JPH0992609A - Aligner and aligning method - Google Patents

Aligner and aligning method

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JPH0992609A
JPH0992609A JP7250486A JP25048695A JPH0992609A JP H0992609 A JPH0992609 A JP H0992609A JP 7250486 A JP7250486 A JP 7250486A JP 25048695 A JP25048695 A JP 25048695A JP H0992609 A JPH0992609 A JP H0992609A
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Japan
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projection
exposure
magnification
wafer
exposure apparatus
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JP7250486A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Mizutani
真士 水谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70458Mix-and-match, i.e. multiple exposures of the same area using a similar type of exposure apparatus, e.g. multiple exposures using a UV apparatus

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure high overlay accuracy when different layers on a wafer are exposed by a mix and match system even if the distortion characteristics of the projection image of a plurality of aligners corresponding to the different layers are different from each other. SOLUTION: A first layer on a wafer W is exposed by means of a first projection aligner SR1 and then a second layer on the wafer W is exposed by means of a second projection aligner SR2. A data indicative of distortion of the projection optical system in projection aligners SR1, SR2 is stored in a data base 2. When the wafer is exposed by means of the second projection aligner SR2, a correction value for the magnification of projection optical system PL2 in the second projection aligner SR2 is determined based on the distortion data, and the positional shift of the projection image obtained from an alignment sensor AS2 performing multi-point alignment measurement within a shot.

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、例えば半導体素
子、撮像素子(CCD等)、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中
で、マスクパターンを感光基板上に転写するための露光
方法、及び露光装置に関し、特に感光基板上の異なる層
に対して異なる露光装置を用いてミックス・アンド・マ
ッチ方式で露光を行う場合に使用して好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate in a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor element, an image pickup element (CCD or the like), a liquid crystal display element, a thin film magnetic head or the like. The exposure method and the exposure apparatus for performing the exposure are particularly suitable for use in the case of performing the mix-and-match exposure using different exposure apparatuses for different layers on the photosensitive substrate.

【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際に、マスクとしてのレチ
クルのパターン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
ット領域に転写する投影露光装置(ステッパー等)が使
用されている。例えば半導体素子は、ウエハ上に多数層
の回路パターンを所定の位置関係で積み重ねて形成され
るので、2層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露
光する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成され
た各ショット領域とこれから露光するレチクルのパター
ンとの位置合わせ(アライメント)を高精度に行う必要
がある。そのため従来の投影露光装置は、アライメント
センサによってウエハの所定のショット領域に付設され
たウエハマークの位置を検出し、この検出結果に基づい
てそれら各ショット領域の位置合わせを行っていた。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like by a photolithography process, a reticle pattern as a mask is formed on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist through a projection optical system. A projection exposure apparatus (stepper or the like) that transfers to each shot area is used. For example, a semiconductor element is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer in a predetermined positional relationship. Therefore, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers onto the wafer, the circuit patterns already on the wafer have already been formed. It is necessary to perform highly accurate alignment between each shot area in which the marks have been formed and the pattern of the reticle to be exposed. Therefore, in the conventional projection exposure apparatus, the alignment sensor detects the position of the wafer mark attached to a predetermined shot area of the wafer, and the shot areas are aligned based on the detection result.

【0003】最近ではスループット(単位時間当たりの
ウエハの処理枚数)を高めるために、ウエハ上の異なる
層(レイヤ)に異なる露光装置を用いてミックス・アン
ド・マッチ方式で露光することも行われている。この場
合、ウエハ上の第1層への露光で使用された投影露光装
置の投影像の倍率と、第2層への露光で使用される投影
露光装置の投影像の倍率とが異なると、それら2層間で
の重ね合わせ精度が悪化することになる。そこで、重ね
合わせ精度を改善するために、例えばウエハ上の所定の
ショット領域内に所定の位置関係で配置された複数個の
それぞれ2次元の位置を示すウエハマークの位置を検出
し、この検出結果より各ショット領域内の第1層のパタ
ーンの線形倍率誤差を求め、この線形倍率誤差に合わせ
てこれから使用される投影露光装置の投影光学系の倍率
を補正することも行われていた。このように1つのショ
ット領域内で2次元マークに換算して複数個のウエハマ
ークの位置検出を行う方法は、ショット内多点アライメ
ント計測方式とも呼ばれている。
Recently, in order to increase the throughput (the number of processed wafers per unit time), different layers on the wafer are exposed by a mix-and-match method using different exposure apparatuses. There is. In this case, if the magnification of the projection image of the projection exposure apparatus used for the exposure of the first layer on the wafer and the magnification of the projection image of the projection exposure apparatus used for the exposure of the second layer are different, The overlay accuracy between the two layers deteriorates. Therefore, in order to improve the overlay accuracy, for example, the positions of a plurality of wafer marks indicating two-dimensional positions arranged in a predetermined shot area on the wafer in a predetermined positional relationship are detected. The linear magnification error of the pattern of the first layer in each shot area is obtained, and the magnification of the projection optical system of the projection exposure apparatus to be used is corrected in accordance with the linear magnification error. Such a method for detecting the positions of a plurality of wafer marks by converting into a two-dimensional mark in one shot area is also called an intra-shot multipoint alignment measurement method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにミックス
・アンド・マッチ方式での従来の露光方法では、ウエハ
上の各ショット領域の第2層への露光を行う際に第1層
のパターンの倍率に合わせて投影像の倍率の補正を行う
こともあった。しかしながら、特にそれら2層への露光
で使用される投影露光装置のディストーション(非線形
な倍率誤差)特性を考慮することはなく、それらのディ
ストーション特性の相違が大きい場合に、それら2層間
での重ね合わせ精度が悪化するという不都合があった。
これについて、図5及び図6を参照して説明する。
As described above, in the conventional exposure method of the mix-and-match method, when the second layer of each shot area on the wafer is exposed, the pattern of the first layer is formed. The magnification of the projected image may be corrected in accordance with the magnification. However, the distortion (non-linear magnification error) characteristic of the projection exposure apparatus used for the exposure to the two layers is not taken into consideration, and when the difference in the distortion characteristics is large, the superposition between the two layers is performed. There was an inconvenience that the accuracy deteriorated.
This will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0005】先ず、図5はディストーションの一例を示
し、この図5において、所定の正方形の原画パターンを
ディストーション及び線形倍率誤差が無い所定倍率(例
えば1/5等)の投影光学系を介してウエハ上に投影し
た像を点線の基準パターン6として、その原画パターン
を糸巻き型のディストーションを有する投影光学系を介
してウエハ上の第1層へ投影した像を実線の投影パター
ン15とする。また、投影パターン15のディストーシ
ョン特性を計測する際には、例えば基準パターン6の各
辺の中央の4個の計測点7A〜7D、及び基準パターン
6の4個の頂点上の計測点8A〜8Dにおいて、投影パ
ターン15の本来あるべき位置(この場合には基準パタ
ーン6)からの位置ずれ量が計測される。そして、それ
ら8個の計測点7A〜7D,8A〜8D、更に望ましく
はもっと多くの計測点での位置ずれ量によって、投影パ
ターン15のディストーション特性がほぼ特定される。
First, FIG. 5 shows an example of distortion. In FIG. 5, a predetermined square original image pattern is transferred to a wafer through a projection optical system having a predetermined magnification (for example, 1/5) free from distortion and linear magnification error. An image projected on the reference line 6 is a dotted line, and an image obtained by projecting the original image pattern on the first layer on the wafer through a projection optical system having a pincushion distortion is a solid line projection pattern 15. When measuring the distortion characteristics of the projection pattern 15, for example, the four measurement points 7A to 7D at the center of each side of the reference pattern 6 and the measurement points 8A to 8D on the four vertices of the reference pattern 6 are measured. At, the amount of positional deviation of the projected pattern 15 from the original position (in this case, the reference pattern 6) is measured. Then, the distortion characteristic of the projection pattern 15 is almost specified by the amount of positional deviation at these eight measurement points 7A to 7D, 8A to 8D, and more desirably at more measurement points.

