、又は重ね合わせ精度計測用のバーニアマー
クを撮像し、得られる撮像信号を処理してそのマークの
Ｘ１座標、及びＹ１座標を検出する。検出された座標は
制御装置１０Ａに供給される。

【００３０】なお、アライメント系としては、ＴＴＲ
（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメント系、又は
投影光学系３Ａを介してマークの位置を検出するＴＴＬ
（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメント系等を使用
してもよく、マークの検出方式としては、スリット状の
レーザビームとマークとを相対走査するレーザ・ステッ
プ・アライメント方式（ＬＳＡ方式）、又は２光束を回
折格子状のマークに照射して平行に発生する１対の回折
光の干渉信号から位置検出を行う所謂２光束干渉方式等
を使用してもよい。

【００３１】次に、本例の走査型露光装置１Ｂにおい
て、レチクルＲＢのパターン領域２Ｂの一部が不図示の
照明光学系からの露光光で照明され、その一部のパター
ン像は、投影光学系３Ｂを介して１／４倍に縮小され
て、ウエハステージ５Ｂ上に保持されたウエハＷ上のス
リット状の露光領域１４に投影露光される。ここで、投
影光学系３Ｂの光軸に平行にＺ２軸を取り、Ｚ２軸に垂
直な平面の直交座標系をＸ２軸及びＹ２軸とする。この
状態でレチクルＲＢを−Ｙ２方向（又は＋Ｙ２方向）に
走査するのと同期して、ウエハＷを＋Ｙ２方向（又は−
Ｙ２方向）に走査することにより、ウエハＷ上の露光フ
ィールド４ＢにレチクルＲＢのパターン領域２Ｂ内のパ
ターン像が逐次投影される。

【００３２】この場合、レチクルＲＢのパターン領域２
Ｂは走査方向であるＹ２方向に同一の大きさの３個の部
分パターン領域１３Ａ〜１３Ｃに分割され、露光フィー
ルド４Ｂの大きさは走査方向にファインステッパー１Ａ
の露光フィールド４Ａに対して３／２倍で、非走査方向
に等しく（１倍に）なっている。また、それらの部分パ
ターン領域１３Ａ〜１３Ｃ内にもそれぞれ同一の配置で
バーニアマークの原画パターンが形成されている。

【００３３】走査型露光装置１ＢのレチクルＲＢを走査
する不図示のレチクルステージの位置は不図示のレーザ
干渉計により計測され、ウエハステージ５ＢのＸ２座標
は、移動鏡６Ｂ及びレーザ干渉計７Ｂにより計測され、
ウエハステージ５ＢのＹ２座標は、移動鏡８Ｂ及びレー
ザ干渉計９Ｂにより計測され、それら計測された座標が
制御装置１０Ｂに供給されている。制御装置１０Ｂが不
図示のレチクルステージ、及びウエハステージ５Ｂの同
期駆動を制御する。ウエハステージ５Ｂの走査露光は、
ウエハＷの露光面に設定されたミドルレイヤ用のショッ
トマップに従って行われ、このショットマップは制御装
置１０Ｂ内のコンピュータよりなるマップ作成部により
作成される。

【００３４】この場合、制御装置１０Ａ内のマップ作成
部と、制御装置１０Ｂ内のマップ作成部とは互いに作成
したショットマップ情報を供給する機能を有している。
そして、例えばクリティカルレイヤ上にミドルレイヤの
露光を行うときには、ファインステッパー１Ａに備えら
れた制御装置１０Ａで作成されたクリティカルレイヤ用
のショットマップ情報が、他方の制御装置１０Ｂに送信
され、制御装置１０Ｂ内のマップ作成部は、供給された
ショットマップ情報に基づいてミドルレイヤ用のショッ
トマップを作成する。逆に、ミドルレイヤ上にクリティ
カルレイヤの露光を行う際には、制御装置１０Ｂで作成
されたミドルレイヤのショットマップ情報が制御装置１
０Ａに供給される。

【００３５】また、走査型露光装置１Ｂにも、オフ・ア
クシス方式で且つ撮像方式（ＦＩＡ方式）のアライメン
ト系１１Ｂが投影光学系３Ｂの側面に設けられ、このア
ライメント系１１ＢによりウエハＷ上のウエハマーク又
はバーニアマークのＸ２座標及びＹ２座標が検出され
る。次に、本例においてファインステッパー１Ａでクリ
ティカルレイヤのパターンの露光を行った後、走査型露
光装置１Ｂでミドルレイヤのパターンの露光を行う際
の、ショット内パラメータ（ショット倍率ｒｘ，ｒｘ、
ショット回転θ、及びショット直交度ｗ）の補正動作の
一例につき第１工程から第３工程に分けて説明する。

