JPH10229039A

JPH10229039A - 露光方法

Info

Publication number: JPH10229039A
Application number: JP9031974A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに露光フィールドサイズの異なる２台の
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、良好な重ね合わせ精度を得る。【解決手段】ウエハＷ上の第１レイヤのショット領域
Ｓ１〜Ｓ２４には３個取りの走査型露光装置で露光を行
い、その上の第２レイヤのショット領域ＳＡ１〜ＳＡＭ
には例えば１個取りの一括型露光装置を用いて重ね合わ
せ露光を行う。この際に、第１レイヤからショット領域
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，…，Ｓ２４を選択し、これらのショ
ット領域の中央のチップパターンＣ２をサンプルショッ
トとして選択する。これに対応して第２レイヤではサン
プルショット３７Ａ〜３７Ｊが選択され、これらに属す
るウエハマークの位置に基づいてＥＧＡ方式でアライメ
ントを行う。ショット内誤差が正確に分離されて高い重
ね合わせ精度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、又は液晶表示素子等を製造するためのフォトリソグ
ラフィ工程において、互いに露光フィールドサイズの異
なる２台の露光装置を用いてウエハ等の基板上に重ねて
マスクパターンを露光するための露光方法に関し、特に
第１レイヤへの露光用に走査露光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
使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より超ＬＳＩ等の半導体素子の製造
工場では、製造工程のスループット（生産性）を高める
ため、１種類のデバイスの製造プロセス中で異なるレイ
ヤ間の露光を別々の露光装置を使い分けて行うことが多
くなっている。そこで、例えば高解像度が必要なクリテ
ィカルレイヤへの露光は、高い縮小倍率を有する第１の
一括露光型の投影露光装置（ステッパー）を使用し、そ
れ程高い解像度を必要としないラフレイヤへの露光は低
い縮小倍率を有する第２の一括露光型の投影露光装置
（ステッパー）を使用するというような所謂ミックス・
アンド・マッチ方式の露光が行われるようになっている
（例えば特開昭６２−９０９３１号公報参照）。

【０００３】この場合、第２の投影露光装置の露光フィ
ールドサイズが第１の投影露光装置のそれと比べて縦横
でそれぞれ２倍であるとすると、ラフレイヤに対する露
光工程のスループットはクリティカルレイヤに比べて４
倍に向上することになる。但し、このように異なるレイ
ヤ間で露光フィールドサイズ（ショット領域の大きさ）
が異なる場合には、如何にして所定の重ね合わせ精度を
確保するかが問題となる。そこで、従来のミックス・ア
ンド・マッチ方式の露光方法では、何れも解像度やディ
ストーション精度が高く、小さい露光フィールドで露光
されたレイヤに対して、解像力やディストーション精度
は比較的悪いが、スループットに優れた大きい露光フィ
ールドの投影露光装置を用いて重ね合わせ露光する場合
のアライメント方法を種々に工夫している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のミ
ックス・アンド・マッチ方式の露光方法は、主にラフレ
イヤでのスループットの向上を目的として、より大きな
露光フィールドサイズを有するステッパーを用いて重ね
合わせ露光を行う場合を扱っている。ところが、最近の
半導体デバイス等の製造時には線幅の解像度向上と共
に、単位チップサイズの拡大も要求されるようになって
きており、従来のように露光光として水銀ランプのｉ線
（波長３６５ｎｍ）を使用したステッパーだけでは対応
が困難になりつつある。即ち、解像度を高めるためには
より短波長の露光光を使用すればよいため、最近の露光
光はｉ線からＫｒＦエキシマレーザ（波長３６５ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の紫
外域のエキシマレーザ光へと移行しつつある。

【０００５】しかしながら、現状では露光フィールドの
拡大に対応して一括露光を行うための投影光学系を拡大
するのは設計上、及び製造上で困難になりつつある。更
に、紫外域のエキシマレーザ光を用いる場合、投影光学
系を構成する各レンズに使用できる硝材が石英又は蛍石
に限定されてしまい、広い結像領域で諸収差を所定の許
容範囲内に収めるのは困難であるため、この点からも投
影光学系の拡大は困難である。

【０００６】このような不都合を解消するために、投影
光学系を拡大することなく高い解像度で、且つより大き
な露光フィールド（ショット領域）への露光が可能な投
影露光装置として、レチクル及びウエハを投影光学系に
対して所定の速度比で同期走査することによって、ウエ
ハ上の各ショット領域への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が開発されている。この
ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型で
は、露光フィールド内のディストーションについても、
特開平６−３４９７０２号公報に開示されているように
一括露光型に比べて４０％程度の精度向上が期待でき
る。

【０００７】そこで、最近のミックス・アンド・マッチ
方式の露光では、そのように解像度が高く、露光フィー
ルドが大きく、ディストーション精度に優れたエキシマ
レーザ光を用いた走査露光型の投影露光装置でクリティ
カルレイヤへの露光を行い、１世代前のクリティカルレ
イヤの露光に利用されていたｉ線を用いる一括露光型の
投影露光装置で重ね合わせ精度が比較的厳しい現世代の
ラフレイヤの重ね合わせ露光を行うような組み合わせが
考えられている。しかしながら、この場合には従来例と
は逆に大面積の露光フィールドで露光した後に小面積の
露光フィールドで露光することになるため、良好な重ね
合わせ精度を確保するためには必ずしも従来の露光方法
では十分ではないことがある。

【０００８】更に、走査露光型の露光フィールドは走査
方向に長い長方形が効率的であるのに対して、一括露光
型の露光フィールドは例えば正方形が効率的であるため
に、特に走査方向において、走査露光型の露光フィール
ドの長さが一括露光型の露光フィールドの幅の非整数倍
（例えば３／２倍等の半整数倍）になることがある。こ
のように一方の露光フィールドが他方の露光フィールド
の非整数倍となる場合には、第２レイヤのショット領域
中に第１レイヤの複数のショット領域を跨いで配置され
るものが生ずるために、良好な重ね合わせ精度を得るた
めには何らかの工夫が必要となる。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、互いに露光フィ
ールドサイズの異なる２台の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、例えば最初
の露光フィールドに比べて次に使用される露光フィール
ドが小さいような場合でも良好な重ね合わせ精度が得ら
れる露光方法を提供することを第１の目的とする。更に
本発明は、そのようにミックス・アンド・マッチ方式で
露光を行う場合に、例えば最初の露光フィールドの所定
方向の長さが次に使用される露光フィールドの長さの非
整数倍であるような場合でも、良好な重ね合わせ精度が
得られる露光方法を提供することを第２の目的とする。

【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、所定の基板上に第１の露光装置（１）を用いて
所定の第１のショット配列でマスクパターンを露光した
後、第１の露光装置（１）とは露光フィールドサイズの
異なる第２の露光装置（２１）を用いて所定の第２のシ
ョット配列でマスクパターンを重ね合わせ露光する露光
方法において、第１の露光装置（１）を用いて露光を行
う際に、その第１のショット配列の各ショット領域に対
してそれぞれ位置合わせ用マーク（ＭＬ１〜ＭＬ３，Ｍ
Ｒ１〜ＭＲ３）も露光しておき、第２の露光装置（２
１）を用いて重ね合わせ露光を行う際に、その第１の露
光装置の露光フィールドサイズ、及びその第１のショッ
ト配列の情報に基づいてその基板上のそれらの位置合わ
せ用マークから所定の位置合わせ用マークを選択し、こ
のように選択された位置合わせ用マークの位置に基づい
てその第２のショット配列の各ショット領域の位置合わ
せを行うものである。

【００１１】斯かる本発明によれば、例えば図３
（Ａ），（Ｂ）に示すように、露光装置の２次元的な移
動方向をＸ方向、Ｙ方向とすると、第１の露光装置の露
光フィールド（Ｓ１）の大きさを第２の露光装置の露光
フィールド（ＳＡ１〜ＳＡ３）に対してＸ方向、及びＹ
方向にそれぞれｉ倍及びｊ倍（ｉ，ｊは１以上の整数
で、且つ少なくとも一方が２以上）に設定しておく。ま
た、第１の露光装置を用いて例えば図７（Ａ）に示す第
１のショット配列（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…）で露光する
際に、最小の繰り返し単位（チップパターン）毎にそれ
ぞれ位置合わせ用マークも露光しておく。その後、第２
の露光装置を用いて例えば図７（Ｂ）に示す第２のショ
ット配列（ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，…）で露光を行う
場合には、その第１のショット配列、及びその第１の露
光装置の露光フィールドサイズの情報より、その第２の
ショット配列中で例えば第１のショット配列の各ショッ
ト領域の中央部に位置するショット領域（３７Ａ〜３７
Ｊ）をサンプルショットとして選択し、これらのサンプ
ルショットの位置合わせ用マークの位置に基づいて位置
合わせを行う。これによって、ショット配列の誤差とシ
ョット内の誤差とが分離され、第１のショット配列のシ
ョット内の誤差も良好に補正できるため、高い重ね合わ
せ精度が得られる。

【００１２】また、本発明において、例えば図３
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第１の露光装置（１）の
露光フィールドサイズ（Ｓ１，Ｓ２）を第２の露光装置
（２１）の露光フィールド（ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３）
に対して所定の配列方向（Ｙ方向）に非整数倍（半整数
倍等）に設定した場合には、第２の露光装置（２１）を
用いて重ね合わせ露光を行う際に、例えば図７（Ｃ），
（Ｄ）に示すように、その第２のショット配列の各ショ
ット領域内でその第１のショット配列の境界部を跨いで
配置されているショット領域（ＳＢ１９等）をそれぞれ
その所定の配列方向に挟むように配置されている複数対
のショット領域（３８Ｊ，３８Ｉ等）内の所定のショッ
ト領域（３８Ａ〜３８Ｊ）に属する位置合わせ用マーク
を選択することが望ましい。

【００１３】これは、第２のショット配列中で第１のシ
ョット配列の境界部を跨ぐショット領域（ＳＢ１９等）
については、両方のショット領域のショット内誤差の影
響を受けてしまうためにサンプルショットからは外し、
そのショット領域（ＳＢ１９等）を挟むショット領域か
らほぼ対称に（振り分けで）位置合わせ用マークを選択
することを意味する。これによって、ショット内誤差を
正確に評価できるようになり、重ね合わせ誤差を小さく
できる。但し、そのショット領域（ＳＢ１９等）を挟む
ショット領域とは、例えば図７（Ｄ）のショット領域
（３８Ｇ，３８Ｂ）のように１対のショット領域の一方
のショット領域であってもよい。

