JPH0982597A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JPH0982597A
JPH0982597A JP7235689A JP23568995A JPH0982597A JP H0982597 A JPH0982597 A JP H0982597A JP 7235689 A JP7235689 A JP 7235689A JP 23568995 A JP23568995 A JP 23568995A JP H0982597 A JPH0982597 A JP H0982597A
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JP
Japan
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wafer
mask
alignment
reticle
error
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JP7235689A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Okamoto
洋基 岡本
Hirotaka Tateno
博貴 立野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of the alignment of a mask and a substrate and the accuracy of the superposition of a mask pattern image and shot regions on the substrate, by measuring the positions on the substrate of the images of a plurality of marks for positional detection on the mask, and subjecting the result of the measurement to statistical operation to obtain the offset value of the mask pattern. SOLUTION: The position of each of at least three marks for positional detection formed on a mask 2, is measured on the substrate 8 side after they are passed through a projection optical system PL. Based on the result of the measurement, data on offset to the position of the mask 2 is subjected to statistical operation. Based on the offset data, the state of the image formation in the projection optical system PL is adjusted and the mask 2 is aligned with the substrate 8. Thereafter, the substrate 8 is exposed to the pattern of the mask 2, and then the offset data is stored. Subsequently, the state of the image formation in the projection optical system PL is adjusted and the alignment of the mask 2 and the substrate 8 is performed based on the stored offset data when the position of the mask 2 and the base line are measured afresh.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レチクル等に形成
された露光用のパターンをウエハ等の感光基板上に転写
する露光方法に関し、特に露光用のパターンと感光基板
の露光領域との精密な位置合わせ及び重ね合わせの手法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for transferring an exposure pattern formed on a reticle or the like onto a photosensitive substrate such as a wafer, and more particularly to a precise exposure pattern of the exposure pattern and the exposed region of the photosensitive substrate. The present invention relates to alignment and superposition techniques.

【0002】[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に際し、フォトマスク又は
レチクル(以下「レチクル」と総称する)のパターン像
を投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエ
ハ(又はガラスプレート等)上の各ショット領域に投影
する投影露光装置が使用される。投影露光装置として
は、ウエハを2次元的に移動自在なステージ上に載置
し、露光とウエハの歩進(ステッピング)動作を繰り返
して、レチクルのパターン像をウエハ上の各ショット領
域に順次露光する、ステップ・アンド・リピート方式の
露光装置、所謂ステッパーが多く利用されている。
2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like by a photolithography process, a pattern image of a photomask or a reticle (hereinafter referred to as "reticle") is coated with a photoresist through a projection optical system. A projection exposure apparatus that projects on each shot area on a wafer (or a glass plate or the like) is used. As a projection exposure apparatus, a wafer is placed on a two-dimensionally movable stage, and exposure and stepping operations of the wafer are repeated to sequentially expose a reticle pattern image to each shot area on the wafer. A step-and-repeat type exposure apparatus, a so-called stepper, is often used.

【0003】近年、半導体素子は、ウエハ上に多数層の
回路パターンを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、各ショッ
ト領域と、その上に露光されるべき次のレチクルのパタ
ーン像との位置合わせ、即ちアライメントを精確に行う
必要がある。従来のステッパー等におけるウエハの位置
合わせ方法としては、次に述べるようなエンハンスト・
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(例えば特開昭61−44429号
公報参照)。
In recent years, semiconductor elements are formed by stacking a large number of layers of circuit patterns on a wafer. Therefore, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers onto the wafer, each shot area and the shot area It is necessary to accurately perform alignment, that is, alignment with the pattern image of the next reticle to be exposed. A conventional wafer alignment method for a stepper or the like includes the following enhanced
Global Alignment (hereinafter referred to as "EGA")
A method is known (see, for example, JP-A-61-44429).

【0004】即ち、ウエハ上に予め設定された配列座標
に基づいて規則的に配列された多数のショット領域上に
は、それぞれ位置合わせ用のマーク(アライメントマー
ク)を含むチップパターンが形成されている。形成され
たパターン上に別のパターンを重ねる際、設定された配
列座標に基づいてウエハをステッピングさせた場合、種
々の要因により重ね合わせ誤差が生じる。すなわち、ウ
エハの残存回転誤差、ステージ座標系(又はショット配
列)の直交度誤差、ウエハの線形伸縮及び、ウエハ中心
位置のオフセット(平行移動)によって、重ね合わせ誤
差が生じる。
That is, a chip pattern including alignment marks (alignment marks) is formed on each of a large number of shot areas which are regularly arranged on a wafer based on preset arrangement coordinates. . When another pattern is overlaid on the formed pattern, when the wafer is stepped based on the set array coordinates, various factors cause overlay errors. That is, an overlay error occurs due to the residual rotation error of the wafer, the orthogonality error of the stage coordinate system (or shot array), the linear expansion and contraction of the wafer, and the offset (parallel movement) of the wafer center position.

【0005】そこで、ウエハ上から選択された複数のシ
ョット領域について実測して得られた配列座標値と、対
応するショット領域について求められた計算上の配列座
標値との平均的な偏差が最小になるように、最小自乗法
を用いて、所定の変換行列を算出する。次に、この変換
行列と設計上の配列座標値とに基づいて、実際に位置合
わせすべき位置の計算上の配列座標値を算出し、その算
出された座標値をもとにウエハの各ショット領域を位置
決めしていた。
Therefore, the average deviation between the array coordinate values actually measured for a plurality of shot areas selected on the wafer and the calculated array coordinate values for the corresponding shot areas is minimized. As described above, the predetermined transformation matrix is calculated using the least squares method. Next, based on this conversion matrix and the designed array coordinate value, the calculated array coordinate value of the position to be actually aligned is calculated, and each shot of the wafer is calculated based on the calculated coordinate value. The area was positioned.

【0006】しかしながら、上記のようにEGA方式で
算出された配列座標値に基づいてウエハの位置合わせを
行ったとしても、レチクルのパターン側に回転又はオフ
セット(平行移動)が生じていると、レチクルのパター
ン像とウエハ上の各ショット領域のチップパターンとが
正確に重ならない。このため、従来においては、アライ
メント顕微鏡等を用いてレチクルのパターンの位置決め
精度を検出し、その位置決め精度を所定の許容範囲内に
追い込んだ状態で露光を行っていた。
However, even if the wafer is aligned based on the array coordinate values calculated by the EGA method as described above, if rotation or offset (parallel movement) occurs on the pattern side of the reticle, the reticle may be aligned. Pattern image does not exactly overlap with the chip pattern in each shot area on the wafer. Therefore, conventionally, the positioning accuracy of the pattern of the reticle is detected using an alignment microscope or the like, and the exposure is performed in a state where the positioning accuracy is within a predetermined allowable range.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方式でレチクルのパターン像とウエハ上の
各ショット領域のチップパターンとを位置決めした場
合、レチクルを交換する毎に煩雑な作業を繰り返して行
う必要があり、露光工程のスループットが低下するとい
う問題点があった。
However, when the pattern image of the reticle and the chip pattern of each shot area on the wafer are positioned by the conventional method as described above, the complicated work is repeated every time the reticle is replaced. However, there is a problem that the throughput of the exposure process is reduced.

【0008】また、従来は投影光学系の投影倍率は設計
値通りであるとみなしていたが、実際には投影光学系の
投影倍率の誤差、又はレチクルのパターンの描画誤差等
により、レチクルのパターンの投影光学系を介した投影
像の倍率が設計値から外れていることがあった。このよ
うな誤差量は極めて小さいもので従来は特に問題視され
ていなかったが、製造対象とする半導体素子等が益々微
細化するのに応じて、無視できなくなってきている。
Conventionally, the projection magnification of the projection optical system was considered to be the designed value. However, in reality, the pattern of the reticle is affected by an error in the projection magnification of the projection optical system, a drawing error in the pattern of the reticle, or the like. In some cases, the magnification of the projected image through the projection optical system of was out of the designed value. Although such an error amount is extremely small and has not been regarded as a problem in the past, it cannot be ignored as the semiconductor element or the like to be manufactured is further miniaturized.

【0009】本発明は斯かる点に鑑み、マスクと感光基
板との位置合わせ精度及び、マスクパターン像と基板上
のショット領域との重ね合わせ精度を向上できる投影露
光装置の露光方法を提供することを目的とする。本発明
は、更に、複数のウエハによって構成される作業ロット
単位で、スループットを低下させることなくマスクの位
置合わせ精度を向上できる投影露光装置の露光方法を提
供することを他の目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides an exposure method for a projection exposure apparatus capable of improving the alignment accuracy between a mask and a photosensitive substrate and the overlay accuracy between a mask pattern image and a shot area on the substrate. With the goal. It is another object of the present invention to provide an exposure method for a projection exposure apparatus that can improve the mask alignment accuracy without degrading the throughput for each work lot composed of a plurality of wafers.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の露光方法においては、まず、パターンが形
成されたマスクの位置を計測するとともに、感光基板の
位置検出装置の検出中心位置とマスクの中心の感光基板
上の投影点との相対距離であるベースラインを検出す
る。次に、パターンが露光される先行する感光基板の露
光に先立って、マスク上に形成された少なくとも3個の
位置検出用マークの投影光学系を介した像の感光基板側
での位置を各々計測すし、これに基づいて、先に計測さ
れたマスクの位置に対するオフセットデータを統計演算
によって算出する。次に、このオフセットデータに基づ
いて、投影光学系の結像状態の調整、マスクと感光基板
との位置合わせを行った後、マスクのパターンを感光基
板上に露光するとともに、当該オフセットデータを記憶
する。その後、先行する感光基板の露光の後に、マスク
の位置とベースラインとを新たに計測した際に、記憶さ
れたオフセットデータに基づいて、投影光学系の結像状
態の調整、マスクと感光基板との位置合わせを行ない、
マスクのパターンを感光基板上に露光する。
In order to achieve the above object, in the exposure method of the present invention, first, the position of a mask on which a pattern is formed is measured, and the detection center position of a position detection device for the photosensitive substrate is measured. The baseline, which is the relative distance between the center of the mask and the projected point on the photosensitive substrate, is detected. Next, prior to the exposure of the preceding photosensitive substrate on which the pattern is exposed, the positions on the photosensitive substrate side of the image of at least three position detection marks formed on the mask through the projection optical system are measured. Then, based on this, the offset data for the previously measured mask position is calculated by statistical calculation. Next, based on this offset data, after adjusting the image formation state of the projection optical system and aligning the mask and the photosensitive substrate, the mask pattern is exposed on the photosensitive substrate and the offset data is stored. To do. After that, when the position of the mask and the baseline are newly measured after the preceding exposure of the photosensitive substrate, the image formation state of the projection optical system is adjusted based on the stored offset data. Align the
The pattern of the mask is exposed on the photosensitive substrate.

【0011】なお、上述したオフセットデータは、例え
ば、マスクの中心位置オフセットと、マスクの回転オフ
セットと、マスクの倍率誤差とする。また、マスクの位
置の計測は、ステージ上に形成された基準マークを用い
て、ベースラインの計測と同時に実行することが望まし
い。
The above-mentioned offset data is, for example, a mask center position offset, a mask rotation offset, and a mask magnification error. Further, it is desirable that the measurement of the mask position is performed at the same time as the measurement of the baseline by using the reference mark formed on the stage.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の一
実施例につき図面を参照して説明する。本実施例はステ
ップ・アンド・リピート方式で感光基板としてのウエハ
上の各ショット領域にレチクルのパターンを縮小投影す
る縮小投影露光装置(ステッパー)の露光工程に本発明
を適用したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an exposure method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to the exposure process of a reduction projection exposure apparatus (stepper) which reduces and projects a reticle pattern onto each shot area on a wafer as a photosensitive substrate by a step-and-repeat method.

【0013】図3は本実施例の露光装置を示し、この図
3において、照明光学系1から射出された露光光IL
が、ほぼ均一な照度でレチクル2を照明する。レチクル
2はレチクルステージ3上に保持され、レチクルステー
ジ3はベース4上の2次元平面内で移動及び微小回転が
できるように支持されている。装置全体の動作を制御す
る主制御系6が、ベース4上の駆動装置5を介してレチ
クルステージ3の動作を制御する。
FIG. 3 shows the exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 3, the exposure light IL emitted from the illumination optical system 1 is shown.
Illuminates the reticle 2 with a substantially uniform illuminance. The reticle 2 is held on a reticle stage 3, and the reticle stage 3 is supported so as to be movable and minutely rotatable within a two-dimensional plane on a base 4. A main control system 6 that controls the operation of the entire apparatus controls the operation of the reticle stage 3 via a drive device 5 on the base 4.

【0014】露光光ILのもとで、レチクル2のパター
ン像が投影光学系PLを介してウエハ8上の各ショット
領域に投影される。ウエハ8はウエハホルダー9を介し
てウエハステージ10上に載置されている。ウエハステ
ージ10は、投影光学系PLの光軸AXに垂直な面内で
ウエハ8を2次元的に位置決めするXYステージ、光軸
AXに平行な方向(Z方向)にウエハ8を位置決めする
Zステージ、及びウエハ8を微小回転させるステージ等
より構成されている。
Under the exposure light IL, the pattern image of the reticle 2 is projected onto each shot area on the wafer 8 via the projection optical system PL. The wafer 8 is placed on the wafer stage 10 via the wafer holder 9. The wafer stage 10 is an XY stage that two-dimensionally positions the wafer 8 in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, and a Z stage that positions the wafer 8 in a direction parallel to the optical axis AX (Z direction). , And a stage for rotating the wafer 8 minutely.

【0015】ウエハホルダー9(又はウエハステージ1
0の最上段のステージ)上のウエハ8の近傍には、光電
センサ7が固定されている。光電センサ7は、レチクル
2上に形成されているアライメントマーク(後述)の投
影像の明部と同じパターンのスリットが形成されたスリ
ット板の下に、そのスリット板を透過した光束を光電変
換する光電検出器を配置して構成され、そのスリット板
の表面はウエハ8の露光面と同じ高さに設定されてい
る。光電センサ7中の光電検出器の出力信号が主制御系
6に供給されている。本実施例では、光電センサ7を投
影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内で走査すること
により、レチクル2に形成されたアライメントマークの
投影像の位置を計測する。
Wafer holder 9 (or wafer stage 1)
The photoelectric sensor 7 is fixed near the wafer 8 on the uppermost stage (0). The photoelectric sensor 7 photoelectrically converts the light flux transmitted through the slit plate below the slit plate on which the slits having the same pattern as the bright portion of the projected image of the alignment mark (described later) formed on the reticle 2 are formed. A photoelectric detector is arranged and the surface of the slit plate is set at the same height as the exposed surface of the wafer 8. The output signal of the photoelectric detector in the photoelectric sensor 7 is supplied to the main control system 6. In this embodiment, the position of the projection image of the alignment mark formed on the reticle 2 is measured by scanning the photoelectric sensor 7 in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL.