【００３６】［第１工程］この第１工程では、図１のフ
ァインステッパー１Ａのウエハステージ５Ａ上にフォト
レジストが塗布された未露光のウエハＷを載置して、ウ
エハＷ上で露光フィールド４Ａを単位として配列された
多数のショット領域に、順次ステップ・アンド・リピー
ト方式でレチクルＲＡのパターンの縮小像を露光する。
レチクルＲＡには、２対のアライメントマークの他に所
定配列の２組のバーニアマークの原画パターンが形成さ
れている。その後、そのウエハＷの現像を行ってその２
対のアライメントマークを凹凸のウエハマークとして現
出させ、且つそれら２組の原画パターンを凹凸のバーニ
アマークとして現出させる。この現像後のパターンをウ
エハＷ上のクリティカルレイヤのパターンとみなすこと
ができる。但し、現像を行うことなく、ウエハＷ上の潜
像のままで以後のアライメントや、２つのバーニアマー
クの位置ずれ量の計測等を行うようにしてもよい。

【００３７】［第２工程］第１工程でウエハマーク及び
バーニアマークの形成されたウエハＷ上にフォトレジス
トを塗布し、このウエハＷを図１の走査型露光装置１Ｂ
のウエハステージ５Ｂ上に載置する。この際に、ファイ
ンステッパー１Ａの制御装置１０Ａから、第１工程で使
用されたクリティカルレイヤのショットマップの情報が
走査型露光装置１Ｂの制御装置１０Ｂに供給されてい
る。これにより制御装置１０Ｂでは、クリティカルレイ
ヤのウエハマーク、及びバーニアマークのウエハＷ上で
の設計上の配列座標を求めることができる。

【００３８】図２（ａ）は、そのウエハステージ５Ｂ上
に載置されたウエハＷを示し、この図２（ａ）におい
て、走査型露光装置１ＢのＸ２軸、及びＹ２軸を改めて
それぞれＸ軸、及びＹ軸として表してある。この場合、
ウエハＷは不図示のプリアライメント機構により大まか
な位置合わせがしてあり、ウエハＷの表面はほぼＸ方
向、及びＹ方向に沿ってＱ個（図２（ａ）では、Ｑ＝３
２）のクリティカルレイヤのショット領域ＳＣ１，ＳＣ
２，…，ＳＣＱに分割されている。実際には各ショット
領域ＳＣｑ（ｑ＝１〜Ｑ）間には所定幅のスクライブラ
イン領域があるが、それは図示省略してある。また、そ
のスクライブライン領域を含めて各ショット領域ＳＣｑ
のＸ方向の幅（ピッチ）はｂ、Ｙ方向の幅（ピッチ）は
２ａであり、本例では各ショット領域ＳＣｑはほぼ正方
形（２ａ≒ｂ）である。また、各ショット領域ＳＣｑは
それぞれＹ方向に２個の同一形状の第１及び第２の部分
ショット領域１５Ａ，１５Ｂに分かれ、これらの部分シ
ョット領域１５Ａ，１５Ｂには互いに同一の回路パター
ンが形成されるようになっている。

【００３９】図２（ｂ）はショット領域ＳＣｑを代表的
に示し、この図２（ｂ）において、ショット領域ＳＣｑ
内の第１の部分ショット領域には、１対のＸ軸用のウエ
ハマーク２１ＸＡ、及びＹ軸用のウエハマーク２１ＹＡ
と、１組の十字型に分布する４個のバーニアマーク３１
Ａ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅとが形成され、ショット領
域ＳＣｑ内の第２の部分ショット領域にも、対称にウエ
ハマーク２１ＸＢ，２１ＹＢと、バーニアマーク３２
Ａ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅとが形成されている。この
場合、図２（ｂ）のように分布するマークの原画パター
ンが、図１のファインステッパー１ＡのレチクルＲＡの
パターン領域２Ａ内に形成されている。

