JPH1019512A

JPH1019512A - 位置合わせ方法

Info

Publication number: JPH1019512A
Application number: JP8178864A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hizuka; 健二肥塚
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＧＡ方式によるアライメントを行う際に、
サンプルショットの選択を容易に短時間に行うと共に、
跳びショットを予め除外する。【解決手段】ウエハ４上の中心２５から半径Ｒの円周
２２に内接する正Ｎ角形２３を設定し、その正Ｎ角形２
３の頂点を含むＮ個のショット領域をサンプルショット
の第１候補とする。それら第１候補のＸ軸及びＹ軸のウ
エハマーク１８Ｘ，１８Ｙが半径Ｒの円周２２内にある
かどうかを判定し、両方共に円周２２内にあれば第１候
補がフォーカス可能且つウエハマークのフォーカスが可
能であることを前提として当該第１候補をサンプルショ
ットとして選択する。例えば第１候補２４Ａのようにウ
エハマークが円周２２内にない場合は、その第１候補２
４Ａの１つ内側のショット領域２１Ａをサンプルショッ
トの第２候補とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばウエハ等の
基板を露光位置等の所定位置に位置合わせするための位
置合わせ方法に関し、特にエンハンスト・グローバル・
アライメント方式のような統計処理を用いた位置合わせ
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像
素子（ＣＣＤ等）、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では、マスクとしてのレチ
クル（又はフォトマスク等）に形成されたパターンの像
を、投影光学系を介して感光性の基板としてのウエハ
（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写露
光する投影露光装置が使用されている。この種の投影露
光装置としては、ウエハを２次元的に移動自在なウエハ
ステージ上に載置し、このウエハステージによりウエハ
を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターンの
像をウエハ上の各ショット領域に順次露光する動作を繰
り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の投影露
光装置（ステッパー等）が多用されている。最近は、レ
チクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査して露
光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装
置も使用されつつある。

【０００３】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重ねて転写することに
より形成されるので、このような投影露光装置において
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、レチクルのパターンの像と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を高精度に位置合
わせ（アライメント）する必要がある。この場合、ウエ
ハステージ上にロードされるウエハ上の各ショット領域
の設計上の位置はそのウエハ自体の座標系（試料座標
系）により規定されている。一方、投影露光装置におけ
るウエハの移動位置はウエハステージの座標系（ステー
ジ座標系）により規定されるため、ウエハの試料座標系
における各ショット領域の座標を既にレチクルに対して
位置関係が所定の状態に設定されているステージ座標系
上の座標に変換する、所謂「ウエハアライメント」を正
確に行う必要がある。

【０００４】従来のウエハアライメント方法として、次
に説明する２つの方法が使用されている。その１つはサ
ーチアライメントと呼ばれるものである。図７は、ウエ
ハ上のサーチアライメントマークの一例を示し、この図
７において、Ｘ軸及びＹ軸はステージ座標系であり、ｘ
軸及びｙ軸は試料座標系である。この図７に示すよう
に、ウエハ４Ａ上のＸ方向の両端近傍及びＹ方向の端部
付近に、それぞれＹ軸用のサーチアライメントマーク１
６Ｙ、回転角検出用のサーチアライメントマーク１６
θ、及びＸ軸用のサーチアライメントマーク１６Ｘが形
成されている。これらのサーチアライメントマーク１６
Ｘ，１６Ｙ，１６θのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での位
置を所定のアライメントセンサにより検出する。サーチ
アライメントマーク１６ＹのＹ座標、及びサーチアライ
メントマーク１６ＸのＸ座標より試料座標系のステージ
座標系に対する原点のオフセットが求められる。また、
試料座標系上において、サーチアライメントマーク１６
Ｙ，１６θはｘ軸に平行な線上に形成されており、２つ
のサーチアライメントマーク１６Ｙ，１６θのＹ座標の
差分から試料座標系のステージ座標系に対する回転角が
検出される。例えば、サーチアライメントマーク１６
Ｙ，１６θのステージ座標系における２つのＹ座標の測
定値が同じならば、試料座標系（ウエハ４Ａ）の回転角
は０である。

【０００５】ウエハ４Ａに形成された各ショット領域の
試料座標系上の設計上の配列座標は、ウエハ４Ａの露光
データファイルに記憶されており、上述のサーチアライ
メントによって求められる試料座標系のオフセット及び
回転角と、それら配列座標とに基づいて、ウエハ４Ａの
各ショット領域のステージ座標系における大まかな計算
上の配列座標が求められる。あまり高い位置合わせ精度
を必要としないときは、以上のサーチアライメントだけ
の結果に基づいてウエハ４Ａ上の各ショット領域を露光
位置に位置決めすることによって、重ね合わせ露光が実
施される。しかし、ウエハはいろいろの工程処理により
形状が変化することがあり、またウエハ上のレイヤに応
じて複数の投影露光装置を使い分けた場合には装置の違
い等により、サーチアライメントだけでは十分な重ね合
わせ精度が得られないことがある。そこで、高い重ね合
わせ精度が要求される場合には、第２の方法であるエン
ハンスト・グローバル・アライメント（以下、「ＥＧ
Ａ」と呼ぶ）方式のアライメント方法を用いる。