【0016】ウエハステージ10の上面には移動ミラー
11が固定され、移動ミラー11に対向するようにレー
ザー干渉計12が配置されている。図2では簡略化して
表示しているが、投影光学系PLの光軸AXに垂直な面
内の直交座標系をX軸及びY軸として、移動鏡11はX
軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びY軸に垂直な反射
面を有する平面鏡より構成されている。また、レーザー
干渉計12は、X軸に沿って移動鏡11にレーザービー
ムを照射する2個のX軸用のレーザー干渉計及びY軸に
沿って移動鏡11にレーザービームを照射するY軸用の
レーザー干渉計より構成され、X軸用の1個のレーザー
干渉計及びY軸用の1個のレーザー干渉計により、ウエ
ハステージ10のX座標及びY座標が計測される。この
ように計測されるX座標及びY座標よりなる座標系
(X,Y)を、以下ではステージ座標系又は静止座標系
と呼ぶ。
A movable mirror 11 is fixed on the upper surface of the wafer stage 10, and a laser interferometer 12 is arranged so as to face the movable mirror 11. Although shown in a simplified manner in FIG. 2, the movable mirror 11 has an X-axis and a Y-axis as orthogonal coordinate systems in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL.
It is composed of a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the axis and a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the Y axis. Further, the laser interferometer 12 includes two laser interferometers for X-axis that irradiate the moving mirror 11 with a laser beam along the X-axis and a Y-axis for irradiating the moving mirror 11 with a laser beam along the Y-axis. The laser interferometer is used for measuring the X coordinate and the Y coordinate of the wafer stage 10 with one laser interferometer for the X axis and one laser interferometer for the Y axis. The coordinate system (X, Y) composed of the X coordinate and the Y coordinate measured in this way is hereinafter referred to as a stage coordinate system or a stationary coordinate system.

【0017】X軸用の2個のレーザー干渉計の計測値の
差により、ウエハステージ10の回転角が計測される。
レーザー干渉計12により計測されたX座標、Y座標及
び回転角の情報が座標計測回路12a及び主制御系6に
供給され、主制御系6は、供給された座標をモニターし
つつ駆動装置13を介して、ウエハステージ10の位置
決め動作を制御する。なお、図2には示していないが、
レチクル側にもウエハ側と全く同じ干渉計システムが設
けられている。
The rotation angle of the wafer stage 10 is measured by the difference between the measured values of the two laser interferometers for the X axis.
Information on the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometer 12 is supplied to the coordinate measuring circuit 12a and the main control system 6, and the main control system 6 monitors the supplied coordinate and drives the drive device 13. Through this, the positioning operation of the wafer stage 10 is controlled. Although not shown in FIG. 2,
The reticle side is also provided with the same interferometer system as the wafer side.

【0018】本実施例の投影光学系PLには結像特性制
御装置14が装着されている。結像特性制御装置14
は、例えば投影光学系PLを構成するレンズ群の内の所
定のレンズ群の間隔を調整するか、又は所定のレンズ群
の間のレンズ室内の気体の圧力を調整することにより、
投影光学系PLの投影倍率、歪曲収差の調整を行う。結
像特性制御装置14の動作も主制御系6により制御され
ている。また、ウエハのロットの管理データがオペレー
タによる入力、若しくは、ウエハに設けられたバーコー
ドを不図示のバーコードリーダによって、ウエハの管理
データ(これから露光しようとするウエハがロットの何
枚目かを示すデータ等)が、主制御系6に記憶される。
An image forming characteristic control device 14 is mounted on the projection optical system PL of this embodiment. Imaging characteristic control device 14
Is adjusted, for example, by adjusting the distance between predetermined lens groups in the lens groups forming the projection optical system PL, or by adjusting the pressure of gas in the lens chamber between the predetermined lens groups.
The projection magnification and distortion of the projection optical system PL are adjusted. The operation of the imaging characteristic control device 14 is also controlled by the main control system 6. Further, wafer lot management data is input by an operator, or a bar code provided on a wafer is read by a bar code reader (not shown) to control the wafer management data (how many wafers to be exposed are in the lot. Data and the like) are stored in the main control system 6.

【0019】本実施例では、投影光学系PLの側面にオ
フ・アクシス方式のアライメント系15が配置され、こ
のアライメント系15において、光源16からの照明光
がコリメータレンズ17、ビームスプリッター18、ミ
ラー19及び対物レンズ20を介してウエハ8上のアラ
イメントマーク29の近傍に照射される。アライメント
マーク29からの反射光は、対物レンズ20、ミラー1
9、ビームスプリッター18及び集光レンズ21を介し
て指標板22上に照射され、指標板22上にアライメン
トマーク29の像が結像される。対物レンズ20の光軸
20aと投影光学系PLの光軸AXとの間隔であるベー
スライン量は、予め計測しておく。
In this embodiment, an off-axis type alignment system 15 is arranged on the side surface of the projection optical system PL, and in this alignment system 15, the illumination light from the light source 16 is collimator lens 17, beam splitter 18, and mirror 19. And, the vicinity of the alignment mark 29 on the wafer 8 is irradiated through the objective lens 20. The reflected light from the alignment mark 29 is reflected by the objective lens 20 and the mirror 1.
9, the beam is irradiated onto the index plate 22 via the beam splitter 18 and the condenser lens 21, and an image of the alignment mark 29 is formed on the index plate 22. The baseline amount, which is the distance between the optical axis 20a of the objective lens 20 and the optical axis AX of the projection optical system PL, is measured in advance.

【0020】指標板22を透過した光が、第1リレーレ
ンズ23を経てビームスプリッター24に向かい、ビー
ムスプリッター24を透過した光が、X軸用第2リレー
レンズ25Xにより2次元CCDよりなるX軸用撮像素
子26Xの撮像面上に集束され、ビームスプリッター2
4で反射された光が、Y軸用第2リレーレンズ25Yに
より2次元CCDよりなるY軸用撮像素子26Yの撮像
面上に集束される。撮像素子26X及び26Yの撮像面
上にはそれぞれアライメントマーク19の像及び指標板
22上の指標マークの像が重ねて結像される。撮像素子
26X及び26Yの撮像信号は共に座標位置計測回路1
2aに供給される。
The light transmitted through the index plate 22 travels through the first relay lens 23 toward the beam splitter 24, and the light transmitted through the beam splitter 24 is transferred by the second relay lens 25X for X axis to the X-axis composed of a two-dimensional CCD. Is focused on the image pickup surface of the image pickup device 26X for use in the beam splitter 2
The light reflected at 4 is focused on the image pickup surface of the Y-axis image pickup device 26Y including a two-dimensional CCD by the Y-axis second relay lens 25Y. An image of the alignment mark 19 and an image of the index mark on the index plate 22 are superimposed and formed on the image pickup surfaces of the image pickup devices 26X and 26Y, respectively. The image pickup signals of the image pickup devices 26X and 26Y are both coordinate position measurement circuit 1
2a.

【0021】図4は図3の指標板22上のパターンを示
し、中央部に十字形のアライメントマーク29の像29
Pが結像され、この像29Pの直交する直線パターン像
29XP及び29YPにそれぞれ垂直なXP方向及びY
P方向が、それぞれ図2のウエハステージ10のステー
ジ座標系のX方向及びY方向と共役になっている。そし
て、アライメントマーク像29PをXP方向に挟むよう
に2個の指標マーク31A及び31Bが形成され、アラ
イメントマーク像29PをYP方向に挟むように2個の
指標マーク32A及び32Bが形成されている。
FIG. 4 shows the pattern on the index plate 22 of FIG. 3, in which the image 29 of the cross-shaped alignment mark 29 is formed in the center.
P is imaged, and the XP direction and Y perpendicular to the linear pattern images 29XP and 29YP orthogonal to this image 29P, respectively.
The P direction is conjugated with the X direction and the Y direction of the stage coordinate system of the wafer stage 10 of FIG. 2, respectively. Then, two index marks 31A and 31B are formed so as to sandwich the alignment mark image 29P in the XP direction, and two index marks 32A and 32B are formed so as to sandwich the alignment mark image 29P in the YP direction.

【0022】この場合、XP方向で指標マーク31A,
31B及び直線パターン像29XPを囲む検出領域33
X内の像が図2のX軸用撮像素子26Xで撮像され、Y
P方向で指標マーク32A,32B及び直線パターン像
29YPを囲む検出領域33Y内の像が図3のY軸用撮
像素子26Yで撮像される。更に、撮像素子26X及び
26Yの各画素から光電変換信号を読み取る際の走査方
向はそれぞれXP方向及びYP方向に設定され、撮像素
子26X及び26Yの撮像信号を処理することにより、
アライメントマーク像29Pと指標マーク31A,31
B及び32A,32BとのXP方向及びYP方向の位置
ずれ量を求めることができる。従って、図3において、
座標計測回路12aは、ウエハ8上のアライメントマー
ク29の像と指標板22上の指標マークとの位置関係及
びそのときのレーザー干渉計12の計測結果より、その
アライメントマーク29のステージ座標系(X,Y)上
での座標を求め、このように計測された座標値を主制御
系6に供給する。
In this case, the index mark 31A,
31B and the detection area 33 surrounding the linear pattern image 29XP
The image in X is picked up by the X-axis image pickup device 26X in FIG.
An image in the detection area 33Y surrounding the index marks 32A and 32B and the linear pattern image 29YP in the P direction is imaged by the Y-axis imaging device 26Y in FIG. Furthermore, the scanning directions when reading photoelectric conversion signals from the pixels of the image pickup devices 26X and 26Y are set to the XP direction and the YP direction, respectively, and by processing the image pickup signals of the image pickup devices 26X and 26Y,
Alignment mark image 29P and index marks 31A, 31
It is possible to obtain the amount of positional deviation between B and 32A, 32B in the XP and YP directions. Therefore, in FIG.
The coordinate measuring circuit 12a determines the stage coordinate system (X) of the alignment mark 29 based on the positional relationship between the image of the alignment mark 29 on the wafer 8 and the index mark on the index plate 22 and the measurement result of the laser interferometer 12 at that time. , Y), and the coordinate values thus measured are supplied to the main control system 6.

【0023】なお、図示しないが、ウエハステージ上に
は、オフアクシスアライメント系15によって検出可能
な第1基準マークと、投影光学系PLを介して検出可能
な第2の基準マークとが、予め定められた設計上の位置
関係で並置されている。図5(a)は本実施例のレチク
ル2を示す。レチクル2の中央部のパターン領域41に
露光用の回路パターンが形成される。パターン領域41
の周囲で、且つ投影光学系PLの有効露光フィールドと
共役な領域42Rの内側に8個の同一のアライメントマ
ーク43A〜43Hが形成されている。これらアライメ
ントマーク43A〜43Hの位置は、レチクル2の中心
を原点(0,0)とした直交座標系(ξR,ηR)上で
予め定められている。レチクル2上には、アライメント
マーク43A〜43Hの他に、レチクル2の位置を検出
するためのレチクルマークRM1、RM2が各々対角位
置に形成されている。
Although not shown, a first fiducial mark detectable by the off-axis alignment system 15 and a second fiducial mark detectable via the projection optical system PL are predetermined on the wafer stage. They are juxtaposed in the designed positional relationship. FIG. 5A shows the reticle 2 of this embodiment. A circuit pattern for exposure is formed in the pattern area 41 at the center of the reticle 2. Pattern area 41
8 and the same alignment marks 43A to 43H are formed inside the region 42R conjugate with the effective exposure field of the projection optical system PL. The positions of these alignment marks 43A to 43H are predetermined on the orthogonal coordinate system (ξR, ηR) with the center of the reticle 2 as the origin (0, 0). In addition to the alignment marks 43A to 43H, reticle marks RM1 and RM2 for detecting the position of the reticle 2 are formed on the reticle 2 at diagonal positions.

【0024】図5(b)はアライメントマーク43Aの
形状を示す。アライメントマーク43Aは、遮光膜44
を背景としてξR方向に所定ピッチで配列された開口パ
ターンよりなるライン・アンド・スペースパターン4
5、及びηR方向に所定ピッチで配列された開口パター
ンよりなるライン・アンド・スペースパターン46を形
成したものである。ライン・アンド・スペースパターン
45及び46により、それぞれアライメントマーク43
AのξR方向及びηR方向の位置が指定されている。他
のアライメントマーク43B〜43Hも同一形状であ
る。なお、図3の光電センサ7のスリット板には、図5
(b)のライン・アンド・スペースパターン45及び4
6と共役なパターンが形成されている。
FIG. 5B shows the shape of the alignment mark 43A. The alignment mark 43A is a light shielding film 44.
Line-and-space pattern 4 consisting of aperture patterns arranged at a predetermined pitch in the ξR direction against the background
5 and a line and space pattern 46 formed of opening patterns arranged at a predetermined pitch in the ηR direction. The alignment marks 43 are formed by the line and space patterns 45 and 46, respectively.
The positions of A in the ξR direction and the ηR direction are designated. The other alignment marks 43B to 43H have the same shape. In addition, the slit plate of the photoelectric sensor 7 of FIG.
(B) Line and space patterns 45 and 4
A pattern conjugate with 6 is formed.

【0025】次に、図1及び図2に示されたフローチャ
ートを参照して、本実施例におけるレチクル2のパター
ンをウエハ8の各ショット領域へ露光する動作につい
て、ウエハ8とレチクル2との位置合わせ動作を中心に
説明する。先ず、レチクル2をレチクルステージ3上に
ロードし(ステップ101)、レチクル2のアライメン
ト及びベースライン計測を同時に行なう(ステップ10
2)。レチクル2のアライメントを行う際には、レチク
ル2の端部上方に配置されたアライメント顕微鏡(不図
示)等を用いて、レチクルマークRM1、RM2の位置
をTTL(Through The Lens)方式又はTTR(Throug
h The Reticle)方式で検出し、レチクル2の中心位置
Xc、Yc及びレチクル2の残留ローテーション量θR
を計測する。以下、このような動作を「レチクルアライ
メントチェック」と称する。このようなアライメントチ
ェックは、レチクルマークRM1、RM2とウエハステ
ージ上の第2基準マーク(図示せず)との位置ずれを検
出することによって行われる。
Next, referring to the flow charts shown in FIGS. 1 and 2, the position of the wafer 8 and the reticle 2 in the operation of exposing the pattern of the reticle 2 to each shot area of the wafer 8 in this embodiment. The matching operation will be mainly described. First, the reticle 2 is loaded on the reticle stage 3 (step 101), and alignment of the reticle 2 and baseline measurement are performed simultaneously (step 10).
2). When performing alignment of the reticle 2, an alignment microscope (not shown) arranged above the end of the reticle 2 is used to set the positions of the reticle marks RM1 and RM2 to the TTL (Through The Lens) system or the TTR (Throug).
h The Reticle) method, the center positions Xc and Yc of the reticle 2 and the residual rotation amount θR of the reticle 2 are detected.
To measure. Hereinafter, such an operation is referred to as a "reticle alignment check". Such alignment check is performed by detecting the positional deviation between the reticle marks RM1 and RM2 and the second reference mark (not shown) on the wafer stage.

【0026】一方、上記レチクルアライメントチェック
と同時に行われるベースライン計測においては、レチク
ル中心位置とアライメント系15の検出中心位置との相
対距離を計測する。すなわち、ウエハステージ上の第1
の基準マーク(図示せず)の検出中心からの位置ずれを
検出し、第1基準マークと第2基準マークとの設計上の
間隔と、上記のように検出された各位置ずれ量とに基づ
いてレチクルマークRM1、RM2(レチクル2の中心
位置)のウエハステージ上の投影点と、オフアクシスア
ライメント系15の検出中心点との相対距離であるベー
スラインを算出する。なお、上記のように、本実施例に
おいては、レチクルアライメントチェックとベースライ
ン計測とを同時に行う、所謂「同時ベースライン計測」
を採用するが、同時ベースライン計測の詳細に関して
は、特開平4−324923号公報を参照されたい。
On the other hand, in the baseline measurement performed simultaneously with the reticle alignment check, the relative distance between the reticle center position and the detection center position of the alignment system 15 is measured. That is, the first on the wafer stage
Of the reference mark (not shown) from the detection center is detected, and based on the designed distance between the first reference mark and the second reference mark, and the amount of each position deviation detected as described above. Then, a baseline which is a relative distance between the projection points of the reticle marks RM1 and RM2 (center position of the reticle 2) on the wafer stage and the detection center point of the off-axis alignment system 15 is calculated. As described above, in this embodiment, the so-called “simultaneous baseline measurement” is performed in which the reticle alignment check and the baseline measurement are performed simultaneously.
However, for details of the simultaneous baseline measurement, refer to Japanese Patent Laid-Open No. 4-324923.