【００４０】なお、本例で使用されるウエハマーク２１
ＸＡ，２１ＹＡ等はそれぞれ図１のアライメント系１１
Ｂにより撮像方式で検出される１次元のライン・アンド
・スペースパターンであり、バーニアマーク３１Ａ〜３
１Ｅ等はそれぞれ、そのアライメント系１１Ｂにより撮
像方式で検出される２次元のボックス・イン・ボックス
マークであるが、バーニアマークとして例えば１次元の
ライン・アンド・スペースパターンを２つ直交するよう
に組み合わせたマーク、又はウエハマーク２１ＸＡ，２
１ＹＡ等そのものを使用してもよい。逆にバーニアマー
クをウエハマークとして使用してもよいため、本例では
一例としてバーニアマーク３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３
２Ｅの一部をショット領域内の多点のウエハマーク（ア
ライメントマーク）として使用する。また、バーニアマ
ークとして例えばレーザ・ステップ・アライメント（Ｌ
ＳＡ）方式で検出されるマーク等を使用してもよく、更
にウエハマーク、及びバーニアマークの分布は、図２
（ｂ）以外の分布でもよい。

【００４１】次に、図１の走査型露光装置１Ｂの制御装
置１０ＢはＥＧＡ方式でアライメントを行う。そのた
め、制御装置１０Ｂは、クリティカルレイヤのショット
マップに従ってウエハステージ５Ｂを駆動して、アライ
メント系１１Ｂの観察視野を順次移動させることによ
り、図２（ａ）において、ウエハＷ上から選択された例
えば９個のショット領域（サンプルショット）Ｓ１，Ｓ
２，…，Ｓ９に付設されたウエハマーク２１ＸＡ，２１
ＹＡの、ステージ座標系（走査型露光装置１Ｂのレーザ
干渉計７Ｂ，９Ｂの計測値により定まる座標系）での配
列座標をそれぞれ計測する。そして、各サンプルショッ
トのウエハマーク２１ＸＡ，２１ＹＡの設計上の配列座
標から計算される配列座標値と実測値との差分の自乗和
である残留誤差成分が最小となるように、６個のウエハ
上でのＥＧＡパラメータ（スケーリングＲｘ，Ｒｙ、ウ
エハ・ローテーションΘ、ショット直交度Ｗ、オフセッ
トＯｘ，Ｏｙ）の値を決定する。

【００４２】次に、制御装置１０Ｂは、それら６個のＥ
ＧＡパラメータと、クリティカルレイヤのショット領域
ＳＣｑ（ｑ＝１〜Ｑ）の設計上の配列座標値とから各シ
ョット領域ＳＣｑのステージ座標系での配列座標値を求
める。ここで、走査型露光装置１Ｂの露光フィールド４
Ｂは、ファインステッパー１Ａの露光フィールド４Ａに
対してＸ方向に等倍、且つＹ方向に３／２倍の大きさで
あるため、制御装置１０Ｂは、図２（ａ）のショット領
域ＳＣｑ（ｑ＝１〜Ｑ）内の欠けの無い各部分ショット
領域をそれぞれＸ方向に１個、及びＹ方向に３個ずつの
複数のブロックに分け、各ブロック内に少なくとも１つ
含まれているショット領域ＳＣｑの計算上の配列座標よ
り、各ブロックの中心のステージ座標系での配列座標を
求める。これによってミドルレイヤのショット領域の配
列（ショットマップ）が定まる。

【００４３】一例として、走査型露光装置１Ｂにより露
光されるミドルレイヤのショットマップでは、図３
（ａ）に示すように、ウエハＷのクリティカルレイヤ上
にＸ方向、及びＹ方向に沿ってＲ個（図３（ａ）では、
Ｒ＝２０）のショット領域ＳＤ１，ＳＤ２，…，ＳＤＲ
が配列されている。スクライブライン領域を含めて各シ
ョット領域ＳＤｒ（ｒ＝１〜Ｒ）のＸ方向の幅（ピッ
チ）はｂ、Ｙ方向の幅（ピッチ）は３ａである。従っ
て、クリティカルレイヤのショット領域ＳＣｑに対して
ミドルレイヤのショット領域ＳＤｒの大きさを、Ｘ方向
及びＹ方向にそれぞれＭ ₁/Ｎ₁倍、及びＭ₂/Ｎ₂倍とす
ると、本例ではＭ₁/Ｎ₁＝１／１、Ｍ₂/Ｎ₂＝３／２と
なっている。また、各ショット領域ＳＤｒは、それぞれ
Ｙ方向（走査方向）に同一の大きさの３個の部分ショッ
ト領域１６Ａ〜１６Ｃに分割され、これら３個の部分シ
ョット領域１６Ａ〜１６Ｃには、互いに同一のパターン
が形成されるようになっている。