【0006】それに対して、ショット内多点アライメン
ト計測方式で、アライメントセンサを介してウエハ上の
所定のショット領域内の複数個のウエハマークの位置検
出を行う際には、各ショット領域内にはウエハマークを
形成する余地がそれ程無いと共に、計測時間を短縮する
必要があるため、例えば2箇所、又は4箇所の計測点で
ウエハマークの位置検出が行われる程度である。そのた
め、ディストーション特性を特定するのに要する計測点
数に比べて、アライメントセンサによる計測点数がかな
り少ないために、ディストーションに応じた補正が困難
であった。
On the other hand, in the intra-shot multipoint alignment measurement method, when the positions of a plurality of wafer marks in a predetermined shot area on the wafer are detected through the alignment sensor, each shot area is not detected. Since there is not much room to form a wafer mark and the measurement time needs to be shortened, the position of the wafer mark is detected at, for example, two or four measurement points. Therefore, since the number of measurement points by the alignment sensor is considerably smaller than the number of measurement points required to specify the distortion characteristic, it is difficult to correct the distortion.

【0007】具体的に、ウエハ上の第2層への露光を行
う投影露光装置の投影光学系にはディストーション、及
び線形倍率誤差が無いものとする。そして、その投影露
光装置において、例えば図5の基準パターン6上の4個
の計測点7A〜7Dでウエハマークの位置ずれ量を計測
するものとすると、この計測結果から判定される投影パ
ターンは図6(a)の小さな投影パターン16となる。
従って、第2層への露光をその投影パターン16に合わ
せた倍率で行うと、実際の第1層の投影パターン15と
第2層の投影パターン16との重ね合わせ誤差が大きく
なる。
Specifically, it is assumed that the projection optical system of the projection exposure apparatus for exposing the second layer on the wafer has neither distortion nor linear magnification error. Then, in the projection exposure apparatus, if the positional deviation amount of the wafer mark is measured at, for example, four measurement points 7A to 7D on the reference pattern 6 in FIG. 5, the projection pattern determined from this measurement result is as shown in FIG. A small projection pattern 16 of 6 (a) is obtained.
Therefore, when the exposure of the second layer is performed at a magnification that matches the projection pattern 16, the overlay error between the actual projection pattern 15 of the first layer and the projection pattern 16 of the second layer becomes large.

【0008】また、その投影露光装置において、例えば
図5の基準パターン6の4個の頂点上の計測点8A〜8
Dでウエハマークの位置ずれ量を計測するものとする
と、この計測結果から判定される投影パターンは図6
(b)の大きな投影パターン17となる。従って、第2
層への露光をその投影パターン17に合わせた倍率で行
うと、第1層の投影パターン15と第2層の投影パター
ン17との重ね合わせ誤差が大きくなる。
In the projection exposure apparatus, for example, the measurement points 8A to 8 on the four vertices of the reference pattern 6 shown in FIG.
If the amount of displacement of the wafer mark is measured with D, the projection pattern determined from this measurement result is as shown in FIG.
The large projected pattern 17 in (b) is obtained. Therefore, the second
If the layer is exposed at a magnification that matches the projection pattern 17, the overlay error between the first layer projection pattern 15 and the second layer projection pattern 17 becomes large.

【0009】このように従来の露光方法では、ショット
内多点アライメント計測方式を適用した場合でも、アラ
イメントセンサによる計測点の配置や個数によって、ウ
エハ上の2層間での重ね合わせ精度が大きく左右されて
しまうという不都合があった。本発明は斯かる点に鑑
み、ウエハ上の2層に異なる2台の露光装置を用いて重
ね合わせ露光を行う場合に、それら2台の露光装置の投
影像のディストーション特性が異なっていても高い重ね
合わせ精度が得られる露光方法を提供することを目的と
する。更に本発明は、そのような露光方法を実施できる
露光装置を提供することをも目的とする。
As described above, in the conventional exposure method, even when the intra-shot multi-point alignment measurement method is applied, the overlay accuracy between the two layers on the wafer is largely influenced by the arrangement and number of measurement points by the alignment sensor. There was an inconvenience that it would end up. In view of the above point, the present invention is high even when the exposure characteristics of the two exposure apparatuses are different even when different exposure characteristics are used for the two layers on the wafer. An object of the present invention is to provide an exposure method that can obtain overlay accuracy. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can carry out such an exposure method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の露光
方法は、感光基板(W)上の第1層に第1の露光装置
(SR1)により第1のマスクパターン(R1)の投影
像を露光した後、感光基板(W)上の第2層に第2の露
光装置(SR2)により第2のマスクパターン(R2)
の投影像を重ねて露光する露光方法において、それら第
1及び第2の露光装置によるそれぞれの投影像のディス
トーションデータを求めて記憶する第1工程と、感光基
板(W)上の第2層に第2の露光装置(SR2)により
露光を行う前に、感光基板(W)上の所定の複数の計測
点(5A〜5D)で第1のマスクパターン(R1)の投
影像の位置ずれ量を求める第2工程と、その第1工程で
記憶されたディストーションデータ、及びその第2工程
で計測された位置ずれ量に基づいて第2の露光装置(S
R2)の投影像の倍率を補正する第3工程とを有し、こ
の第3工程で補正された倍率で第2の露光装置(SR
2)による露光を行うものである。
A first exposure method according to the present invention is a projection image of a first mask pattern (R1) on a first layer on a photosensitive substrate (W) by a first exposure device (SR1). And then exposing the second layer on the photosensitive substrate (W) to the second mask pattern (R2) by the second exposure device (SR2).
In the exposure method of exposing the projected images of the two in a superimposed manner, the first step of obtaining and storing the distortion data of the respective projected images by the first and second exposure devices, and the second layer on the photosensitive substrate (W). Before performing the exposure by the second exposure device (SR2), the positional deviation amount of the projected image of the first mask pattern (R1) is measured at a plurality of predetermined measurement points (5A to 5D) on the photosensitive substrate (W). The second exposure apparatus (S) based on the second step to be obtained, the distortion data stored in the first step, and the positional deviation amount measured in the second step.
R2) has a third step of correcting the magnification of the projected image, and the second exposure apparatus (SR) has the magnification corrected in the third step.
The exposure according to 2) is performed.