【００１４】また、第１の露光装置（１）を用いてそれ
らの位置合わせ用マークを露光する際に、その第１のシ
ョット配列の各ショット領域（Ｓ１〜ＳＮ）内の各チッ
プパターン（Ｃ１〜Ｃ３）毎に複数個の位置合わせ用マ
ーク（ＭＬ１〜ＭＬ３，ＭＲ１〜ＭＲ３）を露光してお
き、第２の露光装置（２１）を用いて重ね合わせ露光を
行う際に、その第２のショット配列内から選択された所
定の複数個のサンプルショット内でそれぞれ複数個の位
置合わせ用マークを選択し、このように選択された位置
合わせ用マークの位置に基づいてショット配列の線形配
列誤差に対応する６個のパラメータ（スケーリングＲ
ｘ，Ｒｙ、回転角Θ、直交度Ω、オフセットＯｘ，Ｏ
ｙ）、及び各ショット領域内の線形誤差に対応する４個
のパラメータ（ショット倍率ｒｘ，ｒｙ、ショット回転
角θ、ショット内直交度ω）を算出し、これら１０個の
パラメータを用いてその第２のショット配列の各ショッ
ト領域の位置合わせを行うことが望ましい。

【００１５】この場合、それら１０個のパラメータの値
を正確に決定するためには、例えば第１のショット配列
から３個以上のサンプルショットを選択し、且つ全体と
して各サンプルショット内で少なくとも２箇所の２次元
の位置合わせ用マークの位置を計測し、これらの計測結
果に最小二乗法を適用すればよい。そして、第２の露光
装置で露光を行う際に、前者の６個のパラメータに基づ
いてショット配列を補正し、後者の４個のパラメータに
基づいて露光フィールドの倍率や回転角等を補正するこ
とによって、高い重ね合わせ精度が得られる。更に、走
査露光型で発生することがある走査方向の直交度誤差も
或る程度は補正できる。

【００１６】また、この方法の発展として、例えば１ロ
ットの基板に第２の露光装置で順次露光を行うような場
合には、最初の数枚の基板にてそれら１０個のパラメー
タ内の、ショット内誤差に対応する４個のパラメータを
算出して記憶し、残りの基板の露光時には、例えば第１
のショット配列から選択された各サンプルショット内で
それぞれ１箇所の位置合わせ用マークの位置を計測する
ことによってショット配列に関する６個のパラメータを
算出し、これら６個のパラメータと記憶されている４個
のパラメータに基づいて位置合わせを行うことで、スル
ープットの向上及び重ね合わせ精度の向上が両立でき
る。

【００１７】また、その第１の露光装置の一例はマスク
及び基板を同期走査してこの基板上の各ショット領域に
露光を行う走査露光型の露光装置であり、その第２の露
光装置の一例はマスクパターンを基板上の各ショット領
域にそれぞれ一括転写する一括露光型の露光装置であ
る。走査露光型では一括露光型に比べて位置合わせ用マ
ークの位置誤差が小さくなるため、走査露光型で第１レ
イヤへの露光を行うことによって重ね合わせ精度を向上
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の実
施の形態の一例につき図面を参照して説明する。図１
（Ａ）は本例で使用される第１の露光装置としてのステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（以下、
「走査型露光装置」と呼ぶ）１を示し、この図１（Ａ）
において露光時には、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦ
エキシマレーザよりなるエキシマレーザ光源、この光源
からの露光光（ここではレーザ光）の照度分布均一化用
のフライアイレンズ、視野絞り、及びコンデンサレンズ
等を含む照明光学系２から射出された露光光ＩＵ１は、
レチクル３上のスリット状の照明領域１３を照明する。
そして、照明領域１３内のパターンが投影光学系４を介
して投影倍率β１（β１は１／４，１／５等）でフォト
レジストが塗布されたウエハＷ上に投影される。以下、
投影光学系４の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な
平面内で図１（Ａ）の紙面に垂直にＸ軸を、図１（Ａ）
の紙面に平行（走査方向）にＹ軸を取って説明する。

【００１９】このとき、レチクル３はレチクルステージ
５を介してレチクルベース６上に載置され、レチクルス
テージ５はＹ方向への連続移動、並びにＸ方向、Ｙ方
向、及び回転方向への微動を行う。レーザ干渉計７によ
って計測されるレチクルステージ５の位置情報が、装置
全体の動作を統轄制御する主制御系８に供給され、主制
御系８はレチクルステージ５（レチクル３）の位置決
め、及びＹ方向への走査動作を制御する。一方、ウエハ
Ｗは不図示のウエハホルダを介して、ウエハＷのＺ方向
の位置、回転角、及び傾斜角等を制御するＺステージ９
上に保持され、Ｚステージ９がＸＹステージ１０上に載
置されている。ＸＹステージ１０はＹ方向への連続移動
及びステッピング、並びにＸ方向へのステッピングが可
能である。レーザ干渉計１１によって計測されるＺステ
ージ（ウエハＷ）９の位置情報が主制御系８に供給さ
れ、主制御系８はＸＹステージ１０（ウエハＷ）の位置
決め、及びＹ方向への走査動作等を制御する。

【００２０】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のレチクル３の
平面図であり、図１（Ｂ）において、レチクル３のパタ
ーン領域１４の一部にスリット状の照明領域１３が設定
され、照明領域１３は投影光学系４の円形の有効フィー
ルドＩＦ１に内接している。走査露光時にレチクルステ
ージ５を介して、レチクル３を照明領域１３に対して＋
Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に所定速度Ｖ_Rで走査するのと
同期して、図１（Ａ）のＸＹステージ１０を介してウエ
ハＷを−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β１・Ｖ_Rで走
査することによって、照明領域１３より広いパターン領
域１４の投影像がウエハＷ上の各ショット領域に逐次露
光される。この場合、レチクル３上の照明領域１３と共
役なウエハＷ上のスリット状の露光領域を投影光学系４
の「照野フィールド」と呼び、走査露光によって転写さ
れる全体のパターン像の領域、即ちレチクルＲ上のパタ
ーン領域１４と共役なウエハＷ上の領域を投影光学系４
の「露光フィールド」と呼ぶ。ウエハＷ上に形成される
各ショット領域の大きさはその露光フィールドと同じ大
きさである。

【００２１】更に、レチクル３のパターン領域１４内に
は回路パターンと共に複数個のアライメントマークが形
成されており、その回路パターン像が転写されるのと同
時にそれらのアライメントマーク像も転写され、それら
のアライメントマーク像がウエハＷ上の次のレイヤでの
アライメントマーク（ウエハマーク）となる。また、図
１（Ａ）において、走査型露光装置１には一例としてオ
フ・アクシス方式で且つ画像処理方式のアライメントセ
ンサ１２が備えられている。

【００２２】図２（Ａ）は本例で使用される第２の露光
装置としてのステッパーよりなる一括露光型の投影露光
装置（以下、「一括型露光装置」と呼ぶ）２１を示し、
この図２（Ａ）において露光時には、超高圧水銀ラン
プ、このランプからの輝線より例えばｉ線を選択する光
学フィルタ、照度分布均一化用のフライアイレンズ、可
変視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレ
ンズ等を含む照明光学系２２から射出された露光光ＩＵ
２は、レチクル２３上の照明領域３３を照明する。そし
て、照明領域３３内のパターンが投影光学系２４を介し
て投影倍率β２（β２は１／４，１／５等）でフォトレ
ジストが塗布されたウエハＷ上に投影される。ここで
も、投影光学系２４の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に
垂直な平面内で図２（Ａ）の紙面に垂直にＸ軸を、図２
（Ａ）の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。

【００２３】このとき、レチクル２３はレチクルステー
ジ２５上に保持され、レチクルステージ２５はＸ方向、
Ｙ方向、回転方向にレチクル２３の微動を行う。不図示
のレーザ干渉計の計測結果に基づいて、装置全体の動作
を統轄制御する主制御系２８がレチクルステージ２５
（レチクル２３）の位置決め動作を制御する。一方、ウ
エハＷは不図示のウエハホルダを介して、Ｚステージ２
９上に保持され、Ｚステージ２９がＸＹステージ３０上
に載置され、ＸＹステージ３０はＸ方向、Ｙ方向にＺス
テージ２９（ウエハＷ）のステッピングを行う。レーザ
干渉計３１によって計測されるＺステージ（ウエハＷ）
２９の位置情報が主制御系２８に供給され、主制御系２
８はＸＹステージ３０の位置決め動作等を制御する。

【００２４】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のレチクル２３
の平面図であり、図２（Ｂ）において、レチクル２３の
パターン領域は通常は矩形の照明領域３３とほぼ一致
し、照明領域３３は投影光学系２４の円形の有効フィー
ルドＩＦ２に内接している。露光時には、レチクル２３
及びウエハＷが静止した状態で、照明領域３３内のパタ
ーン像がウエハＷ上の各ショット領域に転写される。一
括露光型の場合、レチクル２３上の照明領域３３と共役
なウエハＷ上の露光領域がそのまま投影光学系２４の露
光フィールドとなっている。従って、仮に投影光学系
４，２４が同じ投影倍率で同じ有効フィールドを有する
場合には、走査型露光装置１の露光フィールドは一括型
露光装置２１の露光フィールドよりも広くなる。また、
図２（Ａ）において、一括型露光装置２１にも一例とし
てオフ・アクシス方式で、且つ画像処理方式のアライメ
ントセンサ３２が備えられ、アライメントセンサ３２に
よるウエハマークの検出結果が主制御系２８に供給さ
れ、主制御系２８はその検出結果より後述のように例え
ばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）
方式でレチクル２３とウエハＷ上の各ショット領域との
アライメントを行う。

【００２５】本例では、ウエハＷ上の第１レイヤに対し
て、走査型露光装置１を用いてレチクル３の回路パター
ン像及びアライメントマーク像の露光を行ってから、現
像等の処理を施してフォトレジストの再塗布を行った
後、ウエハＷ上の第２レイヤに対して一括型露光装置２
１を用いて露光を行うというミックス・アンド・マッチ
方式で露光を行う。これは、走査型露光装置１では露光
フィールド内のディストーションに関して、特開平６−
３４９７０２号公報に示すように、一括型露光装置２１
に比べて４０％程度の精度向上が期待でき、結果として
ウエハマークの位置精度が向上して重ね合わせ精度が向
上するからである。

