JPH10284396A - Method for alignment and method for measuring alignment precision - Google Patents

Method for alignment and method for measuring alignment precision

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JPH10284396A
JPH10284396A JP9100951A JP10095197A JPH10284396A JP H10284396 A JPH10284396 A JP H10284396A JP 9100951 A JP9100951 A JP 9100951A JP 10095197 A JP10095197 A JP 10095197A JP H10284396 A JPH10284396 A JP H10284396A
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JP
Japan
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measurement
shot
marks
alignment
mark
Prior art date
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Application number
JP9100951A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Kaneko
亮一 金子
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH10284396A publication Critical patent/JPH10284396A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high precision, high throughput, in-shot multipoint alignment method. SOLUTION: Positions of first marks MA in extended graphics adapter(EGA) shots S2 , S4 , S5 , S16 , S17 , S28 , S29 , S31 and second marks MB in a range surrounded by circles A through D are measured respectively. Coordinates of each shot region S on a stationary coordinate system are then calculated by EGA operation using the measurements of first marks and in-shot correction parameters are calculated by a statistic processing similar to EGA using the measurements of second marks. Since the objects, i.e., the second marks MB, are arranged in the vicinity of adjacent parts in adjacent shot regions, movement of a substrate W is small even when the position of the second marks MB are measured individually and the measuring time can be shortened as compared with that of conventional in-shot multipoint alignment.

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、アライメント方法
及び重ね合わせ精度計測方法に係り、更に詳しくは、半
導体素子、液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で
製造する際に用いられる露光装置に適用して好適なアラ
イメント方法及び露光装置の性能評価のために行われる
重ね合わせ精度計測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment method and an overlay accuracy measuring method, and more particularly, to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, and the like in a photolithography process. The present invention relates to a preferred alignment method and a method of measuring overlay accuracy performed for evaluating the performance of an exposure apparatus.

【0002】[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)又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイ
スを製造するためのフォトリソグラフィ工程では、フォ
トマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称す
る)に形成されたパターンを投影光学系を介して、感光
材(フォトレジスト)が塗布されたウエハ又はガラスプ
レート等の基板(以下、「ウエハ」という)上に投影す
る投影露光装置が使用されている。
2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD) or a thin film magnetic head, a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle"). There is used a projection exposure apparatus that projects a pattern formed on a substrate (hereinafter, referred to as a “wafer”) such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitive material (photoresist) via a projection optical system. .

【0003】この種の投影露光装置においては、露光に
先立ってレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメン
ト)を高精度に行う必要がある。このアライメントを行
うために、ウエハ上には以前のフォトリソグラフィ工程
で形成(露光転写)された位置検出用マーク(アライメ
ントマーク)が設けられており、このアライメントマー
クの位置を検出することで、ウエハ(又はウエハ上の回
路パターン)の正確な位置を検出することができる。
In this type of projection exposure apparatus, it is necessary to perform high-precision alignment (alignment) between a reticle and a wafer prior to exposure. In order to perform this alignment, a position detection mark (alignment mark) formed (exposed and transferred) in the previous photolithography process is provided on the wafer. By detecting the position of the alignment mark, the wafer is detected. (Or the circuit pattern on the wafer) can be accurately detected.

【0004】このウエハ上のアライメントマークの位置
検出に使用されるオフ・アクシス方式のアライメント顕
微鏡(計測顕微鏡)としては、例えば特開平2−541
03号に開示されるような、画像取り込みと画像処理機
能とを有するものが知られている。
An off-axis type alignment microscope (measurement microscope) used for detecting the position of an alignment mark on a wafer is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-541.
One having an image capturing and image processing function as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-003 is known.

【0005】このようなアライメント顕微鏡を使用した
アライメント工程では、例えば特開昭61−44429
号に開示されるように、予めウエハ上に形成されている
アライメントマークの内の数個(通常数個から10個程
度)の位置を、上記アライメント顕微鏡の画像処理信号
とウエハが載置されたステージの位置をモニタする干渉
計の計測値とに基づいて検出し、この検出結果とウエハ
上のショット配列の設計データとを用いて最小自乗法等
の統計演算を行なって、露光時の位置決めのためのウエ
ハ上の各ショットの座標位置を決定するいわゆるエンハ
ンスト・グローバル・アライメント(以下、適宜「EG
A」という)が主として用いられていた。
[0005] In the alignment process using such an alignment microscope, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260, the positions of several (usually several to about ten) alignment marks formed in advance on the wafer are determined by the image processing signals of the alignment microscope and the wafer. Detection is performed based on a measurement value of an interferometer that monitors the position of the stage, and a statistical operation such as a least squares method is performed using the detection result and design data of a shot array on a wafer to determine a position for exposure. So-called enhanced global alignment (hereinafter referred to as “EG”) for determining the coordinate position of each shot on the wafer for
A ") was mainly used.

【0006】ところで、近年集積回路の集積度が上がる
につれて、投影露光装置に要求されるアライメントの精
度も厳しくなってきているが、特にウエハの熱処理など
による変形が原因となったアライメントマークの位置ず
れや、投影光学系の歪曲収差(いわゆるディストーショ
ン)に起因するアライントマークの位置ずれも、アライ
メント精度向上の阻害要因となってきており、このよう
な事態に対処するため、ショット領域内に複数個のアラ
イメントマークを用意しておき、アライメント計測時に
ショット領域内でも複数個のマークを計測し、上記EG
Aと同様の統計演算によりショットの配列座標のみでな
く、各ショット領域のレチクルパターンに対する回転誤
差及び形状誤差の少なくとも一方を求め、位置合わせの
際に補正値として利用する方法(以下、適宜「ショット
内多点アライメント」と呼ぶ)が、例えば特開平6−2
75496号で提案されている。
In recent years, as the degree of integration of integrated circuits has increased, the alignment accuracy required for a projection exposure apparatus has become stricter. In particular, the displacement of an alignment mark caused by deformation of a wafer due to heat treatment or the like has occurred. In addition, misalignment of the alignment mark due to distortion (so-called distortion) of the projection optical system is also a hindrance to the improvement of the alignment accuracy. Alignment marks are prepared in advance, and a plurality of marks are measured even in the shot area during alignment measurement.
A method of obtaining not only the array coordinates of shots but also at least one of a rotation error and a shape error with respect to the reticle pattern in each shot area by the same statistical calculation as in A, and using it as a correction value at the time of position alignment (hereinafter referred to as "shot (Referred to as “inner multi-point alignment”).
No. 75496.

【0007】かかるショット内多点アライメントの場
合、任意に設定したアライメントショット内に配置され
た複数のアライメントマークの位置を個々に計測し、こ
の計測結果と各ショット領域内の基準位置の設計上の配
列座標及び基準位置に対する各アライメントマークの設
計上の相対配列座標とを用いて、所定の統計処理を行な
うことにより、複数のショット領域の配列座標を決定す
るパラメータとともに、ショット内補正パラメータ(シ
ョット倍率補正パラメータ、ショットローテーション補
正パラメータ)を算出している。
In the case of such an intra-shot multipoint alignment, the positions of a plurality of alignment marks arranged in an arbitrarily set alignment shot are individually measured, and the measurement result and the design of the reference position in each shot area are determined. By performing predetermined statistical processing using the array coordinates and the designed relative array coordinates of the respective alignment marks with respect to the reference position, the parameters for determining the array coordinates of the plurality of shot areas and the in-shot correction parameter (shot magnification) Correction parameters and shot rotation correction parameters).

【0008】図9には、このショット内多点アライメン
トを視覚的に判りやすく説明するための模式図が示され
ている。この図9において、点線で区画される各矩形領
域は、設計上のショット領域を示し、実線で示される矩
形領域は実際のショット領域を示し、その内、斜線が施
されたショット領域Sは、任意のアライメントショット
を示す。ショット内多点アライメントとは、簡単にいう
と、アライメントショットS上に形成された複数(ここ
では4つ)のアライメントマークMS1〜MS4の位置を計
測することにより、その計測の結果として図9中に矢印
A1〜A4で示される位置ずれ量を、各アライメントシ
ョットから得、それらの位置ずれ量を統計処理すること
により、複数のショット領域についてその配列座標と共
に、各ショット領域の回転情報等を得ようとするもので
ある。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining this multipoint alignment within a shot in a manner that is easy to understand visually. In FIG. 9, each rectangular area defined by a dotted line indicates a designed shot area, a rectangular area indicated by a solid line indicates an actual shot area, and a hatched shot area S is Shows an arbitrary alignment shot. Briefly, multi-point alignment within a shot is a method of measuring the positions of a plurality of (four in this case) alignment marks M S1 to M S4 formed on an alignment shot S, and as a result of the measurement. The position shift amounts indicated by arrows A1 to A4 in FIG. 9 are obtained from each of the alignment shots, and the position shift amounts are statistically processed. It is trying to get.

【0009】また、前記と同様に、任意に設定した計測
ショット内に配置した複数の計測マークを個々に計測
し、ショット内補正パラメータを算出するものとして、
重ね合わせ露光により形成した複数層の回路パターンの
重ね合わせ精度を計測することにより露光装置の性能評
価を行うレジストレーション計測(バーニヤ計測)が知
られている。この重ね合わせ精度の計測は、レジストレ
ーション計測装置を用いて行なわれるが、レジストレー
ション計測マークとしては、マーク中心が設計上同一座
標位置に設定されている大小の正方形マークであるボッ
クスインボックスマークが用いられる。この重ね合わせ
精度をより正確に計測するために、通常レジストレーシ
ョン計測マークは、図9のアライメントマークと同様
に、各ショット領域のコーナー部に配置される。
Further, similarly to the above, a plurality of measurement marks arranged in an arbitrarily set measurement shot are individually measured to calculate an in-shot correction parameter.
2. Description of the Related Art Registration measurement (vernier measurement) for evaluating the performance of an exposure apparatus by measuring the overlay accuracy of a plurality of circuit patterns formed by overlay exposure is known. The measurement of the overlay accuracy is performed using a registration measurement device. As the registration measurement mark, a box-in-box mark, which is a large and small square mark whose mark center is set at the same coordinate position by design, is used. Used. In order to more accurately measure the overlay accuracy, the normal registration measurement marks are arranged at the corners of each shot area, similarly to the alignment marks in FIG.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ショ
ット内多点アライメントにおいては、任意に設定したア
ライメントショット内に配置された複数のアライメント
マークの位置を個々に計測する必要があり、また、平均
化効果による計測精度向のためには、アライメントショ
ットして、複数のショット領域を選択する必要があるこ
とから、従来のEGAに比べて計測回数が多く、計測時
間が増加して露光装置のスループットを低下させるとい
う不都合があった。
As described above, in the intra-shot multipoint alignment, it is necessary to individually measure the positions of a plurality of alignment marks arranged in an arbitrarily set alignment shot. In order to improve the measurement accuracy due to the averaging effect, it is necessary to select a plurality of shot regions by performing an alignment shot. There is a disadvantage that the throughput is reduced.