【0027】なお、ベースライン計測を行うセンサとし
ては、ウエハステージを静止させた状態でCCD等を用
いてウエハマークを検出することによって計測を行うF
IA(Field Image Alignment)、ウエハマークに照射
した2本の光束の干渉を利用したLIA(Laser Interf
erometric Alignment)と、ステージをスキャンさせて
計測を行うLSA(Laser Step Alignment)がある。ま
た、ベースライン計測を行う場合、静止型のセンサとス
キャン型のセンサは同時に計測を行うことができないた
め、各々別々に行う。この際、レチクルアライメントに
よって計測されるレチクルの中心位置は、各々異なった
値となる。すなわち、レチクル中心位置は、静止型のセ
ンサと同時に計測したときの値を用いるため、スキャン
型のセンサにはベースラインのオフセットが存在するこ
とになる。
As a sensor for performing the baseline measurement, the measurement is performed by detecting the wafer mark using a CCD or the like with the wafer stage stationary.
IA (Field Image Alignment), LIA (Laser Interflight) that utilizes the interference of two light beams irradiated on the wafer mark.
erometric alignment) and LSA (Laser Step Alignment) for scanning and measuring the stage. Further, when the baseline measurement is performed, the static type sensor and the scan type sensor cannot perform the measurement at the same time, and therefore the measurement is performed separately. At this time, the center position of the reticle measured by the reticle alignment has different values. That is, since the reticle center position uses the value measured at the same time as the static sensor, the scan type sensor has a baseline offset.

【0028】また、上述したレチクルアライメントチェ
ックは、画像処理アライメント(VRA)方式を採用
し、上述したFIA、LIAといったステージ静止型の
アライメントセンサとの同時ベースライン計測を可能と
している。また、LSAのようなステージ走査型のアラ
イメントセンサの場合は、レチクルアライメントチェッ
クはウエハステージ上に設けられたスリットを利用して
行うISS(Image SlitSensor)方式を採用する。セン
サの違いによるレチクルアライメントチェック誤差は、
オフセットとして記憶しておき、これに基づいてベース
ラインの補正処理を行う。次に、ステップ102−1に
おいて、これからロードされるウエハがロットの先頭
(一枚目)のウエハか否かを主制御系6が判断する。ロ
ットの先頭である場合は、ステップ103に進み、先頭
でない場合はステップ106に進む。
The reticle alignment check described above adopts the image processing alignment (VRA) method, and enables simultaneous baseline measurement with the stage static alignment sensor such as FIA or LIA described above. Further, in the case of a stage scanning type alignment sensor such as LSA, the reticle alignment check adopts an ISS (Image Slit Sensor) method in which a slit provided on the wafer stage is used. The reticle alignment check error due to the difference in the sensor is
It is stored as an offset, and the baseline correction process is performed based on this. Next, in step 102-1 the main control system 6 determines whether or not the wafer to be loaded is the first (first) wafer in the lot. If it is at the beginning of the lot, the process proceeds to step 103, and if it is not at the beginning, the process proceeds to step 106.

【0029】次に、ステップ103において、レチクル
2上の8個のアライメントマーク43A〜43Hの内
の、3個以上のアライメントマークのウエハステージ1
0上への投影像のステージ座標系(X,Y)での座標を
計測する。図6は、図5(a)に示すレチクル2のアラ
イメントマーク43A〜43Hのウエハステージ10上
への投影像を示し、この図6において、投影光学系PL
の有効露光フィールド42内に8個のアライメントマー
ク像43AW〜43HWが投影されている。また、投影
光学系PLの結像状態が理想的である場合の、レチクル
2上の座標系(ξR,ηR)のウエハステージ10上へ
の投影像を座標系(ξ,η)で表している。本実施例で
は、レチクル2の座標系(ξR,ηR)上でのアライメ
ントマーク43A〜43Hの設計上の配列座標(CRξ
Xn,CRηYn)(n=1〜8)を、ウエハステージ1
0上の座標系(ξ,η)上でのアライメントマーク像4
3AW〜43HWの配列座標(CRXn,CRYn)に換
算する。そして、アライメントマーク像43AW〜43
HWのステージ座標系(X,Y)での配列座標を(FR
Xn,FRYn)とする。
Next, in step 103, the wafer stage 1 having three or more alignment marks among the eight alignment marks 43A to 43H on the reticle 2
The coordinates of the projected image on 0 in the stage coordinate system (X, Y) are measured. FIG. 6 shows projection images of the alignment marks 43A to 43H of the reticle 2 shown in FIG. 5A onto the wafer stage 10. In FIG. 6, the projection optical system PL is shown.
Eight alignment mark images 43AW to 43HW are projected in the effective exposure field 42 of FIG. Further, when the imaging state of the projection optical system PL is ideal, the projected image of the coordinate system (ξR, ηR) on the reticle 2 onto the wafer stage 10 is represented by the coordinate system (ξ, η). . In this embodiment, the designed array coordinates (CRξ) of the alignment marks 43A to 43H on the reticle 2 coordinate system (ξR, ηR).
Xn, CRηYn) (n = 1 to 8) is set on the wafer stage 1
Alignment mark image 4 on the coordinate system (ξ, η) on 0
Convert to array coordinates (CRXn, CRYn) of 3AW to 43HW. Then, the alignment mark images 43AW-43
The array coordinates in the HW stage coordinate system (X, Y) are (FR
Xn, FRYn).

【0030】この場合、レチクル2はステージ座標系
(X,Y)に対して次のような誤差要因を有するため、
配列座標(CRXn,CRYn)は配列座標(FRXn,
FRYn)とは合致しない。 (1)レチクルの回転:これはステージ座標系(X,
Y)に対するレチクルのウエハ側に換算した座標系
(ξ,η)の残留回転誤差ΘRで表される。 (2)レチクルの座標系(ξ,η)の直交度:これはξ
軸方向及びη軸方向のパターンが描画誤差により正確に
直交していない誤差であり、直交度誤差WRで表され
る。 (3)レチクルの座標系(ξ,η)におけるξ方向及び
η方向の倍率誤差:これはレチクル2のパターンの長さ
が誤差を有する場合、又は投影光学系PLの投影倍率が
設計値(例えば1/5)からずれていることにより生ず
る誤差である。この誤差はξ方向及びη方向についてそ
れぞれ倍率誤差RRx及びRRyで表される。ただし、
ξ方向の倍率誤差RRxはウエハステージ上の2つのア
ライメントマーク像間のξ方向の間隔の実測値と設計値
との比、η方向の倍率誤差RRyは2つのアライメント
マーク像間のη方向の間隔の実測値と設計値との比で表
すものとする。 (4)レチクルの座標系(ξ,η)のステージ座標系
(X,Y)に対するオフセット:これはレチクル2の投
影像がウエハステージ10に対して全体的に微小量だけ
ずれることにより生じ、オフセット誤差ORX,ORY
で表される。
In this case, the reticle 2 has the following error factors with respect to the stage coordinate system (X, Y).
The array coordinates (CRXn, CRYn) are array coordinates (FRXn,
FRYn) does not match. (1) Rotation of reticle: This is the stage coordinate system (X,
It is represented by the residual rotation error ΘR of the coordinate system (ξ, η) converted to the wafer side of the reticle with respect to Y). (2) Orthogonality of reticle coordinate system (ξ, η): This is ξ
The pattern in the axial direction and the pattern in the η-axis direction is an error that is not accurately orthogonal due to a drawing error and is represented by an orthogonality error WR. (3) Magnification error in the ξ direction and the η direction in the reticle coordinate system (ξ, η): This is when the pattern length of the reticle 2 has an error or when the projection magnification of the projection optical system PL is a design value (for example, This is an error caused by deviation from 1/5). This error is represented by magnification errors RRx and RRy in the ξ direction and the η direction, respectively. However,
The magnification error RRx in the ξ direction is the ratio between the measured value and the design value of the distance in the ξ direction between the two alignment mark images on the wafer stage, and the magnification error RRy in the η direction is the distance in the η direction between the two alignment mark images. It shall be expressed by the ratio of the actual measurement value and the design value. (4) Offset of the reticle coordinate system (ξ, η) with respect to the stage coordinate system (X, Y): This is caused by the projection image of the reticle 2 deviating from the wafer stage 10 by a small amount as a whole, which causes an offset. Error ORX, ORY
It is represented by

【0031】上記の(1)〜(4)の誤差要因が加わっ
た場合、設計上の座標値が(CRXn,CRYn)のアラ
イメントマーク像の、ステージ座標系(X,Y)上の座
標(FRXn,FRYn)は以下のように表される。
When the above error factors (1) to (4) are added, the coordinates (FRXn) on the stage coordinate system (X, Y) of the alignment mark image whose design coordinate value is (CRXn, CRYn). , FRYn) is expressed as follows.

【0032】[0032]

【数1】 [Equation 1]

【0033】ここで、直交度誤差WR及び残留回転誤差
ΘRが微小量であるとして一次近似を行うと、(数1)
は次のようになる。
Here, when the orthogonality error WR and the residual rotation error ΘR are assumed to be small amounts, the first-order approximation is performed (Equation 1).
Is as follows.

【0034】[0034]

【数2】 [Equation 2]

【0035】次に、(数2)の行列及びベクトルを次の
ように行列FRn,AR及びベクトルCRn,ORで置
き換える。
Next, the matrix and vector of (Equation 2) are replaced with the matrix FRn, AR and the vector CRn, OR as follows.

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】これにより、(数2)は次のように表現さ
れる。
As a result, (Equation 2) is expressed as follows.

【0038】[0038]

【数4】 (Equation 4)

【0039】この(数4)における行列AR内の4個の
誤差(以下、「誤差パラメータ」とも呼ぶ)RRx,R
Ry,WR,ΘR及びベクトルOR内の2個のオフセッ
ト誤差(誤差パラメータ)ORX,ORYを求めること
が目的であり、このためにはウエハのショット配列算出
用のEGA方式の計算手法が適用できる。即ち、求める
べき誤差パラメータは6個であるため、図6のアライメ
ントマーク像43AW〜43HWの内から3個以上のア
ライメントマーク像のステージ座標系(X,Y)での座
標を求め、この計測された座標と(数4)により定まる
計算上の座標との自乗和(残留誤差成分)が最小になる
ようにすればよい。
Four errors (hereinafter, also referred to as "error parameter") RRx, R in the matrix AR in (Equation 4)
The purpose is to obtain two offset errors (error parameters) ORX, ORY in Ry, WR, ΘR and the vector OR, and for this purpose, the EGA method calculation method for calculating the wafer shot arrangement can be applied. That is, since there are six error parameters to be obtained, the coordinates in the stage coordinate system (X, Y) of three or more alignment mark images from the alignment mark images 43AW to 43HW in FIG. 6 are obtained and measured. The sum of squares (residual error component) between the calculated coordinates and the calculated coordinates determined by (Equation 4) may be minimized.

【0040】なお、図6の各アライメントマーク像43
AW〜43HWは、Xマーク、Yマークが組み合わされ
たマークであり、ウエハのEGAと同様に、X、Yマー
クの組がレチクル内に3組以上存在する。また、図6の
アライメントマーク像43AW〜43HWの内から選択
する3個以上のアライメントマーク像は同一直線上に位
置していないことが条件となる。更に、計測するアライ
メントマーク像は、投影光学系PLの有効露光フィール
ド42内で偏ることなく、光軸に関してほぼ点対称とな
るように分布することが望ましい。
The alignment mark images 43 shown in FIG.
AW to 43HW are marks in which the X mark and the Y mark are combined, and like the EGA of the wafer, there are three or more sets of the X and Y marks in the reticle. Further, the condition is that three or more alignment mark images selected from the alignment mark images 43AW to 43HW in FIG. 6 are not located on the same straight line. Further, it is desirable that the alignment mark image to be measured be distributed so as to be substantially point-symmetric with respect to the optical axis without being biased within the effective exposure field 42 of the projection optical system PL.

【0041】そこで、ステップ103では、図6におい
て斜線を施して示すように、光軸に関してほぼ点対称の
例えば4個のアライメントマーク像43BW,43D
W,43FW,43HWのステージ座標系(X,Y)で
の配列座標を計測する。この際には、図3の光電センサ
7をXY平面内で走査して、光電変換信号がそれぞれ極
大となる位置を求めればよい。その後、ステップ104
において、上述の最小自乗法により(数4)を満足する
6個の誤差パラメータ(RRx,RRy,WR,ΘR,O
RX,ORY)の値を求める。なお、上記のように3個以
上のアライメントマークを用いて行われるレチクルの計
測を、便宜上「レチクル多点計測」と呼ぶこととする。
また、本実施例ではこのレチクル多点計測にISSを用
いているが、ステージ上に光が通過するスリット及びそ
の下にディテクタを配置し、これらの構成によってレチ
クルマークの投影像を検出して、レチクル2の位置を計
測する方法(ステージスリット法)を採用してもよい。
Therefore, in step 103, as shown by hatching in FIG. 6, for example, four alignment mark images 43BW and 43D which are substantially point symmetric with respect to the optical axis.
The array coordinates in the stage coordinate system (X, Y) of W, 43FW, 43HW are measured. At this time, the photoelectric sensor 7 shown in FIG. 3 may be scanned in the XY plane to find the position where the photoelectric conversion signal becomes maximum. Then, step 104
In the above, the six error parameters (RRx, RRy, WR, ΘR, O which satisfy (Equation 4) by the above least square method are
Calculate the value of RX, ORY). Note that the reticle measurement performed using three or more alignment marks as described above will be referred to as "reticle multipoint measurement" for convenience.
In addition, although ISS is used for this reticle multipoint measurement in the present embodiment, a slit through which light passes and a detector below it are arranged on the stage to detect the projected image of the reticle mark by these configurations, A method of measuring the position of the reticle 2 (stage slit method) may be adopted.

【0042】上記のようにレチクル多点計測で算出され
た誤差パラメータのうちのRRx,RRy,ΘR,OR
X,ORY、又は、RRx,RRy,ΘR,ORX,ORY
のうち必要なパラメータをオフセットデータとして主
制御系6内のメモリに記憶しておく(ステップ10
5)。本実施例においては、上述したレチクル多点計測
は、ロットの最初にのみ行い、求められたオフセットデ
ータは記憶しておく。その後、ロットの途中で新たに同
時ベースライン計測を行う場合(ロット内で、例えばウ
エハを10枚露光する毎にとか、各ウエハ毎に次に露光
するウエハの露光に先立ってベースライン計測を行う場
合)には、記憶されたオフセットデータを読み出し(ス
テップ106)、これを利用する。また、各ウエハ毎に
ベースライン計測を行う場合、ウエハ数枚おきに記憶さ
れたオフセットデータを読み出し(ステップ106)、
これを利用するようにしても良い。
Among the error parameters calculated by the reticle multipoint measurement as described above, RRx, RRy, ΘR, OR
X, ORY or RRx, RRy, ΘR, ORX, ORY
Of these, necessary parameters are stored as offset data in the memory in the main control system 6 (step 10).
5). In this embodiment, the reticle multi-point measurement described above is performed only at the beginning of the lot, and the obtained offset data is stored. After that, when a new simultaneous baseline measurement is performed in the middle of a lot (for example, every time 10 wafers are exposed in the lot, or before each wafer is exposed next, the baseline measurement is performed. In the case), the stored offset data is read (step 106) and used. Further, when performing the baseline measurement for each wafer, the offset data stored every few wafers is read (step 106),
You may make it utilize this.

