JPH11251238A

JPH11251238A - 露光装置

Info

Publication number: JPH11251238A
Application number: JP10350922A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Miyamoto; 佳幸宮本; Masataka Ota; 正孝大田; Masaki Tsukagoshi; 雅樹塚越
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JP3276608B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ショット内の複数点を位置計測せずにショッ
ト内誤差を補正する。【解決手段】露光装置はレチクルのパターンをステー
ジのウエハの小領域（ショット内）に露光する露光手段
と、設計基準位置とウエハ上の複数の位置合わせマーク
とを位置計測して計測値を求める手段と、位置計測値に
基づき複合誤差を求める手段と、複合誤差に基づきウエ
ハの伸縮誤差を求める手段と、伸縮誤差を平均化して倍
率誤差を求める手段と、倍率誤差に基づき倍率補正を実
行する手段とを備えている。ウエハの小領域内の位置ず
れ誤差はウエハ全体の変形や位置ずれに起因する。そこ
で、複数の位置合わせマークの位置計測に基づきウエハ
全体の複合誤差、伸縮誤差が求められ、この伸縮誤差が
平均化され倍率誤差が求められ、ショット内の複数点を
位置計測せずにショットの倍率補正が実行される。【効果】スループットを低下せずにショット毎の位置
合わせを確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、露光技術、特に、被露
光物の複数箇所にそれぞれ形成されたマークの位置を測
定し、この測定データに基づいて位置合わせ作業を実行
する位置合わせ技術に関し、例えば、半導体装置の製造
工程において、ウエハ上に回路パターンをステップアン
ドリピート方式により重ね合わせ露光される縮小投影露
光装置に利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステップアンドリピート方式による縮小
投影露光装置に使用される位置合わせ方法として、例え
ば、特開昭６１−４４４２９号公報に記載されている方
法がある。

【０００３】すなわち、この位置合わせ方法は、被処理
基板に設計上の配列座標に沿って規則的に整列した複数
のチップパターンのそれぞれを、所定の基準位置に対し
てステップアンドリピート方式で順次位置合わせする方
法において、次の工程を備えている。

【０００４】ステップアンドリピート方式の位置合わせ
に先立って、前記チップパターンの設計上の配列座標値
に基づいて前記被処理基板を移動させて、前記複数のチ
ップパターンのいくつかを前記基準位置に合わせたとき
の各位置を実測する工程、前記設計上の配列座標値と、
前記ステップアンドリピート方式によって位置合わせす
べき実際の配列座標値とが、所定の誤差パラメータを含
んで一義的な関係にあるものとしたとき、前記複数の実
測値と前記実際の配列座標値との平均的な偏差が最小に
なるように前記誤差パラメータを決定する工程、該決定
された誤差パラメータと、前記設計上の配列座標値とに
基づいて前記実際の配列座標値を算出し、ステップアン
ドリピート方式の位置合わせ時に、該算出された実際の
配列座標値に応じて前記被処理基板を位置決めする工
程。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような位置合わせ
方法においては、ステップアンドリピート方式の各露光
ショット内に、ｘ、ｙ１組、あるいは、２組の基準マー
クが挿入されておかれ、このマークが用いられて、ウエ
ハの位置誤差および、変形量が計測され、各ショット毎
に基準マークに対して位置合わせが実行されるととも
に、露光が実行される。このとき、仮に、ウエハの変形
量が１０ｐｐｍあった場合には、ショット内の１５ｍｍ
スパンにおいては、約０．１５μｍのずれが残ってしま
う。

【０００６】しかし、従来の位置合わせ方法において
は、この誤差は補正されていない。従来、この誤差が補
正されていない理由は、次の点にある。

【０００７】1) ショットのサイズが１５ｍｍと小さい
ため、ウエハの変形を無視することができる。 2) ショット内の誤差を補正するためには、ショット内
の複数点について位置計測を実行する必要があるが、ス
ループットが低下されるばかりでなく、複数の光学系に
よる装置の複雑化、高コスト化が招来される。

【０００８】しかし、高集積化、超微細化が進んだ現
在、位置合わせの余裕も小さくなり、ウエハの変形等に
よる誤差の影響が相対的に大きくなったため、ショット
内の誤差を無視することができない状況になっている。