【0011】すなわち、例えばサンプルショットとして
8ショットを選択した場合、EGAの場合、アライメン
トマークが2次元マーク(マーク1個からXY座標位置
が得られるマーク)である場合は、計測回数は各アライ
メントショットについて1回、8×1=8回の計測で済
むのに対し、ショット内多点アライメントを行なう場合
には、1ショット内に図9に示されるようにアライメン
トマークが4つ存在するとして、各サンプルショットに
ついて4回、合計8×4=32回の計測が必要となる。
That is, for example, when eight shots are selected as sample shots, in the case of EGA, when the alignment mark is a two-dimensional mark (a mark in which the XY coordinate position can be obtained from one mark), the number of measurements is made for each alignment shot. In the case of performing multi-point alignment within a shot, it is assumed that four alignment marks exist in one shot as shown in FIG. Four measurements are required for the sample shots, for a total of 8 × 4 = 32 measurements.

【0012】また、各ショット領域内のマークの配置位
置としては、各ショット領域のレチクルパターンに対す
る回転誤差及び形状誤差(倍率ずれ)等を検出する目的
から考えて、同一ショット領域内の複数の計測マークの
全てが相互に隣接しているような配置は好ましくないこ
とは明かであり、例えばショット領域内にアライメント
マークを4つ配置する場合には、図9のようにコーナー
部分に配置することが望ましい。
The positions of the marks in each shot area are determined by detecting a plurality of measurement errors in the same shot area in order to detect a rotation error and a shape error (magnification error) with respect to the reticle pattern in each shot area. Obviously, it is not preferable to arrange the marks so that all the marks are adjacent to each other. For example, when four alignment marks are arranged in the shot area, they may be arranged at the corners as shown in FIG. desirable.

【0013】このため、同一ショット内のアライメント
マークを順次計測する場合にも、ウエハステージをある
程度の距離(ショットの長さにほぼ等しい距離)だけ移
動させる必要があり、このことも計測時間を増加させ、
スループットを低下させる要因となっていた。
Therefore, when sequentially measuring alignment marks in the same shot, it is necessary to move the wafer stage by a certain distance (a distance substantially equal to the length of the shot), which also increases the measurement time. Let
This was a factor that reduced the throughput.

【0014】これと同様に、計測回数が多く、また計測
時間に多大の時間を要するという問題は、前述したレジ
ストレーション計測においても存在する。
Similarly, the problem that the number of times of measurement is large and the time required for measurement is enormous also exists in the registration measurement described above.

【0015】いずれの計測の場合にも、各ショット領域
内のマーク数を少なくすればその分計測回数が減るが、
マーク数の低下は計測精度の低下につながるのであまり
現実的な選択とはいえない。
In any case, the number of measurements is reduced by reducing the number of marks in each shot area.
A decrease in the number of marks leads to a decrease in measurement accuracy, and is not a very realistic choice.

【0016】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1に記載の発明の目的は、高精度・高スルー
プットなショット内多点アライメントが可能な位置合わ
せ方法を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a positioning method capable of performing high-precision, high-throughput multipoint alignment in a shot. is there.

【0017】また、請求項2に記載の発明の目的は、請
求項1に記載の発明の目的に加え、一層スループットを
向上させることが可能な位置合わせ方法を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a positioning method capable of further improving the throughput, in addition to the object of the present invention.

【0018】また、請求項3に記載の発明の目的は、高
精度・高スループットな重ね合わせ精度計測方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of measuring overlay accuracy with high accuracy and high throughput.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】従来のショット内多点ア
ライメントでは、同一のサンプルショット領域内に配置
された複数のマークの計測結果を共通に用いて、1度の
統計処理演算により、ショット配列のためのパラメータ
とショット内補正パラメータとを決定していた(特開平
6−275496号参照)。このため、計測精度を向上
させようとしてサンプルショット数、マーク数を増やす
と、計測回数がその数に応じて必然的に増加し、各マー
ク計測の際に基板の移動を伴うため計測時間が増加する
ものと考えられる。しかし、ショット配列のためのパラ
メータ決定とショット内補正パラメータの決定に必ずし
も同一のマークの計測結果を共通に用いる必要はないも
のと考えられる。また、基板上の全ショットのショット
配列座標を正確に算出するには、基板上のそれぞれ異な
る位置に位置するショット領域(その内の複数は周辺シ
ョットであることが望ましい)をサンプルショットとし
て選択する必要があるのに対し、各ショット領域のパタ
ーンの回転ずれや形状誤差は全てのショット領域に同様
に生ずるものであるから、いずれのショット領域内のマ
ークの計測結果を用いてもショット内補正パラメータは
正確に算出できるものと考えられる。本発明は、これら
の点に着目してなされたもので、以下のような解決手段
を採用する。請求項1に記載の発明は、基板(W)上に
配列されマスク(R)上のパターンが転写される複数の
ショット領域(S)の各々を、前記基板の移動位置を規
定する静止座標系内の所定の転写位置に対して位置合わ
せするために、前記複数のショット領域の前記静止座標
系上における配列座標と、前記各ショット領域の前記マ
スク上のパターンに対する回転誤差及び形状誤差の少な
くとも一方とを求めるアライメント方法であって、前記
各ショット領域内の基準位置に対してそれぞれ設計上一
定の相対位置関係で配置された複数個の位置検出用マー
クの内、予め選択された複数のショット領域内に少なく
とも各1つ配置された第1マーク(MA)の位置と、予
め選択された相互に隣接するショット領域内の隣接部の
近傍に配置された複数の第2マーク(MB)の位置とを
それぞれ計測する第1工程と;前記第1工程の計測結果
と前記各ショット領域内の基準位置の設計上の配列座標
及び前記基準位置に対する前記第1マーク、第2マーク
の設計上の相対配列座標とを用いて、それぞれ所定の統
計処理を行なうことにより、前記複数のショット領域の
前記静止座標系上における配列座標と、各ショット領域
の前記マスク上のパターンに対する回転誤差及び形状誤
差の少なくとも一方とを求める第2工程とを含む。
In the conventional multi-point intra-shot alignment, the shot arrangement is performed by a single statistical processing operation using the measurement results of a plurality of marks arranged in the same sample shot area in common. And an in-shot correction parameter are determined (see JP-A-6-275496). Therefore, if the number of sample shots and marks is increased in order to improve the measurement accuracy, the number of measurements will inevitably increase in accordance with the number, and the measurement time will increase due to the movement of the substrate when measuring each mark. It is thought to be. However, it is considered that the measurement result of the same mark does not always need to be commonly used for determining the parameters for the shot arrangement and for determining the intra-shot correction parameter. In order to accurately calculate the shot arrangement coordinates of all shots on the substrate, shot regions located at different positions on the substrate (a plurality of the shot regions are preferably peripheral shots) are selected as sample shots. Although it is necessary, the rotational deviation and the shape error of the pattern in each shot area occur in all shot areas in the same manner, so that the in-shot correction parameter can be obtained by using the measurement results of the marks in any shot area. Can be calculated accurately. The present invention has been made in view of these points, and employs the following solutions. The invention according to claim 1, wherein each of a plurality of shot areas (S) arranged on a substrate (W) and onto which a pattern on a mask (R) is transferred is a stationary coordinate system that defines a movement position of the substrate. In order to align the plurality of shot areas with each other on the stationary coordinate system, at least one of a rotation error and a shape error of each shot area with respect to the pattern on the mask in order to align the plurality of shot areas with each other. And a plurality of shot areas selected in advance among a plurality of position detection marks arranged in a fixed relative positional relationship with respect to a reference position in each of the shot areas. And a plurality of second marks arranged in the vicinity of the adjacent portions in the pre-selected mutually adjacent shot areas. A first step of measuring the position of the mark (MB); the arrangement result of the measurement of the first step and the reference position in each of the shot areas, and the first mark and the second mark with respect to the reference position. By performing predetermined statistical processing using the relative arrangement coordinates in the design of the mark, the arrangement coordinates of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system and the rotation of each shot area with respect to the pattern on the mask are determined. A second step of obtaining at least one of an error and a shape error.

【0020】これによれば、第1工程において、予め選
択された複数のショット領域内に少なくとも各1つ配置
された第1マークの位置と、予め選択された相互に隣接
するショット領域内の隣接部の近傍に配置された複数の
第2マークの位置とがそれぞれ計測される。ここで、計
測の対象である第1マークが存在する複数のショット領
域と、計測の対象である第2マークが存在する相互に隣
接するショット領域とは必ずしも同じショット領域では
ない。また、計測の対象である複数の第2マークは、予
め選択された相互に隣接するショット領域内の隣接部の
近傍に配置されているので、これらの第2マークの計測
をする際に、各第2マークの位置を個別に計測するもの
としても、その計測の際の基板の移動は僅かであり、従
来のショット内多点アライメントの計測に比べれば計測
時間の短縮が可能である。
According to this, in the first step, the position of at least one first mark arranged in each of the plurality of shot regions selected in advance and the position of the first mark in the adjacent shot region selected in advance are determined. The positions of the plurality of second marks arranged in the vicinity of the section are respectively measured. Here, the plurality of shot areas where the first mark to be measured exists and the mutually adjacent shot areas where the second mark to be measured exists are not necessarily the same shot area. In addition, since the plurality of second marks to be measured are arranged in the vicinity of the adjacent portion in the previously selected mutually adjacent shot areas, when measuring these second marks, Even if the position of the second mark is measured individually, the movement of the substrate at the time of the measurement is slight, and the measurement time can be reduced as compared with the conventional measurement of the multipoint alignment within a shot.

【0021】また、第2工程において、第1工程の計測
結果と各ショット領域内の基準位置の設計上の配列座標
及び基準位置に対する第1マーク、第2マークの設計上
の相対配列座標とを用いて、それぞれ所定の統計処理を
行なうことにより、複数のショット領域の静止座標系上
における配列座標と、各ショット領域のマスク上のパタ
ーンに対する回転誤差及び形状誤差の少なくとも一方と
が求められる。すなわち、複数のショット領域の静止座
標系上における配列座標の算出と、各ショット領域のマ
スク上のパターンに対する回転誤差及び形状誤差の少な
くとも一方(ショット内補正パラメータ)の算出とは、
別々の統計処理により行なわれる。
In the second step, the measured result of the first step, the designed arrangement coordinates of the reference position in each shot area, and the designed relative arrangement coordinates of the first mark and the second mark with respect to the reference position are obtained. By performing a predetermined statistical process using each of them, an arrangement coordinate of a plurality of shot areas on a stationary coordinate system and at least one of a rotation error and a shape error of each shot area with respect to a pattern on a mask are obtained. That is, the calculation of the array coordinates of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system and the calculation of at least one of the rotation error and the shape error (intra-shot correction parameter) with respect to the pattern on the mask in each shot area are:
Performed by separate statistical processing.