【0043】なお、上述の方法は通常のEGA方式を適
用したものであるが、図6のアライメントマーク像の計
測データに対して、例えばレチクル2の中心からの距離
に応じて重み付けを行うような所謂重み付けEGA方式
で、それら6個の誤差パラメータを求めるようにしても
よい。重み付けEGA方式については後述する。また、
場合によっては直交度誤差WRを無視し(0とみな
し)、且つ倍率誤差RRx及びRRyを共通に平均値R
R(=(RRx+RRy)/2)で置き換えてもよいこ
とがある。この場合には、(数4)の行列ARは次のよ
うに近似できる。
Although the above-mentioned method applies the normal EGA method, the measurement data of the alignment mark image shown in FIG. 6 is weighted according to the distance from the center of the reticle 2, for example. The six error parameters may be obtained by a so-called weighted EGA method. The weighted EGA method will be described later. Also,
In some cases, the orthogonality error WR is ignored (it is regarded as 0), and the magnification errors RRx and RRy are commonly used as the average value R.
It may be replaced with R (= (RRx + RRy) / 2). In this case, the matrix AR of (Equation 4) can be approximated as follows.

【0044】[0044]

【数5】 (Equation 5)

【0045】この近似のもとでは、求めるべき誤差パラ
メータの個数は4個になるため、最小自乗法を適用する
ために計測すべきアライメントマーク像の個数は、2次
元マークの場合で2個以上でよくなる。なお、マークを
2個とした場合には、これらのマークは従来のRAマー
クの近傍に配置するのが望ましい。次に、本実施例では
従来のEGA方式を拡張した方式で、ウエハについても
回転、線形伸縮等を計測する。以下ではその方法につき
説明する。
Under this approximation, since the number of error parameters to be obtained is 4, the number of alignment mark images to be measured in order to apply the least square method is 2 or more in the case of a two-dimensional mark. Get better in When the number of marks is two, it is desirable to arrange these marks in the vicinity of the conventional RA mark. Next, in this embodiment, the rotation, linear expansion and contraction of the wafer are measured by a method that is an extension of the conventional EGA method. The method will be described below.

【0046】図7(a)は本実施例のウエハ8を示し、
この図7(a)において、ウエハ8上の直交する座標系
(α,β)に沿って複数のショット領域27−n(n=
1,2,‥‥)がマトリックス状に配列され、各ショッ
ト領域27−nには前工程での露光及び現像等によりそ
れぞれチップパターンが形成されている。図7(a)で
は、複数のショット領域の内の5つのショット領域27
−1〜27−5のみを代表して表している。
FIG. 7A shows the wafer 8 of this embodiment,
In FIG. 7A, a plurality of shot areas 27-n (n = n) are formed along the orthogonal coordinate system (α, β) on the wafer 8.
, 1, ... Are arranged in a matrix, and chip patterns are formed in each shot area 27-n by exposure and development in the previous step. In FIG. 7A, five shot areas 27 among the plurality of shot areas 27 are shown.
Only -1 to 27-5 are shown as a representative.

【0047】各ショット領域27−nにはそれぞれ基準
位置が定められている。例えば基準位置を各ショット領
域27−nの中心の基準点28−nとすると、この基準
点28−nの、ウエハ8上の座標系(α,β)における
設計上の座標値は、それぞれ(CXn,CYn)で表され
るものとする。また、各ショット領域27−nには、そ
れぞれ4個の位置合わせ用のアライメントマーク29−
n,30−n,34−n,35−nが付随して設けられ
ている。この場合、図7(a)のウエハ上の座標系
(α,β)に平行に、各ショット領域27−nに図7
(b)に示すようにショット領域上の座標系(x,y)
を設定すると、アライメントマーク29−n,30−
n,34−n,35−nの座標系(x,y)上における
設計上の座標はそれぞれ(S1Xn,S1Yn),(S2
Xn,S2Yn),(S3Xn,S3Yn)及び(S4X
n,S4Yn)で表される。
A reference position is defined for each shot area 27-n. For example, when the reference position is the reference point 28-n at the center of each shot area 27-n, the design coordinate values of this reference point 28-n in the coordinate system (α, β) on the wafer 8 are ( CXn, CYn). In addition, four alignment marks 29- for alignment are provided in each shot area 27-n.
n, 30-n, 34-n, and 35-n are provided together. In this case, each shot area 27-n is formed in parallel with the coordinate system (α, β) on the wafer of FIG.
Coordinate system (x, y) on the shot area as shown in (b)
Is set, the alignment marks 29-n, 30-
Design coordinates on the coordinate system (x, y) of n, 34-n, and 35-n are (S1Xn, S1Yn), (S2, respectively).
Xn, S2Yn), (S3Xn, S3Yn) and (S4X
n, S4Yn).

【0048】図7(a)に戻り、ウエハ8をウエハステ
ージ10上に載置し、ステップ・アンド・リピート方式
で既にチップパターンが形成された複数のショット領域
の各々にレチクルの投影像を順次重ね合わせて露光が行
われる。このとき、ウエハステージ10の移動位置を規
定するステージ座標系(X,Y)とウエハ8自体の座標
系(α,β)との対応関係が必ずしも前工程における関
係と同じには限らない。このため、座標系(α,β)に
関する各ショット領域27−nの基準点28−nの設計
上の座標値(CXn,CYn)からステージ座標系(X,
Y)上の座標を求めて、この座標に基づいてウエハ8を
移動させても、各ショット領域27−nが精密に位置合
わせされないことがある。そこで、本実施例では、先ず
従来例と同様にその位置合わせの誤差が次の4つの要因
から生じたものとする。 (1)ウエハの回転:これはステージ座標系(X,Y)
に対するウエハの座標系(α,β)の残留回転誤差Θで
表される。 (2)ステージ座標系(X,Y)の直交度:これはX軸
方向及びY軸方向のウエハステージ10の送りが正確に
直交していないことにより生じ、直交度誤差Wで表され
る。 (3)ウエハの座標系(α,β)におけるα方向及びβ
方向の線形伸縮(ウエハスケーリング):これはウエハ
8が加工プロセス等によって全体的に伸縮することであ
る。この伸縮量はα方向及びβ方向についてそれぞれウ
エハスケーリングRx及びRyで表される。ただし、α
方向のウエハスケーリングRxはウエハ8上のα方向の
2点間の距離の実測値と設計値との比、β方向のウエハ
スケーリングRyはβ方向の2点間の実測値と設計値と
の比で表すものとする。 (4)ウエハ上の座標系(α,β)のステージ座標系
(X,Y)に対するオフセット:これはウエハ8がウエ
ハステージ10に対して全体的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。
Returning to FIG. 7A, the wafer 8 is placed on the wafer stage 10, and the projection image of the reticle is sequentially placed on each of the plurality of shot areas in which the chip patterns are already formed by the step-and-repeat method. Exposure is performed by overlapping. At this time, the correspondence relationship between the stage coordinate system (X, Y) that defines the movement position of the wafer stage 10 and the coordinate system (α, β) of the wafer 8 itself is not necessarily the same as the relationship in the previous process. Therefore, from the design coordinate value (CXn, CYn) of the reference point 28-n of each shot area 27-n related to the coordinate system (α, β), the stage coordinate system (X,
Even if the coordinates on Y) are obtained and the wafer 8 is moved based on these coordinates, the shot areas 27-n may not be precisely aligned. Therefore, in the present embodiment, first, it is assumed that the alignment error is caused by the following four factors as in the conventional example. (1) Wafer rotation: This is the stage coordinate system (X, Y)
Is represented by the residual rotation error Θ of the wafer coordinate system (α, β) with respect to. (2) Orthogonality of stage coordinate system (X, Y): This occurs because the feed of the wafer stage 10 in the X-axis direction and the Y-axis direction is not exactly orthogonal, and is represented by an orthogonality error W. (3) α direction and β in the wafer coordinate system (α, β)
Directional linear expansion / contraction (wafer scaling): This means that the wafer 8 expands / contracts as a whole due to a processing process or the like. This expansion / contraction amount is represented by wafer scaling Rx and Ry in the α direction and the β direction, respectively. Where α
The wafer scaling Rx in the direction is the ratio between the measured value and the design value of the distance between the two points in the α direction on the wafer 8, and the wafer scaling Ry in the β direction is the ratio between the measured value and the design value between the two points in the β direction. Shall be represented by. (4) Offset of the coordinate system (α, β) on the wafer with respect to the stage coordinate system (X, Y): This is caused by the wafer 8 being entirely displaced from the wafer stage 10 by a minute amount, and the offset amount OX , OY.

【0049】上記の(1)〜(4)の誤差要因が加わっ
た場合、基準点の設計上の座標値が(CXn,CYn)の
ショット領域について、実際に露光するにあたって位置
決めすべきステージ座標系(X,Y)上の座標(C′X
n,C′Yn)は以下のように表される。
When the above-mentioned error factors (1) to (4) are added, the stage coordinate system to be positioned for actual exposure for the shot area having the design coordinate value of the reference point (CXn, CYn). Coordinates on (X, Y) (C'X
n, C'Yn) is expressed as follows.

【0050】[0050]

【数6】 (Equation 6)

【0051】ここで、直交度誤差W及び残留回転誤差Θ
が微小量であるとして一次近似を行うと、(数6)は次
のようになる。
Here, the orthogonality error W and the residual rotation error Θ
When the first-order approximation is performed assuming that is a small amount, (Equation 6) is as follows.

【0052】[0052]

【数7】 (Equation 7)

【0053】ここまでは、各ショット領域27−n上の
基準位置(本実施例では各ショット領域の中心の基準
点)を正確に位置合わせすることについて説明してき
た。しかし、各ショット領域の基準点がそれぞれ正確に
位置合わせされたからといって、必ずしも各ショット領
域内のチップパターン全体とレチクル2の投影像とが隅
々まで正確に重なり合うとは限らない。
Up to this point, accurate alignment of the reference position on each shot area 27-n (the reference point at the center of each shot area in this embodiment) has been described. However, even if the reference points of the shot areas are accurately aligned, the entire chip pattern in each shot area and the projected image of the reticle 2 do not always exactly overlap each other.

【0054】次に、各ショット領域内の重ね合わせ誤差
について説明する。既に説明したように、図7(b)に
おいて、任意のショット領域27−n上の座標系(x,
y)上の設計上の座標値が(S1Xn,S1Yn)〜(S
4Xn,S4Yn)である位置にそれぞれアライメントマ
ーク29−n,30−n,34−n,35−nが形成さ
れている。本実施例では、その各ショット領域内の重ね
合わせ誤差が以下の要因から生じたものとする。 (5)チップパターンの回転(チップローテーショ
ン):これは、例えばウエハ8上にレチクル2の投影像
の露光を行う際、レチクル2がステージ座標系(X,
Y)に対して回転していたり、あるいはウエハステージ
10の動きにヨーイングが混入していたりするときに生
じるものであり、ショット領域の座標系(x,y)に対
する回転誤差θで表される。 (6)チップの直交度誤差:これは、例えばウエハ8上
にレチクル2の投影像を露光する際に、レチクル2上の
パターン自体の歪みや投影光学系PLのディストーショ
ン(歪曲収差)等によって生じるチップパターンの直交
度の誤差であり、角度誤差wで表される。 (7)チップの線形伸縮(チップスケーリング):これ
は、例えばウエハ8にレチクル2の投影像の露光を行う
際の投影倍率の誤差、あるいはウエハ8の加工プロセス
によってウエハ8が全体的又は部分的に伸縮することに
よって生じるものである。ここでは、ショット領域の座
標系(x,y)のx方向の2点間の距離の実測値と設計
値との比であるx方向のチップスケーリングrx、及び
y方向の2点間の距離の実測値(あるいは実測値の変動
分)と設計値との比であるy方向のチップスケーリング
ryで2方向の線形伸縮を表すものとする。
Next, the overlay error in each shot area will be described. As described above, in FIG. 7B, the coordinate system (x,
y) design coordinate values are (S1Xn, S1Yn) to (S1Xn, S1Yn)
4Xn, S4Yn), alignment marks 29-n, 30-n, 34-n, 35-n are formed respectively. In this embodiment, it is assumed that the overlay error in each shot area is caused by the following factors. (5) Rotation of chip pattern (chip rotation): This is because, for example, when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8, the reticle 2 moves in the stage coordinate system (X,
This occurs when the wafer is rotating with respect to Y) or yawing is mixed in the movement of the wafer stage 10, and is represented by a rotation error θ with respect to the coordinate system (x, y) of the shot area. (6) Chip orthogonality error: This occurs due to, for example, distortion of the pattern itself on the reticle 2 or distortion (distortion aberration) of the projection optical system PL when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8. This is an error in the orthogonality of the chip pattern and is represented by an angular error w. (7) Linear expansion / contraction of chips (chip scaling): This is an error in the projection magnification when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8, or the wafer 8 is wholly or partially covered by the processing process of the wafer 8. It is caused by stretching. Here, the chip scaling rx in the x direction, which is the ratio between the measured value and the design value of the distance between two points in the x direction of the coordinate system (x, y) of the shot area, and the distance between the two points in the y direction, It is assumed that the linear expansion / contraction in two directions is represented by the chip scaling ry in the y direction which is the ratio of the actually measured value (or the variation of the actually measured value) to the design value.

【0055】例えば、図8(a)は前工程で形成された
各ショット領域27−nのチップパターンに回転誤差及
び倍率誤差が生じているウエハ8Aを示し、この図8
(a)において、回転誤差及び倍率誤差が無い場合のシ
ョット領域の例を破線で囲んだショット領域36−6〜
36−10で表す。それに対して、ウエハ8A上に実際
に形成されているショット領域27−6〜27−10は
回転角及び倍率が異なっている。これらの誤差は、図8
(b)に示すように、ショット領域27−nが本来のシ
ョット領域36−nに対して傾斜しているチップローテ
ーション誤差と、図8(c)に示すように、ショット領
域27−nの倍率が本来のショット領域36−nの倍率
と異なっているチップスケーリング誤差とに分離でき
る。
For example, FIG. 8A shows a wafer 8A in which a rotation error and a magnification error occur in the chip pattern of each shot area 27-n formed in the previous step.
In (a), an example of a shot area in the case where there is no rotation error and magnification error is a shot area 36-6 surrounded by a broken line.
It is represented by 36-10. On the other hand, the shot areas 27-6 to 27-10 actually formed on the wafer 8A have different rotation angles and magnifications. These errors are
As shown in (b), a shot rotation error in which the shot area 27-n is inclined with respect to the original shot area 36-n, and a magnification of the shot area 27-n as shown in FIG. Can be separated into a chip scaling error different from the original magnification of the shot area 36-n.

【0056】但し、図8の例ではチップパターンの直交
度誤差wが無く、且つx方向のチップスケーリングrx
とy方向のチップスケーリングryとが等しい場合を示
している。上記の(5)〜(7)の誤差要因が加わった
場合、ショット領域27−n上の設計上の座標値が(S
NXn,SNYn)(N=1〜4)のアライメントマーク
29−n,30−n,34−n,35−nについて、実
際に位置合わせすべきショット領域の座標系(x,y)
上での座標値(S′NXn ,S′NYn )は以下のよ
うに表される。
However, in the example of FIG. 8, there is no orthogonality error w of the chip pattern, and the chip scaling rx in the x direction.
And the chip scaling ry in the y direction are equal to each other. When the above error factors (5) to (7) are added, the designed coordinate value on the shot area 27-n is (S
NXn, SNYn) (N = 1 to 4) alignment marks 29-n, 30-n, 34-n, 35-n, the coordinate system (x, y) of the shot area to be actually aligned.
The coordinate values (S'NXn, S'NYn) above are expressed as follows.