【００２６】また、本例では走査型露光装置１と一括型
露光装置２１とでレチクルの大きさを共通化するため、
一例として走査型露光装置１の投影倍率β１を１／４、
一括型露光装置２１の投影倍率β２を１／５として、レ
チクル３，２３の大きさを共に６インチタイプにする。
この結果、走査型露光装置１の露光フィールドサイズは
Ｘ方向の幅が２６〜３０ｍｍで、Ｙ方向（走査方向）の
幅が３３ｍｍとなり、一括型露光装置２１の露光フィー
ルドサイズは２２ｍｍ角程度となる。更に、本例ではウ
エハ上に形成する半導体デバイスの最小単位である各チ
ップパターンの大きさを、幅２２ｍｍ（Ｘ方向）×幅１
１ｍｍ（Ｙ方向）の矩形として、走査型露光装置１の露
光フィールドサイズを幅２２ｍｍ（Ｘ方向）×幅３３ｍ
ｍ（Ｙ方向）に、即ち一度に３個のチップパターンを露
光できるように設定する。また、一括型露光装置２１で
は、２２ｍｍ角の露光フィールドで２個のチップパター
ンを露光できるが、可変視野絞りで視野を制限して露光
フィールドサイズを幅２２ｍｍ（Ｘ方向）×幅１１ｍｍ
（Ｙ方向）に設定することで、その露光フィールドで１
つのチップパターンのみを露光するようにもできる。

【００２７】図３（Ａ）は走査型露光装置１の露光フィ
ールドで露光された１つのショット領域Ｓ１を示し、こ
の図３（Ａ）において、ショット領域Ｓ１はＸ方向の幅
ＸＡでＹ方向（走査方向）の幅ＹＡのＹ方向に長い矩形
であり、ショット領域Ｓ１内にＹ方向に３個の同一のチ
ップパターン（正確にはチップパターンの第１レイヤの
回路パターン）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成されている。即
ち、ショット領域Ｓ１はＸ方向に１列で、Ｙ方向に３行
の１×３個取りのショット領域である。この例では幅Ｘ
Ａは２２ｍｍで、幅ＹＡは３３ｍｍである。また、ショ
ット領域Ｓ１内には、各チップパターンＣ１，Ｃ２及び
Ｃ３の左右にそれぞれ１対のウエハマークＭＲ１，ＭＬ
１、ウエハマークＭＲ２，ＭＬ２、及びウエハマークＭ
Ｒ３，ＭＬ３が形成されている。これらのウエハマーク
ＭＲ１〜ＭＲ３，ＭＬ１〜ＭＬ３は同一の２次元マーク
であり、例えばウエハマークＭＲ１は、図３（Ｅ）に示
すように、Ｘ方向に配列された凹凸のライン・アンド・
スペースパターン３５Ｘと、Ｙ方向に配列された凹凸の
ライン・アンド・スペースパターン３５Ｙとを組み合わ
せたマークである。これらのウエハマークを用いてアラ
イメントが行われる。

【００２８】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のショット領域
Ｓ１上に一括型露光装置２１の１個取りの露光フィール
ドで重ね合わせ露光を行った場合のショット領域ＳＡ１
〜ＳＡ３を示し、この図３（Ｂ）において、各ショット
領域ＳＡ１〜ＳＡ３のＸ方向の幅ＸＢは幅ＸＡと同じ
く、Ｙ方向の幅ＹＢはＹＡ／３である。即ち、１個取り
の一括型露光装置２１ではウエハをＹ方向にステッピン
グしながら３回露光を繰り返すことで、ショット領域Ｓ
１上に３個のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３分のパターン
像を露光できる。この場合、走査型露光装置１の露光フ
ィールド（ショット領域）の大きさは一括型露光装置２
１の露光フィールド（ショット領域）に対してＸ方向に
１倍で、Ｙ方向に３倍となっている。

【００２９】次に、図３（Ｃ）は走査型露光装置１でウ
エハをＹ方向にステッピングしながら２回露光を繰り返
して露光されるショット領域Ｓ１及びＳ２を示し、この
図３（Ｃ）において、ショット領域Ｓ２内の各チップパ
ターンＣ１〜Ｃ３にもショット領域Ｓ１と同様にそれぞ
れ１対のウエハマークＭＲ１，ＭＬ１〜ＭＲ３〜ＭＬ３
が形成されており、これらのウエハマークに基づいて第
２レイヤでのアライメントを行うことができる。

【００３０】図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）のショット領域
Ｓ１，Ｓ２上に一括型露光装置２１の２個取りの露光フ
ィールドで重ね合わせ露光を行った場合のショット領域
ＳＢ１〜ＳＢ３を示し、この図３（Ｄ）において、各シ
ョット領域ＳＢ１〜ＳＢ３のＸ方向の幅ＸＣは幅ＸＡと
同じく、Ｙ方向の幅ＹＣは幅ＹＡの２／３であり、各シ
ョット領域ＳＢ１〜ＳＢ３内にはそれぞれ同一の２個の
チップパターンＤ１，Ｄ２が露光されている。この場
合、走査型露光装置１の露光フィールドサイズは一括型
露光装置２１の露光フィールドに対してＸ方向に１倍
で、Ｙ方向に３／２倍、即ちＹ方向に非整数倍となって
いる。このように走査型露光装置１の露光フィールドが
一括型露光装置２１の露光フィールドに対してＹ方向に
非整数倍であるときに、図３（Ｃ）の走査型露光装置１
による２つのショット領域Ｓ１，Ｓ２上に、図３（Ｄ）
の一括型露光装置２１によるショット領域ＳＢ１〜ＳＢ
３のパターン像を重ね合わせ露光すると、１番目のショ
ット領域ＳＢ１のパターン像はショット領域Ｓ１内のチ
ップパターンＣ１，Ｃ２上に露光され、３番目のショッ
ト領域ＳＢ３のパターン像はショット領域Ｓ２内のチッ
プパターンＣ２，Ｃ３上に露光され、２番目のショット
領域ＳＢ２のパターン像はショット領域Ｓ１，Ｓ２をＹ
方向に跨ぐように露光される。このために、アライメン
ト時には所定の工夫が必要となる。

【００３１】（イ）ショット内２点ＥＧＡ方式でアライ
メントを行う場合上述のように本例の一括型露光装置２１では１個取り、
又は２個取りの選択を行うことができるため、以下では
ウエハ上の第２レイヤに一括型露光装置２１を１個取り
にして重ね合わせ露光する場合と、一括型露光装置２１
を２個取りにして重ね合わせ露光する場合とに分けて説
明する。

【００３２】先ず、図４（Ａ）は、ウエハＷ上の第１レ
イヤに走査型露光装置１を用いてレチクル３の像を露光
する場合のショットマップの一例を示し、この図４
（Ａ）において、ウエハＷに対してスリット状の照野フ
ィールドを軌跡３６で示すように相対的に移動すること
によって、ウエハＷ上にはＸ方向、Ｙ方向に所定ピッチ
でショット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ（本例では
Ｎ＝２４）が形成される。そして、現像等の処理を施す
ことによって、ウエハ上の各ショット領域Ｓｉ（ｉ＝１
〜Ｎ）内にそれぞれチップパターンＣ１，Ｃ２，Ｃ３が
形成され、各ショット領域ＳｉのＸ方向の両側にそれぞ
れウエハマークＭＲ１，ＭＬ１〜ＭＲ３，ＭＬ３が形成
される。この場合の走査型露光装置１の露光フィールド
サイズ（即ち、各ショット領域Ｓｉの大きさ）、ショッ
トマップ中のショット配列の情報、及びウエハＷ上の座
標系（試料座標系）での各ウエハマークの設計上の座標
情報等が、例えばホストコンピュータ等を介して第２レ
イヤで露光を行う一括型露光装置２１の主制御系２８に
供給される。また、前のレイヤでの露光フィールドの大
きさ等の情報をレチクル上のバーコード部に記録してお
いて、第２レイヤの露光装置でバーコードリーダを介し
てその情報を読み出してもよく、更には予め各露光装置
の各プロセスの露光データファイルに露光フィールドサ
イズ等を情報として書き込んでおいてもよい。なお、説
明の便宜上、図３（Ａ）を図４（Ａ）に対応させ、図３
（Ｃ）に対応するショットマップ、即ちここでは図４
（Ａ）と同一のショットマップを図４（Ｃ）に表示して
いる。また、図４（Ｃ）では図３（Ｃ）に対してショッ
ト番号の配列を変えてある。

【００３３】図４（Ｂ）は、ウエハＷ上の第２レイヤに
一括型露光装置２１を１個取りにしてレチクル２３の像
を露光する場合のショットマップの一例を示し、この図
４（Ｂ）において、図４（Ａ）のショット配列の各ショ
ット領域Ｓｉ内にそれぞれ３個のショット領域が収まる
ようにショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，…，ＳＡ
Ｍ（本例ではＭ＝７２）が配列され、各ショット領域Ｓ
Ａｉ内にそれぞれレチクル２３内の１個のチップパター
ン像が露光される。

【００３４】一方、図４（Ｄ）は、ウエハＷ上の第２
レイヤに一括型露光装置２１を２個取りにしてレチクル
２３の像を露光する場合のショットマップの一例を示
し、この図４（Ｄ）において、図４（Ｃ）のショット配
列中のＹ方向に続く２個のショット領域Ｓｉ内にそれぞ
れ３個のショット領域が収まるように、ショット領域Ｓ
Ｂ１，ＳＢ２，ＳＢ３，…，ＳＢＬ（本例ではＬ＝４
１）が配列され、各ショット領域ＳＢｉ内にそれぞれレ
チクル２３内の２個のチップパターンＤ１，Ｄ２の像が
露光される。但し、このショットマップでは、図４
（Ｃ）の最上段及び最下段のショット領域Ｓｉに対して
Ｙ方向へ２個のショット領域ＳＢｉを割り当てることが
できず、端数が発生するため、図４（Ｄ）のウエハＷの
上下の１チップ幅の領域３７Ａ及び３７Ｂには、余分の
露光を行う必要がある。