【０００９】本発明の目的は、ショット内の複数点につ
いての位置計測を実行せずにショット内の誤差を補正す
ることができる露光装置を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１２】すなわち、露光装置は、ウエハを設置する
ステージと、パターンが形成されたレチクルを設置する
手段と、前記レチクルのパターンを前記ウエハの小領域
に露光する露光手段と、設計基準位置と前記ウエハに形
成された位置合わせマークとを位置計測する手段と、前
記位置計測に基づいて複合誤差を求める手段と、前記複
合誤差に基づいて前記ウエハの伸縮誤差を求める手段
と、前記伸縮誤差を平均化して倍率誤差を求める手段
と、前記倍率誤差に基づいて倍率補正を実行する手段
と、を備えていることを特徴とする。

【００１３】ウエハの小領域内の位置ずれ誤差はウエハ
全体の変形や位置ずれに起因するものである。そこで、
前記した手段においては、ウエハに形成された位置合わ
せマークについての位置計測に基づいてウエハ全体の複
合誤差が求められ、その結果からウエハの伸縮誤差が求
められる。そして、ウエハ全体の伸縮誤差が平均化され
て倍率誤差が求められ、小領域の倍率補正が実行され
る。つまり、前記した手段によれば、小領域内の複数点
の位置計測をせずに小領域内の誤差を補正することがで
きる。換言すれば、露光装置のスループットを低下させ
ずに小領域毎の位置合わせを確保することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
縮小投影露光装置に適用される位置合わせ方法を示すフ
ロー図、図２は本発明の一実施形態である縮小投影露光
装置を示す斜視図、図３はウエハアライメントにおける
ショットの座標系を示すウエハの模式的平面図、図４は
ウエハの誤差要因の一つであるショットのオフセットを
示す模式図、図５は同じくショットの伸縮誤差を示す模
式図、図６は同じくショットのＸ軸の回転を示す模式
図、図７は同じくショットのＹ軸の回転を示す模式図、
図８は同じくショットの回転誤差を示す模式図、図９は
同じくショットの倍率誤差を示す模式図、図１０はショ
ットの直交度誤差を示す模式図、図１１、図１２および
図１３はその作用を説明するための各模式図である。

【００１５】本実施形態において、本発明に係る露光装
置は、半導体装置の製造工程におけるステップアンドリ
ピート方式の縮小投影露光装置（ステッパ）として構成
されている。以下、縮小投影露光装置を図２について説
明する。

【００１６】図２において、半導体素子パターンの原画
がレチクル６に描かれており、この像が縮小投影レンズ
７を介して被露光物としてのウエハ１に投影されて露光
される。このレンズ７はウエハ側はテレセントリック系
になるように構成されている。ウエハ１はカセット８か
らローディングテーブル９上に自動搬送され、プリアラ
イメント装置１０により粗位置決めが行われた後、移送
アーム１１によってＸＹステージ１２上のチャック１３
に真空吸着される。

【００１７】一方、前記レチクル６は、レチクルアライ
メント光学系２０により縮小投影レンズ７の中心にその
中心が一致するように位置合わせが行われる。本実施形
態に係る縮小投影露光装置の場合、レチクル６とウエハ
１との位置決めのために、スルーザレンズ方式の位置検
出Ｘ系２１および位置検出Ｙ系２２が備えられている。
この検出系は、ウエハ１上に形成された位置合わせマー
クにレジストが感光しない波長の光を照射し、このマー
クからの正反射像を、スリットを走査し光電子増倍管で
検出するとともに、レチクル６の窓パターンを検出する
ように構成されている。また、ウエハ１はレーザ干渉測
長計３０により位置測定されるように構成されている。
そして、これらの測定データから、ウエハパターンの設
計格子位置からのずれが求まる。

【００１８】レーザ干渉測長計３０から発光されたレー
ザ光３１は、分光器３２で分けられる。一方のレーザ光
３１は、前記ＸＹステージ１２に取り付けられたＸ軸用
ミラー３３に照射される。この照射光はＸ軸用ミラー３
３で反射されてレーザ干渉測長計３０に戻り、ＸＹステ
ージ１２のＸ座標が検出される。また、他方のレーザ光
３１は、それぞれミラー３４、３５を介してＸＹステー
ジ１２に取り付けられたＹ軸用ミラー３６に照射され
る。このＹ軸用ミラー３６に照射され、かつ、反射した
レーザ光３１は、前記ミラー３４、３５および分光器３
２を通ってレーザ干渉測長計３０に至り、ＸＹステージ
１２のＹ座標が検出されるようになっている。なお、前
記ＸＹステージ１２はＸ軸用モータ３７によってＸ軸方
向に高精度に移動制御されるとともに、Ｙ軸用モータ３
８によってＹ軸方向に高精度に移動制御されるように構
成されている。