【００４４】本例では、６個のＥＧＡパラメータ（Ｒ
ｘ，Ｒｙ，Θ，Ｗ，Ｏｘ，Ｏｙ）には誤差がなく、４個
のショット内パラメータ（ショット倍率ｒｘ，ｒｙ、シ
ョット回転θ、ショット直交度ｗ）に誤差があるものと
する。そこで、これらショット内パラメータの誤差（補
正値）を求めるために重ね合わせ露光を行う。即ち、走
査型露光装置１Ｂでは、図３（ａ）のミドルレイヤの各
ショット領域ＳＤｒに順次、走査露光方式でレチクルＲ
Ｂに形成されたバーニアマークの原画パターン像を露光
する。この際に、算出されたショット倍率ｒｘ，ｒｙに
応じて、投影光学系３Ｂの投影倍率、及び走査速度を調
整し、ショット回転θに応じてレチクルＲＢを回転さ
せ、ショット直交度ｗに応じて走査方向を調整してお
く。これにより、クリティカルレイヤのチップパターン
にミドルレイヤのチップパターンを合わせておく。その
後、現像を行うことにより、ウエハＷ上のクリティカル
レイヤのバーニアマーク上にミドルレイヤのバーニアマ
ークが現出する。なお、既に説明したように潜像のまま
で以下の計測を行ってもよい。

【００４５】［第３工程］この第３工程では、図２
（ａ）のクリティカルレイヤのショット領域ＳＣｑのバ
ーニアマークと、図３（ａ）のミドルレイヤのショット
領域ＳＤｒのバーニアマークとの位置ずれ量を計測す
る。そのため、第２工程で現像が行われた図３（ａ）に
示すウエハＷを、例えば図１の走査型露光装置１Ｂのウ
エハステージ５Ｂ上に載置して、アライメント系１１Ｂ
により２層のバーニアマークの位置ずれ量を計測する。
但し、２層のバーニアマークの位置ずれ量は、別の高精
度な計測装置で計測してもよい。

【００４６】この場合、図２（ａ）及び図３（ａ）に示
すように、クリティカルレイヤのショット領域ＳＣｑの
＋Ｙ方向の端部とミドルレイヤのショット領域ＳＤｒの
＋Ｙ方向の端部とが一致しているものとする。また、ミ
ドルレイヤＭのショット領域ＳＤ１〜ＳＤＲ内には、そ
れぞれクリティカルレイヤのショット領域ＳＣｑ内の８
個のバーニアマークに対応して１２個（＝４×３個）の
バーニアマークが形成されている。

【００４７】図３（ｂ）はそのミドルレイヤのショット
領域ＳＤｒを示し、この図３（ｂ）において、ショット
領域ＳＤｒ内の第１の部分ショット領域には、クリティ
カルレイヤのバーニアマーク３１Ａ〜３１Ｅ（図２
（ａ）参照）を囲むように４個のバーニアマーク３３Ａ
〜３３Ｅが形成され、同様にショット領域ＳＤｒ内の第
２及び第３の部分ショット領域内にもそれぞれ、クリテ
ィカルレイヤのバーニアマークを囲むように４個のバー
ニアマーク３４Ａ〜３４Ｅ、及び３５Ａ〜３５Ｅが形成
されている。本例では４個のショット内パラメータ（ｒ
ｘ，ｒｙ，θ，ｗ）の誤差によって、一例としてクリテ
ィカルレイヤの所定のショット領域内のバーニアマーク
３１Ｅに対して、ミドルレイヤのバーニアマーク３５Ｅ
はＸ方向及びＹ方向にそれぞれΔｘ及びΔｙだけ位置ず
れしている。そこで、所定の計測点にある２層のバーニ
アマークの位置ずれ量を検出することにより、それらシ
ョット内パラメータの誤差（補正値）を求める。

【００４８】例えば図３（ａ）で斜線を施して示すよう
に、Ｙ方向に２個連続するショット領域ＳＤｒ，ＳＤ
（ｒ＋１）内での計測点の設定方法につき、図４を参照
して説明する。図４において、クリティカルレイヤのシ
ョット領域ＳＣｑ，ＳＣ（ｑ＋１），ＳＣ（ｑ＋２）
と、ミドルレイヤのショット領域ＳＤｒ，ＳＤ（ｒ＋
１）とが跨ることなく完全に重なっている領域、即ち斜
線を施して示すように、２個のショット領域ＳＣｑ，Ｓ
Ｃ（ｑ＋２）をそれぞれ基準計測領域として、第１の基
準計測領域ＳＣｑ内に４個の計測点３６Ａ〜３６Ｄを設
定する。同様に、第２の基準計測領域ＳＣ（ｑ＋２）内
にも、計測点３６Ａ〜３６Ｄと対応する位置に４個の計
測点３６Ｅ〜３６Ｈを設定する。