【０００６】ここで、ＥＧＡ方式のアライメント方法を
用いた場合のウエハのロードから露光に至るシーケンス
について図６を参照して簡単に説明する。先ず、図６の
ステップ２０１において図７のウエハ４Ａがウエハステ
ージ上にロードされ、外形基準でプリアライメントが行
われる。次に、ステップ２０２において、上述のように
ウエハ４Ａのサーチアライメントが行われ、ステップ２
０３のＥＧＡ方式のアライメントによりウエハ４Ａ上の
全部のショット領域中から選択された所定個数のサンプ
ルショットに付設されたウエハマークのステージ座標系
上の配列座標が計測され、この計測結果及び全部のショ
ット領域の設計上の配列座標を統計処理して、全部のシ
ョット領域のステージ座標系上の配列座標が算出され
る。そして、その配列座標に基づいてステップ２０４に
おいてウエハ４Ａを順次位置決めして露光が行われる。

【０００７】図８（ａ）は、ウエハ４Ａ上のショット配
列の一部を示し、図８（ｂ）はその内の１つのショット
領域１７Ｋの拡大図を示し、ショット領域１７Ｋにはフ
ァインアライメント用のＸ軸のウエハマーク１８Ｘ及び
Ｙ軸のウエハマーク１８Ｙが形成されている。簡単のた
め、ウエハマーク１８Ｘ，１８Ｙがショット領域１７Ｋ
の中心を示すものとする。図８（ｂ）の点線の領域１７
Ｒの中心ＰＫは、ショット領域１７Ｋの試料座標系
（ｘ，ｙ）上での設計上での配列座標をサーチアライメ
ントの結果を用いてステージ座標系上の配列座標に変換
した位置を示す。実際のショット領域１７Ｋの中心は、
ウエハ４Ａの伸縮等によってその中心ＰＫからＸ方向及
びＹ方向にそれぞれ距離ｘＫ、ｙＫだけずれている。そ
のずれ量を正確に求めるためにファインアライメント
（ここではＥＧＡ方式のアライメント）が行われる。

【０００８】ＥＧＡ方式によるアライメント方法では、
３個以上のサンプルショットのウエハマークの座標位置
及びそれらサンプルショットの試料座標系上の設計上の
座標位置を統計処理することにより、ウエハ４Ａ全体の
Ｘ方向、Ｙ方向のシフト量、Ｘ方向、Ｙ方向の伸縮量、
回転角（ローテーション）、及び試料座標系の直交度を
示す６個の変換パラメータを算出する。そして、これら
６個の変換パラメータ及びウエハ４Ａ上の各ショット領
域の試料座標系（ｘ，ｙ）上の設計上の配列座標に基づ
いて、全てのショット領域のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）
上の配列座標が計算される。なお、このＥＧＡ方式のア
ライメント方法については、特開昭６１−４４４２９号
公報に開示されている。

【０００９】従来のＥＧＡ方式のアライメント方法にお
いて予め選択されるサンプルショットの数及び位置（配
列）は、オペレータの経験、ウエハのロット毎のアライ
メントデータ、あるいはテスト露光の結果等により定め
られていた。サンプルショットの位置は例えば、ピッチ
が縦横一様なマトリックスの交点付近や、ランダムな配
列等に基づいて決定されていた。この場合、サンプルシ
ョットとして選択されるショット領域は、ウエハのフォ
ーカス位置を検出するオートフォーカスセンサによりそ
のショット領域内の所定の計測点でのフォーカス位置を
計測したときに、安定したフォーカス信号が得られるシ
ョット領域であることが前提となる。この条件を前提と
して、従来はマニュアルによりサンプルショットの位置
の設定が行われていた。そして、その後はサーチアライ
メントの結果を用いて、サンプルショットのウエハマー
クが順次アライメントセンサの測定位置に最短距離で移
動され、自動的にそのウエハマークの位置が検出されて
いた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術において、位置合わせ精度を高めるためにＥＧＡ方式
のアライメント方法を使用する場合、サンプルショット
の位置をマニュアルで選択していたため、経験と時間と
を要する煩わしい作業を伴うという不都合があった。ま
た、そのようにして定められたサンプルショットの計測
値の中には、ショット領域の設計上の配列座標に対して
定められているアライメント誤差が所定の基準値以上と
なるショット領域である所謂「跳びショット」を含む場
合もあった。このような跳びショットは、ウエハ上のそ
のサンプルショットに属するウエハマークの崩れ等に起
因する計測エラー、ウエハ上の局所的な歪み、あるいは
第１層目のレチクルパターンをウエハに転写するときの
ウエハステージの位置決め誤差等により生ずる。サンプ
ルショットの計測された配列座標に基づいてウエハ上の
全てのショット領域の配列座標を算出する場合には、そ
のような跳びショットをサンプルショットに選択すると
アライメント誤差が増加する恐れがあるため、そのよう
な跳びショットをサンプルショットから排除するための
対策が求められていた。