【0022】このように、本請求項1に記載の発明によ
れば、従来のEGA(ショット内1点計測)に要する時
間に、予め選択された相互に隣接するショット領域内の
隣接部の近傍に配置された複数の第2マークの位置を計
測するための僅かの計測時間が増加するだけである。従
って、従来のショット内多点アライメントと同等に高精
度でかつ計測に要する時間が短かく、高スループットな
アライメントを行なうことが可能となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the time required for the conventional EGA (measurement of one point in a shot) can be reduced to the vicinity of an adjacent portion in a preselected mutually adjacent shot area. Only a slight measurement time for measuring the positions of the plurality of second marks arranged at the position increases. Therefore, it is possible to perform high-throughput alignment with high accuracy and a short time required for measurement, as in the conventional multipoint alignment within a shot.

【0023】勿論、計測される第1マークの一部と第2
マークの一部とが、同じマークであることは差し支えな
く、かかる場合には、その分計測時間の短縮が可能とな
る。
Of course, a part of the first mark to be measured and the second mark are
Part of the mark may be the same mark, and in such a case, the measurement time can be shortened accordingly.

【0024】この場合において、第1工程における相互
に隣接するショット領域内の隣接部の近傍に配置された
複数の第2マークの位置を計測する際には、基板を少し
づつ移動させて各第2マークを順次計測しても良いが、
請求項2に記載の発明の如く、前記第1工程における相
互に隣接するショット領域内の複数の第2マークの位置
計測は、前記基板の静止状態で行うようにしても良い。
このようにすれば、計測時間が一層短くなり、しかも基
板静止状態で計測が行なわれることより、例えば基板の
位置をレーザ干渉計等で計測するような場合に空気揺ら
ぎ等に起因して計測誤差が発生するのを防止することが
できる。
In this case, when measuring the positions of the plurality of second marks arranged near the adjacent portions in the mutually adjacent shot areas in the first step, the substrate is moved little by little to measure the positions of the second marks. Two marks may be measured sequentially,
According to a second aspect of the present invention, the position measurement of the plurality of second marks in the mutually adjacent shot areas in the first step may be performed while the substrate is stationary.
By doing so, the measurement time is further shortened, and the measurement is performed in a stationary state of the substrate. For example, when the position of the substrate is measured by a laser interferometer or the like, a measurement error due to air fluctuation or the like is caused. Can be prevented from occurring.

【0025】上記のような相互に隣接するショット領域
内の隣接部の近傍に配置された複数の第2マークの位置
の同時計測は、例えば、対物レンズのイメージフィール
ドが広く、イメージフィールド内に各第2マークに対応
する複数の検出基準を有する低倍率のアライメント顕微
鏡を用いることによって実現できる。
Simultaneous measurement of the positions of a plurality of second marks arranged in the vicinity of an adjacent portion in a mutually adjacent shot area as described above is performed, for example, in such a case that the image field of the objective lens is wide and each image field is within the image field. This can be realized by using a low-magnification alignment microscope having a plurality of detection criteria corresponding to the second mark.

【0026】請求項3に記載の発明は、基板上の複数シ
ョット領域に新たなパターンと同時に露光された第1計
測マーク(M1)と、それ以前に前記各ショット領域に
既存パターンと同時に形成され、前記第1計測マークと
の設計上の相対位置関係が既知の第2計測マーク(M
2)との相対位置関係を計測する重ね合わせ精度計測方
法であって、前記複数の第1計測マークとそれぞれの第
1計測マークに対応する第2計測マークの中から、相互
に隣接するショット領域内の隣接部の近傍に配置された
複数の第1計測マークとこれに対応する第2計測マーク
の相対位置関係を計測する第1工程と;前記第1工程の
計測結果を用いて所定の統計処理を行なう第2工程とを
含む。
According to a third aspect of the present invention, a first measurement mark (M1) exposed simultaneously with a new pattern on a plurality of shot areas on a substrate, and an existing pattern formed on each of the shot areas earlier than the first measurement mark (M1). , A second measurement mark (M) whose design relative positional relationship with the first measurement mark is known.
2) measuring the relative positional relationship between the first measurement mark and the second measurement mark corresponding to each of the first measurement marks. A first step of measuring a relative positional relationship between a plurality of first measurement marks arranged in the vicinity of an adjacent portion in the inside and a second measurement mark corresponding thereto; predetermined statistics using the measurement results of the first step And a second step of performing processing.

【0027】これによれば、第1工程において、複数の
第1計測マークとそれぞれの第1計測マークに対応する
第2計測マークの中から、相互に隣接するショット領域
内の隣接部の近傍に配置された複数の第1計測マークと
これに対応する第2計測マークの相対位置関係が計測さ
れ、第2工程において、その計測結果を用いて所定の統
計処理が行なわれ、重ね合わせ精度が計測される。ここ
で、計測の対象である複数の第1計測マーク及びこれに
対応する第2計測マークは、予め選択された相互に隣接
するショット領域内の隣接部の近傍に配置されているの
で、これらの第1マーク、第2マークの相対位置関係を
計測する際の基板の移動は僅かとなり、計測にあまり時
間を要さない。従って、高精度・高スループットな重ね
合わせ精度の計測が可能となる。
According to this, in the first step, from among the plurality of first measurement marks and the second measurement marks corresponding to each of the first measurement marks, the plurality of first measurement marks are located in the vicinity of the adjacent portion in the mutually adjacent shot area. The relative positional relationship between the plurality of arranged first measurement marks and the corresponding second measurement marks is measured, and in the second step, predetermined statistical processing is performed using the measurement results, and the overlay accuracy is measured. Is done. Here, since the plurality of first measurement marks to be measured and the second measurement marks corresponding to the first measurement marks are arranged in the vicinity of the adjacent portions in the mutually adjacent shot areas which are selected in advance, these The movement of the substrate when measuring the relative positional relationship between the first mark and the second mark is small, and the measurement does not take much time. Therefore, it is possible to measure the overlay accuracy with high accuracy and high throughput.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図7に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
7 will be described with reference to FIG.

【0029】図1には、本発明に係るアライメント方法
を実施するための投影露光装置100が示されている。
この投影露光装置100は、ステップ・アンド・リピー
ト方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパー)であ
る。
FIG. 1 shows a projection exposure apparatus 100 for implementing the alignment method according to the present invention.
The projection exposure apparatus 100 is a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (a so-called stepper).

【0030】この投影露光装置100は、照明系IOP
と、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステ
ージRSTと、レチクルRに形成されたパターンの像を
感光材(フォトレジスト)が塗布された基板としてのウ
エハW上に投影する投影光学系PLと、ウエハWを保持
して2次元平面(XY平面内)を移動するXYステージ
20と、XYステージ20を駆動する駆動系22と、C
PU,ROM,RAM,I/Oインターフェース等を含
んで構成されるミニコンピュータ(又はマイクロコンピ
ュータ)から成り装置全体を統括制御する主制御装置2
8とを備えている。
The projection exposure apparatus 100 includes an illumination system IOP
A reticle stage RST for holding a reticle R as a mask, a projection optical system PL for projecting an image of a pattern formed on the reticle R onto a wafer W as a substrate coated with a photosensitive material (photoresist), An XY stage 20 that holds a wafer W and moves on a two-dimensional plane (within an XY plane), a drive system 22 that drives the XY stage 20, and C
A main control device 2 comprising a minicomputer (or microcomputer) including a PU, a ROM, a RAM, an I / O interface, and the like, and integrally controlling the entire device.
8 is provided.

【0031】前記照明系IOPは、光源(水銀ランプ又
はエキシマレーザ等)と、フライアイレンズ、リレーレ
ンズ、コンデンサレンズ等から成る照明光学系とから構
成されている。この照明系IOPは、光源からの露光用
の照明光ILによってレチクルRの下面(パターン形成
面)のパターンを均一な照度分布で照明する。ここで、
露光用照明光ILとしては、水銀ランプのi線等の輝
線、又はKrF、ArF等のエキシマレーザ光等が用い
られる。
The illumination system IOP includes a light source (a mercury lamp or an excimer laser or the like) and an illumination optical system including a fly-eye lens, a relay lens, a condenser lens, and the like. The illumination system IOP illuminates a pattern on the lower surface (pattern forming surface) of the reticle R with a uniform illuminance distribution by exposure illumination light IL from a light source. here,
As the illumination light for exposure IL, a bright line such as an i-line of a mercury lamp, or an excimer laser beam such as KrF or ArF is used.

【0032】レチクルステージRST上には不図示の固
定手段を介してレチクルRが固定されており、このレチ
クルステージRSTは、不図示の駆動系によってX軸方
向(図1における紙面直交方向)、Y軸方向(図1にお
ける紙面左右方向)及びθ方向(XY面内の回転方向)
に微小駆動可能とされている。これにより、このレチク
ルステージRSTは、レチクルRのパターンの中心(レ
チクルセンタ)が投影光学系PLの光軸AXpとほぼ一
致する状態でレチクルRを位置決め(レチクルアライメ
ント)できるようになっている。図1では、このレチク
ルアライメントが行われた状態が示されている。
A reticle R is fixed on the reticle stage RST via fixing means (not shown). The reticle stage RST is driven by a driving system (not shown) in the X-axis direction (perpendicular to the plane of FIG. 1) and in the Y direction. Axial direction (left-right direction in FIG. 1) and θ direction (rotation direction in XY plane)
Can be finely driven. Thus, reticle stage RST can position reticle R (reticle alignment) in a state where the center of the pattern of reticle R (reticle center) substantially matches optical axis AXp of projection optical system PL. FIG. 1 shows a state in which this reticle alignment has been performed.