【００４９】そして、計測点３６Ａでは、クリティカル
レイヤのバーニアマーク３２Ａとミドルレイヤのバーニ
アマーク３４ＡとのＸ方向及びＹ方向への位置ずれ量を
計測し、同様に他の計測点３６Ｂ〜３６Ｄ、及び３６Ｅ
〜３６Ｈでもそれぞれ２層のバーニアマークの位置ずれ
量を計測する。なお、図３（ａ）において、他にもクリ
ティカルレイヤのショット領域とミドルレイヤのショッ
ト領域とが跨ることなく完全に重なっている領域を基準
計測領域としてもよい。

【００５０】次に、各計測点での２つのバーニアマーク
の位置ずれ量の計測結果から、４個のショット内パラメ
ータの誤差を求める方法の一例につき説明する。ここ
で、第１の基準計測領域ＳＣｑ内において、Ｘ方向に離
れた２つの計測点３６Ａ，３６Ｂでの２つのバーニアマ
ークの位置ずれ量をそれぞれ（Δｘａ，Δｙａ），（Δ
ｘｂ，Δｙｂ）として、Ｙ方向に離れた２つの計測点３
６Ｃ，３６Ｄでの２つのバーニアマークの位置ずれ量を
それぞれ（Δｘｃ，Δｙｃ），（Δｘｄ，Δｙｄ）とす
る。この場合、位置ずれ量Δｘａ，Δｘｂの差よりＸ方
向のショット倍率ｒｘの誤差Δｒｘが求められ、位置ず
れ量Δｙｃ，Δｙｄの差よりＹ方向のショット倍率ｒｙ
の誤差Δｒｙが求められ、位置ずれ量Δｙａ，Δｙｂの
差分よりショット回転θの誤差Δθが求められ、位置ず
れ量Δｘｃ，Δｘｄの差分、及びその誤差Δθよりショ
ット直交度ｗの誤差Δｗが求められる。

【００５１】更に、その他の基準計測領域内で求めたシ
ョット内パラメータの誤差Δｒｘ，Δｒｙ，Δθ，Δｗ
の平均値を求め、これらの平均値をショット内パラメー
タの補正値Δｒｘ’，Δｒｙ’，Δθ’，Δｗ’として
走査型露光装置１Ｂの制御装置１０Ｂ内の記憶部に記憶
する。この場合、本例の各基準計測領域は、クリティカ
ルレイヤでもミドルレイヤでも２つのショット領域に跨
っていないため、求められたショット内パラメータの補
正値は、クリティカルレイヤでのステッピング誤差、及
びミドルレイヤでのステッピング誤差の影響が除去され
た正確な値である。

【００５２】これに対して、例えば図４で２つのショッ
ト領域ＳＤｒ及びＳＤ（ｒ＋１）に跨る中央のショット
領域ＳＣ（ｑ＋１）を基準計測領域として、この基準計
測領域内の２つのショット領域ＳＤｒ及びＳＤ（ｒ＋
１）上に計測点３７Ｂ及び３７Ａを設定する場合を想定
する。この場合、２つの計測点３７Ｂ及び３７Ａでの２
つのバーニアマークの位置ずれ量にはミドルレイヤのス
テッピング誤差が独立に混入しているため、例えばそれ
らの位置ずれ量の和からＹ方向のショット倍率ｒｙの誤
差を算出しても、その誤差にはステッピング誤差も混入
していることになる。この意味では、仮に基準計測領域
が何れかの層の複数のショット領域に跨っていても、そ
の基準計測領域内の複数の計測点を複数のショット領域
に跨らないように設定するようにしても、ステッピング
誤差の混入を防止できる。なお、バーニアマークの位置
ずれ量が別の計測装置で計測され、別のコンピュータ等
によってそれらのショット内パラメータの補正値が求め
られたときには、オペレータが入力装置を介して、又は
その別のコンピュータからのオンライン通信によって制
御装置１０Ｂにそれらの補正値を入力することになる。
これによって第３工程が終了する。