【0057】[0057]

【数8】 (Equation 8)

【0058】ここで、直交度誤差w及び回転誤差θが微
小量であるとして一次近似を行うと、(数8)は次式で
表される。
Here, if the linear approximation is performed assuming that the orthogonality error w and the rotation error θ are minute amounts, (Equation 8) is expressed by the following equation.

【0059】[0059]

【数9】 [Equation 9]

【0060】図7(b)において、任意のショット領域
27−nの基準点28−nのステージ座標系(X,Y)
上での配列座標値は(CXn,CYn)であるため、その
任意のショット領域上の任意のアライメントマーク(2
9−n又は30−n)のステージ座標系(X,Y)上の
設計上の座標値(DNXn ,DNYn )は、次のよう
に表される。但し、上述のようにNの値(1〜4)によ
ってアライメントマーク29−n〜35−nの区別を行
っている。
In FIG. 7B, the stage coordinate system (X, Y) of the reference point 28-n of the arbitrary shot area 27-n.
Since the array coordinate value above is (CXn, CYn), any alignment mark (2
The design coordinate values (DNXn, DNYn) on the stage coordinate system (X, Y) of 9-n or 30-n) are expressed as follows. However, as described above, the alignment marks 29-n to 35-n are distinguished by the value of N (1 to 4).

【0061】[0061]

【数10】 (Equation 10)

【0062】上述の(5)〜(7)の3個の誤差は、ウ
エハ8上の各ショット領域のアライメントマークを焼き
付けた層にチップパターンを焼き付けた際に生じる。実
際には更に、ウエハ8の加工プロセスによって生じる上
述の(2)や(3)の誤差の影響を受けるため、アライ
メントマーク29−n,30−n,34−n,35−n
がステージ座標系(X,Y)上で実際にあるべき位置の
座標を(FNXn,FNYn)(N=1〜4)とすると、
この座標値(FNXn,FNYn)は(数8)及び(数1
0)から次のように表される。
The above-mentioned three errors (5) to (7) occur when the chip pattern is printed on the layer on which the alignment mark of each shot area on the wafer 8 is printed. In reality, the alignment marks 29-n, 30-n, 34-n, and 35-n are affected by the above-mentioned errors (2) and (3) caused by the processing process of the wafer 8.
Let (FNXn, FNYn) (N = 1 to 4) be the coordinates of the position that should actually be on the stage coordinate system (X, Y),
The coordinate values (FNXn, FNYn) are (Equation 8) and (Equation 1)
0) is expressed as follows.

【0063】[0063]

【数11】 [Equation 11]

【0064】次に、本実施例では最小自乗法の適用を容
易にするため、その(数11)中のα方向のウエハスケ
ーリングRx、及びβ方向のウエハスケーリングRyを
それぞれ新たなパラメータΓx、及びΓyを用いて次の
(数12)のように表す。同様に、その(数11)中の
x方向のチップスケーリングrx、及びy方向のチップ
スケーリングryをそれぞれ新たなパラメータγx、及
びγyを用いて次の(数11)のように表す。
Next, in the present embodiment, in order to facilitate the application of the method of least squares, the α-direction wafer scaling Rx and the β-direction wafer scaling Ry in (Equation 11) are respectively changed to new parameters Γx and It is expressed as in the following (Equation 12) using Γy. Similarly, the chip scaling rx in the x direction and the chip scaling ry in the y direction in the (Equation 11) are expressed as in the following (Equation 11) using new parameters γx and γy, respectively.

【0065】[0065]

【数12】 (Equation 12)

【0066】これら新たなそれぞれ線形伸縮の変化分を
示す4個のパラメータΓx、Γy、γx、及びγyを用
いてその(数11)を書き換えると、(数11)は近似
的に次のようになる。
When the (Equation 11) is rewritten using four parameters Γx, Γy, γx, and γy showing these new changes in linear expansion and contraction, (Equation 11) is approximately as follows. Become.

【0067】[0067]

【数13】 (Equation 13)

【0068】この(数13)において、2次元ベクトル
を2行×1列の行列とみなすと、この(数13)を以下
のような変換行列を用いた座標変換式に書き直すことが
できる。
In this (Equation 13), if the two-dimensional vector is regarded as a matrix of 2 rows × 1 column, this (Equation 13) can be rewritten as a coordinate conversion equation using the following conversion matrix.

【0069】[0069]

【数14】 [Equation 14]

【0070】但し、(数14)の各変換行列は次のよう
に定義される。
However, each conversion matrix of (Equation 14) is defined as follows.

【0071】[0071]

【数15】 (Equation 15)

【0072】(数14)の座標変換式における変換行列
A,B,Oに含まれる10個の誤差パラメータ(Θ,
W,Γx(=Rx−1),Γy,OX,OY,θ,w,γ
x(=rx−1),γy)は例えば最小自乗法により求
めることができる。本実施例では、(数14)の座標変
換式に基づいてウエハ8の各ショット領域のステージ座
標系(X,Y)上での計算上の座標、及びチップの各誤
差を求める。そして、それをもとに、チップローテーシ
ョン誤差及びチップ倍率誤差等の補正を行った上で、ウ
エハ8の各ショット領域とレチクルとの位置合わせを行
う。なお、必ずしも最小自乗法を(数14)に適用する
必要はなく、例えば(数11)の段階で10個の誤差パ
ラメータを求めても良い。
The ten error parameters (θ, θ) included in the transformation matrices A, B, and O in the coordinate transformation equation of (Equation 14).
W, Γx (= Rx−1), Γy, OX, OY, θ, w, γ
x (= rx−1), γy) can be obtained by, for example, the method of least squares. In the present embodiment, the calculated coordinates of each shot area of the wafer 8 on the stage coordinate system (X, Y) and each error of the chip are obtained based on the coordinate conversion formula (Equation 14). Then, based on this, after correcting the chip rotation error, the chip magnification error, etc., each shot area of the wafer 8 is aligned with the reticle. Note that the least squares method is not necessarily applied to (Equation 14), and 10 error parameters may be obtained at the stage of (Equation 11), for example.

【0073】また、本実施例では以下で説明するよう
に、ウエハ8上のショット領域から予め選択されたショ
ット領域(サンプルショット)内で、更に選択されたア
ライメントマークの座標位置を計測し、この計測結果を
(数14)に適用して最小自乗法により10個のパラメ
ータを求め、このパラメータに基づいて各ショット領域
の配列座標を算出している。
Further, in the present embodiment, as described below, the coordinate position of the further selected alignment mark is measured in the shot area (sample shot) preselected from the shot area on the wafer 8 and The measurement result is applied to (Equation 14) to obtain 10 parameters by the least squares method, and the array coordinates of each shot area are calculated based on these parameters.

【0074】具体的に、図2のステップ107におい
て、ウエハホルダー9上に今回の露光対象であるウエハ
8のロードが行われる。ウエハ8の各ショット領域には
それぞれ、前工程において既にチップパターンが形成さ
れている。更に、図7(b)に示すように、ウエハ8上
の各ショット領域27−nにはそれぞれ4個の十字型の
アライメントマーク29−n,30−n,34−n及び
35−nが形成されている。
Specifically, in step 107 of FIG. 2, the wafer 8 to be exposed this time is loaded on the wafer holder 9. A chip pattern is already formed in each shot area of the wafer 8 in the previous process. Further, as shown in FIG. 7B, four cross-shaped alignment marks 29-n, 30-n, 34-n and 35-n are formed in each shot area 27-n on the wafer 8. Has been done.

【0075】次に、図2のステップ108において、ウ
エハ8の原点設定(プリアライメント)を行う。その後
ステップ109において、図3のオフ・アクシス方式の
アライメント系15を用いて、ウエハ8上の5個以上の
アライメントマーク(29−n,30−n,34−n又
は35−n)のステージ座標系(X,Y)上での座標値
(FMNXn,FMNYn)を実測する。1個のアライメ
ントマークにはX方向及びY方向の2つの成分があるた
め、5個以上のアライメントマークの座標値を実測する
ことにより、10個以上のパラメータの値を決定するこ
とができる。
Next, in step 108 of FIG. 2, the origin of the wafer 8 is set (pre-alignment). Then, in step 109, stage coordinates of five or more alignment marks (29-n, 30-n, 34-n, or 35-n) on the wafer 8 are aligned using the off-axis alignment system 15 of FIG. The coordinate value (FMNXn, FMNYn) on the system (X, Y) is measured. Since one alignment mark has two components in the X direction and the Y direction, the values of 10 or more parameters can be determined by actually measuring the coordinate values of 5 or more alignment marks.

【0076】本実施例で実測するアライメントマーク
は、3個以上のショット領域27−nから選択する必要
があるが、必ずしも1個のショット領域27−nから4
個のアライメントマーク29−n〜35−nを選択する
必要はなく、1個のショット領域27−nからそれぞれ
1個のアライメントマーク(29−n,30−n,34
−n又は35−n)を選択するようにしてよい。
The alignment mark actually measured in this embodiment needs to be selected from three or more shot areas 27-n, but one shot area 27-n to 4 is not necessarily used.
It is not necessary to select the alignment marks 29-n to 35-n, and one alignment mark (29-n, 30-n, 34) is selected from each shot area 27-n.
-N or 35-n) may be selected.

【0077】この場合、ウエハ8上で選択された複数の
ショット領域27−nの基準点28−nの、ウエハ8上
の座標系(α,β)上での設計上の配列座標値(CX
n,CYn)と、測定されたアライメントマークの各ショ
ット領域27−n上の座標系(x,y)での設計上の座
標値(相対座標値)(SNXn,SNYn)とが予め分か
っている。次に、ステップ110において、(数11)
の右辺に、測定されたアライメントマークが属するショ
ット領域の基準点の設計上の配列座標値(CXn,CY
n)、及びそのアライメントマークの基準点に関する設
計上の相対座標値(SNXn,SNYn)を代入すること
により、そのアライメントマークがステージ座標系
(X,Y)上であるべき計算上の座標値(FNXn,F
NYn)を求める。
In this case, the design array coordinate values (CX of the reference points 28-n of the plurality of shot areas 27-n selected on the wafer 8 on the coordinate system (α, β) on the wafer 8 (CX
n, CYn) and the designed coordinate values (relative coordinate values) (SNXn, SNYn) of the measured alignment marks in the coordinate system (x, y) on each shot area 27-n are known in advance. . Next, in step 110, (Equation 11)
On the right side of, the designed array coordinate values (CXn, CY) of the reference point of the shot area to which the measured alignment mark belongs.
n) and relative design coordinate values (SNXn, SNYn) regarding the reference point of the alignment mark, the calculated coordinate value () of the alignment mark on the stage coordinate system (X, Y) ( FNXn, F
NYn) is calculated.

【0078】次に、最小自乗法により(数14)を満足
する10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,O
X,OY,θ,w,γx,γy)を求める。具体的には、
実際に計測された座標値(FMNXn,FMNYn)とそ
の計算上の座標値(FNXn,FNYn)との差(ENX
n,ENYn)をアライメント誤差と考える。従って、E
NXn =FMNXn −FNXn 、ENYn =FMN
Yn −FNYn が成立している。そして、5組以上の
アライメント誤差(ENXn,ENYn)、即ち10個以
上のアライメント誤差の自乗和をそれら10個の誤差パ
ラメータで順次偏微分し、その値がそれぞれ0になるよ
うな方程式をたてて、それら10個の連立方程式を解け
ば10個の誤差パラメータを求めることができる。これ
が本実施例のEGA演算である。
Next, ten error parameters (Θ, W, Γx, Γy, O) satisfying (Equation 14) are calculated by the least squares method.
X, OY, θ, w, γx, γy). In particular,
The difference (ENX) between the actually measured coordinate value (FMNXn, FMNYn) and the calculated coordinate value (FNXn, FNYn).
n, ENY n) is considered an alignment error. Therefore, E
NXn = FMNXn-FNXn, ENYn = FMN
Yn-FNYn is established. Then, five or more sets of alignment errors (ENXn, ENYn), that is, the sum of squares of 10 or more alignment errors are sequentially partial differentiated with these 10 error parameters, and equations are created so that the respective values become 0. Then, by solving these 10 simultaneous equations, 10 error parameters can be obtained. This is the EGA calculation of this embodiment.

【0079】その後ステップ111において、(数4)
の変換行列AR中のレチクルの回転誤差ΘRを基準とし
て、(数9)の変換行列A中のウエハの残留回転誤差
(ウエハローテーション誤差)Θと変換行列B中のチッ
プローテーションの回転誤差θとの和(Θ+θ)を回転
誤差ΘRに合わせ込む。そのためには、図3のウエハス
テージ10によりウエハ8を回転させると共に、ウエハ
ステージ10の走り方向をレチクル2の回転に合わせて
斜めに設定する。なお、ウエハ8を回転する代わりに、
レチクル2側を回転してもよい。
Then, in step 111, (Equation 4)
With reference to the rotation error ΘR of the reticle in the conversion matrix AR, the residual rotation error (wafer rotation error) Θ of the wafer in the conversion matrix A of (Equation 9) and the rotation error θ of the chip rotation in the conversion matrix B. The sum (Θ + θ) is adjusted to the rotation error ΘR. For that purpose, the wafer 8 is rotated by the wafer stage 10 in FIG. 3, and the traveling direction of the wafer stage 10 is set obliquely in accordance with the rotation of the reticle 2. Instead of rotating the wafer 8,
The reticle 2 side may be rotated.

【0080】但し、ウエハ8を回転した場合には、ウエ
ハ8のオフセット誤差(OX,OY)が変化する虞がある
ため、再びアライメントマークの座標値の計測を行った
後、従来の通常のEGA演算を行って誤差パラメータを
求め直す必要がある。そこで、例えばウエハ8を所定角
度だけ回転した場合には、従来のチップパターン内の誤
差を考慮しない場合と同様に、ウエハ8上の少なくとも
3個のショット領域のアライメントマークのステージ座
標系(X,Y)での座標値を計測し直す。そして、その
結果から6個の誤差パラメータ(Θ,W,Rx,Ry,
OX,OY)の値を決定し、この結果から算出した配列座
標に基づいて各ショット領域の位置合わせを行って露光
を行う。これは、ウエハ8の回転後の新たな残留回転誤
差Θが、ステップ111で回転した角度に対応する値か
どうかを確認する意味もある。
However, when the wafer 8 is rotated, the offset error (OX, OY) of the wafer 8 may change. Therefore, after the coordinate values of the alignment marks are measured again, the conventional normal EGA is used. It is necessary to recalculate the error parameter by performing calculation. Therefore, for example, when the wafer 8 is rotated by a predetermined angle, as in the case where the error in the conventional chip pattern is not considered, the stage coordinate system (X, X, Remeasure the coordinate values in Y). Then, from the result, six error parameters (Θ, W, Rx, Ry,
The value of (OX, OY) is determined, and each shot area is aligned based on the array coordinates calculated from this result and exposure is performed. This also means to confirm whether the new residual rotation error Θ after the rotation of the wafer 8 is a value corresponding to the angle rotated in step 111.

【0081】レチクル2の直交度誤差WR、及びチップ
の直交度誤差wは、厳密な意味では補正できないが適度
にレチクル2を回転させることで、その誤差を小さく抑
えることができる。そこで、レチクル2の直交度誤差W
R、ウエハ8の回転誤差Θ、チップの回転誤差θ及び直
交度誤差wのそれぞれの絶対値の和が最小になるよう
に、レチクル2の回転量を最適化することも可能であ
る。
The orthogonality error WR of the reticle 2 and the orthogonality error w of the chip cannot be corrected in a strict sense, but the error can be suppressed to a small value by appropriately rotating the reticle 2. Therefore, the orthogonality error W of the reticle 2
It is also possible to optimize the rotation amount of the reticle 2 so that the sum of the absolute values of R, the rotation error Θ of the wafer 8, the rotation error θ of the chip, and the orthogonality error w is minimized.