【0011】斯かる本発明によれば、例えば予め記憶し
てあるディストーションデータより、重ね合わせ精度を
最良とするための第2の露光装置(SR2)の倍率の初
期値が求められる。そして、その倍率の初期値を実際に
感光基板(W)上の複数の計測点で計測される第1のマ
スクパターン(R1)の投影像の位置ずれ量に基づいて
補正することにより、より正確に倍率が決定される。
According to the present invention, the initial value of the magnification of the second exposure apparatus (SR2) for obtaining the best overlay accuracy can be obtained from, for example, the distortion data stored in advance. Then, by correcting the initial value of the magnification based on the positional deviation amount of the projected image of the first mask pattern (R1) actually measured at a plurality of measurement points on the photosensitive substrate (W), more accurate The magnification is determined.

【0012】具体的に、その第3工程において、その第
1工程で記憶されたディストーションデータより、第1
及び第2の露光装置(SR1,SR2)のそれぞれの投
影像の重ね合わせ精度が最良となるときの第2の露光装
置(SR2)による投影像の倍率を求め、このように求
められた倍率での所定の複数の計測点(7A〜7D)で
のそれら2つの投影像の位置ずれ量(11A〜11D)
と、その第2工程で求められた位置ずれ量(14A〜1
4D)とに基づいて第2の露光装置(SR2)の投影像
の倍率を補正することが望ましい。
Specifically, in the third step, the first data is stored in the first step based on the distortion data stored in the first step.
And the magnification of the projection image by the second exposure device (SR2) when the overlay accuracy of the respective projection images of the second exposure device (SR1, SR2) is the best, and with the thus obtained magnification Of the two projected images at a plurality of predetermined measurement points (7A to 7D) (11A to 11D)
And the positional deviation amount (14A to 1) obtained in the second step.
4D), it is desirable to correct the magnification of the projection image of the second exposure device (SR2).

【0013】また、本発明による露光装置は、マスクパ
ターン(R2)を投影光学系(PL2)を介して感光基
板(W)上に投影する露光装置において、それまでの工
程で感光基板(W)への露光で使用された露光装置(S
R1)による投影像のディストーションデータ、及び投
影光学系(PL2)による投影像のディストーションデ
ータを記憶する記憶手段(2)と、感光基板(W)上の
位置合わせ用マーク(5A〜5D)の位置を検出するア
ライメントセンサ(AS2)と、このアライメントセン
サによる検出データ及び記憶手段(2)に記憶されてい
るディストーションデータに基づいて投影光学系(PL
2)の倍率の補正値を求める演算手段(CNT2)と、
この演算手段で求められた補正値に基づいて投影光学系
(PL2)の倍率を補正する倍率補正手段(BC2)
と、を有するものである。斯かる本発明の露光装置によ
り、上述の露光方法が実施できる。
The exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus for projecting a mask pattern (R2) onto a photosensitive substrate (W) via a projection optical system (PL2). Exposure equipment (S
R1) projection image distortion data and projection optical system (PL2) projection image distortion data storage data (2), and the position of alignment marks (5A-5D) on the photosensitive substrate (W). Of the projection optical system (PL) based on the alignment sensor (AS2) for detecting the image, the detection data of the alignment sensor, and the distortion data stored in the storage means (2).
2) a calculation means (CNT2) for obtaining the correction value of the magnification,
Magnification correction means (BC2) for correcting the magnification of the projection optical system (PL2) based on the correction value obtained by this calculation means.
And The above-described exposure method can be implemented by the exposure apparatus of the present invention.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図1〜図4を参照して説明する。本例は、複数台
のステッパー型の投影露光装置を用いてミックス・アン
ド・マッチ方式で露光を行う場合に本発明を適用したも
のである。図1は、本例の露光システムを示し、この図
1において、N台(Nは2以上の整数)のステッパー型
の投影露光装置SR1,SR2,…,SRNが所定の配
列で配置され、これらの投影露光装置SR1〜SRNの
動作がホストコンピュータ1によって統轄的にオンライ
ンで制御されている。また、ホストコンピュータ1に
は、磁気ディスク装置等からなるデータベース装置2が
接続され、後述のように投影露光装置SR1〜SRNで
計測されるディストーションデータがそれぞれオンライ
ンでデータベース装置2に供給されて、更新及び登録さ
れるようになっている。従って、データベース装置2内
には常時、投影露光装置SR1〜SRNの最新のディス
トーションデータが記憶されている。投影露光装置SR
1〜SRNは、それぞれホストコンピュータ1を介して
データベース装置2内のディストーションデータを取り
込めるようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to the case of performing exposure by a mix-and-match method using a plurality of stepper type projection exposure apparatuses. FIG. 1 shows an exposure system of this example. In FIG. 1, N (N is an integer of 2 or more) stepper-type projection exposure apparatuses SR1, SR2, ..., SRN are arranged in a predetermined arrangement. The operations of the projection exposure apparatuses SR1 to SRN are controlled online by the host computer 1. Further, the host computer 1 is connected to a database device 2 composed of a magnetic disk device or the like, and distortion data measured by the projection exposure apparatuses SR1 to SRN are respectively supplied to the database device 2 online to be updated as described later. And will be registered. Therefore, the database apparatus 2 always stores the latest distortion data of the projection exposure apparatuses SR1 to SRN. Projection exposure system SR
Each of 1 to SRN can take in the distortion data in the database device 2 via the host computer 1.

【0015】次に、各投影露光装置の構成につき説明す
る。先ず、第1の投影露光装置SR1において、レチク
ルR1の下面のパターン領域PA1が不図示の照明光学
系からの露光光により照明され、パターン領域PA1内
のパターンが投影光学系PL1により倍率β(βは例え
ば1/5)で縮小されて、ウエハステージST1上のウ
エハの各ショット領域に投影露光される。ウエハステー
ジST1は、投影光学系PL1の光軸AX1に垂直な平
面内、及び光軸AX1に平行な方向等にウエハの位置決
めを行う。ウエハステージST1上に固定された不図示
の移動鏡、及び外部のレーザ干渉計により計測されるウ
エハステージST1の2次元座標が制御装置CNT1に
供給され、制御装置CNT1は、供給された座標に基づ
いてウエハステージST1を2次元方向にステッピング
駆動することにより、ウエハWの位置決めを行う。制御
装置CNT1には、ホストコンピュータ1と各種データ
及びコマンドの送受信を行う機能、及びデータベース装
置1に各種データを送信する機能も備わっている。
Next, the structure of each projection exposure apparatus will be described. First, in the first projection exposure apparatus SR1, the pattern area PA1 on the lower surface of the reticle R1 is illuminated by exposure light from an illumination optical system (not shown), and the pattern in the pattern area PA1 is magnified by the projection optical system PL1 at a magnification β (β. Is reduced by, for example, 1/5) and is projected and exposed to each shot area of the wafer on the wafer stage ST1. Wafer stage ST1 positions the wafer in a plane perpendicular to optical axis AX1 of projection optical system PL1, in a direction parallel to optical axis AX1, and the like. The two-dimensional coordinates of the wafer stage ST1 measured by a movable mirror (not shown) fixed on the wafer stage ST1 and an external laser interferometer are supplied to the control device CNT1, and the control device CNT1 is based on the supplied coordinates. The wafer W is positioned by stepwise driving the wafer stage ST1 in the two-dimensional direction. The control device CNT1 also has a function of transmitting and receiving various data and commands to and from the host computer 1, and a function of transmitting various data to the database device 1.