【００１１】本発明は斯かる点に鑑み、ＥＧＡ方式でア
ライメント方法を行う場合に、特に経験を要することな
くサンプルショットを容易に短時間で選択できる位置合
わせ方法を提供することを目的とする。更に本発明は、
跳びショットをできるだけサンプルショットから排除し
て高精度に位置合わせできる位置合わせ方法を提供する
ことをも目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、基板（４）上に配列された複数個の被加工領域
より選択された所定個数の計測対象領域（サンプルショ
ット）の所定の座標系（Ｘ，Ｙ）内での座標位置を計測
し、この計測された座標位置、及びその計測対象領域の
設計上の座標位置を統計処理してその基板（４）上の複
数個の被加工領域のそれぞれ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その被加工領域を順次所
定位置（露光位置等）に位置合わせする位置合わせ方法
において、その基板（４）上に所定の基準点（２５）を
中心とする所定の半径Ｒの円周（２２）を設定すると共
に、所定の個数Ｎ（Ｎは３以上の整数）を指定し（ステ
ップ１０１）、その複数個の被加工領域中で、その基板
（４）上のその半径Ｒの円周（２２）の近傍にあるＮ個
の被加工領域（２１Ａ〜２１Ｈ）をその計測対象領域と
して自動的に選択するものである（ステップ１０３〜１
１０）。

【００１３】斯かる本発明の位置合わせ方法によれば、
所定の半径Ｒ及び所定の個数Ｎを設定又は指定するだけ
で基板（４）上にＮ個の計測対象領域（２１Ａ〜２１
Ｈ）が自動的に選択されるため、計測対象領域を選択す
るための時間と経験を必要とする煩雑な作業が軽減さ
れ、ＥＧＡ方式のアライメントに適用すると容易に、且
つ迅速にサンプルショットが設定される。

【００１４】この場合、その複数個の被加工領域中で、
その基板（４）上のその半径Ｒの円周（２２）に内接す
る正Ｎ角形（２３）のＮ個の頂点をそれぞれ含む被加工
領域をその計測対象領域の第１候補とすることが好まし
い（ステップ１０２〜１０４）。これにより、Ｎ個の計
測対象領域（２１Ａ〜２１Ｈ）が基板（４）上に均一な
分布で選択されるので、統計処理上の精度が向上する。

【００１５】また、その基板（４）上のその複数個の被
加工領域にそれぞれ位置合わせ用マーク（１８Ｘ）が付
設されている場合に、その第１候補の被加工領域中で、
付設されている位置合わせ用マーク（１８Ｘ）がその半
径Ｒの円周内に無い被加工領域（２４Ａ）については、
この被加工領域の内側に隣接する被加工領域（２１Ａ）
をその計測対象領域として選択することが好ましい（ス
テップ１０５，１０６）。これにより、基板（４）周辺
の一部の領域が欠けた被加工領域や位置合わせ用マーク
の欠落した被加工領域、即ち計測エラーの発生する可能
性の高い被加工領域を計測対象領域として選択すること
がない。また、その内側に隣接する被加工領域（２１
Ａ）が自動的に選択されるため、所定の個数Ｎの計測対
象領域が確保される。これをＥＧＡ方式のアライメント
に適用したときには跳びショットをサンプルショットか
ら排除できる確率が高まり、統計処理上の精度を高める
ことができ、結果的に位置合わせ精度を高めることがで
きる。

【００１６】また、その第１候補の被加工領域中で、外
側に隣接する被加工領域（２４Ｄ，２４Ｅ）の焦点位置
の計測点がその基板（４）の有効露光領域内に収まって
いない被加工領域（２１Ｇ）については、この被加工領
域の内側に隣接する被加工領域（２１Ｋ）をその計測対
象領域として選択するようにしてもよい。これにより、
同様に基板（４）周辺の計測エラーの発生する可能性の
高い被加工領域が計測対象領域として選択されることが
ない。また、この場合も、当該被加工領域の内側に隣接
する被加工領域が計測対象領域として選択されるため、
所定の個数Ｎの計測対象領域が確保される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による位置合わせ方
法の実施の形態の一例につき図１〜図３を参照して説明
する。本例は、ステッパー型の投影露光装置でＥＧＡ方
式のアライメントを行う場合に本発明を適用したもので
ある。図２は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、
この図２において、光源、フライアイレンズ、視野絞
り、及びコンデンサレンズ等を含む照明光学系１から射
出された照明光ＩＬにより、均一な照度分布でレチクル
２のパターン領域が照明され、その照明光ＩＬのもと
で、レチクル２のパターンの像が投影光学系３を介して
ウエハ４上の各ショット領域に投影倍率β（βは例えば
１／４又は１／５等）で転写される。この場合、照明光
ＩＬとしては、水銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線
等）、ＡｒＦエキシマレーザ光やＫｒＦエキシマレーザ
光、あるいは銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等が
使用される。以下、投影光学系３の光軸ＡＸに平行にＺ
軸を取り、Ｚ軸に垂直な２次元平面内で図２の紙面に平
行にＸ軸、図２の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。

【００１８】レチクル２はＸ方向及びＹ方向に微動でき
るレチクルステージ２Ａ上に載置されている。レチクル
ステージ２Ａは回転方向にも微動可能である。レチクル
ステージ２の位置は不図示のレーザ干渉計により計測さ
れており、装置全体を統轄制御する主制御系７はそのレ
ーザ干渉計の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系
８を介してレチクルステージ２Ａの位置を制御する。