【0082】次に、ステップ112において、(数4)
の行列AR内のレチクル2の投影像の倍率誤差RRx,
RRy、及び(数9)の変換行列B中のチップスケーリ
ング誤差rx,ryを補正するように、図2の結像特性
制御装置14を介して投影光学系PLの投影倍率を調整
する。この場合、本実施例では、レチクル2の投影像の
倍率を直接計測できるため、先ずウエハ8上の第1層目
に露光を行う際には、レチクル2の倍率誤差RRx及び
RRyが正確に1になるように、投影光学系PLの投影
倍率を調整する。倍率誤差RRx及びRRyが正確に1
になる状態で、レチクル2のパターンの投影光学系PL
による投影像が、設計値通りの大きさになる。
Next, in step 112, (Equation 4)
Magnification error RRx of the projected image of the reticle 2 in the matrix AR of
The projection magnification of the projection optical system PL is adjusted via the imaging characteristic control device 14 of FIG. 2 so as to correct RRy and the chip scaling errors rx and ry in the conversion matrix B of (Equation 9). In this case, in this embodiment, since the magnification of the projected image of the reticle 2 can be directly measured, the magnification errors RRx and RRy of the reticle 2 are exactly 1 when the first layer on the wafer 8 is exposed. The projection magnification of the projection optical system PL is adjusted so that Magnification errors RRx and RRy are exactly 1
The projection optical system PL for the pattern of the reticle 2
The projected image by is the size as designed.

【0083】なお、図6に示すように本実施例のレチク
ル2のアライメントマーク像43AW〜43HWは、投
影光学系PLの有効露光フィールド42内で実際の矩形
の露光領域の外側にあることもあるため、投影光学系P
Lの投影倍率を計測する際に、レンズのディストーショ
ンの影響を大きく受ける。そこで、予め露光領域内にア
ライメントマーク像が投影されるような基準レチクルを
用いて、この基準レチクルの投影像の倍率が設計値通り
になるように、投影光学系PLの投影倍率のオフセット
補正を行っておいてもよい。この場合には、ウエハ8上
の第1層目に露光を行う際の投影倍率の補正は不要とな
る。
As shown in FIG. 6, the alignment mark images 43AW to 43HW of the reticle 2 of this embodiment may be outside the actual rectangular exposure area within the effective exposure field 42 of the projection optical system PL. Therefore, the projection optical system P
When measuring the projection magnification of L, it is greatly affected by lens distortion. Therefore, by using a reference reticle in which an alignment mark image is projected in the exposure area in advance, offset correction of the projection magnification of the projection optical system PL is performed so that the magnification of the projection image of the reference reticle is equal to the design value. You may go. In this case, it is not necessary to correct the projection magnification when exposing the first layer on the wafer 8.

【0084】次に、ウエハ8の第2層目以降にレチクル
2のパターン像を露光する際には、チップスケーリング
誤差rx,ryを基準として、投影光学系PLの投影倍
率を補正する。これにより、レチクル2の投影像の大き
さとウエハ2上に既に形成されているチップパターンの
大きさとが等しくなる。その後、図2のステップ113
において、ステップ110で求めた誤差パラメータより
なる要素を含む変換行列A及びOを用いて、次式にウエ
ハ8上の各ショット領域27−nの基準点28−nの設
計上の配列座標値(CXn,CYn)を代入することによ
り、その基準点28−nのステージ座標系(X,Y)上
での計算上の配列座標値(GXn,GYn)を求める。但
し、上述したように、ステップ107でローテーション
誤差を補正するためにウエハ8側を回転した場合には、
再び計測したアライメントマークの座標に基づいて、各
基準点28−nのステージ座標系(X,Y)上での計算
上の配列座標値(GXn,GYn)を求める。
Next, when the pattern image of the reticle 2 is exposed on the second and subsequent layers of the wafer 8, the projection magnification of the projection optical system PL is corrected with reference to the chip scaling errors rx and ry. As a result, the size of the projected image of the reticle 2 becomes equal to the size of the chip pattern already formed on the wafer 2. Then, step 113 in FIG.
In the following, using the conversion matrices A and O including the elements composed of the error parameters obtained in step 110, the design array coordinate value (of the reference point 28-n of each shot area 27-n on the wafer 8 is designed as follows: By substituting CXn, CYn), a calculated array coordinate value (GXn, GYn) of the reference point 28-n on the stage coordinate system (X, Y) is obtained. However, as described above, when the wafer 8 side is rotated to correct the rotation error in step 107,
Based on the measured coordinates of the alignment mark again, the calculated array coordinate value (GXn, GYn) of each reference point 28-n on the stage coordinate system (X, Y) is obtained.

【0085】[0085]

【数16】 (Equation 16)

【0086】そして、ステップ114において、計算に
より得られた配列座標(GXn,GYn)及び予め、同時
ベースライン計測によって求めてあるベースライン量に
基づいて、ウエハ8上の各ショット領域27−nの基準
点28−nを順次投影光学系PLの露光フィールド42
内の所定の位置に位置合わせして、当該ショット領域2
7−nに対してレチクル2のパターン像を投影露光す
る。そして、ウエハ8上の全てのショット領域への露光
が終了した後に、ウエハ8の現像等の処理が行われる。
Then, in step 114, based on the array coordinates (GXn, GYn) obtained by the calculation and the baseline amount previously obtained by the simultaneous baseline measurement, each shot area 27-n on the wafer 8 is determined. The reference points 28-n are sequentially set to the exposure field 42 of the projection optical system PL.
The shot area 2 is aligned with a predetermined position inside the shot area 2
The pattern image of the reticle 2 is projected and exposed to 7-n. Then, after the exposure of all shot areas on the wafer 8 is completed, processing such as development of the wafer 8 is performed.

【0087】その後、ロットの途中の所定枚数、また
は、1枚のウエハの露光処理が終了した時点で、新たに
同時ベースライン計測を行う。このとき、上述したレチ
クル多点計測(ステップ103、104)は行わず、予
めロットの最初で算出し、記憶されているオフセットデ
ータ(RRx,RRy,ΘR,ORX,ORY )を読み
出す。以降は、上述したとおりの手順によって露光作業
を行うのであるが、ステップ106で読み出したオフセ
ットデータを使ってステップ111、112を実行する
点が、ロットの最初のウエハを処理する場合と異なる。
After that, at the time when the exposure processing of a predetermined number of wafers in the middle of the lot or one wafer is completed, new simultaneous baseline measurement is performed. At this time, the reticle multi-point measurement (steps 103 and 104) described above is not performed, and the offset data (RRx, RRy, ΘR, ORX, ORY) that is calculated and stored in advance at the beginning of the lot is read. After that, the exposure operation is performed by the procedure described above, but the point that steps 111 and 112 are executed using the offset data read in step 106 is different from the case of processing the first wafer of the lot.

【0088】本実施例では(数4)及び(数14)に示
すように、変換行列A及びOのみならず、レチクルの回
転誤差、レチクルの倍率誤差、チップローテーション、
及びチップスケーリングのパラメータ等をも考慮してい
るので、レチクル2の回転、投影光学系PLの倍率誤
差、各ショット領域に転写されるチップパターン自体の
伸縮や回転などの影響を小さく抑え、ウエハ上の各ショ
ット領域のチップパターンとレチクルのパターンの投影
像とをより高精度に重ね合わせることができる。
In this embodiment, as shown in (Equation 4) and (Equation 14), not only the transformation matrices A and O, but also reticle rotation error, reticle magnification error, chip rotation,
Since the parameters of the chip scaling are also taken into consideration, the effects of the rotation of the reticle 2, the magnification error of the projection optical system PL, the expansion and contraction and rotation of the chip pattern itself transferred to each shot area are suppressed, and It is possible to superimpose the chip pattern of each shot area and the projected image of the reticle pattern with higher accuracy.

【0089】なお、上述実施例では図7(b)に示した
ように、ステージ座標系上のX方向及びY方向に同時に
位置合わせできる十字型のアライメントマーク29−n
〜35−nをショット領域の座標系上のx軸上に2個、
及びy軸上に2個設けている。しかしながら、例えば1
直線上に4個のアライメントマークが配列されないよう
にすれば、必ずしもそのような配置でなくとも良い。例
えば、各ショット領域の4隅にアライメントマークを配
置する。また、各アライメントマークは各ショット領域
間のストリートライン領域上に形成しても良い。また、
X方向用の1次元のアライメントマークとY方向用の1
次元のアライメントマークとをそれぞれ別に設けても、
その配置に注意すれば上述実施例と全く同様に(数1
4)の変換行列A,B,Oを求めることができる。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 7B, a cross-shaped alignment mark 29-n which can be simultaneously aligned in the X and Y directions on the stage coordinate system.
2 to 35-n on the x-axis on the coordinate system of the shot area,
And two on the y-axis. However, for example, 1
If the four alignment marks are not arranged on a straight line, such an arrangement is not always necessary. For example, alignment marks are arranged at the four corners of each shot area. Further, each alignment mark may be formed on the street line area between each shot area. Also,
One-dimensional alignment mark for X direction and 1 for Y direction
Even if the dimensional alignment marks are provided separately,
If attention is paid to the arrangement, exactly the same as the above-mentioned embodiment (Equation 1)
The transformation matrices A, B and O of 4) can be obtained.

【0090】但し、本実施例のような2次元の位置を特
定できる十字マークの代わりに、X方向又はY方向の位
置だけを検出できる1次元のアライメントマーク(回折
格子マーク等)を使用する場合には、10個のパラメー
タの値を決定するために、10個以上の1次元のアライ
メントマークの座標値を実測する必要がある。また、上
述実施例では、チップローテーションの回転誤差θ、チ
ップの直交度誤差w及びチップスケーリングrx,ry
を求めるために、ウエハ8の各ショット領域27−n内
に4個の2次元のアライメントマーク29−n〜35−
nを設けている。しかしながら、各ショット領域27−
nの基準点のオフセット(x方向及びy方向)を考慮し
ても、求めるべきパラメータは6個であるため、各ショ
ット領域27−nには3個の2次元のアライメントマー
ク(例えば29−n,30−n及び34−n)を設ける
だけでも良い。このように2次元のアライメントマーク
を使用する際には、常に2つのアライメントマークが選
択されることになる。但し、1次元のアライメントマー
クであれば、各ショット領域27−nにそれぞれ6個の
アライメントマークを形成する必要がある。
However, in the case of using a one-dimensional alignment mark (diffraction grating mark or the like) capable of detecting only the position in the X direction or the Y direction, instead of the cross mark that can specify the two-dimensional position as in the present embodiment. In order to determine the values of 10 parameters, it is necessary to actually measure the coordinate values of 10 or more one-dimensional alignment marks. Further, in the above-described embodiment, the rotation error θ of the chip rotation, the orthogonality error w of the chip, and the chip scaling rx, ry.
In order to obtain the two-dimensional alignment marks 29-n to 35-in each shot area 27-n of the wafer 8.
n is provided. However, each shot area 27-
Even if the offsets of the n reference points (in the x direction and the y direction) are taken into consideration, there are six parameters to be obtained, so that three two-dimensional alignment marks (29-n, for example, 29-n) are provided in each shot area 27-n. , 30-n and 34-n) may be provided. Thus, when using the two-dimensional alignment mark, two alignment marks are always selected. However, if it is a one-dimensional alignment mark, it is necessary to form six alignment marks in each shot area 27-n.

【0091】また、上述実施例では、ウエハ8上の各シ
ョット領域内で多点計測を行っているが、通常のEGA
方式をそのまま適用して各ショット領域内ではそれぞれ
特定の1個のマークの位置を検出するようにしてもよ
い。この場合には、(数14)において行列Bを無視し
て、例えばウエハローテーションの誤差Θをレチクルの
回転誤差ΘRに合わせるようにすればよい。
In the above-described embodiment, multipoint measurement is performed within each shot area on the wafer 8.
The method may be applied as it is to detect the position of one specific mark in each shot area. In this case, the matrix B in (Equation 14) may be ignored, and the wafer rotation error Θ may be matched with the reticle rotation error ΘR, for example.

【0092】また、上述実施例では、レチクル2の直交
度誤差WRについては積極的に補正を行っていない。し
かしながら、例えば投影光学系PLを構成する一部のレ
ンズをトロイダル面に形成しておき、そのレンズを光軸
の回りに回転できる機構を設け、この機構で投影像の直
交度誤差WRが最小になるように、そのレンズを回転さ
せてもよい。これにより、レチクル2の描画誤差等に起
因する直交度誤差WRを小さくすることができる。
In the above embodiment, the orthogonality error WR of the reticle 2 is not positively corrected. However, for example, a part of the lenses forming the projection optical system PL is formed on the toroidal surface, and a mechanism capable of rotating the lenses around the optical axis is provided. With this mechanism, the orthogonality error WR of the projected image is minimized. The lens may be rotated so that Thereby, the orthogonality error WR due to the drawing error of the reticle 2 or the like can be reduced.

【0093】更に、上述実施例のように、ウエハ8のシ
ョット配列誤差が線形であるものとしたアライメント方
式は、EGA方式に属するものである。更に、上述実施
例のEGA方式では、ショット領域毎のチップローテー
ションやチップ倍率(ディストーションを含む)の誤差
が同一ウエハ内では一定であるものとして、チップロー
テーションやチップ倍率誤差を求めていた。そこで、ウ
エハ上の局所的な配列誤差やディストーション成分の変
動(非線形性)が大きい場合にも、それらチップローテ
ーションやチップ倍率誤差を良好に補正して、高精度に
位置合わせができるアライメント方式が望まれる。以下
では、上述のEGA方式を改良してより高精度に位置合
わせができる本発明の第2実施例につき説明する。この
アライメント方式は、上述実施例に特願平4−2971
21号で提案されているアライメント方式を適用したも
のである。
Further, the alignment method in which the shot arrangement error of the wafer 8 is linear as in the above-described embodiment belongs to the EGA method. Further, in the EGA method of the above-described embodiment, the error in the chip rotation and the chip magnification (including distortion) for each shot area is constant within the same wafer, and the chip rotation and the chip magnification error are obtained. Therefore, it is desirable to provide an alignment method capable of performing highly accurate alignment by appropriately correcting the chip rotation and the chip magnification error even when the local arrangement error on the wafer and the fluctuation (non-linearity) of the distortion component are large. Be done. In the following, a second embodiment of the present invention will be described in which the above-mentioned EGA method is improved and alignment can be performed with higher accuracy. This alignment method is similar to the above-mentioned embodiment in Japanese Patent Application No. 4-2971.
The alignment method proposed in No. 21 is applied.

【0094】本発明の第2実施例につき図9を参照して
説明する。本実施例でも図3に示す投影露光装置を使用
するが、本実施例では第1実施例で使用されたEGA方
式のアライメントを更に改良した、第1の重み付きのエ
ンハンスト・グローバル・アライメント方式(以下、
「W1−EGA方式」という)のアライメントを行う。
このW1−EGA方式のアライメントは、「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」ことに着目したものである。そ
して、このW1−EGA方式のアライメントでは、後述
のようにサンプルショットとの距離に応じて重み付けが
行われる。
The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection exposure apparatus shown in FIG. 3 is also used in this embodiment, but in this embodiment, the EGA alignment used in the first embodiment is further improved, and the first weighted enhanced global alignment method ( Less than,
"W1-EGA method") is performed.
This W1-EGA method alignment is effective against “regular non-linear distortion”, and “even if the substrate has a regular non-linear distortion, the alignment error in the local region on the substrate is small. It is focused on "almost equal". Then, in this W1-EGA alignment, weighting is performed according to the distance to the sample shot, as described later.