【００３５】このようにウエハ上の第２レイヤに対し
て、図２の一括型露光装置２１を用いて図４（Ｂ）又は
（Ｄ）のショットマップで重ね合わせ露光を行うため
に、本例ではＥＧＡ方式のアライメントを行う。即ち、
先ず、図４（Ｂ）又は（Ｄ）の露光対象のショットマッ
プから計測対象のショット領域である所定個数のサンプ
ルショット（ＥＧＡショット）を選択し、これらのサン
プルショットに属する所定のウエハマークの位置を図２
のアライメントセンサ３２を介して検出する。

【００３６】図５（Ａ）は、第１レイヤのショットマッ
プを考慮することなく、図４（Ｂ）の１個取りのショッ
トマップから選択されたサンプルショットの一例を示
し、この図５（Ａ）において、ショット領域ＳＡ１〜Ｓ
ＡＭから１０個のサンプルショット３７Ａ〜３７Ｊが選
択されている。これらのサンプルショット３７Ａ〜３７
Ｊは、図５（Ｂ）に示すように、第１レイヤのショット
配列中のショット領域Ｓ２，Ｓ４，Ｓ７，…，Ｓ２３か
らランダムにチップパターンＣ２，Ｃ３等を選択したも
のに相当する。

【００３７】図５（Ａ）のサンプルショット３７Ａ〜３
７Ｊにはそれぞれ１対のウエハマーク（図３（Ａ）のウ
エハマークＭＲ１〜ＭＲ３，ＭＬ１〜ＭＬ３の何れか）
が付設され、例えばこれらのウエハマークの属するチッ
プパターンの中心の試料座標系（ｘ，ｙ）での設計上の
座標、及びその中心に対するウエハマークの設計上の相
対座標が主制御系２８に供給されている。主制御系２８
では、図２のレーザ干渉計３１の計測値で定まるＸ座
標、及びＹ座標よりなるステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上
で、アライメントセンサ３２を介して計測対象のウエハ
マークの座標を計測する。

【００３８】図５（Ｅ）は、計測対象のｎ番目のサンプ
ルショット３７を示し、この図５において、例えばサン
プルショット３７の中心５０の試料座標系（ｘ，ｙ）で
の設計上の座標（ｃｘ_n，ｃｙ_n)、及びその中心５０を
原点とする計測対象のウエハマーク（これをＭＬｋとす
る）の設計上の相対座標（ｄｘ_n，ｄｙ_n)が知られてい
る。そこで、ウエハマークＭＬｋの試料座標系（ｘ，
ｙ）での設計上の座標（Ｓｘ_n，Ｓｙ_n)は次のようにな
る。

【００３９】

【数１】Ｓｘ_n＝ｃｘ_n＋ｄｘ_n，Ｓｙ_n＝ｃｙ_n＋ｄｙ_n また、予め例えばサーチアライメントによって、ウエハ
Ｗ上の各ウエハマークの大まかな位置が計測されてお
り、この計測結果に基づいてそのウエハマークＭＬｋを
アライメントセンサ３２の観察視野に移動して、ステー
ジ座標系（Ｘ，Ｙ）でのウエハマークＭＬｋの座標（Ｄ
ｘ_n，Ｄｙ_n)を計測する。同様にして全てのサンプルシ
ョットでのウエハマークの座標が計測される。その後、
実測データの設計値に対する誤差を線形誤差と非線形誤
差とに分離するため、ウエハのＸ方向、Ｙ方向への線形
伸縮であるウエハスケーリングＲｘ，Ｒｙ、第１レイヤ
のショット配列におけるステージ座標系のＸ軸に対する
回転角であるウエハ回転Θ、そのショット配列における
ステージ座標系のＹ軸に対する傾斜角であるウエハ直交
度Ω、及びＸ方向、Ｙ方向へのオフセットＯｘ，Ｏｙよ
りなる６個のショット配列に関する線形パラメータを導
入する。そして、ｎ番目のサンプルショットのウエハマ
ークの設計上の座標（Ｓｘ_n，Ｓｙ_n)を次のようにステ
ージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での計算上の配列座標（Ｆ
ｘ_n，Ｆｙ_n)に変換する。

【００４０】

【数２】

【００４１】また、次のように計算上の配列座標（Ｆｘ
_n，Ｆｙ_n)に対する実測された座標（Ｄｘ_n，Ｄｙ_n)の
差分を非線形誤差（εｘ_n，εｙ_n)とする。

【００４２】

【数３】εｘ_n＝Ｆｘ_n−Ｄｘ_n， εｙ_n＝Ｆｙ_n−Ｄｙ_n そして、その非線形誤差の２乗和（εｘ_n ²＋εｙ_n ²）を
全ての計測されたウエハマークに関して加算して得られ
る残留誤差成分が最小になるように、最小２乗法を用い
て上記の６個のパラメータＲｘ，Ｒｙ，Θ，Ω，Ｏｘ，
Ｏｙの値を決定する。その後、図５（Ａ）のショット配
列で露光を行う場合には、ショット領域ＳＡ１〜ＳＡＭ
の中心の設計上の配列座標を（数２）の設計上の座標
（Ｓｘ_n，Ｓｙ_n)として代入することによって、計算上
の配列座標（Ｆｘ_n，Ｆｙ_n)を算出し、このように算出
された配列座標に基づいて図２のＸＹステージ３０を位
置決めすることによって、それぞれレチクル２３内のパ
ターン像を露光する。これによって、ウエハＷの伸縮や
回転等のショット配列に関する線形誤差の影響は除去さ
れる。

【００４３】しかしながら、図４（Ａ）に示す第１レイ
ヤのショット配列の各ショット領域Ｓｉに回転（ショッ
ト回転）や倍率誤差が生じていると、上記の６個のパラ
メータのみでは良好な重ね合わせ精度が得られない。図
６（Ａ）は、代表的にその内のショット領域Ｓ１の回転
を示し、この図６（Ａ）において、理想格子３９Ａのシ
ョット中心４０Ａの周りにショット領域Ｓ１内のパター
ン像は所定角度だけ回転している。この場合に、上記の
６個のパラメータを使用しただけでは第２レイヤのショ
ット領域ＳＡｉには回転が生じないため、重ね合わせ誤
差が生ずる。このような重ね合わせ誤差を低減するため
に本例では更に、図５（Ａ）の各サンプルショット３７
Ａ〜３７Ｊ内で複数個のウエハマークの位置を計測す
る。図５（Ａ）の各サンプルショット内には左右に１対
のウエハマークがあるのみであるため、それらのウエハ
マークの位置を計測する。但し、図４（Ｄ）のような２
個取りのショット配列で露光する場合には、各ショット
領域ＳＢｉ内に４個のウエハマークがあるため、これら
４個のウエハマークの位置を計測するようにしてもよ
く、更に多くのウエハマークを位置計測用に形成してお
いてもよい。

【００４４】また、本例のように第２レイヤに図２の一
括型露光装置２１で露光を行う場合には、ショット内の
線形誤差中で補正できる誤差は、例えばレチクルステー
ジ２５を介してレチクル２３を回転することによるショ
ット回転か、又は投影光学系２４の投影倍率β２の補正
による等方倍率誤差である。例えば図５（Ｅ）のｎ番目
のサンプルショット３７での等方的なショット倍率をｒ
_n、ショット回転をθ _nとして、サンプルショット３７
内の２点でウエハマークＭＬｋ，ＭＲｋの位置を計測す
るものとすると、２つのウエハマークＭＬｋ，ＭＲｋの
Ｘ座標の差分よりショット倍率ｒ_nが求められ、ウエハ
マークＭＬｋ，ＭＲｋのＹ座標の差分よりショット回転
θ_nが求められる。

【００４５】更に、例えば第２レイヤを２個取り等で露
光する場合に可能であるように、仮にｎ番目のサンプル
ショット内の３個以上のウエハマークの位置を計測する
場合には、その内のｍ番目のウエハマークのショット中
心を原点とする設計上の相対座標（ｄｘ_m，ｄｙ_m)を次
のように計算上の配列座標（ｆｘ_m，ｆｙ_m)に変換す
る。

【００４６】

【数４】

【００４７】この場合には、例えば（数２）における設
計上の座標（Ｓｘ_n，Ｓｙ_n)としては、ショット中心の
設計上の配列座標（ｃｘ_n，ｃｙ_n)を使用して、（数
２）ではショット中心の配列誤差を扱い、（数４）では
ショット中心に対する相対座標の誤差を扱うものとし
て、最小二乗法によってショット倍率ｒ_n、及びショッ
ト回転θ_nの値を決定する。具体的に、実際にアライメ
ントセンサ３２で計測されたｍ番目のウエハマークの座
標をショット中心からの相対座標に変換した座標を（ｅ
ｘ_m，ｅｙ_m)とすると、非線形誤差（δｘ_m，δｙ_m)は
（ｆｘ_m−ｅｘ_m，ｆｙ_m−ｅｙ_m)となる。そこで、シ
ョット内の全部のウエハマークについての非線形誤差の
二乗和（残留誤差成分）が最小になるように、ショット
倍率ｒ_n、及びショット回転θ_nの値を決定すればよ
い。これによって、第１レイヤでのディストーションに
よるウエハマークの位置誤差が平均化されて、より高精
度にショット倍率等を求めることができる。

【００４８】この場合、各サンプルショット毎にショッ
ト倍率ｒ_n、及びショット回転θ_nが決定されるため、
最終的な等方的なショット倍率（チップスケーリング）
ｒ、及びショット回転（チップローテーション）θは、
次のように全てのサンプルショット（個数をＫ個とす
る）のショット倍率ｒ_n、及びショット回転θ_n の平
均値を使用すればよい。

【００４９】

【数５】ｒ＝（Σｒ_n）／Ｋ， θ＝（Σθ_n）／Ｋこのように（数２）の６個のパラメータの他にショット
倍率ｒ、及びショット回転θよりなる２個のパラメータ
を用いるアライメント方法を、以下では「ショット内２
点ＥＧＡ方式のアライメント方法」と呼ぶ。このアライ
メント結果を用いて、図２の一括型露光装置２１によっ
て図５（Ａ）で示す第２レイヤへの露光を行う場合に
は、予めショット倍率に応じて投影光学系２４の投影倍
率β２を補正し、ショット回転θに応じてレチクル２３
の回転角を補正しておけばよい。このようにして第２レ
イヤへの露光を行って得られる重ね合わせの状態を図６
（Ｂ）に示す。但し、図６（Ｂ）と図５（Ａ）とでは説
明の便宜上ショット番号は変えてある。