【００１９】一方、ウエハ４は不図示のウエハホルダを
介してウエハステージ５上に載置されている。ウエハス
テージ５はウエハ４のＺ方向の位置（フォーカス位置）
を制御すると共にＸ方向及びＹ方向にウエハ４の位置決
めを行う。ウエハ４上の１つのショット領域への露光が
終わると、ウエハステージ５によってステップ・アンド
・リピート方式でウエハ４の次のショット領域が露光位
置に移動してレチクル２のパターンの像が転写される。
ウエハステージ５の端部には外部のレーザ干渉計１４か
らのレーザビームを反射する移動鏡１４ｍが固定されて
おり、レーザ干渉計１４及び移動鏡１４ｍによりウエハ
ステージ５（ウエハ４）のＸ方向及びＹ方向の座標位置
が計測される。レーザ干渉計１４の計測値は主制御系７
に供給され、主制御系７はその計測値に基づいてウエハ
ステージ駆動系６を介してウエハステージ５の位置を制
御する。主制御系７には各種データやコマンドを入力す
るためのキーボード３０が接続されている。レーザ干渉
計１４によって計測されるウエハステージ５のＸ座標、
Ｙ座標よりなる座標系をステージ座標系（Ｘ，Ｙ）と呼
ぶ。また、ウエハ４上の各ショット領域には例えばライ
ン・アンド・スペースパターン状のＸ軸のウエハマーク
１８Ｘが付設されている。また、各ショット領域には、
図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸のウエハマーク１８Ｙも
付設されている。但し、図３（ｂ）では簡単のためライ
ン・アンド・スペースパターンを１本のラインで表して
いる。

【００２０】図２において、投影光学系３の側面には、
ウエハ４の表面の所定の計測点でのＺ方向の位置（フォ
ーカス位置）を検出するための検出光をウエハ４上に斜
めに照射する照射光学系１５Ａと、ウエハ４からの検出
光を受光する受光光学系１５Ｂとからなるオートフォー
カスセンサ（以下、「ＡＦセンサ１５Ａ，１５Ｂ」とい
う）が設置されている。ＡＦセンサ１５Ａ，１５Ｂから
は、その計測点のフォーカス位置の結像面からのずれ量
（デフォーカス量）に対応するフォーカス信号が主制御
系７に供給され、主制御系７はそのフォーカス信号が０
になるようにウエハステージ５の内部の駆動系を介して
オートフォーカス方式でウエハ４のＺ方向の位置を制御
する。

【００２１】また、図２の装置にはレチクル２とウエハ
４との位置合わせを行うためのオフ・アクシス方式、且
つＦＩＡ（Field Image Alignment)方式のアライメント
センサＡＳが設置されている。アライメントセンサＡＳ
のハロゲンランプ等を含む光源系９から射出された検出
光ＡＬは、ビームスプリッタ１２を透過して対物レンズ
１１に入射し、偏向プリズム１０により下方に曲げられ
てウエハ４上に形成されたウエハマーク１８Ｘに照射さ
れる。ウエハマーク１８Ｘからの検出光ＬＢは元の光路
を戻り、ビームスプリッタ１２により反射されて、指標
板、リレー光学系、２次元ＣＣＤ等の撮像素子、及び信
号処理系等を内蔵するアライメント検出系１３に入射す
る。アライメント検出系１３内の指標板の指標マークの
間にウエハマーク１８Ｘの像が結像され、指標マークの
像とウエハマーク１８Ｘの像とがその撮像素子上にリレ
ーされる。撮像素子から出力される撮像信号に基づいて
信号処理系は指標マークとウエハマーク１８Ｘとの位置
ずれ量を検出する。その信号処理系にはレーザ干渉計１
４の計測値も供給され、その信号処理系は両マークの位
置ずれ量、及びレーザ干渉計１４の計測値よりウエハマ
ーク１８Ｘのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）でのＸ座標を求
める。

【００２２】また、アライメントセンサＡＳの測定中心
と露光中心との間隔（ベースライン量）は予め求められ
て主制御系７に記憶されている。このウエハマーク１８
ＸのＸ座標の計測値（アライメントデータ）はアライメ
ント検出系１３から主制御系７に供給される。主制御系
７はそのアライメントデータを統計処理して得られる配
列座標をベースライン量で補正した座標に基づいてウエ
ハステージ５の移動位置を制御する。なお、アライメン
トセンサＡＳ内にはＹ軸用の撮像素子も組み込まれＹ軸
のウエハマークのＹ座標も同様に検出される。なお、ア
ライメントセンサとしてはドット列状のウエハマークと
スリット状のレーザビームとを相対走査するレーザ・ス
テップ・アライメント（ＬＳＡ）方式のアライメントセ
ンサ等を使用してもよい。