【0016】また、本例の投影露光装置SR1の投影光
学系PL1には、倍率補正手段としての圧力調整器BC
1が接続され、制御装置CNT1が圧力調整器BC1に
対して投影光学系PL1の倍率の補正値を供給してい
る。これに応じて圧力調整器BC1は、投影光学系PL
1を構成する所定のレンズ、及び鏡筒によって囲まれた
所定の気体室内の気体の圧力を調整することによって、
投影光学系PL1の倍率βをその補正値分だけ変化させ
る。なお、このように所定の気体室内の気体の圧力を調
整する代わりに、例えば投影光学系PL1内の所定のレ
ンズを光軸方向に駆動するか、又は所定のレンズの光軸
に垂直な面に対する傾斜角を調整する等によって、投影
光学系PL1の倍率を調整してもよい。
Further, in the projection optical system PL1 of the projection exposure apparatus SR1 of this example, a pressure adjuster BC as magnification correction means is provided.
1 is connected, and the control device CNT1 supplies the correction value of the magnification of the projection optical system PL1 to the pressure adjuster BC1. In response to this, the pressure adjuster BC1 changes the projection optical system PL.
By adjusting the pressure of the gas in the predetermined gas chamber surrounded by the predetermined lens and the lens barrel that form part 1,
The magnification β of the projection optical system PL1 is changed by the correction value. Instead of adjusting the pressure of the gas in the predetermined gas chamber in this way, for example, a predetermined lens in the projection optical system PL1 is driven in the optical axis direction, or a predetermined lens is attached to a plane perpendicular to the optical axis. The magnification of the projection optical system PL1 may be adjusted by adjusting the tilt angle or the like.

【0017】更に、本例の投影露光装置SR1の投影光
学系PL1の側面には、一例としてオフ・アクシス方式
で、且つ撮像方式のアライメントセンサAS1が配置さ
れている。ウエハ上の2層目以降に露光を行う際には、
アライメントセンサAS1で検出されるウエハマークの
座標は制御装置CNT1に供給され、制御装置CNT1
では供給された座標から対応するショット領域の配列座
標を求める。そして、制御装置CNT1は、例えば特開
昭61−44429号公報で開示されているエンハンス
ト・グローバル・アライメント(以下、「EGA」と略
称する)方式のアライメントを適用して、所定個数のシ
ョット領域(サンプルショット)の配列座標を統計処理
してウエハ上の全部のショット領域の配列座標を算出す
る。その後、算出された配列座標に基づいてウエハステ
ージST1を駆動することにより、ウエハ上の各ショッ
ト領域が順次露光位置(パターン領域PA1の投影像)
に位置決めされて、露光が行われる。
Further, on the side surface of the projection optical system PL1 of the projection exposure apparatus SR1 of this example, an off-axis type and image pickup type alignment sensor AS1 is arranged as an example. When exposing the second and subsequent layers on the wafer,
The coordinates of the wafer mark detected by the alignment sensor AS1 are supplied to the control device CNT1.
Then, the array coordinates of the corresponding shot area are obtained from the supplied coordinates. Then, the control device CNT1 applies, for example, an enhanced global alignment (hereinafter abbreviated as “EGA”) type alignment disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 to a predetermined number of shot areas ( The array coordinates of sample shots) are statistically processed to calculate the array coordinates of all shot areas on the wafer. Then, by driving the wafer stage ST1 based on the calculated array coordinates, each shot area on the wafer is sequentially exposed (the projected image of the pattern area PA1).
Exposure is performed.

【0018】また、例えばウエハ上の各ショット領域に
それぞれ複数個の2次元のウエハマークを形成してお
き、ショット内多点アライメント計測方式でアライメン
トセンサAS1によってそれらウエハマークの座標を検
出してもよい。この検出結果を処理することによって、
対応するショット領域に形成されているパターンの倍率
誤差、及び回転角等を検出できる。
Further, for example, even if a plurality of two-dimensional wafer marks are formed in each shot area on the wafer and the coordinates of these wafer marks are detected by the alignment sensor AS1 by the multi-point alignment measurement method within a shot. Good. By processing this detection result,
It is possible to detect a magnification error of a pattern formed in the corresponding shot area, a rotation angle, and the like.

【0019】その他の投影露光装置SR2〜SRNも投
影露光装置SR1と同様に構成されている。例えば第2
の投影露光装置SR2では、レチクルR2のパターン領
域PA2内のパターンが、投影光学系PL2を介してβ
倍に縮小されてウエハステージST2上のウエハ上に投
影され、制御装置CNT2が圧力調整器BC2を介して
投影光学系PL2の倍率を制御できるようになってい
る。また、アライメントセンサAS2で検出されたウエ
ハマークの座標が制御装置CNT2に供給されている。
The other projection exposure apparatuses SR2 to SRN are also constructed similarly to the projection exposure apparatus SR1. For example, the second
In the projection exposure apparatus SR2, the pattern in the pattern area PA2 of the reticle R2 is β via the projection optical system PL2.
The image is reduced in size and projected onto the wafer on the wafer stage ST2, and the control device CNT2 can control the magnification of the projection optical system PL2 via the pressure adjuster BC2. Further, the coordinates of the wafer mark detected by the alignment sensor AS2 are supplied to the control device CNT2.

【0020】次に、本例の露光システムでウエハW上の
各ショット領域にミックス・アンド・マッチ方式で露光
を行う場合の動作の一例につき図2〜図4を参照して説
明する。以下では、ウエハW上の各ショット領域の第1
層への露光を第1の投影露光装置SR1で行った後、エ
ッチング、膜形成等の処理工程を経て、それら各ショッ
ト領域の第2層への露光を第2の投影露光装置SR2で
行う場合につき説明する。
Next, an example of the operation in the case where each shot area on the wafer W is exposed by the mix-and-match method in the exposure system of this embodiment will be described with reference to FIGS. In the following, the first of each shot area on the wafer W is
When the second projection exposure apparatus SR2 exposes the second layer in each of the shot areas after the exposure of the layer is performed by the first projection exposure apparatus SR1 and the processing steps such as etching and film formation are performed. Will be explained.

【0021】先ず、ウエハWへの露光に先だって、図2
(a)のテストレチクルRを用いて、投影露光装置SR
1〜SRNの投影光学系のディストーション特性を計測
しておく。図2(a)に示すように、テストレチクルR
のパターン領域PAには、直交する2方向(これをX方
向、Y方向とする)にそれぞれ所定ピッチで9個の十字
型の結像特性計測用マーク3A,3B,…,SH,3I
が形成されている。例えば第1の投影露光装置SR1で
は、レチクルR1の代わりにテストレチクルRをロード
し、ウエハステージST1上にフォトレジストが塗布さ
れた未露光のウエハをロードし、投影光学系PL1のレ
チクルからウエハへの倍率をβ(例えば1/5)に設定
して、テストレチクルRのパターン像をそのウエハ上の
1つのショット領域に投影露光する。なお、ディストー
ション等がある場合の倍率は、例えば最大像高の7割の
像高での倍率で定義される。その後、そのウエハの現像
を行った後、そのウエハをウエハステージST1上にロ
ードし、形成された結像特性計測用マーク3A〜3Iの
像の位置をアライメントセンサAS1を用いて計測し、
計測結果を制御装置CNT1に供給する。
First, prior to the exposure of the wafer W, as shown in FIG.
Using the test reticle R shown in FIG.
The distortion characteristics of the projection optical systems 1 to SRN are measured. As shown in FIG. 2A, the test reticle R
Pattern area PA of 9 cross-shaped imaging characteristic measurement marks 3A, 3B, ..., SH, 3I each having a predetermined pitch in two orthogonal directions (X direction and Y direction).
Are formed. For example, in the first projection exposure apparatus SR1, a test reticle R is loaded instead of the reticle R1, an unexposed wafer coated with photoresist is loaded on the wafer stage ST1, and the reticle of the projection optical system PL1 is transferred to the wafer. Is set to β (for example, ⅕), and the pattern image of the test reticle R is projected and exposed onto one shot area on the wafer. The magnification when there is distortion or the like is defined by, for example, the magnification at an image height of 70% of the maximum image height. Then, after developing the wafer, the wafer is loaded on the wafer stage ST1 and the positions of the formed images of the image-forming characteristic measuring marks 3A to 3I are measured using the alignment sensor AS1.
The measurement result is supplied to the control device CNT1.