【００５０】図６（Ｂ）の場合には、Ｙ方向に配列され
るショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３の回転角は第１
レイヤのショット領域Ｓ１に合わせて補正されている。
しかい、ショット配列に関しては、第１レイヤのショッ
ト配列等の情報を利用することなくランダムにサンプル
ショットを使用してアライメントを行っているため、シ
ョット領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３の中心は、第１レイ
ヤのショット中心を結ぶ一点鎖線の直線４１に沿って、
即ちショット配列の線形誤差補正後の配列軸に沿って配
列されている。従って、ショット領域Ｓ１の中央部のシ
ョット領域ＳＡ２では高い重ね合わせ精度が得られてい
るが、ショット領域Ｓ１の上下のショット領域ＳＡ１，
ＳＡ３ではほぼＸ方向に大きな重ね合わせ誤差Δ１が生
じている。

【００５１】一方、図４（Ｃ）に示すショット領域Ｓ１
〜ＳＮ上の第２レイヤで、図４（Ｄ）に示すように、図
２の一括型露光装置２１を２個取りにしてショット領域
ＳＢ１〜ＳＢＬへの露光を行う場合に、ランダムにサン
プルショットを選択すると、図５（Ｃ）に示すように例
えば８個のサンプルショット３８Ａ〜３８Ｈが選択され
る。この場合には、第１レイヤでは図５（Ｄ）に示すよ
うに、ショット領域Ｓ２，Ｓ４，Ｓ７，…，Ｓ２３内か
らそれぞれチップパターンＣ２，Ｃ３等がランダムに選
択されている。

【００５２】この場合でも、図６（Ｃ）に示すように
（但し、図６（Ｃ），（Ｄ）のショット番号は変えてあ
る）、第１レイヤのショット領域Ｓ１，Ｓ２等がそれぞ
れ理想格子３９Ａ，３９Ｂの中心４０Ａ，４０Ｂの周り
に回転しているものとして、図５（Ｃ）の各サンプルシ
ョット３８Ａ〜３８Ｈ内でそれぞれ複数個のウエハマー
クの位置を計測し、ショット内２点ＥＧＡ方式でアライ
メントを行う。即ち、（数４）に基づいてショット倍率
ｒ、及びショット回転θの補正を行う。更に、（数２）
に基づいてＥＧＡ方式のアライメントを行って露光を行
うと、重ね合わせの状態は図６（Ｄ）に示すようにな
る。

【００５３】図６（Ｄ）において、Ｙ方向に配列される
第２レイヤのショット領域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３の回
転角は補正されているが、これらのショット領域の中心
は、第１レイヤのショット領域Ｓ１，Ｓ２のショット中
心を通る一点鎖線で示す直線４２（線形誤差補正後の配
列軸）に沿って配列されているため、ショット領域Ｓ
１，Ｓ２を跨ぐショット領域ＳＢ２ではほぼＸ方向に大
きな重ね合わせ誤差Δ３が発生し、上下のショット領域
ＳＢ１，ＳＢ３でもほぼＸ方向に小さい重ね合わせ誤差
Δ１が生じている。

【００５４】（ロ）第１レイヤのショット配列等を考慮
してサンプルショットの選択を行う場合図６（Ｂ），（Ｄ）に示すような大きな重ね合わせ誤差
は、第２レイヤでランダムにサンプルショットを選択し
たために発生したものである。そこで、本例では以下の
ように第１レイヤのショットマップ中のショット配列、
及び露光フィールドサイズ（ショットサイズ）を考慮し
て第２レイヤでのサンプルショットの選択を行う。

【００５５】図７（Ａ）は、第２レイヤを１個取りの一
括型露光装置２１で露光する場合の第１レイヤでのサン
プルショットの配置を示し、この図７（Ａ）に示すよう
に、第１レイヤの３個取りのショット領域中の１０個の
ショット領域Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，…，Ｓ２４を選択し、
更にこれらのショット領域Ｓ１，…，Ｓ２４中の斜線を
施した中心のチップパターンＣ２を第２レイヤでのサン
プルショットとする。これに対応して図７（Ｂ）に示す
第２レイヤのショット領域ＳＡ１〜ＳＡＭ中では、ショ
ット領域ＳＡ６（正確には露光によってショット領域Ｓ
Ａ６となるべき領域、以下同様）が第１のサンプルショ
ット３７Ａとなり、以下９個のサンプルショット３７
Ｂ，３７Ｃ，…，３７Ｊが選択される。

【００５６】図８（Ａ）は、図７（Ｂ）の第２レイヤで
のサンプルショット３７Ａ〜３７Ｊの拡大図であり、こ
の図８（Ａ）において、サンプルショット３７Ａ〜３７
Ｊはそれぞれ第１レイヤの１つのショット領域の中央の
チップパターンＣ２に対応するため、これらの左右のア
ライメントマークＭＲ２，ＭＬ２が計測対象となる。ま
た、アライメントマークＭＲ２，ＭＬ２の中心をショッ
ト中心Ｍ２とする。

【００５７】図７（Ｂ）に戻り、この例ではサンプルシ
ョット３７Ａ〜３７Ｊにそれぞれ２つのウエハマークＭ
Ｒ２，ＭＬ２が付設されているため、上述のショット内
２点ＥＧＡアライメント方式で、（数２）の６個のパラ
メータ（Ｒｘ，Ｒｙ，Θ，Ω，Ｏｘ，Ｏｙ）及び（数
５）のショット内の２個のパラメータ（ｒ，θ）を算出
し、これら８個のパラメータを用いてアライメントを行
う。

【００５８】図９（Ａ），（Ｂ）はこのようにアライメ
ントを行って重ね合わせ露光をした状態の一例を示し、
先ず図９（Ａ）に示すように、第１レイヤのショット領
域Ｓ１は理想格子３９Ａに対してショット中心４０Ａの
周りに回転しているものとする。これに対して、この例
では図８（Ａ）に示すように、ショット中心の左右のウ
エハマークＭＲ２，ＭＬ２の位置に基づいてショット回
転θを算出するため、このショット回転θを第１レイヤ
の各ショット領域Ｓ１〜ＳＮの回転角とみなして、各シ
ョット領域Ｓ１〜ＳＮ内では３個のチップパターンの中
心がショット中心の周りに角度θだけ傾斜しているもの
とみなす。そこで、図９（Ｂ）に示すように、仮にショ
ット領域Ｓ１上に第２レイヤのショット領域ＳＡ１〜Ｓ
Ａ３を露光する場合には、先ずショット領域ＳＡ１〜Ｓ
Ａ３の回転角をショット回転θに合わせる。更に、ＥＧ
Ａ方式で算出されるショット配列の各ショット中心をＹ
方向に結ぶ直線４１を、１つのショット中心Ｍ２の周り
に角度θだけ回転した直線４１Ａに沿ってショット領域
ＳＡ１〜ＳＡ３の中心を配置する。これによって、ショ
ット領域ＳＡ１〜ＳＡ３は第１レイヤのショット領域Ｓ
１に完全に重なるようになる。即ち、図６（Ｂ）に示す
重ね合わせ誤差Δ１は除去される。

【００５９】一方、図７（Ｃ）は、第２レイヤを２個取
りの一括型露光装置２１で露光する場合の第１レイヤで
のサンプルショットの配置を示し、この図７（Ｃ）でも
図７（Ａ）と同じく、第１レイヤのショット領域Ｓ１，
Ｓ３，Ｓ５，…，Ｓ２４中の斜線を施した中心のチップ
パターンＣ２を第２レイヤでのサンプルショットとす
る。これに対応して図７（Ｄ）に示す第２レイヤのショ
ット領域ＳＢ１〜ＳＢＬ中では、ショット領域ＳＢ６が
第１のサンプルショット３８Ａとなり、以下９個のサン
プルショット３８Ｂ，３８Ｃ，…，３８Ｊが選択され
る。但し、このように第２レイヤを２個取りにする場合
には、サンプルショット３８Ａ〜３８Ｆは、計測対象の
ウエハマークが下側にあるショット領域（以下、「ａシ
ョット」と呼ぶ）３８Ｄ，３８Ｆ〜３８Ｈ，３８Ｊと、
計測対象のウエハマークが上側にあるショット領域（以
下、「ｂショット」と呼ぶ）３８Ａ〜３８Ｃ，３８Ｅ，
３８Ｉとにグループ分けされる。この結果、この例では
第１レイヤのショット領域を跨いで配置されるショット
領域はサンプルショットには選択されない。

【００６０】図８（Ｂ）は、図７（Ｄ）の第２レイヤで
の５個のサンプルショット３８Ｄ，３８Ｆ〜３８Ｈ，３
８Ｊ、即ちａショットの拡大図であり、この図８（Ｂ）
において、ａショットはそれぞれ第１レイヤの１つのシ
ョット領域のチップパターンＣ１，Ｃ２に対応し、下側
のチップパターンＣ２の左右のアライメントマークＭＲ
２，ＭＬ２が計測対象である。アライメントマークＭＲ
２，ＭＬ２の中心をショット中心Ｍ２ａとする。同様に
図８（Ｃ）は、図７（Ｄ）の第２レイヤでの５個のサン
プルショット３８Ａ〜３８Ｃ，３８Ｅ，３８Ｉ、即ちｂ
ショットの拡大図であり、この図８（Ｃ）において、ｂ
ショットはそれぞれ第１レイヤの１つのショット領域の
チップパターンＣ２，Ｃ３に対応し、上側のチップパタ
ーンＣ２の左右のアライメントマークＭＲ２，ＭＬ２が
計測対象である。アライメントマークＭＲ２，ＭＬ２の
中心をショット中心Ｍ２ｂとする。