【００２３】次に、本例のアライメント方法について説
明する。ウエハのプリアライメント、サーチアライメン
ト、及びサンプルショットが定まってからのＥＧＡ方式
のアライメントは図６の従来例と同様である。以下で
は、本例のＥＧＡ方式のアライメントにおけるサンプル
ショットの選択方法につき図１のフローチャートを参照
して具体的に説明する。このようなサンプルショットの
選択は例えば１ロットのウエハの露光を行う場合の、先
頭のウエハについて実行されるものである。

【００２４】図１は、本例におけるサンプルショットの
選択方法を示すフローチャートを示し、この図１のステ
ップ１０１において、円形で外周の一部が平坦に切り欠
かれたウエハ４の中心から半径Ｒの円に内接する正Ｎ角
形（Ｎは３以上の整数）の頂点に位置するショット領域
をサンプルショットの第１候補として自動的に選択する
ため、その円の中心、その円の半径Ｒ及びサンプルショ
ット数Ｎをオペレータがキーボード３０を介して主制御
系７に入力する。その円の中心としては、ウエハ４の中
心が指定される。この場合、半径Ｒはウエハ４の半径よ
りも小さい所定の値に設定される。また、サンプルショ
ット数Ｎの値は、少なくとも３以上であればよいが、統
計精度及びスループットの面から５〜２０程度の値が好
ましい。

【００２５】図３（ａ）は、ウエハ４のショット配列の
一例を示し、この例はウエハ４上の約９０個のショット
領域から８個（Ｎ＝８）のショット領域をサンプルショ
ットとして選択する例を示している。この図３におい
て、ウエハ４上の試料座標系はｘ軸及びｙ軸より構成さ
れ、サーチアライメントによってステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）に対する試料座標系（ｘ，ｙ）のオフセット及び回
転角が求められているとする。ステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）の数値の単位は例えばｉｎｃｈである。また、ウエ
ハ４上にはサーチアライメントマーク１６Ｙ，１６θ，
１６Ｘが形成され、これらのサーチアライメントマーク
よりウエハ４の中心２５が求められる。そして、試料座
標系（ｘ，ｙ）の原点はその中心２５に位置するものと
する。また、図３（ａ）において、星状のマーク２０は
ウエハ４上で、ＡＦセンサ１５Ａ，１５Ｂによるフォー
カス位置の計測点がウエハ４の外周から所定幅（例えば
数ｍｍ）以上離れた領域（以下、「有効計測領域」と呼
ぶ）内にあり、且つウエハマークの位置もその有効計測
領域内にあるショット領域の中心を示し、十字状のマー
ク１９はＡＦセンサの計測点及びウエハマークの少なく
とも一方がその有効計測領域から外れてウエハ４の外周
付近にあるショット領域の中心を示す。

【００２６】図１のステップ１０１において、円の中
心、円の半径Ｒ及びサンプルショットの数Ｎが主制御系
７に入力されると、ステップ１０２において、図３
（ａ）に示すように、ウエハ４の中心２５を中心とする
半径Ｒの円周２２に内接する正Ｎ角形２３のＮ個の頂点
の試料座標系（ｘ，ｙ）上の配列座標（ｘ_i，ｙ_i）
（ｉ＝１〜Ｎ）が求められる。

【００２７】次に、ステップ１０３において、Ｎ個の頂
点の番号を表す変数ｉが１に設定され、ステップ１０４
において、Ｎ個の頂点の内のｉ番目（ここでは１番目）
の頂点を含むショット領域が何れのショット領域かを探
すため、ウエハ４上の各ショット領域の設計上の配列座
標に基づいてサーチが行われる。この場合、正Ｎ角形の
ｉ番目の頂点が複数のショット領域の境界部にあるとき
は、その複数のショット領域の内の何れのショット領域
を選択しても構わない。例えばショット領域の順序の小
さいほうを選択するようにしてもよい。該当するショッ
ト領域が見つけられると、そのショット領域をｉ番目の
サンプルショットの第１候補として記憶する。次に、ス
テップ１０５において、そのｉ番目のサンプルショット
の第１候補に付設されたＸ軸のウエハマーク１８Ｘ及び
Ｙ軸のウエハマーク１８Ｙが半径Ｒの円周２２の内側に
あるか否かを判定する。半径Ｒの円周２２の外部にある
ウエハマークは欠けている確率が比較的高いため、これ
によって跳びショットをサンプルショットに選択する可
能性が小さくなる。Ｘ軸及びＹ軸のウエハマーク１８
Ｘ，１８Ｙが共に円周２２の内側にある場合は、ステッ
プ１０７に進み、そうでない場合はステップ１０６に移
行し、ステップ１０６において、そのｉ番目のサンプル
ショットの第１候補に内側、即ち中心２５に向かって隣
接するショット領域（以下、「１つ内側のショット領
域」という）を探し、そのショット領域をｉ番目のサン
プルショットの第２候補として記憶した後、ステップ１
０７に進む。

【００２８】そして、ステップ１０７では、ｉ番目のサ
ンプルショットの第１候補又は第２候補（サンプルショ
ット候補）がフォーカス可能かどうか、即ちそのサンプ
ルショット候補のフォーカス位置の計測点が上述のウエ
ハ４上の有効計測領域内にあるかどうかを判定する。そ
のサンプルショット候補がフォーカス可能である場合に
は、更にそのサンプルショット候補のＸ軸のウエハマー
ク１８Ｘ及びＹ軸のウエハマーク１８Ｙがフォーカス可
能かどうか、即ちそのウエハ４上の有効計測領域内にあ
るかどうかを判定する。これも跳びショットをサンプル
ショットから排除するために実行される。