【００１９】一方、作業が終了した前記チャック１３上
のウエハ１は移送アーム１１によってアンローディング
テーブル４０上に移送される。アンローディングテーブ
ル４０上に移送されたウエハ１は、例えば、アンローデ
ィングテーブル４０に構成されたエアーベアリング機構
によって回収用カセット４１に順次収容される。

【００２０】次に、本発明の一実施形態である縮小投影
露光装置における位置合わせ方法を説明する。

【００２１】なお、この位置合わせ方法は、被露光物と
してのウエハ１の第２層目以降について実行されるもの
であり、ウエハ１には回路パターンと、位置合わせ用の
マークが既に形成されている。

【００２２】既にパターンおよび位置合わせ用マークが
形成されたウエハ１は、プリアライメント装置１０によ
りウエハ１内の２点の位置合わせ用マークを用いられ
て、ＸＹ方向および回転方向の粗位置合わせを実施され
る。この際、この露光装置の場合、ＸＹステージ１２上
に回転機構がないために、プリアライメント装置１０上
に回転誤差が最小になるように位置決めされている。

【００２３】チャック１３上に搬送吸着されたウエハ１
は、さらにウエハ１内の２つのショット２を用いられて
グローバルアライメントが行われる。ショット２内に
は、全てＸマークＡｘとＹマークＡｙが配置されてい
る。

【００２４】例えば、図３に示されているように、最初
にウエハ１内のＡなるショット２が縮小投影レンズ７の
下に、ＸＹステージ１２により移動されて位置決めされ
る。そして、この移動に伴って、位置検出Ｙ系２２のデ
ータに基づいてＹ方向の設計値（設計上のショット）に
対する誤差量が求められ、位置検出Ｘ系２１のデータに
基づいてＸ方向の同様の誤差量が求められる。次に、同
様にして、ウエハ１内のＢなるショット２においてもＸ
Ｙの位置移動がなされ、設計値（設計上のショット）に
対する誤差が求められる。

【００２５】以上の結果から、ウエハ１の回転、ＸＹ方
向のオフセット（ｏｆｆ）、およびＸＹ方向のウエハ１
の伸縮が算出され、露光格子（ショット）が決定され
る。

【００２６】従来のグローバルアライメントによる露光
の場合、この露光格子を基にＸＹステージ１２によりウ
エハ１が、ステップアンドリピートの態様をもって移動
されて適宜位置決めされ、その都度、ウエハ１にレチク
ル像が転写されている。

【００２７】より一層の高精度化が要求される現在、グ
ローバルアライメントの後、さらに、ショット毎にＸマ
ークＡｘおよびＹマークＡｙの検出が実行され、その検
出座標において誤差が最小となるように、ＸＹステージ
１２が精密制御されたり、または、図２に示されている
ように、レチクル６を支持するレチクル微動機構４２に
よりＸ、Ｙの残留誤差補正が実施され、その後、ショッ
ト露光が行われる。

【００２８】このような“その場露光方式”のチップア
ライメントの場合、図１１（ａ）、図１２（ａ）および
図１３（ａ）にそれぞれ示されているように、ウエハの
伸縮誤差等のうち、ショット間の誤差は補正されるた
め、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に
それぞれ示されているような位置合わせがそれぞれ実行
されることになる。

【００２９】但し、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）および
図１３（ｂ）に示されているように、ショット内の誤差
が残留している。そこで、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）
および図１３（ｃ）に示されているような高精度の位置
合わせを実行するためには、この誤差を補正する必要が
ある。

【００３０】この高精度の位置合わせを実行する手段と
して、同一ショット内の２点、例えば、図１１（ａ）に
おいて、（Ａｘ₁ 、Ａｙ₁ ）および（Ａｘ₂ 、Ａｙ₂ ）
の位置合わせマークを用いて位置計測を実行し、この計
測データに基づいてショット内の誤差を補正する手段が
ある。

【００３１】しかし、この場合、位置検出系が複数必要
になるため、装置コストが高くなる。しかも、同時に２
点の計測であるため、リニアリティから誤検出除去が不
可能であり、その誤検出が含まれたままの状態で、ショ
ット内の補正が実行される。その結果、位置合わせの信
頼性が低下してしまう。また、１つの検出系により、シ
ョット内複数の計測が実行された場合、ショット内の計
測箇所の増加により、スループットが低下されてしま
う。