【0095】図9は本実施例で露光対象とするウエハ8
を示し、この図9において、ウエハ8上のi番目のショ
ット領域ESiの計算上の座標位置を決定する際、この
ショット領域ESiとm個(図8ではm=9)のサンプ
ルショットSA1〜SA9との間の距離LK1〜LK9
に応じて、それら9個のサンプルショット内のアライメ
ントマークの計測された座標位置(アライメントデー
タ)のそれぞれに重みWinが与えられる。具体的にサ
ンプルショットSA1の2個のアライメントマークMA
1,MB1の計測された座標位置には、距離LK1に応
じた重みWi1が与えられる。なお、より厳密には、シ
ョット領域ESiの基準点から各サンプルショット内の
各アライメントマークまでの距離に応じて、それぞれ重
みを付すことが望ましい。また、各サンプルショットに
おいて、必ずしも2個のアライメントマークの座標を計
測する必要はない。
FIG. 9 shows a wafer 8 to be exposed in this embodiment.
In FIG. 9, when determining the calculated coordinate position of the i-th shot area ESi on the wafer 8, this shot area ESi and m (in FIG. 8, m = 9) sample shots SA1 to SA9 are shown. Distance between LK1 and LK9
Accordingly, the weight Win is given to each of the measured coordinate positions (alignment data) of the alignment marks in the nine sample shots. Specifically, the two alignment marks MA of the sample shot SA1
A weight Wi1 corresponding to the distance LK1 is given to the measured coordinate positions of 1 and MB1. More strictly, it is desirable to give weights according to the distance from the reference point of the shot area ESi to each alignment mark in each sample shot. Further, it is not always necessary to measure the coordinates of the two alignment marks in each sample shot.

【0096】このW1−EGA方式では、EGA方式に
おける単なる自乗和の残留誤差成分の代わりに、次の
(数12)よりなる残留誤差成分Eiを定義する。この
(数17)において、座標値(FMNXn ,FMNY
n )は、n番目のサンプルショット内のN番目のアラ
イメントマークの実際に計測された座標値、座標値(F
NXn ,FNYn)はその計算上の座標値である。
In the W1-EGA method, the residual error component Ei of the following (Equation 12) is defined instead of the residual error component of the simple sum of squares in the EGA method. In this (Equation 17), coordinate values (FMNXn, FMNY
n) is the actually measured coordinate value of the Nth alignment mark in the nth sample shot, the coordinate value (F
NXn, FNYn) are the calculated coordinate values.

【0097】[0097]

【数17】 [Equation 17]

【0098】そして、このように定義される残留誤差成
分Eiが最小になるように(数14)を満足する10個
の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,OX,OY,
θ,w,γx,γy)を求める。なお、ここでは各ショ
ット領域ESi毎に使用するサンプルショットSA1〜
SA9は同一であるが、当然に各ショット領域ESi毎
に各サンプルショットSAnまでの距離は異なる。従っ
て、サンプルショットSAnの座標位置(アライメント
データ)に与える重みWinはショット領域ESi毎に
変化する。そして、ショット領域ESi毎に誤差パラメ
ータ(Θ,W,Rx,Ry,OX,OY,θ,w,rx,
ry)を決定して、先ず(数14)の変換行列A中のウ
エハローテーション誤差Θ、及び変換行列B中のチップ
ローテーション誤差θを補正すると共に、(数14)の
変換行列B中のチップ倍率誤差(チップスケーリングγ
x,γy)を補正する。
Then, ten error parameters (Θ, W, Γx, Γy, OX, OY, which satisfy (Equation 14) are set so that the residual error component Ei defined in this way is minimized.
θ, w, γx, γy) is obtained. Note that here, sample shots SA1 to SA1 used for each shot area ESi
SA9 is the same, but naturally the distance to each sample shot SAn is different for each shot area ESi. Therefore, the weight Win given to the coordinate position (alignment data) of the sample shot SAn changes for each shot area ESi. Then, error parameters (Θ, W, Rx, Ry, OX, OY, θ, w, rx,
ry) and first correct the wafer rotation error Θ in the conversion matrix A of (Equation 14) and the chip rotation error θ in the conversion matrix B, and at the same time, correct the chip magnification in the conversion matrix B of (Equation 14). Error (chip scaling γ
x, γy) is corrected.

【0099】その後、誤差パラメータ(Θ,W,Γx,
Γy,OX,OY)よりなる要素を含む変換行列A及びO
を用いて、(数16)にウエハ8上の当該ショット領域
ESiの設計上の配列座標値を代入することにより、そ
のショット領域ESiの基準点のステージ座標系(X,
Y)上での計算上の配列座標値を求める。なお、既に説
明したように、ウエハ8側を回転させた場合には、改め
て計測したアライメントマークの座標に基づいて、通常
のEGA演算により配列座標値を求める。
After that, the error parameters (Θ, W, Γx,
Γy, OX, OY) transformation matrix A and O containing elements
By substituting the designed array coordinate value of the shot area ESi on the wafer 8 into (Expression 16), the stage coordinate system (X,
Y) Calculate the calculated array coordinate value. As described above, when the wafer 8 side is rotated, the array coordinate value is obtained by the normal EGA calculation based on the coordinates of the alignment mark newly measured.

【0100】このようにW1−EGA方式ではウエハ8
上の各ショット領域ESi毎に、各サンプルショットS
Anの座標データに対する重みWinが変化する。一例
としてその重み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
数として次のように表す。但し、パラメータ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。
Thus, in the W1-EGA method, the wafer 8 is
For each shot area ESi above, each sample shot S
The weight Win for the coordinate data of An changes. As an example, the weight Win is set to the i-th shot area ESi.
And as a function of the distance LKn between the n-th sample shot SAn. However, the parameter S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0101】[0101]

【数18】 (Equation 18)

【0102】この(数18)から明かなように、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SAn程、そのアライメントデータに与える重
みWinが大きくなるようになっている。また、(数1
8)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上述実施例のEGA方式で得られる
結果とほぼ等しくなる。一方、ウエハ8上の露光すべき
ショット領域ESiを全てサンプルショットSAnと
し、パラメータSの値を十分零に近づけると、各ショッ
ト領域毎にウエハマークの位置を計測して位置合わせを
行う所謂ダイ・バイ・ダイ方式で得られる結果とほぼ等
しくなる。即ち、W1−EGA方式では、パラメータS
を適当な値に設定することにより、EGA方式とダイ・
バイ・ダイ方式との中間の効果を得ることができる。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、ダイ・バイ・ダイ方
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、非線形成分によるアライメント誤差を良好に除去
することができる。また、アライメントセンサーの計測
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
とができる。
As is clear from this (Equation 18), the shorter the distance LKn to the i-th shot area ESi, the shorter the sample shot SAn, the greater the weight Win given to the alignment data. Also, (Equation 1)
In 8), when the value of the parameter S is sufficiently large, the result of the statistical calculation process is almost equal to the result obtained by the EGA method of the above-mentioned embodiment. On the other hand, if all shot areas ESi to be exposed on the wafer 8 are sample shots SAn and the value of the parameter S is made sufficiently close to zero, the position of the wafer mark is measured for each shot area, which is a so-called die. It is almost equal to the result obtained by the by-die method. That is, in the W1-EGA method, the parameter S
The EGA method and die
It is possible to obtain an effect intermediate to that of the by-die method. For example, for a wafer having a large non-linear component, by setting the value of the parameter S small, an effect (alignment accuracy) almost equivalent to that of the die-by-die method can be obtained, and an alignment error due to the non-linear component can be reduced. It can be removed well. Further, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, the effect of the EGA method can be obtained by setting the value of the parameter S to a large value, and the alignment error can be reduced by the averaging effect. .

【0103】更に、(数18)の重み付け関数を、アラ
イメントマークのX座標及びY座標について別々に用意
し、X座標とY座標とで重みWinを独立に設定するこ
とができるようにしてもよい。この場合には、ウエハの
非線形歪みの程度(大小)、規則性又はステップピッ
チ、即ち隣接した2つのショット領域の中心間距離(ウ
エハ8上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8上のショット配列誤差を高精度に補正すること
ができるようになっている。この際、パラメータSの値
は上記の如くX座標とY座標とで異ならせるようにして
も良く、更にX座標及びY座標のパラメータSの値が同
一又は異なる場合の何れであっても、パラメータSの値
は、「規則的な非線形歪み」の大小、規則性、ステップ
ピッチ又はアライメントセンサーの計測再現性等に応じ
て適宜変更すれば良い。
Furthermore, the weighting function of (Equation 18) may be separately prepared for the X coordinate and the Y coordinate of the alignment mark, and the weight Win may be set independently for the X coordinate and the Y coordinate. . In this case, the degree of nonlinear distortion of the wafer (magnitude), 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 8, it depends on the shot size). Even if the (corresponding value) is different in the X direction and the Y direction, by setting the value of the parameter S independently,
The shot arrangement error on the wafer 8 can be corrected with high accuracy. At this time, the value of the parameter S may be different between the X coordinate and the Y coordinate as described above, and the parameter S may be the same or different even if the values of the parameter S of the X coordinate and the Y coordinate are different. The value of S may be appropriately changed according to the magnitude of the “regular non-linear distortion”, the regularity, the step pitch, the measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like.

【0104】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方式からダイ・バイ・ダイ方式
までその効果を変えることができる。従って、各種レイ
ア、更には各成分(X方向及び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ー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でき
る。
From the above, the effect can be changed from the EGA method to the die-by-die method by appropriately changing the value of the parameter S. Therefore, for each layer, and for each component (X direction and Y direction), alignment is performed according to, for example, the characteristics of the non-linear 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 optimum conditions for each layer and each component.

【0105】次に、図10を参照して、第2の重み付き
のエンハンスト・グローバル・アライメント方式(以
下、「W2−EGA方式」という)のアライメント方法
につき説明する。ここでは説明を簡単にするため、ウエ
ハ8に規則的に、特に点対称な非線形歪みが生じ、且つ
その点対称中心がウエハ8の中心(ウエハセンター)と
一致しているものとする。
A second weighted enhanced global alignment method (hereinafter referred to as "W2-EGA method") will now be described with reference to FIG. Here, for simplicity of explanation, it is assumed that the wafer 8 is regularly and particularly point-symmetrically non-linearly deformed, and the center of the point symmetry coincides with the center of the wafer 8 (wafer center).

【0106】図10は本実施例で露光対象とするウエハ
8を示し、この図10において、ウエハ8の変形中心点
(非線形歪みの点対称中心)、即ちウエハセンターWc
と、ウエハ8上のi番目のショット領域ESiとの間の
距離(半径)をLEiとして、ウエハセンターWcとm
個(図12ではm=9)のサンプルショットSA1〜S
A9のそれぞれとの間の距離(半径)をLW1〜LW9
とする。そして、このW2−EGA方式でも、W1−E
GA方式と同様に、距離LEi及び距離LW1〜LW9
に応じて、9個のサンプルショットSA1〜SA9中の
アライメントマークの計測された座標位置(アライメン
トデータ)の各々に重みWin′を与える。このW2−
EGA方式では、サンプルショット毎に2個のアライメ
ントマーク(MAi,MBi)を検出した後、(数1
8)と同様に、残留誤差成分Ei′を次の(数19)で
定義し、その(数19)が最小となるように(数14)
の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,OX,OY,
θ,w,γx,γy)を決定する。
FIG. 10 shows a wafer 8 to be exposed in the present embodiment. In FIG. 10, the deformation center point of the wafer 8 (the point symmetry center of the nonlinear distortion), that is, the wafer center Wc.
, And the distance (radius) between the i-th shot area ESi on the wafer 8 and LEi, the wafer centers Wc and m.
(M = 9 in FIG. 12) sample shots SA1 to S
The distance (radius) between each of A9 is LW1 to LW9
And And even in this W2-EGA system, W1-E
Similar to the GA method, the distance LEi and the distances LW1 to LW9
Accordingly, the weight Win ′ is given to each of the measured coordinate positions (alignment data) of the alignment marks in the nine sample shots SA1 to SA9. This W2-
In the EGA method, after detecting two alignment marks (MAi, MBi) for each sample shot,
Similar to 8), the residual error component Ei ′ is defined by the following (Equation 19), and the (Equation 19) is minimized (Equation 14).
Error parameters (Θ, W, Γx, Γy, OX, OY,
θ, w, γx, γy) is determined.

【0107】[0107]

【数19】 [Equation 19]

【0108】このW2−EGA方式でもW1−EGA方
式と同様に、アライメントデータに与える重みWin′
はショット領域ESi毎に変化するため、ショット領域
ESi毎に統計演算を行って誤差パラメータ(Θ,W,
Γx,Γy,OX,OY,θ,w,γx,γy)を決定し
て、チップローテーション、チップ直交度、チップ倍率
誤差及び計算上の配列座標値を決定することになる。
Also in the W2-EGA method, the weight Win 'given to the alignment data is the same as in the W1-EGA method.
Changes for each shot area ESi, a statistical calculation is performed for each shot area ESi to obtain error parameters (Θ, W,
Γx, Γy, OX, OY, θ, w, γx, γy) to determine the chip rotation, the chip orthogonality, the chip magnification error, and the calculated array coordinate value.

【0109】そして、ウエハ8上の各ショット領域ES
i毎に、各サンプルショットに対する重みWin′を変
化させるため、(数19)における重みWin′を、ウ
エハ8上のi番目のショット領域ESiとウエハセンタ
ーWcとの距離(半径)LEiの関数として次のように
表す。但し、パラメータSは重み付けの度合を変更する
ためのパラメータである。
Then, each shot area ES on the wafer 8
In order to change the weight Win ′ for each sample shot for each i, the weight Win ′ in (Equation 19) is set as a function of the distance (radius) LEi between the i-th shot area ESi on the wafer 8 and the wafer center Wc. It is expressed as follows. However, the parameter S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0110】[0110]

【数20】 (Equation 20)

【0111】この(数20)から明かなように、サンプ
ルショットSAnからウエハセンターWcに対する距離
LWnが、ウエハセンター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LEiに近いサンプル
ショット程、そのアライメントデータに与える重みWi
n′が大きくなるようになっている。換言すれば、ウエ
ハエンター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Win′が与えられ、その円から半径方向に
離れるに従ってアライメントデータに対する重みWi
n′が小さくなっている。
As is clear from this (Equation 20), the sample shot SAn has a distance LWn to the wafer center Wc close to the distance LEi between the wafer center Wc and the i-th shot area ESi on the wafer W. The weight Wi given to the alignment data
n'becomes larger. In other words, the largest weight Win ′ is given to the alignment data of the sample shots located on the circle having the radius LEi centered on the wafer enter Wc, and the weight Wi to the alignment data is increased as the distance from the circle increases in the radial direction.
n'is small.

【0112】また、(数20)におけるパラメータSの
値は、W1−EGA方式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ーの計測再現性の
良否等に応じて適宜定めれば良い。即ち、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、ウエハセンター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ー(又はレイア)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。
The value of the parameter S in (Equation 20) is the same as that required in the W1-EGA method, such as alignment accuracy, nonlinear distortion characteristics (for example, size, regularity, etc.),
It may be appropriately determined depending on the step pitch, the quality of measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like. That is, when the non-linear component is relatively large, the value of the parameter S is set to be smaller so that the distance LWn from the wafer center Wc is reduced.
It is possible to reduce the influence of the sample shots that differ greatly. On the other hand, when the non-linear component is relatively small, by setting the value of the parameter S larger, it is possible to prevent the alignment accuracy of the alignment sensor (or layer) having poor measurement reproducibility from being degraded.