【００２９】ウエハマーク１８Ｘ，１８Ｙ及びフォーカ
ス位置の計測点の少なくとも１つがその有効計測領域か
ら外れている場合は、ステップ１０６に戻り、サンプル
ショット候補の１つ内側のショット領域を探して新たに
サンプルショットの第２候補として記憶する。そして、
フォーカス可能で、且つウエハマーク１８Ｘ，１８Ｙも
フォーカス可能なサンプルショット候補が得られるまで
ステップ１０６，１０７を繰り返す。最終的に、ステッ
プ１０７において、サンプルショット候補がフォーカス
可能で、且つウエハマーク１８Ｘ，１８Ｙもフォーカス
可能である場合は、ステップ１０８でサンプルショット
候補をサンプルショットに選択する。

【００３０】具体的に本例のウエハ４上の各ショット領
域には、図３（ｂ）のショット領域２１で表すように、
＋Ｘ方向にＹ軸のウエハマーク１８Ｙが、−Ｙ方向にＸ
軸のウエハマーク１８Ｘが付設されている。そのため、
図３（ａ）の正Ｎ角形２３の１番目の頂点２３Ａを含む
ショット領域２４Ａがサンプルショットの第１候補とな
っても、このショット領域２４Ａのウエハマーク１８
Ｘ，１８Ｙは半径Ｒの円周２２の外部にはみ出してしま
う。そのため、最終的にショット領域２４Ａの１つ内側
のショット領域２１Ａが１番目のサンプルショットとな
る。

【００３１】次に、図１のステップ１０９において、半
径Ｒの円周２２に内接する正Ｎ角形２３の頂点の番号を
示す変数ｉに１が加えられた後、ステップ１１０におい
て変数ｉがその頂点の個数Ｎを越えたかどうかが判定さ
れ、越えていない場合はステップ１０４にもどる。そし
て、変数ｉが個数Ｎを越えるまでステップ１０４〜１１
０が繰り返され、変数ｉが個数Ｎを越えた時点でＮ個の
サンプルショットの自動選択が終了する。図３（ａ）に
は、以上のステップ１０１〜１１０により選択された８
個のサンプルショット２１Ａ〜２１Ｈを示している。こ
の場合、選択された８個のサンプルショットの中で、サ
ンプルショット２１Ｇだけは、正８角形の頂点を含むシ
ョット領域である。残りのサンプルショットは全て正８
角形の頂点を含むショット領域の１つ内側のショット領
域である。

【００３２】また、本例では８個のサンプルショット２
１Ａ〜２１Ｈのウエハマークの試料座標系（ｘ，ｙ）上
の設計上の配列座標は、サーチアライメントの結果に基
づいてステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上の配列座標に変換さ
れて、ウエハのショット・マップ・データとして主制御
系７内に記憶される。従って、その後のＥＧＡ方式のア
ライメントでは、サンプルショットのウエハマークを最
短距離で順次アライメントセンサＡＳの検出領域内に設
定できる。

【００３３】以上、本例によれば、ウエハ４上に設定さ
れる円周の中心及び半径Ｒ、並びにその円周に内接する
正多角形の頂点の数Ｎを設定するだけで、ステップ１０
４で先ずサンプルショットの第１候補が選択される。次
に、その第１候補がサンプルショットとして適当かどう
かが判定される。即ち、ステップ１０５において、Ｘ軸
及びＹ軸のウエハマーク共に半径Ｒの円周２２内にある
かどうかが判定される。更に、ステップ１０７ではフォ
ーカス可能かどうかの観点からサンプルショット候補が
サンプルショットとして適当かどうかが判定され、適当
でない場合はその１つ内側のショット領域がサンプルシ
ョットの第２候補となる。これらのステップ１０５，１
０７において跳びショットとなる可能性の高いショット
領域はサンプルショット候補から除外されることにな
る。この一連のステップは全て自動的に行われる。この
ため、サンプルショットを選択するためのオペレータの
経験や一連のマニュアル動作を必要としない。また、テ
スト露光等の煩雑な作業が不要となり、サンプルショッ
トを選択するための時間が短縮され、露光工程における
スループットが向上する。また、予め跳びショットとな
る可能性の高いショット領域がサンプルショットから排
除され、それに代わる正常なショット領域がサンプルシ
ョットとして選択されるため、ＥＧＡ方式のアライメン
トにおける統計処理上のサンプルショット数の減少が抑
えられ、正常で且つ適正な数のサンプルショットの実測
座標に基づいてウエハ４上の全てのショット領域の配列
座標が高精度に求められる。従って、その高い精度の配
列座標に基づいてレチクル２とウエハ４とを高い重ね合
わせ精度で位置合わせできる。