【0033】投影光学系PLは、その光軸AXpがレチ
クルステージRSTの移動面に直交するZ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックで、所定の縮小倍率
β(βは例えば1/5)を有するものが使用されてい
る。このため、レチクルRのパターンとウエハW上のシ
ョット領域との位置合わせ(アライメント)が行われた
状態で、照明光ILによりレチクルRが均一な照度で照
明されると、パターン形成面のパターンが投影光学系P
Lにより縮小倍率βで縮小されて、フォトレジストが塗
布されたウエハW上に投影され、ウエハW上の各ショッ
ト領域にパターンの縮小像が形成される。
The projection optical system PL has its optical axis AXp in the Z-axis direction orthogonal to the plane of movement of the reticle stage RST. In this case, the projection optical system PL is telecentric on both sides and has a predetermined reduction magnification β (β is, for example, 1 /). Things are used. For this reason, if the reticle R is illuminated with uniform illuminance by the illumination light IL in a state where the pattern of the reticle R and the shot area on the wafer W are aligned (aligned), the pattern on the pattern forming surface is changed. Projection optical system P
L, the image is projected on the wafer W coated with the photoresist, and a reduced image of the pattern is formed in each shot area on the wafer W.

【0034】前記XYステージ20は、実際には不図示
のベース上をY軸方向に移動するYステージと、このY
ステージ上をX軸方向に移動するXステージとで構成さ
れているが、図1ではこれらが代表的にXYステージ2
0として示されている。このXYステージ20上にウエ
ハテーブル18が搭載され、このウエハテーブル18上
に不図示のウエハホルダを介して真空吸着等によってウ
エハWが保持されている。
The XY stage 20 is actually a Y stage that moves on a base (not shown) in the Y axis direction.
An X stage is configured to move on the stage in the X axis direction. In FIG.
Shown as zero. A wafer table 18 is mounted on the XY stage 20, and a wafer W is held on the wafer table 18 by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown).

【0035】前記ウエハテーブル18は、ウエハWを保
持するウエハホルダをZ軸方向に微小駆動させるもの
で、Zステージとも称される。このウエハテーブル18
の一端部上面には、移動鏡24が設けられており、この
移動鏡24にレーザビームを投射して、その反射光を受
光することにより、ウエハテーブル18のXY面内の位
置を計測するレーザ干渉計26が移動鏡24の反射面に
対向して設けられている。なお、実際には、移動鏡はX
軸に直交する反射面を有するX移動鏡と、Y軸に直交す
る反射面を有するY移動鏡とが設けられ、これに対応し
てレーザ干渉計もX方向位置計測用のXレーザ干渉計と
Y方向位置計測用のYレーザ干渉計とが設けられている
が、図1ではこれらが代表して移動鏡24、レーザ干渉
計26として図示されている。従って、以下の説明では
レーザ干渉計26によって、ウエハテーブル18のXY
座標が計測されるものとする。また、レーザ干渉計26
によって規定される静止座標系を以下の説明ではステー
ジ座標系と呼ぶ。
The wafer table 18 minutely drives the wafer holder for holding the wafer W in the Z-axis direction, and is also called a Z stage. This wafer table 18
A movable mirror 24 is provided on the upper surface of one end of the laser table, and a laser beam is projected onto the movable mirror 24 and the reflected light is received to measure the position of the wafer table 18 in the XY plane. An interferometer 26 is provided to face the reflecting surface of the movable mirror 24. Note that the moving mirror is actually X
An X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the axis and a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y axis are provided. In correspondence with this, the laser interferometer also has an X laser interferometer for measuring the position in the X direction. Although a Y laser interferometer for Y-direction position measurement is provided, these are representatively shown as a movable mirror 24 and a laser interferometer 26 in FIG. Therefore, in the following description, the XY of the wafer table 18 is controlled by the laser interferometer 26.
Assume that the coordinates are measured. In addition, the laser interferometer 26
Is referred to as a stage coordinate system in the following description.

【0036】レーザ干渉計26の計測値は主制御装置2
8に供給され、主制御装置28ではこのレーザ干渉計2
6の計測値をモニタしつつ、駆動系22を介してXYス
テージ20を駆動することにより、ウエハテーブル18
が位置決めされる。この他、不図示のフォーカスセンサ
の出力も主制御装置28に供給されており、主制御装置
28では、フォーカスセンサの出力に基づいて駆動系2
2を介してウエハテーブル18をZ軸方向(フォーカス
方向)に駆動する。すなわち、このようにしてウエハテ
ーブル18を介してウエハWがX、Y、Zの3軸方向に
位置決めされる。
The measured values of the laser interferometer 26 are stored in the main controller 2
The main controller 28 controls the laser interferometer 2
By driving the XY stage 20 via the drive system 22 while monitoring the measurement value of the
Is positioned. In addition, the output of a focus sensor (not shown) is also supplied to the main controller 28, and the main controller 28 controls the drive system 2 based on the output of the focus sensor.
Then, the wafer table 18 is driven in the Z-axis direction (focus direction) via the interface 2. That is, the wafer W is positioned in the three axes of X, Y, and Z via the wafer table 18 in this manner.

【0037】また、ウエハテーブル18上には、その表
面がウエハWの表面と同じ高さになるような基準板FP
が固定されている。この基準板FPの表面には、いわゆ
るベースライン計測等に用いられる基準マークを含む各
種の基準マークが形成されている。
On the wafer table 18, a reference plate FP whose surface is the same as the surface of the wafer W is provided.
Has been fixed. On the surface of the reference plate FP, various reference marks including a reference mark used for so-called baseline measurement or the like are formed.

【0038】更に、本実施形態では、投影光学系PLの
側面に、ウエハWに形成されたアライメントマーク(位
置検出用マーク)を検出するオフ・アクシス方式のアラ
イメントセンサASが設けられている。このアライメン
トセンサASとしては、画像処理方式の結像式アライメ
ントセンサが用いられている。
Further, in this embodiment, an off-axis type alignment sensor AS for detecting an alignment mark (mark for position detection) formed on the wafer W is provided on a side surface of the projection optical system PL. As the alignment sensor AS, an imaging type alignment sensor of an image processing system is used.

【0039】次に、このアライメントセンサASの具体
的な構成等について、図2に基づいて説明する。この図
2に示されるように、アライメントセンサASは、光源
41、コリメータレンズ42、ビームスプリッタ44、
ミラー46、対物レンズ48、集光レンズ50、指標板
52、第1リレーレンズ54、ビームスプリッタ56、
X軸用第2リレーレンズ58X、2次元CCDより成る
X軸用撮像素子60X、Y軸用第2リレーレンズ58
Y、2次元CCDより成るY軸用撮像素子60Y等を含
んで構成されている。ここで、このアライメントセンサ
ASの構成各部についてその作用とともに説明する。
Next, a specific configuration of the alignment sensor AS will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the alignment sensor AS includes a light source 41, a collimator lens 42, a beam splitter 44,
Mirror 46, objective lens 48, condenser lens 50, index plate 52, first relay lens 54, beam splitter 56,
X-axis second relay lens 58X, X-axis imaging element 60X composed of a two-dimensional CCD, Y-axis second relay lens 58
Y, and a Y-axis imaging device 60Y composed of a two-dimensional CCD. Here, each component of the alignment sensor AS will be described together with its operation.

【0040】光源41としては、ウエハ上のフォトレジ
ストを感光させない非感光性の光であって、ある帯域幅
(例えば200nm程度)をもつブロードな波長分布の
光を発する光源、ここではハロゲンランプが用いられて
いる。これは、レジスト層での薄膜干渉によるマーク検
出精度の低下を防止するため、ブロードバンドの照明光
を用いるものである。特に、アライメントセンサASの
ように画像処理方式のアライメントセンサを用いる場合
には、このことは重要である。
The light source 41 is a non-photosensitive light which does not expose the photoresist on the wafer and emits light having a broad wavelength distribution having a certain bandwidth (for example, about 200 nm). In this case, a halogen lamp is used. Used. This uses broadband illumination light to prevent a decrease in mark detection accuracy due to thin-film interference in the resist layer. This is particularly important when an image processing type alignment sensor such as the alignment sensor AS is used.

【0041】光源41からの照明光がコリメータレンズ
42、ビームスプリッタ44、ミラー46及び対物レン
ズ48を介してウエハW上のアライメントマークMA又
はMB(図4参照:以下、適宜「アライメントマークM
A」と総称する)の近傍に照射される。そして、アライ
メントマークMAからの反射光が、対物レンズ48、ミ
ラー46、ビームスプリッタ44及び集光レンズ50を
介して指標板52上に照射され、指標板52上にアライ
メントマークMAの像が結像される。
Illumination light from a light source 41 is transmitted through a collimator lens 42, a beam splitter 44, a mirror 46, and an objective lens 48 to an alignment mark MA or MB (see FIG. 4;
A "). Then, the reflected light from the alignment mark MA is irradiated on the index plate 52 via the objective lens 48, the mirror 46, the beam splitter 44, and the condenser lens 50, and the image of the alignment mark MA is formed on the index plate 52. Is done.

【0042】指標板52を透過した光が、第1リレーレ
ンズ54を経てビームスプリッタ56に向かい、ビーム
スプリッタ56を透過した光が、X軸用第2リレーレン
ズ58XによりX軸用撮像素子60Xの撮像面上に集束
され、ビームスプリッタ56で反射された光が、Y軸用
第2リレーレンズ58YによりY軸用撮像素子60Yの
撮像面上に集束される。撮像素子60X及び60Yの撮
像面上にはそれぞれアライメントマークMAの像及び指
標板52上の指標マークの像が重ねて結像される。撮像
素子60X及び60Yの撮像信号(DS)は共にアライ
メント制御部16に供給される。このアライメント制御
部16は、画像処理回路と制御用CPUを含んで構成さ
れており、このアライメント制御部16には、レーザ干
渉計26の計測値も供給されている(図1参照)。この
アライメント制御部16は、アライメントセンサASか
らの撮像信号DSとレーザ干渉計26の計測値とに基づ
いてステージ座標系上でのアライメントマークMAの位
置を算出する機能を備えている。
The light transmitted through the index plate 52 is directed to the beam splitter 56 via the first relay lens 54, and the light transmitted through the beam splitter 56 is transmitted to the X-axis imaging device 60X by the second X-axis relay lens 58X. The light focused on the imaging surface and reflected by the beam splitter 56 is focused on the imaging surface of the Y-axis imaging element 60Y by the second Y-axis relay lens 58Y. On the imaging surfaces of the imaging elements 60X and 60Y, an image of the alignment mark MA and an image of the index mark on the index plate 52 are formed so as to overlap each other. The imaging signals (DS) of the imaging devices 60X and 60Y are both supplied to the alignment control unit 16. The alignment control unit 16 is configured to include an image processing circuit and a control CPU. The alignment control unit 16 is also supplied with the measurement values of the laser interferometer 26 (see FIG. 1). The alignment control unit 16 has a function of calculating the position of the alignment mark MA on the stage coordinate system based on the image signal DS from the alignment sensor AS and the measurement value of the laser interferometer 26.