【００５３】その後、図１のファインステッパー１Ａ、
及び走査型露光装置１Ｂを用いてミックス・アンド・マ
ッチ方式で露光を行う場合、ウエハ上にファインステッ
パー１Ａでクリティカルレイヤのパターンを形成した
後、走査型露光装置１Ｂでミドルレイヤのパターンを露
光する前に、先ず所定のサンプルショット内の多点のウ
エハマークの座標計測を計測し、この結果より６個のウ
エハ上のＥＧＡパラメータ、及び４個のショット内パラ
メータの値を求める。その後、制御装置１０Ｂでは、求
められたショット内パラメータ（ｒｘ，ｒｙ，θ，ｗ）
に対して上述の第３工程で記憶された補正値（Δｒ
ｘ’，Δｒｙ’，Δθ’，Δｗ’）を加算して補正後の
ショット内パラメータを求める。そして、制御装置１０
Ｂは、先ず６個のウエハ上のＥＧＡパラメータを用いて
クリティカルレイヤの各ショット領域の座標位置を算出
し、この座標位置に基づいてミドルレイヤの各ショット
領域の露光位置を算出し、この露光位置に基づいて順次
ミドルレイヤのショット領域の位置決め（例えば走査開
始位置の設定）を行う。そして、走査型露光装置１Ｂで
は、補正後のショット内パラメータの値に応じて結像特
性の補正を行いつつ、各ショット領域に走査露光方式で
レチクルのパターンを露光する。この場合、本例では補
正後のショット内パラメータの値が正確であるため、ク
リティカルレイヤとミドルレイヤとの重ね合わせ精度が
従来例より向上している。

【００５４】次に、本発明による実施の形態の他の例に
つき図５及び図６を参照して説明する。先ず、図５の例
は、図５（ａ）に示すクリティカルレイヤのショット領
域ＳＡ内には１つのチップパターンが配列され、図５
（ｂ）に示すミドルレイヤのショット領域ＳＢ内では、
Ｘ方向に２列でＹ方向に２行の合計４個の同一のチップ
パターンが配列される場合である。また、クリティカル
レイヤの露光装置は縮小倍率が１／５倍の一括露光方式
の投影露光装置（ステッパー）であり、ミドルレイヤの
露光装置は縮小倍率が１／２．５倍のステッパーであ
る。

【００５５】このとき、クリティカルレイヤのショット
領域ＳＡのＸ方向の幅をｄ、Ｙ方向の幅をｃとすると、
ミドルレイヤのショット領域ＳＢのＸ方向の幅は２ｄ、
Ｙ方向の幅は２ｃとなる。従って、ショット領域ＳＡに
対してショット領域ＳＢはＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ２
／１倍である。従って、図５（ｃ）に示すように、クリ
ティカルレイヤの４個のショット領域と、ミドルレイヤ
の１個のショット領域とが重なった領域３９において、
ショット領域ＳＡとショット領域ＳＢとが跨らずに重な
る領域、即ちクリティカルレイヤの各ショット領域ＳＡ
そのものが基準計測領域となる。そこで、例えばその内
の１つの基準計測領域３９ａにおいて、２つの計測点４
０Ａ及び４０Ｂを設定し、これらの計測点４０Ａ，４０
Ｂで２層のバーニアマークの位置ずれ量を計測すること
により、ショット内パラメータ内の例えばショット倍率
ｒｘ、及びショット回転θの補正値を正確に求めること
ができる。

【００５６】更に、図６の例は、図６（ａ）に示す１層
目のショット領域ＳＥ内にはＸ方向に２列でＹ方向に３
行の６つの同一のチップパターンが配列され、図６
（ｂ）に示す２層目のショット領域ＳＦ内では、Ｙ方向
に３個の同一のチップパターンが配列される場合であ
る。また、ショット領域ＳＥよりなる１層目用の露光装
置はステッパーであり、ショット領域ＳＦよりなる２層
目用の露光装置はステップ・アンド・スキャン方式の投
影露光装置である。

【００５７】このとき、ショット領域ＳＥのＸ方向の幅
を２ｂ、Ｙ方向の幅を３ａとすると、ショット領域ＳＦ
のＸ方向の幅はｂ、Ｙ方向の幅は３ａとなる。即ち、シ
ョット領域ＳＥに対してショット領域ＳＦはＸ方向に１
／２倍、Ｙ方向に１／１倍である。従って、図６（ｃ）
に示すように、１層目の１個のショット領域と、２層目
の２個のショット領域とが重なった領域４１において、
ショット領域ＳＥとショット領域ＳＦとが跨らずに重な
る領域、即ち２層目の各ショット領域ＳＦそのものが基
準計測領域となる。そこで、例えばその内の１つの基準
計測領域４１ａにおいて、２つの計測点４２Ａ及び４２
Ｂを設定し、これらの計測点４２Ａ，４２Ｂで２層のバ
ーニアマークの位置ずれ量を計測することにより、ショ
ット内パラメータ内の例えばショット倍率ｒｙの補正値
を正確に求めることができる。