【００３４】なお、本例ではウエハ４上の半径Ｒの円周
２２に内接する正Ｎ角形の各頂点を含むＮ個のショット
領域をサンプルショットの第１候補として選択したが、
半径Ｒの円周２２の近傍に位置するショット領域であれ
ば、何れのショット領域をサンプルショットの第１候補
としてもよい。例えば半径Ｒの円周に外接する正Ｎ角形
の各頂点を含むＮ個のショット領域をサンプルショット
の第１候補としてもよい。

【００３５】次に、図１の実施の形態の変形例について
説明する。図１のステップ１０５においては、サンプル
ショットの第１候補であるショット領域のＸ軸及びＹ軸
のウエハマーク１８Ｘ，１８Ｙが共に半径Ｒの円周内に
あるかどうかを判定しているが、本変形例はそのサンプ
ルショットの第１候補の外側のショット領域がフォーカ
ス可能かどうかに基づいてその第１候補がサンプルショ
ットとして適当か否かを判定するようにしたものであ
る。

【００３６】図５は、本変形例でサンプルショットを選
択するための動作の一部のフローチャートを示し、この
図５において、図１に対応するステップには同一符号を
付し、その詳細説明を省略する。この図５に示すよう
に、ステップ１０４において、ウエハ上の半径Ｒの円周
に内接する正Ｎ角形のｉ番目の頂点を含むショット領域
をｉ番目のサンプルショットの第１候補とする。次にス
テップ１０５Ａにおいて、ｉ番目のショットの第１候補
の１つ外側のショット領域を探す。この場合、「１つ外
側のショット領域」とはｉ番目のサンプルショットの第
１候補のショット領域に対してウエハ４の中心から遠避
かる方向に隣接するショット領域をいう。

【００３７】図４は、図３と同じウエハ４のショット配
列を示し、この図４において、ウエハ４の中心２５を中
心とする半径Ｒの円周２２が設定されている。この円周
２２に内接する正Ｎ角形の頂点を含むショット領域がサ
ンプルショットの第１候補として選択される。図５のス
テップ１０５Ａでは、その１つ外側のショット領域がフ
ォーカス可能かどうか、即ち、そのショット領域のフォ
ーカス位置の測定点がウエハ４上の有効測定領域内に収
まっているかどうかを判定する。これは、１つ外側のシ
ョット領域がフォーカス可能でないときには、そのサン
プルショットの第１候補は跳びショットである確率が高
いため、このようなショット領域をサンプルショットか
ら排除するためである。このステップ１０５Ａにおい
て、１つ外側のショット領域がフォーカス可能である場
合は、ステップ１０７に進み、フォーカス可能でない場
合はステップ１０６に移行して、１つ内側のショット領
域を探してサンプルショットの第２候補とする。以下の
ステップは図１の実施の形態と同様であり、以下の説明
を省略する。

【００３８】図４には、以上の方法により本変形例で選
択されたサンプルショット２１Ａ〜２１Ｆ，２１Ｋ，２
１Ｈが示されている。この場合、半径Ｒの円周２２に内
接する正８角形の１番目の頂点を含むのはショット領域
２４Ａであるが、この１つ外側のショット領域２４Ｂ，
２４Ｃは共にフォーカス可能ではない。また、ショット
領域２４Ａに内側に隣接するのは円周２２Ｂ上に中心の
あるショット領域であるが、中心２５に向かって隣接す
るのは円周２２Ａ上に中心のあるショット領域２１Ａで
あるため、ショット領域２１Ａが１番目のサンプルショ
ットとなる。同様に正８角形の７番目の頂点を含むのは
ショット領域２１Ｇ’であるが、この１つ外側のショッ
ト領域２４Ｄ，２４Ｅは共にフォーカス可能ではないた
め、ショット領域２１Ｇ’に対して中心２５に向かって
１つ内側のショット領域２１Ｋが７番目のサンプルショ
ットとなる。その結果、サンプルショット２１Ａ〜２１
Ｆ，２１Ｋ，２１Ｈは、円周２２Ａ上にほぼその中心が
位置するショット領域となる。図３の例では７番目のサ
ンプルショット２１Ｇは、他の７個のサンプルショット
と異なり、ウエハ４の外周に近いショット領域である
が、図４の変形例では７番目のサンプルショット２１Ｋ
は、他の７個のサンプルショットと同様に同じ円周２２
Ａ上にほぼ中心を有するショット領域である点が異なっ
ている。即ち、図４の変形例では、ステップ１０５Ａの
条件がほぼ等方的であるため、最終的に得られる８個の
サンプルショットの分布のバランスが改善されている。

【００３９】なお、以上の例ではオフ・アクシス方式の
アライメントセンサを使用したが、ＴＴＬ方式やＴＴＲ
方式のアライメントセンサを使用してもよい。また、本
発明はステッパー等の一括露光型の投影露光装置に限ら
ず、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装
置でＥＧＡ方式のアライメントを行う場合にも同様に適
用できる。

【００４０】このように、本発明は上述実施の形態に限
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。

【００４１】

【発明の効果】本発明の位置合わせ方法によれば、所定
の半径Ｒ及び所定の個数Ｎを設定又は指定するだけで基
板上にＮ個の計測対象領域が自動的に選択されるため、
例えばオペレータの経験に基づく作業等が不要となる。
従って、本発明をＥＧＡ方式のアライメントに適用した
場合には、サンプルショットを容易に、且つ短時間に選
択できる利点がある。