【0043】図3には図2の指標板52上のパターンの
一例が示されており、この図3において、中央部に十字
状のアライメントマークMAの像MAPが結像され、こ
の像MAPの直交する直線パターン像MAXP及びMA
YPにそれぞれ垂直なXP方向及びYP方向が、それぞ
れXYステージ20のステージ座標系のX方向及びY方
向と共役になっている。そして、アライメントマーク像
MAPをXP方向に挟むように2個の指標マーク90A
及び90Bが形成され、アライメントマーク像MAPを
YP方向に挟むように2個の指標マーク92A及び92
Bが形成されている。
FIG. 3 shows an example of a pattern on the index plate 52 of FIG. 2. In FIG. 3, an image MAP of a cross-shaped alignment mark MA is formed at the center, and the image MAP of this image MAP is formed. Orthogonal linear pattern images MAXP and MA
The XP direction and the YP direction perpendicular to the YP are conjugate to the X direction and the Y direction of the stage coordinate system of the XY stage 20, respectively. Then, the two index marks 90A are sandwiched between the alignment mark images MAP in the XP direction.
And 90B, and two index marks 92A and 92B sandwich the alignment mark image MAP in the YP direction.
B is formed.

【0044】この場合、XP方向で指標マーク90A,
90B及び直線パターン像MAXPを囲む検出領域94
X内の像が図2のX軸用撮像素子60Xで撮像され、Y
P方向で指標マーク92A,92B及び直線パターン像
MAYPを囲む検出領域94Y内の像が図4のY軸用撮
像素子60Yで撮像される。更に、撮像素子60X及び
60Yの各画素から光電変換信号を読み取る際の走査方
向はそれぞれXP方向及びYP方向に設定され、撮像素
子60X及び60Yの撮像信号を処理することにより、
アライメントマーク像MAPと指標マーク90A,90
B及び92A,92BとのXP方向及びYP方向の位置
ずれ量を求めることができる。従って、アライメント制
御部16は、ウエハW上のアライメントマークMAの像
と指標板52上の指標マークとの位置関係及びそのとき
のレーザー干渉計22の計測結果より、そのアライメン
トマークMAのステージ座標系(X,Y)上での座標を
求め、このように計測された座標値を主制御装置28に
供給する。
In this case, the index marks 90A,
90B and a detection area 94 surrounding the linear pattern image MAXP
An image in X is picked up by the X-axis image sensor 60X in FIG.
An image in the detection area 94Y surrounding the index marks 92A and 92B and the linear pattern image MAYP in the P direction is picked up by the Y-axis image sensor 60Y in FIG. Further, the scanning direction when reading the photoelectric conversion signal from each pixel of the imaging elements 60X and 60Y is set to the XP direction and the YP direction, respectively, and by processing the imaging signals of the imaging elements 60X and 60Y,
Alignment mark image MAP and index marks 90A, 90
It is possible to determine the amount of positional deviation between B and 92A, 92B in the XP and YP directions. Therefore, the alignment control unit 16 determines the stage coordinate system of the alignment mark MA from the positional relationship between the image of the alignment mark MA on the wafer W and the index mark on the index plate 52 and the measurement result of the laser interferometer 22 at that time. The coordinates on (X, Y) are obtained, and the coordinate values thus measured are supplied to the main controller 28.

【0045】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る投影露光装置100におけるアライメント動
作及び露光動作について、図4のようなショット配列の
ウエハWの第2層露光時を例に挙げて説明する。
Next, the alignment operation and the exposure operation in the projection exposure apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above will be described by taking as an example the exposure of the second layer of the wafer W in the shot arrangement as shown in FIG. A description is given below.

【0046】まず、不図示のウエハローダにより基板テ
ーブル18上の不図示のウエハホルダ上に今回の露光対
象であるウエハWのロードが行われる。ウエハWの各シ
ョット領域にはそれぞれ、前層の露光により既に回路パ
ターンが形成されている。更に、図4に示されるよう
に、ウエハW上の各ショット領域Sn (n=1、2、
3、……、32)にはそのショット中心近傍位置に第1
マークとしての十字型のアライメントマークMAn (n
=1、2、3、……32)が形成され、また各ショット
領域Sn の4つのコーナーには第2マークとしての十字
型のアライメントマークMBn-1〜MBn-4(n=1、
2、3、……32)が形成されている。また、レチクル
Rのアライメントが終了しており、不図示のレチクル干
渉計によって規定される直交座標に対するレチクルRの
X,Y,回転方向のずれ量はほぼ零となっているものと
する。
First, a wafer W to be exposed this time is loaded onto a wafer holder (not shown) on the substrate table 18 by a wafer loader (not shown). In each shot area of the wafer W, a circuit pattern has already been formed by exposing the previous layer. Further, as shown in FIG. 4, each shot area S n (n = 1, 2,
3,..., 32) have a first position near the center of the shot.
Cross-shaped alignment mark MA n (n
= 1,2,3, ... 32) is formed, also the alignment mark MB n-1 ~MB n-4 of the cross-shaped as the second mark in the four corners of each shot area S n (n = 1 ,
2, 3,... 32) are formed. It is also assumed that the alignment of the reticle R has been completed, and the amounts of displacement of the reticle R in the X, Y, and rotational directions with respect to the rectangular coordinates defined by a reticle interferometer (not shown) are substantially zero.

【0047】アライメントマークMAn は、設計上は各
ショット領域の中心(基準点)に形成されている。ま
た、アライメントマークMBn-1 とMBn-4 とは設計上
は各ショット領域の中心(基準点)に関して点対称とな
る位置に形成され、同様にMBn-2 とMBn-3 とは設計
上は各ショット領域の中心(基準点)に関して点対称と
なる位置に形成されている。またアライメントマークM
n-1 〜MBn-4 の基準点から距離の設計値は所望の値
(この値は既知である)に設定されている。
The alignment mark MA n is designed at the center (reference point) of each shot area in design. Moreover, the design and the alignment mark MB n-1 and MB n-4 is formed in a position where the point symmetry with respect to the center (reference point) of each shot area, as well as MB n-2 and MB n-3 is In terms of design, it is formed at a point-symmetric position with respect to the center (reference point) of each shot area. Alignment mark M
The design value of the distance from the reference point of B n-1 to MB n-4 is set to a desired value (this value is known).

【0048】次に、主制御装置28ではウエハWの原点
設定(プリアライメント)を行う。その後、特開昭61
−44429号公報に詳細に開示されるような、EGA
(エンハンスト・グローバルアライメント)と同様に、
特定の複数のショット領域をショット配列座標パラメー
タ算出用のサンプルショット(以下、「EGAショッ
ト」という)としたアライメントマークMAの計測を行
うとともに、別の特定の複数のショット領域をショット
内補正パラメータ算出用のサンプルショット(以下、
「ショット内多点アライメントショット」という)とし
たアライメントマークMBの計測を行う。
Next, the main controller 28 sets the origin of the wafer W (pre-alignment). After that, JP
EGA as disclosed in detail in US Pat.
(Enhanced Global Alignment)
Alignment marks MA are set as sample shots (hereinafter, referred to as “EGA shots”) for calculating a plurality of specific shot areas for shot array coordinate parameters, and correction parameters are calculated for other specific multiple shot areas. Sample shots for
The alignment mark MB which is referred to as “multipoint alignment shot in shot” is measured.

【0049】ここで、一例として、図4のウエハWの場
合に、EGAショットとして網目が施された8つのショ
ット領域(S2 、S4 、S5 、S16、S17、S28、S
29、S31)を選択するものとし、ショット内多点アライ
メントショットして斜線が施された16個のショット領
域(S6 、S7 、S8 、S9 、S12、S13、S14
15、S18、S19、S20、S21、S24、S25、S26、S
27)を選択する場合について説明する。
Here, as an example, in the case of the wafer W in FIG. 4, eight shot areas (S 2 , S 4 , S 5 , S 16 , S 17 , S 28 , S 28) which are meshed as EGA shots
29 , S 31 ), and 16 shot areas (S 6 , S 7 , S 8 , S 9 , S 12 , S 13 , S 14 ) which are subjected to multi-point alignment shots and are hatched. ,
S 15, S 18, S 19 , S 20, S 21, S 24, S 25, S 26, S
27 ) The case where (2) is selected will be described.

【0050】この場合、8つのEGAショットについて
は、従来のEGAと同様にアライメントマークMA
m (m=2、4、5、16、17、28、29、31)
が順次計測される。すなわち、主制御装置26では、各
アライメントマークMAm の設計上の座標値に基づいて
レーザ干渉計26の計測値をモニタしつつ駆動系22を
介してXYステージ20を駆動して、アライメントセン
サASの検出領域内(指標枠内)に最初のアライメント
マークMA、例えばMA2 を位置決めする。アライメン
ト制御部16は、アライメントセンサASからの撮像信
号とレーザ干渉計26からの計測値とに基づいてステー
ジ座標系上でのアライメントマークMA2 のXY座標位
置を算出し、この算出結果を主制御装置28に供給す
る。同様にして、主制御装置28及びアライメント制御
部16によって残りのアライメントマークMA4 、MA
5 、MA16、MA17、MA28、MA29、MA31のXY座
標の計測が行われる。これに関しては、従来と基本的に
異なる部分はない。
In this case, for the eight EGA shots, the alignment marks MA are set in the same manner as in the conventional EGA.
m (m = 2, 4, 5, 16, 17, 28, 29, 31)
Are sequentially measured. That is, the main controller 26, by driving the XY stage 20 via drive system 22 while monitoring the measurement values of laser interferometer 26 based on the coordinate values of the design of the alignment marks MA m, the alignment sensor AS detection area (the index frame) in the first alignment marks MA, for example, to position the MA 2. Alignment control unit 16 calculates the XY coordinate position of the alignment mark MA 2 on the stage coordinate system on the basis of the measurement values from the image signal and the laser interferometer 26 from the alignment sensor AS, the main control this calculation result Supply to device 28. Similarly, main controller 28 and alignment controller 16 control remaining alignment marks MA 4 and MA 4 .
5 , XY coordinates of MA 16 , MA 17 , MA 28 , MA 29 , and MA 31 are measured. There is no fundamental difference in this respect.

【0051】一方、16個のショット内多点アライメン
トショットについては、本実施形態では、従来のように
各ショット内多点アライメントショットSp (p=6、
7、8、9、12、13、14、15、18、19、2
0、21、24、25、26、27)内ののすべてのア
ライメントマークMBの計測を行うのではなく、図4中
の円A〜D内のアライメントマークMBの計測のみを行
う。以下、これについて説明する。
On the other hand, with respect to the 16 multipoint alignment shots in the shot, in this embodiment, as in the conventional case, the multipoint alignment shot S p in each shot (p = 6,
7, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 18, 19, 2,
Instead of measuring all the alignment marks MB in 0, 21, 24, 25, 26, 27), only the alignment marks MB in the circles A to D in FIG. 4 are measured. Hereinafter, this will be described.