【0113】更に、W2−EGA方式では、ウエハW上
の点対称中心からほぼ等距離にある複数のショット領
域、即ちその点対称中心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Win′
が同一となる。このため、その点対称中心を中心とした
同一の円上に複数のショット領域が位置している場合、
何れか1つのショット領域のみにおいて上記の重み付け
及び統計演算を行って誤差パラメータ(Θ,W,Γx,
Γy,OX,OY,θ,w,γx,γy)を算出すれば、
残りのショット領域については先に算出した誤差パラメ
ータをそのまま用いてそのチップローテーション、チッ
プ直交度、チップ倍率誤差及び座標位置を決定すること
ができる。これにより、計算量が減少するという利点が
ある。
Further, in the W2-EGA method, a plurality of shot areas located substantially equidistant from the center of point symmetry on the wafer W, that is, a plurality of shot areas located on the same circle centered on the center of point symmetry. In each case, of course, the weight Win ′ given to the alignment data of the sample shot
Are the same. Therefore, when multiple shot areas are located on the same circle centered on the center of point symmetry,
The above weighting and statistical calculations are performed only on any one of the shot areas to obtain error parameters (Θ, W, Γx,
Γy, OX, OY, θ, w, γx, γy)
For the remaining shot areas, the chip rotation, the chip orthogonality, the chip magnification error, and the coordinate position can be determined by using the previously calculated error parameters as they are. This has the advantage of reducing the amount of calculation.

【0114】ところで、W2−EGA方式に好適なサン
プルショットの配置は、非線形歪みの点対称中心、即ち
ウエハセンターWcに関して対称となるように指定する
ことが望ましく、例えばウエハセンターWcを基準とし
たX字型又は十字型等に指定すれば良い。それ以外に、
W1−EGA方式と同様の配置としても良い。また、非
線形歪みの点対称中心がウエハセンターWc以外の場合
には、その点対称中心を基準としたX字型又は十字型の
配置とすればよい。また、誤差パラメータの値を決定す
るに際しては、(数20)に示す重み付け関数をX方向
及びY方向の各々で独立に設定するようにしても良い。
また、アライメントマーク毎に重み付け関数を独立に設
定してもよいことは言うまでもない。
Incidentally, it is desirable that the sample shot arrangement suitable for the W2-EGA method is designated 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 specified as a character shape or a cross shape. Besides that,
The arrangement may be similar to that of the W1-EGA method. If the point symmetry center of the non-linear distortion is other than the wafer center Wc, the X-shape or the cross shape may be arranged with the point symmetry center as a reference. When determining the value of the error parameter, the weighting function shown in (Equation 20) may be set independently in each of the X direction and the Y direction.
Needless to say, the weighting function may be set independently for each alignment mark.

【0115】なお、W1−EGA方式及びW2−EGA
方式では、チップパターンに関する4個の誤差パラメー
タ(θ,w,rx,ry)を基に回転誤差や倍率誤差を
補正するときには、各ショット領域毎に求められるそれ
らパラメータを用いて各ショット領域毎に補正を行って
も良い。又は、ショット領域毎に求められる1組のパラ
メータを平均化して1組のパラメータを求め、このパラ
メータに基づいてウエハ全体として1回だけ補正を行う
ようにしても良い。更に、ウエハ8を複数のブロックに
分け、各ブロック毎に補正を行うようにしても良い。ま
た、W2−EGA方式では、点対称の中心に対して同心
円上に位置するショット領域では、ショット領域毎にパ
ラメータを求める必要はなく、何れか1つのショット領
域について求めたパラメータを使用するようにしても良
い。
The W1-EGA method and the W2-EGA method
In the method, when correcting the rotation error and the magnification error based on the four error parameters (θ, w, rx, ry) related to the chip pattern, the parameters obtained for each shot region are used for each shot region. Correction may be performed. Alternatively, one set of parameters obtained for each shot area may be averaged to obtain one set of parameters, and based on this parameter, the entire wafer may be corrected only once. Further, the wafer 8 may be divided into a plurality of blocks and correction may be performed for each block. Further, in the W2-EGA method, in a shot area located concentrically with respect to the center of point symmetry, it is not necessary to obtain a parameter for each shot area, and the parameter obtained for any one shot area is used. May be.

【0116】また、上述実施例では、レチクルローテー
ションの補正又はレチクル2の投影像の投影倍率の補正
(2層目以降の露光での補正)を行う際に、ウエハ8及
びチップパターン側の回転や伸縮をも考慮している。し
かしながら、例えば同一ロット内のそれまでの露光によ
り、ウエハ8及びチップパターンの倍率誤差や回転誤差
等が十分小さいことが分かっている場合等には、レチク
ル2の(数4)に基づく計測(EGA計測)の結果のみ
を用いて、レチクルの回転補正又は投影光学系の投影倍
率の補正を行うようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, when the correction of the reticle rotation or the correction of the projection magnification of the projection image of the reticle 2 (correction in the exposure of the second and subsequent layers) is performed, the rotation of the wafer 8 and the chip pattern side and It also considers expansion and contraction. However, for example, when it is known that the magnification error and the rotation error of the wafer 8 and the chip pattern are sufficiently small due to the exposure up to that time in the same lot, the measurement (EGA 4) of the reticle 2 (EGA) is performed. The rotation correction of the reticle or the projection magnification of the projection optical system may be performed using only the measurement result.

【0117】また、本発明はステップ・アンド・リピー
ト方式の露光装置(例えば縮小投影型のステッパーや等
倍投影型のステッパー)のみならず、所謂ステップ・ア
ンド・スキャン露光方式の露光装置、又はプロキシミテ
ィタイプのステッパー(X線露光装置等)等にも広く適
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レチクル等を検査
する装置(欠陥検査装置、プローバ等)で、各チップ毎
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対して位置合わせする装置において
も、本発明を同様に適用することができる。
Further, the present invention is not limited to the step-and-repeat type exposure apparatus (for example, the reduction projection type stepper or the equal-magnification projection type stepper), but also a so-called step-and-scan exposure type exposure apparatus or a proxy. The present invention can be widely applied to a mitty type stepper (X-ray exposure device, etc.). In addition to the exposure equipment, it is an equipment (defect inspection equipment, prober, etc.) that inspects semiconductor wafers and reticles with multiple chip patterns, and uses a step-and-repeat method for each chip as a standard for inspection fields and probe needles. The present invention can be similarly applied to a device for aligning with respect to a position.

【0118】更に、ステップ・アンド・スキャン露光方
式の露光装置を始めとする走査型の露光装置で上述のア
ライメント方法を適用する場合には、上述の実施例で求
めた座標位置に所定のオフセット(パターンサイズ、レ
チクル及びウエハの助走区間等に応じて一義的に定まる
値)を加えた位置にウエハを位置決めしてから、走査露
光を行うことになる。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。上述の実施例では、ロットの先頭のウ
エハを処理する際にレチクルのオフセットデータを記憶
したが、ロットの途中でベースライン計測を行うとき
に、前述と同様にしてレチクルのオフセットデータを記
憶し(あるいは更新し)、以降のロット中のウエハを処
理する際にベースライン計測を行う場合に、このロット
の途中で記憶された(あるいは更新された)オフセット
データを利用するようにしても良い。
Further, when the above-described alignment method is applied to a scanning type exposure apparatus such as a step-and-scan exposure type exposure apparatus, a predetermined offset ( The scanning exposure is performed after the wafer is positioned at a position to which a value uniquely determined according to the pattern size, the reticle, the run-up section of the wafer, etc. is added. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention. In the above-described embodiment, the reticle offset data is stored when the first wafer in the lot is processed. However, when the baseline measurement is performed in the middle of the lot, the reticle offset data is stored in the same manner as described above ( Alternatively, the offset data stored (or updated) in the middle of this lot may be used when performing baseline measurement when processing wafers in the subsequent lot.

【0119】[0119]

【発明の効果】本発明によれば、マスク上の少なくとも
3個の位置検出用のマークの基板上の像の位置を計測
し、この計測結果を統計処理して、マスクのパターンの
回転角や、そのパターンの直交度等のオフセット値を求
めているため、マスク上のパターンと基板上のパターン
との位置合わせ精度及び重ね合わせ精度を高めることが
できる。更に、ロット単位で露光制御を考えた場合に
は、ロットの先頭でのみレチクルの多点計測を行い、そ
の後のロットの途中で同時ベースライン計測を行う際に
は、再びレチクルの多点計測を行うことなく、先に求め
たデータを用いて位置合わせを行っているため、スルー
プットを低下させることなく、マスクと感光基板の位置
合わせ精度及び重ね合わせ精度を向上できるという効果
がある。
According to the present invention, the positions of the images of at least three position detecting marks on the mask on the substrate are measured, the measurement results are statistically processed, and the rotation angle of the pattern of the mask and the Since the offset value such as the orthogonality of the pattern is obtained, the alignment accuracy and the overlay accuracy of the pattern on the mask and the pattern on the substrate can be improved. Furthermore, when considering exposure control on a lot-by-lot basis, multipoint measurement of the reticle is performed only at the beginning of the lot, and when performing simultaneous baseline measurement during the subsequent lots, the multipoint measurement of the reticle is performed again. Since the alignment is performed using the previously obtained data without performing the alignment, there is an effect that the alignment precision and the overlay precision of the mask and the photosensitive substrate can be improved without lowering the throughput.

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

【図1】図1は、本発明による露光方法の一実施例の動
作の前半を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing the first half of the operation of an embodiment of an exposure method according to the present invention.

【図2】図2は、本発明による露光方法の一実施例の動
作の後半を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the latter half of the operation of the embodiment of the exposure method according to the present invention.

【図3】図3は、本実施例の露光方法が実施される投影
露光装置の一例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a projection exposure apparatus in which the exposure method of the present embodiment is implemented.

【図4】図4は、図3の指標板上のアライメントマーク
の像を示す拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing an image of an alignment mark on the index plate of FIG.

【図5】図5において、(a)は実施例で使用するレチ
クル2のパターン配置を示す平面図、(b)はレチクル
2上のアライメントマークの構成を示す拡大平面図であ
る。
5A is a plan view showing a pattern arrangement of the reticle 2 used in the embodiment, and FIG. 5B is an enlarged plan view showing a configuration of an alignment mark on the reticle 2. FIG.

【図6】図6は、図5(a)のレチクル2の投影像を示
す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a projected image of the reticle 2 of FIG. 5 (a).

【図7】図7において、(a)は実施例のウエハ上のシ
ョット領域の配列の一例を示す平面図、(b)は図5
(a)内のショット領域を示す拡大平面図である。
7A is a plan view showing an example of an arrangement of shot areas on a wafer of the embodiment, and FIG. 7B is a view showing FIG.
It is an enlarged plan view showing a shot area in (a).

【図8】図8において、(a)はチップパターンの回転
誤差及びチップ倍率の誤差を含んだウエハの一例を示す
平面図、(b)はチップローテーション誤差の説明図、
(c)はチップ倍率誤差の説明図である。
8A is a plan view showing an example of a wafer including a rotation error of a chip pattern and an error of a chip magnification, and FIG. 8B is an explanatory view of a chip rotation error;
(C) is an explanatory view of a chip magnification error.

【図9】図9は、本発明の他の実施例においてW1−E
GA方式のアライメントが行われるウエハ上のショット
配列を示す平面図である。
FIG. 9 shows W1-E in another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a shot array on a wafer on which GA alignment is performed.

【図10】図10は、本発明の他の実施例においてW2
−EGA方式のアライメントが行われるウエハ上のショ
ット配列を示す平面図である。
FIG. 10 shows W2 in another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a shot array on a wafer on which EGA alignment is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明光学系 2 レチクル 6 主制御系 7 光電センサ 8 ウエハ 10 ウエハステージ 12 レーザー干渉計 14 結像特性制御装置 15 オフ・アクシス方式のアライメント系 27−1〜27−5,27−n ショット領域 43A〜43E レチクルアライメントマーク PL 投影光学系 RM1、RM2 レチクルマーク 1 Illumination Optical System 2 Reticle 6 Main Control System 7 Photoelectric Sensor 8 Wafer 10 Wafer Stage 12 Laser Interferometer 14 Imaging Characteristic Control Device 15 Off-Axis Alignment System 27-1 to 27-5, 27-n Shot Area 43A ~ 43E Reticle alignment mark PL Projection optical system RM1, RM2 Reticle mark

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクのパターンを投影光学系を介し
て、ステージにセットされた感光基板上に投影する露光
方法において、 前記マスクの位置を計測する第1の工程と;前記感光基
板の位置検出装置の検出中心位置と前記マスクの中心の
前記感光基板上の投影点との相対距離であるベースライ
ンを検出する第2の工程と;前記パターンが露光される
先行する前記感光基板の露光に先立って、前記マスク上
に形成された少なくとも3個の位置検出用マークの前記
投影光学系を介した像の前記感光基板側での位置を各々
計測する第3の工程と;前記第3の工程で検出された前
記位置検出用マークの検出位置に基づいて、前記第1の
工程で計測された前記マスクの位置に対するオフセット
データを統計演算によって算出する第4の工程と;前記
第4の工程で算出されたオフセットデータに基づいて、
前記投影光学系の結像状態の調整、前記マスクと前記感
光基板との位置合わせを行った後、前記マスクのパター
ンを前記感光基板上に露光するとともに、当該オフセッ
トデータを記憶する第5の工程と;前記先行する感光基
板の露光の後に、前記マスクの位置と前記ベースライン
とを新たに計測した際に、前記第5の工程で記憶された
オフセットデータに基づいて、前記投影光学系の結像状
態の調整、前記マスクと前記感光基板との位置合わせを
行った後、前記マスクのパターンを前記感光基板上に露
光する第6の工程とを含むことを特徴とする投影露光装
置の露光方法。
1. An exposure method for projecting a pattern of a mask onto a photosensitive substrate set on a stage via a projection optical system, comprising: a first step of measuring the position of the mask; position detection of the photosensitive substrate. A second step of detecting a baseline which is a relative distance between a detection center position of an apparatus and a projection point on the photosensitive substrate at a center of the mask; And a third step of measuring the positions of at least three position detection marks formed on the mask on the photosensitive substrate side of the image through the projection optical system, respectively; A fourth step of calculating offset data with respect to the position of the mask measured in the first step by statistical calculation based on the detected position of the detected position detection mark; and the fourth step. On the basis of the offset data calculated in step,
Fifth step of adjusting the image formation state of the projection optical system and aligning the mask with the photosensitive substrate, exposing the pattern of the mask on the photosensitive substrate, and storing the offset data. When the position of the mask and the baseline are newly measured after the exposure of the preceding photosensitive substrate, the connection of the projection optical system is performed based on the offset data stored in the fifth step. A sixth step of exposing the pattern of the mask on the photosensitive substrate after adjusting the image state and aligning the mask with the photosensitive substrate. .
【請求項2】 前記第4の工程において、前記マスクの
位置のオフセットデータは、前記マスクの中心位置に対
する中心位置オフセットと、前記マスクの回転オフセッ
ト量と、マスクの倍率誤差とを含むことを特徴とする前
記請求項1記載の露光方法。
2. The offset data of the mask position in the fourth step includes a center position offset with respect to a center position of the mask, a rotation offset amount of the mask, and a mask magnification error. The exposure method according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第1の工程における前記マスクの位
置の計測は、前記ステージ上に形成された基準マークを
用いて、前記第2の工程と同時に実行することを特徴と
する前記請求項1または2記載の露光方法。
3. The measurement of the position of the mask in the first step is performed simultaneously with the second step by using a reference mark formed on the stage. Or the exposure method according to 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999054922A1 (en) * 1998-04-22 1999-10-28 Nikon Corporation Exposure method and exposure system
JP2004531062A (en) * 2001-05-14 2004-10-07 ウルトラテック インク Backside alignment system and method

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