【0022】図3(a)は、第1の投影露光装置SR1
の計測結果を示し、図2のテストレチクルRの結像特性
計測用マーク3A〜3I(中央のマークSEを除く)を
直線で結んで得られる正方形の原画パターンを、倍率が
正確にβで、且つディストーション、及び線形倍率誤差
の無い投影光学系を介してウエハ上に投影して得られる
パターンを図3(a)の基準パターン6とする。また、
図3(a)の基準パターン6の各辺上で図2(a)の結
像特性計測用マーク3B,3F,3H,3Dと共役な点
を計測点7A〜7Dとして、結像特性計測用マーク3
A,3C,3I,3Gと共役な基準パターン6の各頂点
を計測点8A〜8Dとする。
FIG. 3A shows a first projection exposure apparatus SR1.
2 shows a measurement result of a square original image pattern obtained by connecting the imaging characteristic measurement marks 3A to 3I (excluding the center mark SE) of the test reticle R in FIG. Moreover, the pattern obtained by projecting on the wafer through the projection optical system having no distortion or linear magnification error is the reference pattern 6 in FIG. Also,
For measuring the image-forming characteristic, points on each side of the reference pattern 6 shown in FIG. 3 (a), which are conjugate with the image-forming characteristic measuring marks 3B, 3F, 3H and 3D shown in FIG. 2 (a), are set as measuring points 7A to 7D. Mark 3
The vertices of the reference pattern 6 that are conjugate with A, 3C, 3I, and 3G are measurement points 8A to 8D.

【0023】そして、図2(a)の結像特性計測用マー
ク3A〜3D,及び3F〜3Iの第1の投影露光装置S
R1による投影像を、図3(a)の結像点9a〜9d,
及び9f〜9iとすると、計測点7A〜7D,8A〜8
Dから対応する結像点までの2次元的な位置ずれ量が制
御装置CNT1で求められ、これらの位置ずれ量が第1
の投影露光装置SR1のディストーションデータとして
図1のデータベース装置2内に格納される。この場合、
隣接する結像点9a,9b,…,9g,9dを結んで得
られる投影パターン9は糸巻き型であり、これより第1
の投影露光装置SR1の投影光学系PL1は糸巻き型の
ディストーションを有することが分かる。
Then, the first projection exposure apparatus S having the imaging characteristic measurement marks 3A to 3D and 3F to 3I shown in FIG.
The projected image by R1 is formed by the image forming points 9a to 9d in FIG.
And 9f to 9i, measurement points 7A to 7D, 8A to 8
The two-dimensional positional deviation amount from D to the corresponding imaging point is obtained by the control device CNT1, and these positional deviation amounts are determined by the first
It is stored in the database device 2 of FIG. 1 as the distortion data of the projection exposure apparatus SR1. in this case,
The projected pattern 9 obtained by connecting the adjacent image forming points 9a, 9b, ..., 9g, 9d is a pincushion type.
It can be seen that the projection optical system PL1 of the projection exposure apparatus SR1 has a pincushion type distortion.

【0024】同様に、図1の第2の投影露光装置SR2
で倍率をβとしてテストレチクルRのパターンを投影し
たときの計測結果を図3(b)に示す。図3(b)にお
いて、図2の結像特性計測用マーク3A,3B,…,3
Iの第2の投影露光装置SR2による投影像を結像点1
0a,10b,…,10iとすると、計測点7A〜7
D,8A〜8Dから対応する結像点までの2次元的な位
置ずれ量が制御装置CNT2で求められ、これらの位置
ずれ量が第2の投影露光装置SR2のディストーション
データとしてデータベース装置2内に格納される。この
場合、隣接する結像点10a,10b,…,10dを結
んで得られる投影パターン10は樽型であり、これより
第2の投影露光装置SR2の投影光学系PL2は樽型の
ディストーションを有することが分かる。
Similarly, the second projection exposure apparatus SR2 shown in FIG.
FIG. 3B shows a measurement result when the pattern of the test reticle R is projected with the magnification set to β by. 3B, the imaging characteristic measurement marks 3A, 3B, ..., 3 of FIG.
I projection image by the second projection exposure apparatus SR2
0a, 10b, ..., 10i, measurement points 7A to 7
The two-dimensional displacement amount from D, 8A to 8D to the corresponding image formation point is obtained by the control device CNT2, and these displacement amounts are stored in the database device 2 as distortion data of the second projection exposure device SR2. Is stored. In this case, the projection pattern 10 obtained by connecting the adjacent image formation points 10a, 10b, ..., 10d is barrel-shaped, and thus the projection optical system PL2 of the second projection exposure apparatus SR2 has barrel-shaped distortion. I understand.

【0025】次に、図1の第1の投影露光装置SR1に
おいて、レチクルR1をロードし、ウエハステージST
1上にウエハWをロードして、ウエハWの各ショット領
域にステップ・アンド・リピート方式でレチクルR1の
パターン像を露光する。この際に、レチクルR1のパタ
ーン領域PA1内には、回路パターンの他に図2(a)
のテストレチクルRの結像特性計測用マーク3B,3
F,3H,3Dに対応する位置に、それぞれ十字型のア
ライメントマークが形成されているものとする。
Next, in the first projection exposure apparatus SR1 of FIG. 1, the reticle R1 is loaded and the wafer stage ST
The wafer W is loaded on the wafer 1, and the pattern image of the reticle R1 is exposed on each shot area of the wafer W by the step-and-repeat method. At this time, in the pattern area PA1 of the reticle R1, in addition to the circuit pattern, as shown in FIG.
Marks 3B, 3 for measuring the imaging characteristics of the test reticle R
Cross-shaped alignment marks are formed at the positions corresponding to F, 3H, and 3D, respectively.

【0026】その後、ウエハWに現像、エッチング、膜
形成等の処理工程を施した後、第2の投影露光装置SR
2において、そのウエハWをウエハステージST2上に
ロードし、レチクルR2をロードする。ウエハWは例え
ば外形基準でプリアライメントが行われており、図2
(b)に示すように、ウエハWの各ショット領域4に
は、それぞれ4個の十字型のウエハマーク5A〜5Dが
形成されている。また、第2の投影露光装置SR2のウ
エハステージST2の直交する移動方向をX方向、及び
Y方向とする。
Thereafter, the wafer W is subjected to processing steps such as development, etching, film formation, etc., and then the second projection exposure apparatus SR.
At 2, the wafer W is loaded on the wafer stage ST2 and the reticle R2 is loaded. The wafer W is pre-aligned on the basis of the outer shape, for example, as shown in FIG.
As shown in (b), in each shot area 4 of the wafer W, four cross-shaped wafer marks 5A to 5D are formed. Further, the moving directions of the wafer stage ST2 of the second projection exposure apparatus SR2 orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction.