【0052】図5には、図4の円A内のアライメントマ
ークMB(MB6-4 、MB7-3 、MB13-1、MB12-2
の計測の様子が示されている。まず、最初に主制御装置
28では、上記と同様にしてアライメントセンサASの
検出領域内にアライメントマークMB6-4 を位置決めす
る。この位置決めがなされた状態におけるアライメント
センサASのウエハWに対する相対位置が図5中に符号
AS1 で示されている。この状態で、主制御装置28で
はアライメントセンサAS及びアライメント制御部16
を用いて前述の如くしてアライメントマークMB6-4
ステージ座標系上での位置を計測する。次いで、主制御
装置28は、アライメントセンサASの検出領域内にア
ライメントマークMB7-3 を位置決めし(図5符号AS
2 参照)、アライメントマークMB7-3 のステージ座標
系上での位置を計測する。以後、図5中に符号AS3 、
AS4 で示されるように、順次アライメントマークMB
13 -1、アライメントマークMB12-2をアライメントセン
サASの検出領域内に位置決めして、アライメントマー
クMB13-1、アライメントマークMB12-2のステージ座
標系上での位置を計測する。
FIG. 5 shows the alignment marks MB (MB 6-4 , MB 7-3 , MB 13-1 , MB 12-2 ) in the circle A in FIG.
Is shown. First, the first main controller 28, to position the alignment mark MB 6-4 above and the detection region of the alignment sensor AS in a similar manner. The relative position of the alignment sensor AS with respect to the wafer W in the state where the positioning has been performed is indicated by reference sign AS1 in FIG. In this state, main controller 28 controls alignment sensor AS and alignment controller 16
Is used to measure the position of the alignment mark MB 6-4 on the stage coordinate system as described above. Next, main controller 28 positions alignment mark MB7-3 in the detection area of alignment sensor AS (reference numeral AS in FIG. 5).
2), and measure the position of the alignment mark MB7-3 on the stage coordinate system. Hereinafter, in FIG.
As indicated by AS4, the alignment marks MB
13 -1, to position the alignment mark MB 12-2 within the detection region of the alignment sensor AS, the alignment mark MB 13-1, to measure the position on the stage coordinate system of the alignment mark MB 12-2.

【0053】この場合、計測対象であるアライメントマ
ークMBとして、図5に示されるように、4つのショッ
ト領域が相互に隣接する隣接部の近傍に設けられた4つ
のアライメントマークMB6-4 、MB7-3 、MB13-1
MB12-2 が選ばれていることから、計測中のXYステ
ージ20の移動量が僅かで済み、4つのマークを別々に
位置計測するにもかかわらず、マーク1個分の計測時間
より僅かに時間を要するのみで、従来のショット内多点
アライメントの際の対象ショット内の4つのアライメン
トマークの位置計測に比べて計測時間を著しく短縮する
ことが可能となる。
In this case, as alignment marks MB to be measured, as shown in FIG. 5, four alignment marks MB 6-4 , MB provided in the vicinity of adjacent portions where four shot areas are adjacent to each other. 7-3 , MB 13-1 ,
Since the MB 12-2 is selected, the moving amount of the XY stage 20 during the measurement is small, and although the position of the four marks is measured separately, it is slightly shorter than the measurement time for one mark. Only time is required, and the measurement time can be remarkably reduced as compared with the position measurement of four alignment marks in the target shot in the conventional multi-point intra-shot alignment.

【0054】図6には、上記の計測で得られたアライメ
ントマークMB6-4 、アライメントマークMB7-3 、ア
ライメントマークMB13-1、アライメントマークMB
12-2の設計位置に対する位置ずれの例が矢印にて示され
ている。以後、同様にして、図4中の円B、C、D内の
各4つのアライメントマークMBの位置計測を行う。
FIG. 6 shows the alignment mark MB 6-4 , alignment mark MB 7-3 , alignment mark MB 13-1 , alignment mark MB obtained by the above measurement.
An example of the positional deviation from the design position of 12-2 is indicated by an arrow. Thereafter, similarly, the position measurement of each of the four alignment marks MB in the circles B, C, and D in FIG. 4 is performed.

【0055】そして、上記のようにして、8つのEGA
ショットと、16個のショット内多点アライメントショ
ットのアライメントマーク位置の実測が終了すると、主
制御装置28では、8個のアライメントマークMAの計
測結果を用いて特開昭61−44429号公報に詳細に
開示される最小自乗法を用いた統計処理によりショット
配列座標を求める。このショット配列座標を求める際
に、前記8個のアライメントマークMAの計測結果と各
アライメントマークMAの設計上の位置(この設計上の
位置は、各ショット領域の基準位置の設計上の配列座標
とこの基準位置に対する各アライメントマークMAの設
計上の相対配列座標とに基づいて定まる)との差が平均
的に最小になるようにショット配列座標を決定するため
のパラメータが決定される。但し、図4のウエハWの場
合には、アライメントマークMAが各ショット領域内の
基準位置に配置されているので、基準位置に対するアラ
イメントマークMAの相対配列座標は(0,0)となる
ので、実際上は考慮する必要がない。
Then, as described above, the eight EGAs
When the actual measurement of the alignment mark positions of the shot and the multipoint alignment shots within the 16 shots is completed, the main controller 28 uses the measurement results of the eight alignment marks MA as described in JP-A-61-44429. The shot arrangement coordinates are obtained by statistical processing using the least squares method disclosed in (1). When obtaining the shot arrangement coordinates, the measurement results of the eight alignment marks MA and the design positions of the respective alignment marks MA (the design positions are the design arrangement coordinates of the reference position of each shot area). The parameters for determining the shot arrangement coordinates are determined so that the difference between the reference arrangement position and the reference arrangement coordinates (determined based on the designed relative arrangement coordinates of each alignment mark MA) is minimized on average. However, in the case of the wafer W of FIG. 4, since the alignment marks MA are arranged at the reference positions in each shot area, the relative arrangement coordinates of the alignment marks MA with respect to the reference positions are (0, 0). In practice, there is no need to consider.

【0056】また、主制御装置28では16個のアライ
メントマークMBの計測結果と各マークの設計上の位置
(この設計上の位置は、各ショット領域の基準位置の設
計上の配列座標とこの基準位置に対する各アライメント
マークMBの設計上の相対配列座標とに基づいて定ま
る)との位置ずれが平均的に最小となるような統計処理
を行って各ショット領域のレチクルRに対する回転及び
形状誤差(ショット領域の直交度誤差、倍率誤差)を決
定するショット内補正パラメータ及びこれにより定まる
上記ショット領域のレチクルRに対する回転及び形状誤
差を求める。
In the main controller 28, the measurement results of the 16 alignment marks MB and the design positions of the marks (the design positions correspond to the design array coordinates of the reference positions of the shot areas and the reference positions). Statistical processing is performed such that the positional deviation from the position relative to the position of the alignment mark MB is determined on the basis of the design relative arrangement coordinates), and rotation and shape error (shot error) of the reticle R in each shot area are performed. An intra-shot correction parameter for determining the orthogonality error and magnification error of the area, and a rotation and shape error of the shot area with respect to the reticle R determined by the parameter are obtained.

【0057】なお、上記のショット内補正パラメータの
算出には、特開平6ー275496号に詳細に開示され
るように、10個のパラメータを含む行列式の各パラメ
ータを最小自乗法により決定することも可能であるが、
この特開平6ー275496号に詳細に開示される10
個のパラメータを含む行列式中には、上記ショット配列
座標を決定するためのパラメータが6個含まれるので、
これらを除く、4個のパラメータのみを含む行列式を立
て、この行列式のパラメータを例えば上記16個のアラ
イメントマークMBの計測結果と各マークの設計上の位
置との位置ずれが平均的に最小になるような統計処理を
行って決定するようにしても良い。
In calculating the above-mentioned intra-shot correction parameters, each parameter of a determinant including ten parameters is determined by the least square method, as disclosed in detail in JP-A-6-275496. Is also possible,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-275496 discloses a 10
Since the determinant including the six parameters includes six parameters for determining the shot array coordinates,
Except for these, a determinant including only four parameters is set, and the parameters of the determinant are set such that, for example, the positional deviation between the measurement result of the 16 alignment marks MB and the design position of each mark is minimized. It may be determined by performing statistical processing such that

【0058】その後、主制御装置28では各ショット領
域上の回路パターンの残存回転誤差θを補正するよう
に、レチクルステージRSTを介してレチクルRに適当
な回転を施してステージ座標系(X,Y)に対するショ
ット領域Sn 上の回路パターンの回転を補正する。
Thereafter, main controller 28 applies an appropriate rotation to reticle R via reticle stage RST so as to correct the remaining rotation error θ of the circuit pattern on each shot area, and sets a stage coordinate system (X, Y). ) to correct the rotation of the circuit pattern on the shot area S n for.

【0059】次に、ウエハW上の座標系の直交度誤差
は、厳密な意味では補正できないが適度にレチクルRを
回転させることで、その誤差を小さく抑えることができ
る。そこで、主制御装置28では回転誤差、回転誤差及
び直交度誤差のそれぞれの絶対値の和が最小になるよう
に、レチクルR又はウエハWの回転量を最適化すること
も可能である。
Next, the orthogonality error of the coordinate system on the wafer W cannot be corrected in a strict sense, but by rotating the reticle R appropriately, the error can be reduced. Therefore, main controller 28 can optimize the amount of rotation of reticle R or wafer W such that the sum of the absolute values of the rotation error, the rotation error, and the orthogonality error is minimized.

【0060】次に、主制御装置28では、各ショット領
域Sn 上の回路パターンの直交する2方向への線形伸縮
(スケーリング誤差)を補正するように、不図示の結像
特性制御装置を介して投影光学系PLの投影倍率を調整
する。
Next, the main controller 28, so as to correct the linear expansion (scaling error) to two orthogonal directions of the circuit pattern on each shot area S n, via the imaging characteristics control device (not shown) To adjust the projection magnification of the projection optical system PL.