【００５８】なお、上述の実施の形態では、２台のステ
ッパー、又はステッパーとステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置との組合せを使用しているが、例え
ば露光フィールドの大きさの異なる２台の露光装置とし
てそれぞれ別のステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置を使用してもよい。このように本発明は上述の
実施の形態に限定されず、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。

【００５９】

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、設定
された基準計測領域は２層（例えばクリティカルレイヤ
とミドルレイヤ）の何れでも複数のショット領域に跨っ
ていないため、その基準計測領域内の計測点で計測され
る２つの重ね合わせ精度計測用マークの位置ずれ量に
は、ステッピング誤差が含まれていない。従って、その
位置ずれ量に基づいて、位置合わせの際の座標、又は結
像特性の補正を行うことにより、２層間の重ね合わせ精
度を向上できる利点がある。

【００６０】本発明の第２の露光方法によれば、複数の
第１のショット領域中の任意の１つと複数の第２のショ
ット領域中の任意の１つとがはみ出すことなく（跨るこ
となく）重なった領域を基準計測領域として、所定の基
準計測領域内に設定された計測点で２層の重ね合わせ精
度計測用のマーク（バーニアマーク）の位置ずれ量を計
測している。従って、第１のショット領域、及び第２の
ショット領域のステッピング誤差の影響を受けることな
く、正確に位置合わせ用マーク（ウエハマーク）の像の
位置を検出する際の補正値を求めることができ、その結
果として、ミックス・アンド・マッチ方式でクリティカ
ルレイヤとミドルレイヤとが混在するような基板に露光
を行う場合に、そのクリティカルレイヤのパターンとミ
ドルレイヤのパターンとの重ね合わせ精度を高めること
ができる利点がある。また、そのステッピング誤差の他
に、第１層目のショット領域間、及び第２層目のショッ
ト領域間の所謂継ぎ合わせ誤差の影響もそれぞれ除去さ
れている利点がある。

【００６１】また、第３工程において求められる補正値
が、位置合わせ用マークの像の位置に基づいて算出され
る所定の結像特性を示すパラメータの補正値であり、そ
の所定の結像特性を示すパラメータは、ショット倍率、
ショット回転、及びショット直交度よりなるパラメータ
群から選択される少なくとも１つのパラメータである場
合、所謂ショット内パラメータの補正値を高精度に求め
ることができる。従って、この補正後のショット内パラ
メータを使用することにより、結像特性を高精度に補正
できる。

【００６２】また、第１の露光装置が一括露光方式の投
影露光装置であり、第２の露光装置が走査露光方式の投
影露光装置である場合には、特に２つの露光装置の露光
フィールドの大きさが異なる場合が多いため、本発明の
露光方法は有効である。また、走査露光方式の投影露光
装置では、露光時にショット倍率、ショット回転、及び
ショット直交度を容易に補正できるため、本発明の方法
で補正したパラメータを使用することにより２層間の重
ね合わせ精度を更に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光方法の実施の形態の一例で使
用される露光システムの概略を示す斜視図である。

【図２】（ａ）はその実施の形態の一例のウエハＷ上で
のクリティカルレイヤのショット配列を示す平面図、
（ｂ）はそのクリティカルレイヤのショット領域内での
バーニアマークの配列を示す拡大平面図である。

【図３】（ａ）は図２（ａ）のクリティカルレイヤ上に
露光されるミドルレイヤのショット配列を示す平面図、
（ｂ）はそのミドルレイヤのショット領域内での２層の
バーニアマークの配列を示す拡大平面図である。

【図４】図３（ａ）のウエハ上に設定される基準計測領
域、及び計測点の一例を示す拡大平面図である。

【図５】クリティカルレイヤのショット領域に比べてミ
ドルレイヤのショット領域がＸ方向に２倍、且つＹ方向
に２倍の場合の基準計測領域の定め方の説明に供する図
である。

【図６】１層目のショット領域が一括露光方式で露光さ
れ、２層目のショット領域が走査露光方式で露光され、
且つ１層目のショット領域が２層目のショット領域より
広い場合の基準計測領域の定め方の説明に供する図であ
る。

【図７】（ａ）は従来のウエハＷ上でのクリティカルレ
イヤのショット配列を示す平面図、（ｂ）は図７（ａ）
の１つのショット領域内でのバーニアマークの配列を示
す拡大平面図である。

【図８】（ａ）は図７（ａ）のショット領域上に露光さ
れるミドルレイヤのショット配列及び計測点の配列を示
す平面図、（ｂ）はミドルレイヤの１つのショット領域
内での２層のバーニアマークの配列を示す拡大平面図で
ある。