【0027】露光に先だって、第2の投影露光装置SR
2の制御装置CNT2は、ホストコンピュータ1を介し
てデータベース装置2から2台の投影露光装置SR1及
びSR2のディストーションデータを取り込む。これら
のディストーションデータは、図3(a)及び(b)に
示すように、それぞれ8個の計測点7A〜7D,8A〜
8Dでの倍率βの投影パターン9及び10の位置ずれ量
として表されている。そして、制御装置CNT2では、
図3(c)に示すように、第2の投影露光装置SR2に
よる投影パターン10の倍率βを(β+Δβ)に補正し
たときに、8個の計測点7A〜7D,8A〜8Dでの投
影パターン9と、投影パターン10の倍率補正後のパタ
ーン10Aとの重ね合わせ誤差が最小となるような倍率
の補正量Δβを決定する。
Prior to the exposure, the second projection exposure apparatus SR
The second controller CNT2 takes in the distortion data of the two projection exposure apparatuses SR1 and SR2 from the database apparatus 2 via the host computer 1. These distortion data are, as shown in FIGS. 3A and 3B, eight measurement points 7A to 7D and 8A to 8A, respectively.
It is represented as the amount of positional deviation between the projection patterns 9 and 10 with the magnification β in 8D. Then, in the control device CNT2,
As shown in FIG. 3C, when the magnification β of the projection pattern 10 by the second projection exposure apparatus SR2 is corrected to (β + Δβ), the projection patterns at the eight measurement points 7A to 7D and 8A to 8D 9 and the correction amount Δβ of the magnification that minimizes the overlay error between the projection pattern 10 and the pattern 10A after the magnification correction.

【0028】具体的に、図3(c)において、計測点7
Aに対応する投影パターン10A上の結像点から投影パ
ターン9上の結像点までのベクトル11Aが、その計測
点7Aにおける位置ずれ量のベクトルとなり、このベク
トルはX方向、及びY方向への成分よりなる。同様に、
他の計測点7B〜7D,8A〜8Dでも位置ずれ量のベ
クトル11B〜11D,12A〜12Dが求められ、こ
れらのベクトルの絶対値の自乗和が最小となるように倍
率の補正量Δβが決定される。このようにして求められ
る倍率の補正量Δβ、及びこのときのベクトル11A〜
11D,12A〜12Dをディストーション・マッチン
グデータと呼び、このディストーション・マッチングデ
ータは制御装置CNT2内の記憶部に記憶される。
Specifically, in FIG. 3C, the measurement point 7
A vector 11A from the image formation point on the projection pattern 10A corresponding to A to the image formation point on the projection pattern 9 becomes a vector of the positional deviation amount at the measurement point 7A, and this vector is in the X direction and the Y direction. It consists of ingredients. Similarly,
At other measurement points 7B to 7D and 8A to 8D, the positional deviation amount vectors 11B to 11D and 12A to 12D are obtained, and the correction amount Δβ of the magnification is determined so that the sum of squares of the absolute values of these vectors is minimized. To be done. The correction amount Δβ of the magnification obtained in this way and the vector 11A to
11D and 12A to 12D are called distortion matching data, and the distortion matching data is stored in the storage unit in the control device CNT2.

【0029】なお、上述のディストーション・マッチン
グデータは、より演算能力の高いホストコンピュータ1
で求めてもよい。更に、求められたディストーション・
マッチングデータをデータベース装置2に記憶させて、
ディストーションデータが更新されるまでは、その記憶
してあるディストーション・マッチングデータを繰り返
して使用するようにしてもよい。
The distortion matching data described above is used for the host computer 1 having a higher computing ability.
You may ask at. Furthermore, the required distortion
Store the matching data in the database device 2,
The stored distortion matching data may be repeatedly used until the distortion data is updated.

【0030】次に、図1の第2の投影露光装置SR2で
は、アライメントセンサAS2を用いて、ウエハW上か
ら選択された所定個数のショット領域(サンプルショッ
ト)においてそれぞれ図2(b)に示す4個のウエハマ
ーク5A〜5DのX方向、Y方向の座標を計測する。図
4(a)は、ウエハW上の或るショット領域での4個の
ウエハマーク5A〜5Dの計測結果を示し、この図4
(a)において、正方形の基準パターン6上の計測点7
A〜7Cは、第1の投影露光装置SR1の投影光学系P
L1の倍率が正確にβで、且つディストーションも線形
倍率誤差も無い場合のウエハマーク5A〜5Cの投影位
置に対応している。更に、点線の十字型のマーク13A
〜13Dは、それぞれ第2の投影露光装置SR2の投影
光学系PL2の倍率を(β+Δβ)に設定して、投影光
学系PL2を介して第1層用のレチクルR1のパターン
をウエハW上に投影した場合のウエハマークの像を示
し、マーク13A〜13Dの座標は、制御装置CNT2
が上述のディストーション・マッチングデータ、及び自
己のディストーションデータより算出する。
Next, in the second projection exposure apparatus SR2 of FIG. 1, using the alignment sensor AS2, a predetermined number of shot areas (sample shots) selected on the wafer W are shown in FIG. 2B, respectively. The coordinates of the four wafer marks 5A to 5D in the X and Y directions are measured. FIG. 4A shows a measurement result of four wafer marks 5A to 5D in a certain shot area on the wafer W.
In (a), the measurement points 7 on the square reference pattern 6
A to 7C are the projection optical system P of the first projection exposure apparatus SR1.
This corresponds to the projection position of the wafer marks 5A to 5C when the magnification of L1 is exactly β and there is no distortion or linear magnification error. Furthermore, a dotted cross-shaped mark 13A
13D set the magnification of the projection optical system PL2 of the second projection exposure apparatus SR2 to (β + Δβ), and project the pattern of the reticle R1 for the first layer onto the wafer W via the projection optical system PL2. The image of the wafer mark is shown, and the coordinates of the marks 13A to 13D are the same as those of the controller CNT2
Is calculated from the above distortion matching data and its own distortion data.

【0031】その後、制御装置CNT2は、マーク13
A〜13Dから対応するウエハマーク5A〜5Dに向か
うベクトル14A〜14DのX成分、Y成分を求める。
そして、例えば図3(c)の計測点7Aでのベクトル1
1Aの絶対値をdA、図4(a)の計測点7Aでのベク
トル14Aの絶対値をdB、計測点7Aの像高をDとす
ると、制御装置CNT2は次の近似式より、ウエハW上
の第1層と第2層との間の重ね合わせ誤差を最小とする
ための投影光学系PL2の倍率の補正量Δβ’を求め
る。この倍率の補正量Δβ’には、各種プロセスを経る
ことによるウエハW自体の伸縮の影響も含まれている。
After that, the control device CNT2 makes the mark 13
The X and Y components of the vectors 14A to 14D from A to 13D toward the corresponding wafer marks 5A to 5D are obtained.
Then, for example, the vector 1 at the measurement point 7A in FIG.
Assuming that the absolute value of 1A is dA, the absolute value of the vector 14A at the measurement point 7A in FIG. 4A is dB, and the image height at the measurement point 7A is D, the control device CNT2 uses the following approximation formula on the wafer W. The correction amount Δβ ′ of the magnification of the projection optical system PL2 for minimizing the overlay error between the first layer and the second layer is calculated. This magnification correction amount Δβ ′ also includes the effect of expansion and contraction of the wafer W itself due to various processes.