【００４２】また、複数個の被加工領域中で、基板上の
半径Ｒの円周に内接する正Ｎ角形のＮ個の頂点をそれぞ
れ含む被加工領域を計測対象領域の第１候補とする場合
には、Ｎ個の計測対象領域が基板上に均一な分布で選択
されるので、統計処理上の精度が向上する利点がある。
また、基板上の複数個の被加工領域にはそれぞれ位置合
わせ用マークが付設され、それらの第１候補の被加工領
域中で、付設されている位置合わせ用マークが半径Ｒの
円周内にない被加工領域については、この被加工領域の
内側に隣接する被加工領域を計測対象領域として選択す
る場合には、基板周辺の一部の領域が欠けた被加工領域
や位置合わせ用マークの欠落した被加工領域を計測対象
領域として選択する確率が小さくなる。また、内側に隣
接する被加工領域が自動的に選択されるため、常に所定
の個数Ｎの計測対象領域が確保される利点がある。従っ
て、ＥＧＡ方式のアライメントに適用した場合には、跳
びショットをサンプルショットに選ぶ確率が小さくなっ
て位置合わせ精度が向上する利点がある。

【００４３】また、第１候補の被加工領域中で、外側に
隣接する被加工領域の焦点位置の計測点が基板の有効露
光領域内に収まっていない被加工領域については、この
被加工領域の内側に隣接する被加工領域を計測対象領域
として選択する場合には、同様に基板周辺の計測対象領
域として不適当である確率の高い被加工領域が計測対象
領域として選択されることがない。また、この場合も、
当該被加工領域の内側に隣接する被加工領域が計測対象
領域として選択されるため、所定の個数Ｎの計測対象領
域が確保される利点がある。従って、ＥＧＡ方式のアラ
イメントに適用した場合には、跳びショットをサンプル
ショットに選ぶ確率が小さくなって位置合わせ精度が向
上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ方法の実施の形態の一
例を示すフローチャートである。

【図２】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置を示す概略構成図である。

【図３】（ａ）は図１の方法でウエハ上に選択されたサ
ンプルショットの配置を示す図、（ｂ）はウエハ上の各
ショット領域のウエハマークの配置を示す拡大図であ
る。

【図４】図５の方法でウエハ上に選択されたサンプルシ
ョットの配置を示す図である。

【図５】図１の変形例を示す主要部のフローチャートで
ある。

【図６】従来のＥＧＡ方式でアライメントを行う場合の
大まかな露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図７】従来のサーチアライメント用のサーチアライメ
ントマークを示す平面図である。

【図８】（ａ）は従来のウエハ上のショット配列の一部
を示す平面図、（ｂ）は図８（ａ）の１つのショット領
域の位置ずれの状態を示す拡大平面図である。

【符号の説明】

１照明光学系２レチクル３投影光学系４ウエハ５ウエハステージ７主制御系ＡＳＦＩＡ方式のアライメントセンサ９光源系（アライメントセンサＡＳ用）１３アライメント検出系１４レーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙウエハマーク２２半径Ｒの円周２３正８角形２１Ａ〜２１Ｈ，２１Ｋサンプルショット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に配列された複数個の被加工領域
より選択された所定個数の計測対象領域の所定の座標系
内での座標位置を計測し、該計測された座標位置、及び
前記計測対象領域の設計上の座標位置を統計処理して前
記基板上の複数個の被加工領域のそれぞれの配列座標を
算出し、該算出された配列座標に基づいて前記被加工領
域を順次所定位置に位置合わせする位置合わせ方法にお
いて、前記基板上に所定の基準点を中心とする所定の半径Ｒの
円周を設定すると共に、所定の個数Ｎ（Ｎは３以上の整
数）を指定し、前記複数個の被加工領域中で、前記基板上の前記半径Ｒ
の円周の近傍にあるＮ個の被加工領域を前記計測対象領
域として自動的に選択することを特徴とする位置合わせ
方法。
【請求項２】請求項１記載の位置合わせ方法であっ
て、前記複数個の被加工領域中で、前記基板上の前記半径Ｒ
の円周に内接する正Ｎ角形のＮ個の頂点をそれぞれ含む
被加工領域を前記計測対象領域の第１候補とすることを
特徴とする位置合わせ方法。
【請求項３】請求項２記載の位置合わせ方法であっ
て、前記基板上の前記複数個の被加工領域にはそれぞれ位置
合わせ用マークが付設され、前記第１候補の被加工領域中で、付設されている位置合
わせ用マークが前記半径Ｒの円周内に無い被加工領域に
ついては、該被加工領域の内側に隣接する被加工領域を
前記計測対象領域として選択することを特徴とする位置
合わせ方法。
【請求項４】請求項２記載の位置合わせ方法であっ
て、前記第１候補の被加工領域中で、外側に隣接する被加工
領域の焦点位置の計測点が前記基板の有効露光領域内に
収まっていない被加工領域については、該被加工領域の
内側に隣接する被加工領域を前記計測対象領域として選
択することを特徴とする位置合わせ方法。