【0061】次に、主制御装置28では、先にEGAに
より求めたショット配列座標と、予め求めてあるベース
ライン量とに基づいて、ウエハW上の各ショット領域S
n の基準点を順次投影光学系PLの露光フィールド内の
所定の位置に位置合わせして、当該ショット領域に対し
てレチクルRのパターンを投影露光する。そして、ウエ
ハW上の全てのショット領域への露光が終了した後に、
ウエハWの現像等の処理が行われる。
Next, the main controller 28 determines each shot area S on the wafer W based on the shot arrangement coordinates previously obtained by EGA and the previously obtained baseline amount.
The reference point of n is sequentially aligned with a predetermined position in the exposure field of the projection optical system PL, and the pattern of the reticle R is projected and exposed on the shot area. Then, after exposing all the shot areas on the wafer W,
Processing such as development of the wafer W is performed.

【0062】この場合、各ショット領域に転写される回
路パターン自体の伸縮や回転などの影響を小さく抑え、
ウエハW上の各ショット領域の回路パターンとレチクル
Rのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせるこ
とができる。
In this case, the influence of the expansion and contraction and rotation of the circuit pattern transferred to each shot area is suppressed to a small value.
The circuit pattern of each shot area on the wafer W and the projected image of the pattern of the reticle R can be superimposed with higher accuracy.

【0063】なお、これまでの説明では、アライメント
マークMA、MBとして十字状の2次元マークを用いる
場合について説明したが、X方向、Y方向へ所定ピッチ
で配列されたライン・アンド・スペースパターンから成
るマーク等、その他のマークを用いても良いことは勿論
である。
In the above description, the case where two-dimensional cross-shaped marks are used as the alignment marks MA and MB has been described. However, the line-and-space pattern arranged at a predetermined pitch in the X and Y directions has been described. It goes without saying that other marks such as marks formed may be used.

【0064】以上説明したように、本実施形態よると、
ショット配列座標の決定のためのパラメータ算出のため
の統計処理(EGA演算)と、ショット内補正パラメー
タ算出のための統計処理とを別々に行うようにしたこと
から、EGAショットとショット内多点アライメントシ
ョットとを別々に定めることが可能となり、この結果、
EGAサンプルショット内の複数のアライメントマーク
の位置を検出する必要もなくなるとともに、ショット内
多点アライメントのためには、異なる複数のショット領
域から各1つのアライメントマークの位置を検出するの
みで足りる。
As described above, according to the present embodiment,
Since the statistical processing (EGA calculation) for calculating the parameters for determining the shot arrangement coordinates and the statistical processing for calculating the in-shot correction parameters are performed separately, the EGA shot and the in-shot multipoint alignment are performed. It is possible to determine the shot and separately, as a result,
It is not necessary to detect the positions of a plurality of alignment marks in an EGA sample shot, and for multipoint alignment within a shot, it is only necessary to detect the position of each alignment mark from a plurality of different shot areas.

【0065】このため、ショット内多点アライメントの
ためのアライメントマークとして、16個のアライメン
トマークを選択するとしても、例えば、図4の円A、
B、C、D内に位置するマークを選択することにより、
マーク4個を1個のマークの計測時間より僅かに長い時
間で計測することが可能となるので、結果的にマーク4
個分の計測時間より僅かに長い時間で16個のアライメ
ントマークの位置計測が可能となる。従って、本実施形
態では、従来のEGA(ショット内1点計測)に要する
時間に、予め選択された相互に隣接するショット領域内
の隣接部の近傍に配置された複数のアライメントマーク
(第2マーク)MBの位置を計測するための僅かの計測
時間を増加させるのみで、ショット配列座標の決定に加
え、ショット領域のレチクルパターンに対する回転ず
れ、ショットの形状誤差等を正確に計測することが可能
となり、結果的に高精度且つ高スループットなショット
内多点アライメントが可能となる。
Therefore, even if 16 alignment marks are selected as alignment marks for multi-point alignment within a shot, for example, circle A in FIG.
By selecting the marks located in B, C and D,
Since it is possible to measure four marks in a time slightly longer than the measurement time of one mark, as a result, the mark 4
The position measurement of the 16 alignment marks can be performed in a slightly longer time than the measurement time for each. Therefore, in the present embodiment, a plurality of alignment marks (second marks) arranged in the vicinity of an adjacent part in a shot area adjacent to each other which has been selected in advance in the time required for the conventional EGA (one point measurement within a shot). By increasing the measurement time for measuring the position of the MB, it is possible to accurately determine not only the coordinates of the shot array but also the rotation error of the shot area with respect to the reticle pattern, the shape error of the shot, and the like. As a result, multi-point intra-shot alignment with high accuracy and high throughput can be performed.

【0066】なお、上記実施形態では、相互に隣接する
ショット領域内の隣接部の近傍に配置された複数のアラ
イメントマークMBの位置を計測する際には、ウエハW
を少しづつ移動させて各マークMBを順次計測する場合
について説明したが、本発明がこれに限定されるもので
はなく、相互に隣接するショット領域内の複数のマーク
MBの位置計測は、ウエハWの静止状態で行うようにし
ても良い。即ち、最大4つのマークMBを同時に計測す
るようにしても良い。このような同時計測は、例えば、
アライメントセンサASとして先端形状が細いものを複
数用意し、それらが相互に干渉しないようにすることに
より、実現が可能である。あるいは、対物レンズのイメ
ージフィールドが広く、イメージフィールド内に各マー
クMBに対応する複数の検出基準を有する低倍率のアラ
イメント顕微鏡を用いることによっても実現は可能であ
る。このようにすれば、計測時間が一層短くなり、しか
もウエハWの静止状態で計測が行なわれることより、レ
ーザ干渉計26の空気揺らぎ等に起因する計測誤差の発
生を防止することができる。
In the above embodiment, when measuring the positions of the plurality of alignment marks MB arranged near the adjacent portions in the shot areas adjacent to each other, the wafer W
Has been described, and each mark MB is sequentially measured, but the present invention is not limited to this. The position measurement of a plurality of marks MB in shot areas adjacent to each other is performed by using the wafer W May be performed in the stationary state. That is, a maximum of four marks MB may be measured simultaneously. Such simultaneous measurement, for example,
This can be realized by preparing a plurality of alignment sensors AS having a thin tip shape so that they do not interfere with each other. Alternatively, this can be realized by using a low-magnification alignment microscope having a wide image field of the objective lens and having a plurality of detection criteria corresponding to each mark MB in the image field. By doing so, the measurement time is further shortened, and the measurement is performed in a state where the wafer W is stationary, so that it is possible to prevent the occurrence of measurement errors due to air fluctuations of the laser interferometer 26 and the like.

【0067】また、上記実施形態では、EGA計測用の
アライメントマーク(第1マーク)とショット内多点ア
ライメント用のアライメントマーク(第2マーク)とし
て全く別々のマークMA、MBを用いる場合について説
明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、E
GA計測用のアライメントマークとショット内多点アラ
イメント用のアライメントマークとを共用し、EGAシ
ョットとショット内多点アライメントショットとの一部
が重なり、従ってEGA計測とショット内多点アライメ
ント計測とで計測されるマークの一部が、同じマークに
なっても差し支えない。かかる場合には、その分全体の
計測時間の短縮が可能となる。
In the above embodiment, the case where completely different marks MA and MB are used as the alignment mark (first mark) for EGA measurement and the alignment mark (second mark) for multi-point alignment within a shot has been described. However, the present invention is not limited to this,
The alignment mark for GA measurement and the alignment mark for multi-point intra-shot alignment are shared, and the EGA shot and a part of the multi-point intra-shot alignment shot overlap. Therefore, measurement is performed between the EGA measurement and the intra-shot multi-point alignment measurement. Some of the marks to be made may be the same mark. In such a case, the measurement time of the entire measurement can be shortened accordingly.

【0068】なお、上記実施形態では、計測の対象とな
るアライメントマークMBが存在するショット領域の全
てをショット内多点アライメントショットとして選択す
る場合について説明したが、例えば、図4において、シ
ョット領域S6 、S9 、S24、S27の4つのみを選択し
た場合に、上記実施形態と同一の16個のマークを主制
御装置28が計測対象として選択するようなシーケンス
を予め定めておいても良い。すなわち、任意のショット
領域Sに対して、4ショットが隣接する場所は、例えば
図7に示されるように、最大で4ヶ所(4つの円内)で
あるが、ショット内多点アライメントショットとして当
該ショット領域Sが選択された場合に、上記4ヶ所の
内、どの円内のアライメントマークMBを計測対象とし
て選択するか等を予めシーケンスとして任意に定めるよ
うにすれば良い。
In the above-described embodiment, a case has been described in which all shot areas in which alignment marks MB to be measured are present are selected as multi-point alignment shots within a shot. For example, in FIG. 6, if you select only four S 9, S 24, S 27 , 16 mark the same as the above embodiment in advance by the main controller 28 is predetermined sequence such that selected as the measurement object Is also good. That is, as shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 7, four shots are adjacent to an arbitrary shot area S at maximum (within four circles). When the shot area S is selected, which of the above four locations the alignment mark MB should be selected as a measurement target may be arbitrarily determined in advance as a sequence.

【0069】また、上記実施形態中で説明した相互に隣
接する複数ショット領域の隣接部の近傍に配置された複
数のマークを計測対象として選択し、この計測結果を利
用するという技術思想は、いわゆるレジストレーション
計測(重ねあわせ精度の計測)におけるショット内多点
計測にも適用が可能である。
The technical idea of selecting a plurality of marks arranged in the vicinity of the adjacent portions of a plurality of shot areas adjacent to each other as the object to be measured and utilizing the measurement result described in the above embodiment is a so-called technical idea. The present invention can also be applied to multipoint measurement within a shot in registration measurement (measurement of overlay accuracy).

【0070】以下、この相互に隣接する複数ショット領
域の隣接部の近傍に配置された複数のマークを計測対象
として選択するショット内多点レジストレーション計測
について、図8に基づいて説明する。
Hereinafter, multipoint registration measurement within a shot in which a plurality of marks arranged in the vicinity of adjacent portions of a plurality of shot regions adjacent to each other are selected as measurement targets will be described with reference to FIG.

【0071】図8において、点線の枠(大きな正方形)
は第1層目の露光工程で基板W上に形成された既存パタ
ーンから成る第1層のショット領域を示し、実線の枠
(大きな正方形)はその後の第2層目の露光工程で基板
W上の前記各第1層のショット領域に重ねて形成された
パターンから成る第2層のショット領域を示す。また、
実線の小さな正方形は第2層のパターンと同時に各ショ
ット領域Sに露光された第1計測マークM1を示し、第
1計測マークM1より一回り大きな点線の正方形は各シ
ョット領域に既存パターンと同時に形成された第2計測
マークM2を示す。それぞれの対応する第1計測マーク
M1の中心と第2計測マークM2の中心との設計上の相
対位置関係は所望の関係(ここでは、一致するものとす
る)とされている。
In FIG. 8, a dotted frame (large square)
Indicates a shot area of the first layer composed of the existing pattern formed on the substrate W in the exposure step of the first layer, and a solid line frame (large square) indicates the shot area of the substrate W in the subsequent exposure step of the second layer. 2 shows a shot area of the second layer composed of a pattern formed so as to overlap the shot area of the first layer. Also,
A small square with a solid line indicates the first measurement mark M1 exposed to each shot area S simultaneously with the pattern of the second layer, and a dotted square slightly larger than the first measurement mark M1 is formed simultaneously with the existing pattern in each shot area. 2 shows the performed second measurement mark M2. The designed relative positional relationship between the center of each corresponding first measurement mark M1 and the center of the second measurement mark M2 is a desired relationship (here, it is assumed that they match).