【0032】 Δβ’=1+(dA−dB)/L (1) 従って、投影光学系PL2の最終的な倍率は(β+Δ
β)Δβ’となり、図1の制御装置CNT2は、圧力調
整器BC2を介して投影光学系PL2の倍率をその(β
+Δβ)Δβ’に設定する。なお、投影光学系PL2の
最終的な倍率の補正値を求める際には、図3(c)の全
部のベクトル11A〜11Dと、対応する図4(a)の
ベクトル14A〜14Dとの絶対値の差分の平均値を使
用することが望ましい。更に平均化効果を高めるため
に、全部のサンプルショットについての計測結果の平均
値を使用する個とが望ましい。また、本例のショット内
多点アライメント計測によって、各サンプルショットの
回転角も検出されるため、その回転角の平均値に合わせ
てレチクルR2を回転することによって、更に重ね合わ
せ精度が向上する。
Δβ ′ = 1 + (dA−dB) / L (1) Therefore, the final magnification of the projection optical system PL2 is (β + Δ
β) Δβ ′, and the control device CNT2 in FIG. 1 changes the magnification of the projection optical system PL2 via the pressure adjuster BC2 to (β
+ Δβ) Set to Δβ '. When obtaining the final correction value of the magnification of the projection optical system PL2, the absolute values of all the vectors 11A to 11D in FIG. 3C and the corresponding vectors 14A to 14D in FIG. It is desirable to use the average value of the differences of. In order to further enhance the averaging effect, it is desirable to use the average value of the measurement results for all the sample shots. Further, since the rotation angle of each sample shot is also detected by the intra-shot multi-point alignment measurement of this example, the overlay accuracy is further improved by rotating the reticle R2 in accordance with the average value of the rotation angles.

【0033】その後、制御装置CNT2は、各サンプル
ショットのウエハマークの配列座標を統計処理してウエ
ハW上の全部のショット領域の配列座標を算出し、この
算出された配列座標に基づいて各ショット領域を順次露
光位置に位置決めして、それぞれ投影光学系PL2を介
してレチクルR2のパターン像を露光する。これによっ
て、仮にウエハW上の第1層での本来の回路パターンが
図4(b)に示す基準パターン6であるとすると、第1
の投影露光装置SR1による実際の投影像は投影パター
ン9Aとなり、同じパターンの第2の投影露光装置SR
2による投影像は投影パターン10Bとなり、ウエハW
上の2層間の重ね合わせ誤差が最小となる。
After that, the controller CNT2 calculates the array coordinates of all the shot areas on the wafer W by statistically processing the array coordinates of the wafer marks of each sample shot, and based on the calculated array coordinates, each shot. The regions are sequentially positioned at the exposure positions, and the pattern image of the reticle R2 is exposed through the projection optical system PL2. Thus, if the original circuit pattern on the first layer on the wafer W is the reference pattern 6 shown in FIG.
The actual projection image of the projection exposure apparatus SR1 of FIG.
The projection image by 2 becomes a projection pattern 10B, and the wafer W
The overlay error between the upper two layers is minimized.

【0034】以下、図1において、ウエハW上の第3層
以降についても前層と異なる投影露光装置を用いて露光
を行う際には、それぞれディストーション・マッチング
データの計算、及びショット内多点アライメント計測の
結果による倍率の補正を行うことにより、ウエハW上の
異なる層間での重ね合わせ誤差が高精度に維持される。
また、ショット内多点アライメント計測は、本来各ショ
ット領域内のパターンの倍率(チップ倍率)の誤差、及
び各ショット領域の回転(チップ回転)の補正を行うた
めに使用されているが、本例によれば前者のチップ倍率
についてより正確な補正を行うことができる。
In the following, in FIG. 1, when the third layer and subsequent layers on the wafer W are exposed by using a projection exposure apparatus different from the previous layer, calculation of distortion matching data and multipoint alignment within a shot are performed. By correcting the magnification based on the measurement result, the overlay error between different layers on the wafer W is maintained with high accuracy.
In addition, the multi-point alignment measurement within a shot is originally used to correct the error of the magnification of the pattern (chip magnification) in each shot area and the rotation of each shot area (chip rotation). According to the method, the former chip magnification can be corrected more accurately.

【0035】なお、上述の例では、図3に示すように、
ディストーション・マッチングデータとして、予め2つ
の投影露光装置による重ね合わせ誤差を最小とするため
の第2の投影露光装置の倍率の補正量を求めている。し
かしながら、その代わりに、例えば図4(a)に示すウ
エハマーク5A〜5Dの位置計測結果、及び図3(a)
のディストーションデータより第1の投影露光装置によ
る投影像のディストーションの状態を求め、この投影像
との重ね合わせ誤差が最小になるように直接第2の投影
露光装置の倍率の補正値を求めてもよい。
In the above example, as shown in FIG.
As the distortion matching data, the correction amount of the magnification of the second projection exposure apparatus for minimizing the overlay error between the two projection exposure apparatuses is obtained in advance. However, instead of this, for example, the position measurement results of the wafer marks 5A to 5D shown in FIG. 4A, and FIG.
Even if the distortion state of the projection image by the first projection exposure apparatus is obtained from the distortion data of 1 and the correction value of the magnification of the second projection exposure apparatus is directly obtained so that the overlay error with this projection image is minimized. Good.

【0036】また、本発明はステッパー型(一括露光方
式)の投影露光装置を使用する場合のみならず、レチク
ル及びウエハを投影光学系に対して同期して走査するこ
とにより露光を行うステップ・アンド・スキャン方式等
の走査露光方式の投影露光装置を使用する場合にも適用
できる。このように本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
Further, the present invention is not limited to the case where a stepper type (batch exposure type) projection exposure apparatus is used, but a step and step for performing exposure by synchronously scanning the reticle and the wafer with respect to the projection optical system. -It is also applicable when using a projection exposure apparatus of a scanning exposure method such as a scan method. 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.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、予め記憶さ
れたディストーションデータ、及び所定の計測点で計測
された位置ずれ量に基づいて第2の露光装置の投影像の
倍率を補正しているため、感光基板(ウエハ等)上の2
層に異なる2台の露光装置を用いて露光を行う場合に、
それら2台の露光装置の投影像のディストーション特性
が異なっていても高い重ね合わせ精度が得られる利点が
ある。
According to the exposure method of the present invention, the magnification of the projection image of the second exposure apparatus is corrected on the basis of the distortion data stored in advance and the positional deviation amount measured at a predetermined measurement point. 2 on the photosensitive substrate (wafer, etc.)
When performing exposure using two different exposure devices for layers,
Even if the distortion characteristics of the projected images of these two exposure apparatuses are different, there is an advantage that high overlay accuracy can be obtained.