【００６１】図７（Ｄ）に戻り、この例でもサンプルシ
ョット３８Ａ〜３８Ｊにそれぞれ２つのウエハマークＭ
Ｒ２，ＭＬ２が付設されているため、上述のショット内
２点ＥＧＡアライメント方式でアライメントを行う。図
９（Ｃ），（Ｄ）はこのようにアライメントを行って重
ね合わせ露光をした状態の一例を示し、先ず図９（Ｃ）
に示すように、第１レイヤの連続するショット領域Ｓ
１，Ｓ２は理想格子３９Ａ，３９Ｂに対してショット中
心４０Ａ，４０Ｂの周りに回転しているものとする。こ
れに対して、この例でも図８（Ｂ），（Ｃ）に示すよう
に、第１レイヤの中央のウエハマークＭＲ２，ＭＬ２の
位置に基づいてショット回転θが算出される。そこで、
図９（Ｄ）に示すように、仮にショット領域Ｓ１，Ｓ２
上に第２レイヤのショット領域ＳＢ１〜ＳＢ３を露光す
る場合には、先ずショット領域ＳＢ１〜ＳＢ３の回転角
をショット回転θに合わせる。

【００６２】更に、ＥＧＡ方式で算出されるショット配
列に沿った直線４２を、上側のショット中心Ｍ２ａの周
りに角度θだけ回転した直線４２Ａに沿ってショット領
域ＳＢ１を配置し、直線４２を下側のショット中心Ｍ２
ｂの周りに角度θだけ回転した直線４２Ｂに沿ってショ
ット領域ＳＢ３を配置し、中央のショット領域ＳＢ２の
中心は上下のショット中心Ｍ２ａ，Ｍ２ｂの中点に設定
する。即ち、中央のショット領域ＳＢ２の中心は上下の
ショット中心Ｍ２ａ，Ｍ２ｂの振り分けの位置に設定す
る。これによって、ショット領域ＳＢ１，ＳＢ３はそれ
ぞれ第１レイヤのショット領域Ｓ１，Ｓ２に完全に重な
り、図６（Ｄ）に示す重ね合わせ誤差Δ２は除去され
る。また、この例では第１レイヤのショット領域を跨ぐ
ショット領域（ＳＢ２）の上下のショット領域（ＳＢ
１，ＳＢ３）と等価な位置にあるショット領域をサンプ
ルショットにして、サンプルショットを振り分けにして
いるため、これらのサンプルショットの計測結果を処理
することで全体として重ね合わせ誤差が小さく抑えられ
ている。

【００６３】（ハ）第１レイヤのショット配列等を考慮
して、更にショット内多点ＥＧＡ方式でアライメントを
行う場合上述のように、第１レイヤのショット内誤差が等方的な
ショット倍率、又はショット回転のみである場合には、
ショット内２点ＥＧＡ方式でほぼ良好な重ね合わせ精度
を得ることができる。しかしながら、走査型露光装置１
で露光を行う場合には、レチクル２３とウエハＷとの走
査方向の平行度誤差によって走査方向の直交度誤差が発
生している場合がある。そのため、第１レイヤの各ショ
ット領域に走査型露光装置１で露光を行った場合にその
直交度誤差が発生していると、例えば図８（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように、走査方向に直交する方向に配列さ
れた２つのウエハマークの位置を計測しても、その直交
度誤差を検出できないために、結果として重ね合わせ誤
差が生ずることになる。

【００６４】即ち、第２レイヤに１個取りの一括型露光
装置２１で露光を行う場合に、図１０（Ａ）に示すよう
に、第１レイヤのショット領域Ｓ１が走査方向の直交度
誤差によって理想格子３９Ａに対して平行四辺形状に歪
んでいる場合、上述のショット内２点ＥＧＡ方式では直
交度誤差は検出できないため、図１０（Ｂ）に示すよう
に、第２レイヤのショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３はショッ
ト中心Ｍ２を中心とする長方形状に配列されて、大きな
重ね合わせ誤差が残存する。

【００６５】同様に、第２レイヤに２個取りの一括型露
光装置２１で露光を行う場合に、図１０（Ｃ）に示すよ
うに、第１レイヤの一連のショット領域Ｓ１，Ｓ２が理
想格子３９Ａ，３９Ｂに対して平行四辺形状に歪んでい
る場合でも、上述のショット内２点ＥＧＡ方式では直交
度誤差は検出できないため、図１０（Ｄ）に示すよう
に、第２レイヤのショット領域ＳＢ１〜ＳＢ３はショッ
ト中心Ｍ２ａ，Ｍ２ｂを結ぶ直線に沿った長方形状に配
列されて、大きな重ね合わせ誤差が残存する。

【００６６】そこで、この例ではショット内の直交度誤
差等をも検出するために、第１レイヤの１つのショット
領域内の周辺の４点のウエハマークの位置を検出してシ
ョット内多点ＥＧＡ方式でアライメントを行う。図１１
（Ａ）は、第２レイヤを１個取りの一括型露光装置２１
で露光する場合の第１レイヤでのサンプルショットの配
置を示し、この図１１（Ａ）に示すように、第１レイヤ
の３個取りのショット領域中の１０個のショット領域Ｓ
１，Ｓ３，Ｓ５，…，Ｓ２４を選択し、更に最初の５個
のショット領域Ｓ１，…，Ｓ１１中の斜線を施した上側
のチップパターンＣ１、及び残りの５個のショット領域
Ｓ１４，…，Ｓ２４中の斜線を施した下側のチップパタ
ーンＣ３を第２レイヤでのサンプルショットとする。こ
れに対応して図１１（Ｂ）に示す第２レイヤのショット
領域ＳＡ１〜ＳＡＭ中では、ショット領域ＳＡ１が第１
のサンプルショット４３Ａとなり、以下９個のサンプル
ショット４３Ｂ，４３Ｃ，…，４３Ｊが選択される。

【００６７】図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）の第２レイ
ヤでのサンプルショット４３Ａ〜４３Ｊの拡大図であ
り、この図１１（Ａ）において、サンプルショット４３
Ａ〜４３Ｄ，４３Ｊはそれぞれ第１レイヤの１つのショ
ット領域の上側のチップパターンＣ１に対応し、これら
の左右のアライメントマークＭＲ１，ＭＬ１が計測対象
となる。また、サンプルショット４３Ｅ〜４３Ｉはそれ
ぞれ第１レイヤの１つのショット領域の下側のチップパ
ターンＣ３に対応し、これらの左右のアライメントマー
クＭＲ３，ＭＬ３が計測対象となり、アライメントマー
クＭＲ１，ＭＬ１の中心、及びアライメントマークＭＲ
３，ＭＬ３の中心をそれぞれショット中心Ｍ１及びＭ３
とする。

【００６８】図１１（Ｂ）に戻り、この例ではサンプル
ショット４３Ａ〜４３Ｊ内のウエハマークは第１レイヤ
の１つのショット領域内の周辺の４個のウエハマークで
ある。そこで、計測対象のｎ番目のウエハマークの、第
１レイヤのショット中心からの相対座標を（ｄｘ_n，ｄ
ｙ_n)、Ｘ方向及びＹ方向へのショット倍率をそれぞれｒ
ｘ，ｒｙ、Ｘ軸に対する回転角であるショット回転を
θ、Ｙ軸に対する傾斜角であるショット直交度をωとし
て、次式よりそのウエハマークの計算上の配列座標（ｆ
ｘ_n，ｆｙ_n)を算出する。

【００６９】

【数６】

【００７０】この場合にも、第１レイヤのショット中心
の設計上の座標を、（数２）の座標（Ｓｘ_n，Ｓｙ_n)に
代入することによって、最小二乗法でショット配列に関
する６個のパラメータ（Ｒｘ，Ｒｙ，Θ，Ω，Ｏｘ，Ｏ
ｙ）の値を決定する。更に、そのショット中心に対する
ｎ番目のウエハマークの相対座標の計測値（ｅｘ_n，ｅ
ｙ_n)を用いて、（数６）との残留誤差成分が最小になる
ようにショット内の４個のパラメータ（ｒｘ，ｒｙ，
θ，ω）の値を決定し、これら１０個のパラメータを用
いてアライメントを行う。

【００７１】図１３（Ａ），（Ｂ）はこのようにアライ
メントを行って重ね合わせ露光をした状態の一例を示
し、先ず図１３（Ａ）に示すように、第１レイヤのショ
ット領域Ｓ１は理想格子３９Ａに対して走査方向の直交
度誤差が生じているものとする。これに対して、この例
ではショット回転θ及びショット直交度ωが算出される
ため、先ず図２のレチクル２３の回転角を角度（θ＋ω
／２）だけ補正し、投影光学系２４の投影倍率β２をＸ
方向のショット倍率ｒｘに合わせて補正する。そして、
図１３（Ｂ）に示すように、仮にショット領域Ｓ１上に
第２レイヤのショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３を露光する場
合には、Ｙ方向へのショット配列方向に対してショット
直交度ωだけ傾斜した直線に沿ってショット領域ＳＡ１
〜ＳＡ３の中心を配置すると共に、その間隔はＹ方向の
ショット倍率ｒｙに基づいて設定する。これによって、
ショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３は第１レイヤのショット領
域Ｓ１にほぼ完全に重なるようになる。即ち、図１０
（Ｂ）に示す重ね合わせ誤差はほぼ除去される。言い換
えると、第１レイヤの走査型露光装置２１にて生じてい
た非等方倍率誤差と直交度誤差とは、ミックス・アンド
・マッチ方式で露光する場合に、重ね合わせ誤差に対す
る影響をほぼ最小とすることが可能となる。

【００７２】一方、図１１（Ｃ）は、第２レイヤを２個
取りの一括型露光装置２１で露光する場合の第１レイヤ
でのサンプルショットの配置を示し、この図１１（Ｃ）
でも図１１（Ａ）と同様に、第１レイヤのショット領域
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，…，Ｓ２４中の斜線を施した周辺の
チップパターンを第２レイヤでのサンプルショットとす
る。これに対応して図１１（Ｄ）に示す第２レイヤのシ
ョット領域ＳＢ１〜ＳＢＬ中では、ショット領域ＳＢ６
が第１のサンプルショット４４Ａとなり、以下９個のサ
ンプルショット４４Ｂ，４４Ｃ，…，４４Ｊが選択され
る。但し、このように第２レイヤを２個取りにする場合
には、サンプルショット４４Ａ〜４４Ｊは、計測対象の
ウエハマークが上側にあるショット領域（以下、「ａシ
ョット」と呼ぶ）４４Ｄ，４４Ｆ〜４４Ｈ，４４Ｊと、
計測対象のウエハマークが下側にあるショット領域（以
下、「ｂショット」と呼ぶ）４４Ａ〜４４Ｃ，４４Ｅ，
４４Ｉとにグループ分けされる。この結果、この例でも
第１レイヤのショット領域を跨いで配置されるショット
領域はサンプルショットには選択されない。