【符号の説明】

１Ａファインステッパー１Ｂ走査型露光装置３Ａ，３Ｂ投影光学系４Ａ，４Ｂ露光フィールド５Ａ，５Ｂウエハステージ１１Ａ，１１Ｂアライメント系ＷウエハＳＣ１〜ＳＣＱ，ＳＣｑクリティカルレイヤのショッ
ト領域ＳＤ１〜ＳＤＲ，ＳＤｒミドルレイヤのショット領域２１ＸＡ，２１ＸＢＸ軸用のウエハマーク２１ＹＡ，２１ＹＢＹ軸用のウエハマーク３１Ａ〜３１Ｅ，３２Ａ〜３２Ｅクリティカルレイヤ
のバーニアマーク３３Ａ〜３３Ｅ，３４Ａ〜３４Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅミ
ドルレイヤのバーニアマーク３６Ａ〜３６Ｄ，３６Ｅ〜３６Ｈ計測点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに大きさの異なる露光フィールドを
有する第１及び第２の露光装置を用いて、感光基板上に
マスクパターンを重ねて露光する露光方法において、前記第１及び第２の露光装置を用いて評価用の感光基板
上に順次、重ね合わせ精度計測用マークの形成された第
１及び第２のマスクパターンを重ねて転写露光し、前記評価用の感光基板上で前記第１の露光装置の露光フ
ィールドを単位とするショット領域と前記第２の露光装
置の露光フィールドを単位とするショット領域とが互い
にはみ出すことなく重なった基準計測領域内の所定の計
測点で、重ねて転写露光された前記重ね合わせ精度計測
用マークの像の位置ずれ量を計測し、該計測結果に基づいて、前記第１の露光装置で露光され
た感光基板上に前記第２の露光装置で露光する際の位置
合わせ、又は結像特性の補正を行うことを特徴とする露
光方法。
【請求項２】露光対象とする感光基板上で所定の大き
さの第１の露光フィールドを有する第１の露光装置と、
前記第１の露光フィールドに対して直交する第１、及び
第２の方向に対してそれぞれＭ₁/Ｎ₁倍（Ｍ₁,Ｎ₁はＭ
₁≠Ｎ₁なる整数）、及びＭ₂/Ｎ₂倍（Ｍ₂,Ｎ₂は整
数）の大きさの第２の露光フィールドを有する第２の露
光装置とを用いて、前記感光基板上にマスクパターンを
重ねて露光する露光方法において、前記第１の露光装置を用いて、位置合わせ用マーク及び
第１の重ね合わせ精度計測用マークの形成された第１の
マスクパターンを、前記第１の露光フィールドを単位と
して感光基板上に配列された複数の第１のショット領域
に順次露光する第１工程と；前記第２の露光装置を用い
て、第２の重ね合わせ精度計測用マークの形成された第
２のマスクパターンを、前記第１工程で露光された前記
感光基板上に前記位置合わせ用マークの像の位置を基準
として前記第２の露光フィールドを単位として配列され
た複数の第２のショット領域に順次露光する第２工程
と；前記感光基板上で複数の前記第１のショット領域中
の任意の１つと複数の前記第２のショット領域中の任意
の１つとがはみ出すことなく重なった複数の領域をそれ
ぞれ基準計測領域として、該複数の基準計測領域から選
択された所定個数の基準計測領域内で互いに同じ位置に
ある前記第１の重ね合わせ精度計測用マークの像と前記
第２の重ね合わせ精度計測用マークの像との位置ずれ量
を計測し、該計測された位置ずれ量に基づいて前記第２
の露光装置で前記第１の露光装置により露光された前記
位置合わせ用マークの像の位置を検出する際の補正値を
求める第３工程と；を有することを特徴とする露光方
法。
【請求項３】請求項２記載の露光方法であって、前記第３工程において求められる補正値は、前記位置合
わせ用マークの像の位置に基づいて算出される所定の結
像特性を示すパラメータの補正値であり、該所定の結像特性を示すパラメータは、ショット倍率、
ショット回転、及びショット直交度よりなるパラメータ
群から選択される少なくとも１つのパラメータであり、前記第３工程の後、前記第１の露光装置で露光された感
光基板上に前記第２の露光装置を用いて重ね合わせ露光
する際に、前記第３工程で求めた補正値を用いて結像特
性の補正を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項４】請求項２又は３記載の露光方法であっ
て、前記第１の露光装置は一括露光方式の投影露光装置であ
り、前記第２の露光装置は走査露光方式の投影露光装置
であることを特徴とする露光方法。