【0038】また、本発明の第3工程において、第1工
程で記憶されたディストーションデータより、第1及び
第2の露光装置のそれぞれの投影像の重ね合わせ精度が
最良となるときのその第2の露光装置による投影像の倍
率を求め、このように求められた倍率での所定の複数の
計測点でのそれら2つの投影像の位置ずれ量と、第2工
程で求められた位置ずれ量とに基づいてそれら第2の露
光装置の投影像の倍率を補正する場合には、実際の露光
時での計算量を少なくして、且つ高精度に第2の露光装
置の投影像の倍率を補正できる利点がある。
Further, in the third step of the present invention, the distortion data stored in the first step is used for the second when the overlay accuracy of the projected images of the first and second exposure apparatuses becomes the best. Of the projection image by the exposure apparatus, and the positional deviation amount of the two projected images at the predetermined plurality of measurement points at the thus obtained magnification, and the positional deviation amount obtained in the second step. In the case of correcting the magnification of the projected image of the second exposure apparatus based on the above, the amount of calculation in actual exposure is reduced and the magnification of the projected image of the second exposure apparatus is corrected with high accuracy. There are advantages.

【0039】また、本発明の露光装置によれば、上述の
露光方法を実施できる利点がある。
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, there is an advantage that the above-mentioned exposure method can be carried out.

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

【図1】本発明の実施の形態の一例で使用される露光シ
ステムを示す一部斜視図を含む構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram including a partial perspective view showing an exposure system used in an example of an embodiment of the present invention.

【図2】(a)はテストレチクルのパターン配置を示す
平面図、(b)はウエハのショット領域に形成されたウ
エハマークの配置を示す部分平面図である。
2A is a plan view showing the pattern arrangement of a test reticle, and FIG. 2B is a partial plan view showing the arrangement of wafer marks formed in a shot area of a wafer.

【図3】その実施の形態の一例で使用されるディストー
ションデータ、及びディストーション・マッチングデー
タの説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of distortion data and distortion matching data used in an example of the embodiment.

【図4】(a)は第2の投影露光装置でのウエハマーク
の計測結果を示す拡大図、(b)は第1層の仮想的な投
影パターンと第2層の仮想的な投影パターンとの重ね合
わせの状態を示す図である。
FIG. 4A is an enlarged view showing a measurement result of a wafer mark in the second projection exposure apparatus, and FIG. 4B is a virtual projection pattern of the first layer and a virtual projection pattern of the second layer. It is a figure which shows the state of the superposition.

【図5】従来の投影露光装置の投影像のディストーショ
ンの一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of distortion of a projected image of a conventional projection exposure apparatus.

【図6】従来ミックス・アンド・マッチ方式で露光を行
う場合の2層間の投影像の重ね合わせの状態を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a state of superimposing projected images between two layers when exposure is performed by a conventional mix-and-match method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ホストコンピュータ 2 データベース装置 R1,R2 レチクル W ウエハ SR1〜SRN 投影露光装置 PL1,PL2 投影光学系 CN1,CN2 制御装置 AS1,AS2 アライメントセンサ BC1,BC2 圧力調整器 1 Host Computer 2 Database Device R1, R2 Reticle W Wafer SR1-SRN Projection Exposure Device PL1, PL2 Projection Optical System CN1, CN2 Control Device AS1, AS2 Alignment Sensor BC1, BC2 Pressure Regulator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 感光基板上の第1層に第1の露光装置に
より第1のマスクパターンの投影像を露光した後、前記
感光基板上の第2層に第2の露光装置により第2のマス
クパターンの投影像を重ねて露光する露光方法におい
て、 前記第1及び第2の露光装置によるそれぞれの投影像の
ディストーションデータを求めて記憶する第1工程と、 前記感光基板上の第2層に前記第2の露光装置により露
光を行う前に、前記感光基板上の所定の複数の計測点で
前記第1のマスクパターンの投影像の位置ずれ量を求め
る第2工程と、 前記第1工程で記憶されたディストーションデータ、及
び前記第2工程で計測された位置ずれ量に基づいて前記
第2の露光装置の投影像の倍率を補正する第3工程と、
を有し、 該第3工程で補正された倍率で前記第2の露光装置によ
る露光を行うことを特徴とする露光方法。
1. A first layer on a photosensitive substrate is exposed with a projected image of a first mask pattern by a first exposure device, and then a second layer is exposed on a second layer by a second exposure device. In an exposure method of exposing the mask pattern projection images in an overlapping manner, a first step of obtaining and storing distortion data of the respective projection images by the first and second exposure devices; and a second layer on the photosensitive substrate. A second step of obtaining a positional deviation amount of the projected image of the first mask pattern at a plurality of predetermined measurement points on the photosensitive substrate before exposure by the second exposure device; A third step of correcting the magnification of the projected image of the second exposure apparatus based on the stored distortion data and the amount of positional deviation measured in the second step,
And an exposure method, wherein the exposure is performed by the second exposure apparatus at the magnification corrected in the third step.
【請求項2】 前記第3工程において、 前記第1工程で記憶されたディストーションデータよ
り、前記第1及び第2の露光装置のそれぞれの投影像の
重ね合わせ精度が最良となるときの前記第2の露光装置
による投影像の倍率を求め、該求められた倍率での所定
の複数の計測点での前記2つの投影像の位置ずれ量と、
前記第2工程で求められた位置ずれ量とに基づいて前記
第2の露光装置の投影像の倍率を補正することを特徴と
する請求項1記載の露光方法。
2. The second step when, in the third step, the overlay accuracy of the respective projected images of the first and second exposure apparatuses is the best, based on the distortion data stored in the first step. Determining the magnification of the projection image by the exposure apparatus, and the amount of positional deviation between the two projection images at a plurality of predetermined measurement points at the obtained magnification,
The exposure method according to claim 1, wherein the magnification of the projection image of the second exposure apparatus is corrected based on the positional deviation amount obtained in the second step.
【請求項3】 マスクパターンを投影光学系を介して感
光基板上に投影する露光装置において、 それまでの工程で前記感光基板への露光で使用された露
光装置による投影像のディストーションデータ、及び前
記投影光学系による投影像のディストーションデータを
記憶する記憶手段と、 前記感光基板上の位置合わせ用マークの位置を検出する
アライメントセンサと、 該アライメントセンサによる検出データ及び前記記憶手
段に記憶されているディストーションデータに基づいて
前記投影光学系の倍率の補正値を求める演算手段と、 該演算手段で求められた補正値に基づいて前記投影光学
系の倍率を補正する倍率補正手段と、を有することを特
徴とする露光装置。
3. An exposure apparatus for projecting a mask pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein distortion data of a projected image by the exposure apparatus used for exposing the photosensitive substrate in the previous steps, and Storage means for storing distortion data of a projection image by the projection optical system, alignment sensor for detecting the position of the alignment mark on the photosensitive substrate, detection data by the alignment sensor and distortion stored in the storage means. And a magnification correction unit that corrects the magnification of the projection optical system based on the correction value obtained by the calculation unit. Exposure equipment.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036949A1 (en) * 1998-01-16 1999-07-22 Nikon Corporation Exposure method and lithography system, exposure apparatus and method of producing the apparatus, and method of producing device
JP2005303318A (en) * 2004-04-14 2005-10-27 Asml Netherlands Bv Lithographic device, control system, and device manufacturing method
TWI581306B (en) * 2011-06-16 2017-05-01 瑞薩電子股份有限公司 Method of manufacturing semiconductor device

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