【００７３】図１２（Ｂ）は、図１１（Ｄ）の第２レイ
ヤでの５個のサンプルショット４４Ｄ，４４Ｆ〜４４
Ｈ，４４Ｊ、即ちａショットの拡大図であり、この図１
２（Ｂ）において、ａショットを構成する第１レイヤの
１つのショット領域のチップパターンＣ１，Ｃ２中の上
側のチップパターンＣ１の左右のアライメントマークＭ
Ｒ１，ＭＬ１が計測対象である。アライメントマークＭ
Ｒ１，ＭＬ１の中心をショット中心Ｍ１ａとする。同様
に図１２（Ｃ）は、図１１（Ｄ）の第２レイヤでの５個
のサンプルショット４４Ａ〜４４Ｃ，４４Ｅ，４４Ｉ、
即ちｂショットの拡大図であり、この図１２（Ｃ）にお
いて、ｂショットを構成する第１レイヤの１つのショッ
ト領域のチップパターンＣ２，Ｃ３中の下側のチップパ
ターンＣ３の左右のアライメントマークＭＲ３，ＭＬ３
が計測対象である。アライメントマークＭＲ３，ＭＬ３
の中心をショット中心Ｍ３ｂとする。

【００７４】図１１（Ｄ）に戻り、この例でもサンプル
ショット４４Ａ〜４４Ｊ内のウエハマークに基づいて上
述のショット内多点ＥＧＡアライメント方式でアライメ
ントを行う。図１３（Ｃ），（Ｄ）はこのようにアライ
メントを行って重ね合わせ露光をした状態の一例を示
し、先ず図１３（Ｃ）に示すように、第１レイヤの連続
するショット領域Ｓ１，Ｓ２は理想格子３９Ａ，３９Ｂ
に対して走査方向の直交度誤差が生じているものとす
る。これに対して、この例でもショット回転θ及びショ
ット直交度ωが算出される。そこで、図１３（Ｄ）に示
すように、仮にショット領域Ｓ１，Ｓ２上に第２レイヤ
のショット領域ＳＢ１〜ＳＢ３を露光する場合には、先
ずショット領域ＳＢ１〜ＳＢ３の回転角を（θ＋ω／
２）に合わせ、投影倍率をＸ方向のショット倍率ｒｘに
合わせる。

【００７５】更に、ＥＧＡ方式で算出されるショット配
列に沿った直線に対して、ショット直交度ωだけ回転し
た直線に沿ってショット領域ＳＢ１，ＳＢ３を配置し、
中央のショット領域ＳＢ２の中心は上下のショット領域
ＳＢ１，ＳＢ２と同じ傾斜角で、且つＸ方向にはショッ
ト領域ＳＢ１，ＳＢ２の中央に設定する。即ち、中央の
ショット領域ＳＢ２の中心は上下のショット中心の振り
分けの位置に設定する。これによって、ショット領域Ｓ
Ｂ１，ＳＢ３はそれぞれ第１レイヤのショット領域Ｓ
１，Ｓ２にほぼ完全に重なり、ショット領域ＳＢ２は比
較的高精度にショット領域Ｓ１，Ｓ２に重なるため、図
１０（Ｄ）に示す重ね合わせ誤差は軽減される。また、
この例では第１レイヤのショット領域を跨ぐショット領
域（ＳＢ２）の上下のショット領域（ＳＢ１，ＳＢ３）
と等価な位置にあるショット領域をサンプルショットに
して、サンプルショットを振り分けにしているため、こ
れらのサンプルショットの計測結果を処理することで全
体として重ね合わせ誤差が小さく抑えられている。

【００７６】但し、第１のレイヤのショット領域Ｓ１，
Ｓ２を跨ぐショット領域ＳＢ２については、サンプルシ
ョットの振り分けによる精度向上は得られるが、或る程
度の重ね合わせ誤差は残存している。このように図１３
（Ｂ）及び（Ｄ）の比較によって、異なる大きさの露光
フィールドの露光装置を用いてミックス・アンド・マッ
チ方式で重ねて露光を行う場合には、一方の露光フィー
ルドサイズに対して他方の露光フィールドをＸ方向、及
びＹ方向にそれぞれ整数倍に設定しないと、第１レイヤ
のショット内誤差に応じた補正を行って重ね合わせ誤差
を大きく低減するのは困難であることが分かる。

【００７７】なお、上述の実施の形態では、走査型露光
装置１と一括型露光装置２１とを用いてミックス・アン
ド・マッチ方式で露光するに際して、高い重ね合わせ精
度を得るために各サンプルショットに関してそれぞれ複
数点のウエハマークの位置計測が必要となる。例えばシ
ョット内多点ＥＧＡ方式を使用する場合には、サンプル
ショットをＫ個、各サンプルショットに属するウエハマ
ークをＪ個とすると、Ｋ×Ｊ個のマーク計測が必要にな
るため、これを１ロットの各ウエハ毎に実行すると、ス
ループットが大きく低下する恐れがある。そこで、スル
ープットの低下を抑えるために、１ロットの最初の数枚
のウエハについて、Ｋ×Ｊ個のマーク計測を行い、いく
つかのパラメータを固定値として記憶する方法を使用し
てもよい。

【００７８】例えば、ショット内誤差に対応するショッ
ト倍率ｒｘ，ｒｙ、ショット回転θ、ショット直交度ω
の４個のパラメータは、主に第１レイヤを露光するとき
の投影光学系のレンズ性能、及びレチクルのアライメン
ト誤差に起因するものであり、ロット内で大きな変動は
少ない。よって、これら４個のショット内のパラメータ
を固定値として扱うものとして、最初の数枚にウエハに
関してはＫ×Ｊ個のマーク計測を行い、それ以降は各サ
ンプルショット内の１点のウエハマークの位置計測を行
うようにして、ショット内のパラメータは記憶してある
値を使用することとする。これによって、高いスループ
ット及び高い重ね合わせ精度が両立できる。

【００７９】更に、そのように１ロットの数枚のウエハ
についてマーク計測を行う場合に、マーク計測をウエハ
内の計測可能なウエハマークのほぼ全部に対して行うよ
うにしてもよい。これによって、ショット内のパラメー
タ（ｒｘ，ｒｙ，θ，ω）の計測精度が上がるのみでな
く、第１レイヤでのディストーションによるマーク位置
の誤差を平均化によって軽減することもでき、より高い
重ね合わせ精度が得られる。

【００８０】また、上述の実施の形態では第１レイヤに
て走査型露光装置１を用い、第２レイヤで一括型露光装
置２１を用いているが、第２レイヤの露光に露光光とし
てｉ線を用いる走査型露光装置を使用する場合等にも本
発明が適用できる。更に、スループット低下を覚悟して
第１レイヤの走査型露光装置１の露光フィールドサイズ
を第２レイヤの一括型露光装置の露光フィールドサイズ
に合わせる場合に、上述のショット内多点ＥＧＡ方式を
適用してもよい。この場合には、同じ露光フィールドサ
イズによる露光ができるので、上記のような第２レイヤ
のショット領域が第１レイヤのショット領域を跨ぐこと
による重ね合わせ誤差は発生しない。しかしながら、シ
ョット内の例えば３点以上のマーク計測を複数のサンプ
ルショットに関して実行することによって、ショット内
誤差に対応する４個のパラメータ（ショット倍率ｒｘ，
ｒｙ、ショット直交度ω、ショット回転θ）が算出さ
れ、ショット間誤差に対応する６個のパラメータ（Ｒ
Ｘ，ＲＹ，Θ，Ω，ＯＸ，ＯＹ）が算出されることに変
わりはない。そこで、第２レイヤを走査型露光装置で露
光する場合は、それら１０個のパラメータに基づいた補
正が行われる。また、第２レイヤを一括型露光装置で露
光する場合は、（ｒｘ＋ｒｙ）／２を等方倍率誤差、
（θ＋ω／２）をショット回転、ショット直交度を０と
した合計８個のパラメータによる補正が可能である。よ
って、前述のように１ロットの先頭の複数枚のウエハに
ついて、ロット内固定値として取り扱えるパラメータ
（主にショット内４点以上の計測が必要な走査露光に起
因する誤差に対応するパラメータ）を記憶し、それ以降
のウエハに対しては少ないウエハマークの計測点数でス
ループットを向上させ、且つ未確定なパラメータにはそ
の記憶したパラメータを用いるという方法を適用するこ
とで、重ね合わせ合わせ精度を向上させることが可能で
ある。

【００８１】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。

【００８２】

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、露光対象の
基板上の前のレイヤへの露光に使用された露光フィール
ドサイズ、及びショット配列の情報に基づいてその基板
から所定の位置合わせ用マークを選択し、このように選
択された位置合わせ用マークの位置に基づいて次にレイ
ヤの各ショット領域の位置合わせを行っている。従っ
て、互いに露光フィールドサイズの異なる２台の露光装
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、例えば最初の露光フィールドに比べて次に使用
される露光フィールドが小さいような場合でも良好な重
ね合わせ精度が得られる利点がある。

【００８３】本発明によって、露光フィールドサイズが
異なる一括露光型の投影露光装置と走査露光型の投影露
光装置とを用いてミックス・アンド・マッチ方式で露光
する場合にも高精度の重ね合わせが可能となり、例えば
１世代前のクリティカルレイヤ用の一括露光型の投影露
光装置（ステッパー）を重ね合わせ精度の必要なラフレ
イヤに対して使用できるため、露光装置の有効な使い分
けができる。

【００８４】また、第１の露光装置の露光フィールドサ
イズを第２の露光装置の露光フィールドに対して所定の
配列方向に非整数倍に設定しておき、その第２の露光装
置を用いて重ね合わせ露光を行う際に、その第２のショ
ット配列の各ショット領域内で第１のショット配列の境
界部を跨いで配置されているショット領域をそれぞれ所
定の配列方向に挟むように配置されている複数対のショ
ット領域内の所定のショット領域に属する位置合わせ用
マークを選択する場合には、第１のショット配列内の隣
接する２つのショット領域のショット内誤差の影響を同
時に受けることがないため、そのショット内誤差を正確
に補正できる。従って、ミックス・アンド・マッチ方式
で露光を行う場合に、例えば最初の露光フィールドの所
定方向の長さが次に使用される露光フィールドの長さの
非整数倍であるような場合でも、良好な重ね合わせ精度
が得られる利点がある。