【0072】そして、レジストレーション計測を行うに
当たって、例えば複数の第1計測マークM1とそれぞれ
の第1計測マークM1に対応する第2計測マークM2の
中から、図8中の円内に位置する、4つのショット領域
が隣接する隣接部の近傍に配置された4つの第1計測マ
ークM1a、M1b、M1c、M1dと、これに対応す
る第2計測マークM2a、M2b、M2c、M2dとの
相対位置関係が、不図示のレジストレーション計測装置
によって計測される。
In performing the registration measurement, for example, a plurality of first measurement marks M1 and a second measurement mark M2 corresponding to each of the first measurement marks M1 are positioned in a circle in FIG. Relative positional relationship between four first measurement marks M1a, M1b, M1c, M1d arranged in the vicinity of an adjacent part where four shot areas are adjacent, and corresponding second measurement marks M2a, M2b, M2c, M2d Is measured by a registration measurement device (not shown).

【0073】ここで、このレジストレーション計測装置
としては、前述したアライメントセンサASと同様の画
像処理方式の顕微鏡が用いられるが、この場合指標マー
クはなくても良い。この計測の結果として、円内の各矢
印で示されるようなずれ量が得られる。
Here, as the registration measuring device, a microscope of the same image processing system as that of the alignment sensor AS described above is used, but in this case, the index mark may not be provided. As a result of this measurement, a shift amount as shown by each arrow in the circle is obtained.

【0074】そして、不図示のコンピュータにより、4
つのずれ量が統計処理され、ショット領域の重ねあわせ
精度が算出される。
Then, by a computer (not shown), 4
The two shift amounts are statistically processed, and the overlay accuracy of the shot areas is calculated.

【0075】図8から明らかなように、計測の対象であ
る4つの第1計測マークM1(M1a〜M1d)及びこ
れに対応する第2計測マークM2(M2a〜M2d)
は、予め選択された相互に隣接する4つのショット領域
内の隣接部の近傍にそれぞれ配置されているので、これ
らの第1計測マークM1、第2計測マークM2の相対位
置関係を計測する際の基板Wの移動は僅かとなり、計測
にあまり時間を要さない。従って、高精度・高スループ
ットな重ね合わせ精度の計測が可能となる。
As is apparent from FIG. 8, the four first measurement marks M1 (M1a to M1d) to be measured and the second measurement marks M2 (M2a to M2d) corresponding to the four first measurement marks M1 (M1a to M1d).
Are arranged in the vicinity of the adjacent portions in the four mutually adjacent shot areas selected in advance, so that the relative positional relationship between the first measurement mark M1 and the second measurement mark M2 is measured. The movement of the substrate W is slight, and the measurement does not take much time. Therefore, it is possible to measure the overlay accuracy with high accuracy and high throughput.

【0076】もちろん、検出領域が大きなレジストレー
ション計測装置を用いれば、4組の第1計測マークM
1、第2計測マークM2の相対位置関係を同時に計測す
ることも可能である。このようにすれば、一層スループ
ットの向上を図ることが可能である。
Of course, if a registration measurement device having a large detection area is used, four sets of first measurement marks M
It is also possible to simultaneously measure the relative positional relationship between the first and second measurement marks M2. By doing so, it is possible to further improve the throughput.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、高精度・高スループットなショット内多
点アライメントが可能になるという優れた効果がある。
As described above, according to the first aspect of the invention, there is an excellent effect that high-precision and high-throughput multipoint alignment within a shot can be performed.

【0078】また、請求項2に記載の発明によれば、請
求項1に記載の発明の効果に加え、一層スループットを
向上させることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to further improve the throughput in addition to the effect of the first aspect of the present invention.

【0079】また、請求項3に記載の発明によれば、高
精度・高スループットな重ね合わせ精度計測方法が提供
される。
According to the third aspect of the present invention, there is provided a method of measuring overlay accuracy with high accuracy and high throughput.

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

【図1】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.

【図2】図1のアライメントセンサの具体的構成例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the alignment sensor of FIG. 1;

【図3】図2の指標板上のアライメントマーク像及び指
標マークの配置を示す拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing an arrangement of an alignment mark image and an index mark on the index plate of FIG. 2;

【図4】一実施形態に係る投影露光装置におけるアライ
メント動作を説明するための図であって、ウエハ上のシ
ョット配列の一例を示す図である。
FIG. 4 is a view for explaining an alignment operation in the projection exposure apparatus according to one embodiment, and is a view showing an example of a shot arrangement on a wafer.

【図5】図4の円A内のアライメントマークMBの計測
の様子を示す図である。
5 is a diagram showing a state of measurement of an alignment mark MB in a circle A in FIG.

【図6】計測で得られたアライメントマークMB6-4
MB7-3 、MB13-1、MB12-2の設計位置に対する位置
ずれの例を示す図である。
FIG. 6 shows alignment marks MB 6-4 obtained by measurement,
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a positional deviation of MB 7-3 , MB 13-1 , and MB 12-2 with respect to a design position.

【図7】ショット内多点アライメントショットとして選
択されたショット領域に対する計測対象となるアライメ
ントマークMB選択方法について説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of selecting an alignment mark MB to be measured for a shot area selected as a multi-point alignment shot within a shot.

【図8】相互に隣接する複数ショット領域の隣接部の近
傍に配置された複数のマークを計測対象として選択する
ショット内多点レジストレーション計測について説明す
るための図である。
FIG. 8 is a diagram for describing multipoint registration measurement within a shot in which a plurality of marks arranged near an adjacent portion of a plurality of shot regions adjacent to each other are selected as measurement targets.

【図9】従来例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W ウエハ(基板) R レチクル(マスク) S ショット領域 MA アライメントマーク(第1マーク) MB アライメントマーク(第2マーク) M1 第1計測マーク M2 第2計測マーク W wafer (substrate) R reticle (mask) S shot area MA alignment mark (first mark) MB alignment mark (second mark) M1 first measurement mark M2 second measurement mark

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に配列されマスク上のパターンが
転写される複数のショット領域の各々を、前記基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の転写位置に対し
て位置合わせするために、前記複数のショット領域の前
記静止座標系上における配列座標と、前記各ショット領
域の前記マスク上のパターンに対する回転誤差及び形状
誤差の少なくとも一方とを求めるアライメント方法であ
って、 前記各ショット領域内の基準位置に対してそれぞれ設計
上一定の相対位置関係で配置された複数個の位置検出用
マークの内、予め選択された複数のショット領域内に少
なくとも各1つ配置された第1マークの位置と、予め選
択された相互に隣接するショット領域内の隣接部の近傍
に配置された複数の第2マークの位置とをそれぞれ計測
する第1工程と;前記第1工程の計測結果と前記各ショ
ット領域内の基準位置の設計上の配列座標及び前記基準
位置に対する前記第1マーク、第2マークの設計上の相
対配列座標とを用いて、それぞれ所定の統計処理を行な
うことにより、前記複数のショット領域の前記静止座標
系上における配列座標と、各ショット領域の前記マスク
上のパターンに対する回転誤差及び形状誤差の少なくと
も一方とを求める第2工程とを含むアライメント方法。
A plurality of shot areas arranged on a substrate and onto which a pattern on a mask is transferred are each aligned with a predetermined transfer position in a stationary coordinate system defining a movement position of the substrate. An alignment method for determining array coordinates of the plurality of shot areas on the static coordinate system and at least one of a rotation error and a shape error of each shot area with respect to the pattern on the mask, Of a plurality of position detection marks, each of which is arranged in a predetermined relative positional relationship with respect to a reference position within the plurality of shot areas, at least one of the first marks is arranged in a plurality of shot areas selected in advance. A first process for measuring a position and a position of a plurality of second marks arranged in the vicinity of an adjacent portion in a shot region adjacent to each other which is selected in advance; Using the measurement result of the first step, the designed array coordinates of the reference position in each of the shot areas, and the designed relative array coordinates of the first mark and the second mark with respect to the reference position, respectively; A second step of performing predetermined statistical processing to obtain array coordinates of the plurality of shot areas on the stationary coordinate system and at least one of a rotation error and a shape error of each shot area with respect to the pattern on the mask; An alignment method including:
【請求項2】 前記第1工程における相互に隣接するシ
ョット領域内の複数の第2マークの位置計測は、前記基
板の静止状態で行われることを特徴とする請求項1に記
載のアライメント方法。
2. The alignment method according to claim 1, wherein the position measurement of the plurality of second marks in the mutually adjacent shot areas in the first step is performed while the substrate is stationary.
【請求項3】 基板上の複数ショット領域に新たなパタ
ーンと同時に露光された第1計測マークと、それ以前に
前記各ショット領域に既存パターンと同時に形成され、
前記第1計測マークとの設計上の相対位置関係が既知の
第2計測マークとの相対位置関係を計測する重ね合わせ
精度計測方法であって、 前記複数の第1計測マークとそれぞれの第1計測マーク
に対応する第2計測マークの中から、相互に隣接するシ
ョット領域内の隣接部の近傍に配置された複数の第1計
測マークとこれに対応する第2計測マークの相対位置関
係を計測する第1工程と;前記第1工程の計測結果を用
いて所定の統計処理を行なう第2工程とを含む重ね合わ
せ精度計測方法。
3. A first measurement mark which is simultaneously exposed to a new pattern in a plurality of shot areas on a substrate, and a first measurement mark is formed in each of said shot areas at the same time as an existing pattern,
An overlay accuracy measurement method for measuring a relative positional relationship with a second measurement mark whose design relative positional relationship with the first measurement mark is known, wherein the plurality of first measurement marks and each first measurement are measured. From among the second measurement marks corresponding to the marks, the relative positional relationship between the plurality of first measurement marks arranged near the adjacent portions in the mutually adjacent shot areas and the second measurement marks corresponding thereto is measured. A superposition accuracy measuring method including a first step and a second step of performing predetermined statistical processing using the measurement result of the first step.
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