【００８５】また、第１の露光装置を用いて位置合わせ
用マークを露光する際に、第１のショット配列の各ショ
ット領域内の各チップパターン毎に複数個の位置合わせ
用マークを露光しておき、第２の露光装置を用いて重ね
合わせ露光を行う際に、第２のショット配列内から選択
された所定の複数個のサンプルショット内でそれぞれ複
数個の位置合わせ用マークを選択し、このように選択さ
れた位置合わせ用マークの位置に基づいてショット配列
の線形配列誤差に対応する６個のパラメータ、及び各シ
ョット領域内の線形誤差に対応する４個のパラメータを
算出し、それら１０個のパラメータを用いてその第２の
ショット配列の各ショット領域の位置合わせを行う場合
には、第１レイヤで２方向のショット倍率、ショット回
転、ショット直交度等のショット内誤差が生じていても
良好な重ね合わせ精度が得られる。

【００８６】また、第１の露光装置はマスク及び基板を
同期走査してこの基板上の各ショット領域に露光を行う
走査露光型の露光装置であり、第２の露光装置はマスク
パターンを基板上の各ショット領域にそれぞれ一括転写
する一括露光型の露光装置である場合には、通常は、走
査露光型の露光フィールドは一括露光型の露光フィール
ドに比べて大きいため、本発明が特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は走査型露光装置１を示す概略構成図、
（Ｂ）は走査型露光装置１用のレチクルを示す平面図で
ある。

【図２】（Ａ）は一括型露光装置２１を示す概略構成
図、（Ｂ）は一括型露光装置２１用のレチクルを示す平
面図である。

【図３】（Ａ）は走査型露光装置１の１×３個取りのシ
ョット領域を示す平面図、（Ｂ）は一括型露光装置２１
の１×１個取りの３つのショット領域をステップ移動し
ながら露光した状態を示す平面図、（Ｃ）は走査型露光
装置１の１×３個取りの２つのショット領域をステップ
移動しながら露光した状態を示す平面図、（Ｄ）は一括
型露光装置２１の１×２個取りの３つのショット領域を
ステップ移動しながら露光した状態を示す平面図、
（Ｅ）はウエハマークの一例を示す拡大平面図である。

【図４】（Ａ）はウエハＷ上の第１レイヤに走査型露光
装置１を用いて露光する際のショットマップの一例を示
す図、（Ｂ）はウエハＷ上の第２レイヤに１個取りの一
括型露光装置２１を用いて露光する場合のショットマッ
プの一例を示す図、（Ｃ）は図４（Ａ）と同じショット
マップを示す図、（Ｄ）はウエハＷ上の第２レイヤに２
個取りの一括型露光装置２１を用いて露光する場合のシ
ョットマップの一例を示す図である。

【図５】（Ａ）は図４（Ｂ）の第２レイヤ用にランダム
に選択したサンプルショットの一例を示す図、（Ｂ）は
図５（Ａ）のサンプルショットの第１レイヤでの位置を
示す図、（Ｃ）は図４（Ｄ）の第２レイヤ用にランダム
に選択したサンプルショットの一例を示す図、（Ｄ）は
図５（Ｃ）のサンプルショットの第１レイヤでの位置を
示す図、（Ｅ）はサンプルショット内のウエハマークの
座標を示す図である。

【図６】（Ａ）は図４（Ａ）の各ショット領域にショッ
ト回転がある場合を示す図、（Ｂ）は図５（Ａ）のサン
プルショットを用いて重ね合わせ露光した状態を示す
図、（Ｃ）は図４（Ｃ）の各ショット領域にショット回
転がある場合を示す図、（Ｄ）は図５（Ｃ）のサンプル
ショットを用いて重ね合わせ露光した状態を示す図であ
る。

【図７】（Ａ）は図４（Ｂ）の第２レイヤ用に第１レイ
ヤの情報を考慮して選択したサンプルショットの第１レ
イヤでの位置を示す図、（Ｂ）はそのサンプルショット
の第２レイヤでの位置を示す図、（Ｃ）は図４（Ｄ）の
第２レイヤ用に第１レイヤの情報を考慮して選択したサ
ンプルショットの第１レイヤでの位置を示す図、（Ｄ）
はそのサンプルショットの第２レイヤでの位置を示す図
である。

【図８】（Ａ）は図７（Ｂ）の各サンプルショットを示
す拡大図、（Ｂ）は図７（Ｄ）の各サンプルショット中
のａショットを示す拡大図、（Ｃ）は図７（Ｄ）の各サ
ンプルショット中のｂショットを示す拡大図である。

【図９】（Ａ）は図４（Ａ）の各ショット領域にショッ
ト回転がある場合を示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）のサン
プルショットを用いて重ね合わせ露光した状態を示す
図、（Ｃ）は図４（Ｃ）の各ショット領域にショット回
転がある場合を示す図、（Ｄ）は図８（Ｂ），（Ｃ）の
サンプルショットを用いて重ね合わせ露光した状態を示
す図である。

【図１０】（Ａ）は図４（Ａ）の各ショット領域にショ
ット直交度誤差がある場合を示す図、（Ｂ）は図８
（Ａ）のサンプルショットを用いて重ね合わせ露光した
状態を示す図、（Ｃ）は図４（Ｃ）の各ショット領域に
ショット直交度誤差がある場合を示す図、（Ｄ）は図８
（Ｂ），（Ｃ）のサンプルショットを用いて重ね合わせ
露光した状態を示す図である。

【図１１】（Ａ）は図４（Ｂ）の第２レイヤ用に第１レ
イヤの情報を考慮して選択したサンプルショットの他の
例の第１レイヤでの位置を示す図、（Ｂ）はそのサンプ
ルショットの第２レイヤでの位置を示す図、（Ｃ）は図
４（Ｄ）の第２レイヤ用に第１レイヤの情報を考慮して
選択したサンプルショットの他の例の第１レイヤでの位
置を示す図、（Ｄ）はそのサンプルショットの第２レイ
ヤでの位置を示す図である。

【図１２】（Ａ）は図１１（Ｂ）の各サンプルショット
を示す拡大図、（Ｂ）は図１１（Ｄ）の各サンプルショ
ット中のａショットを示す拡大図、（Ｃ）は図１１
（Ｄ）の各サンプルショット中のｂショットを示す拡大
図である。

【図１３】（Ａ）は図４（Ａ）の各ショット領域にショ
ット直交度誤差がある場合を示す図、（Ｂ）は図１２
（Ａ）のサンプルショットを用いて重ね合わせ露光した
状態を示す図、（Ｃ）は図４（Ｃ）の各ショット領域に
ショット直交度誤差がある場合を示す図、（Ｄ）は図１
２（Ｂ），（Ｃ）のサンプルショットを用いて重ね合わ
せ露光した状態を示す図である。

【符号の説明】１走査型露光装置（走査露光型の投影露光装置）３レチクル４投影光学系Ｗウエハ２１一括型露光装置（一括露光型の投影露光装置）２３レチクル２４投影光学系３２アライメントセンサＭＲ１〜ＭＲ３，ＭＬ１〜ＭＬ３ウエハマークＳ１〜ＳＮ第１レイヤのショット領域ＳＡ１〜ＳＡＭ第２レイヤの１個取りのショット領域ＳＢ１〜ＳＢＬ第２レイヤの２個取りのショット領域３７Ａ〜３７Ｊサンプルショット３８Ａ〜３８Ｊサンプルショット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の基板上に第１の露光装置を用いて
所定の第１のショット配列でマスクパターンを露光した
後、前記第１の露光装置とは露光フィールドサイズの異
なる第２の露光装置を用いて所定の第２のショット配列
でマスクパターンを重ね合わせ露光する露光方法におい
て、前記第１の露光装置を用いて露光を行う際に、前記第１
のショット配列の各ショット領域に対してそれぞれ位置
合わせ用マークも露光しておき、前記第２の露光装置を用いて重ね合わせ露光を行う際
に、前記第１の露光装置の露光フィールドサイズ、及び
前記第１のショット配列の情報に基づいて前記基板上の
前記位置合わせ用マークから所定の位置合わせ用マーク
を選択し、該選択された位置合わせ用マークの位置に基づいて前記
第２のショット配列の各ショット領域の位置合わせを行
うことを特徴とする露光方法。
【請求項２】請求項１記載の露光方法であって、前記第１の露光装置の露光フィールドサイズを前記第２
の露光装置の露光フィールドに対して所定の配列方向に
非整数倍に設定しておき、前記第２の露光装置を用いて重ね合わせ露光を行う際
に、前記第２のショット配列の各ショット領域内で前記
第１のショット配列の境界部を跨いで配置されているシ
ョット領域をそれぞれ前記所定の配列方向に挟むように
配置されている複数対のショット領域内の所定のショッ
ト領域に属する位置合わせ用マークを選択することを特
徴とする露光方法。
【請求項３】請求項１、又は２記載の露光方法であっ
て、前記第１の露光装置を用いて前記位置合わせ用マークを
露光する際に、前記第１のショット配列の各ショット領
域内の各チップパターン毎に複数個の位置合わせ用マー
クを露光しておき、前記第２の露光装置を用いて重ね合わせ露光を行う際
に、前記第２のショット配列内から選択された所定の複
数個のサンプルショット内でそれぞれ複数個の前記位置
合わせ用マークを選択し、該選択された位置合わせ用マ
ークの位置に基づいてショット配列の線形配列誤差に対
応する６個のパラメータ、及び各ショット領域内の線形
誤差に対応する４個のパラメータを算出し、前記１０個のパラメータを用いて前記第２のショット配
列の各ショット領域の位置合わせを行うことを特徴とす
る露光方法。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の露光方法で
あって、前記第１の露光装置はマスク及び基板を同期走査して該
基板上の各ショット領域に露光を行う走査露光型の露光
装置であり、前記第２の露光装置はマスクパターンを基
板上の各ショット領域にそれぞれ一括転写する一括露光
型の露光装置であることを特徴とする露光方法。