【００３２】本実施形態に係る位置合わせ方法は、この
ような事情に鑑み、ショット内における複数点について
の位置合わせを実行せずに、ウエハの位置ずれ、変形量
の測定結果からショット内の誤差を補正するようにして
いる。

【００３３】すなわち、ウエハ内２点の位置計測による
データに基づいて、ウエハ伸縮量Ｐｙおよびウエハの回
転量Θｙは、次式により求まる。

【００３４】Ｐｙ＝（ΔＹ₁ −ΔＹ₂ ）／Ｄ …（１） Θｙ＝（ΔＸ₁ −ΔＸ₂ ）／Ｄ …（２）

【００３５】簡単には、この結果がショット内の伸縮補
正量、ショットの回転補正量として用いられ、後述する
倍率補正機構およびレチクル微動機構の回転系により、
補正を実行させることができる。

【００３６】さらに、高精度に補正する手段としては、
次の方法がある。本実施形態において、位置合わせ対象
物としてのウエハ上に設計データを基に配置された複数
のマークの位置はチップアライメントによって計測され
る。この計測された結果と設計データとの差で表される
複合誤差ΔＸ、ΔＹは、下式に示す誤差要因で表され
る。

【００３７】 ΔＸ＝Ｘ_off ＋Ｐ_x ＋Θ_y ＋Ｓθ＋Ｓ_M ＋Ｓ_D ＋Ｓ_O ＋ε …（３） ΔＹ＝Ｙ_off ＋Ｐ_y ＋Θ_x ＋Ｓθ＋Ｓ_M ＋Ｓ_D ＋Ｓ_O ＋ε …（４）

【００３８】ここで、Ｘ_off 、Ｙ_off は、図４に示され
ているように、ＸＹ軸方向の設計上ショット４３に対す
るショット２のオフセットである。Ｐ_x 、Ｐ_y は、図５
に示されているように、設計上ショット４３に対するシ
ョット２のＸＹ軸方向の伸び縮み誤差である。Θ_x 、Θ
_y は、図６および図７に示されているように、設計上シ
ョット４３に対するショット２のＸＹ軸方向の回転誤差
である。Ｓθは、図８に示されているように、設計上シ
ョット４３に対するショット２の回転誤差である。Ｓ_M
は、図９に示されているように、設計上ショット４３に
対するショット２の倍率誤差である。Ｓ_D は、ショット
内の非線型歪誤差である。εはステップアンドリピート
時に発生する非線型の位置誤差である。Ｓｏは、図１０
に示されているように、設計上ショット４３に対するシ
ョットの直交度誤差である。

【００３９】この誤差要因の中で、ショット内の非線型
歪誤差Ｓ_D と、非線型位置誤差εを除く他の成分は、そ
のウエハのもつ線型の誤差として先にチップアライメン
トで測定した結果に基いて、統計的な手法により算出す
ることができる。この手法を使用し、ウエハ内のチップ
アライメントにより求めた座標データから前記Ｓ_D 、ε
を除く各誤差要因を平均化処理、回帰計算により一次式
として表す。

【００４０】以下、各誤差を求める式について順次説明
して行く。本実施形態の場合、ショット内のＸマーク、
Ｙマークの検出のみが実行される。図３に示されている
ように、任意のショットの位置計測誤差は、ΔＸ_i ．
_j 、ΔＹ_i ．_j で表される。

【００４１】オフセットＸ_off 、Ｙ_off は、測定データ
全ての平均を求める次式によって算出される。

【００４２】

【数１】

【００４３】この際、各軸の伸び縮みＰｘ、Ｐｙおよび
各軸の回転Θｘ、Θｙはオフセット計算前に算出され
る。すなわち、ウエハの伸縮および軸回転が計算された
後、オフセットが算出される。

【００４４】各軸の伸び縮みＰｘ、Ｐｙ、各軸の回転Θ
ｘ、Θｙは次式の各列毎に平均化したav.Xi 、各行毎に
平均化したav.Yj を用い回帰計算することにより求ま
る。

【００４５】

【数２】

【００４６】

【数３】

【００４７】以上の結果から、ウエハに露光すべきショ
ット中心の座標Ｘ_EX、Ｙ_EXは、ウエハセンタを原点とし
て、次式のようになる。

【００４８】Ｘ_EX＝Ｘ_off ＋Ｐｘ・Ｌｘ＋Θｙ・Ｌｙ …（１５）Ｙ_EX＝Ｙ_off ＋Ｐｙ・Ｌｙ＋Θｘ・Ｌｘ …（１６）

【００４９】ここで、Ｌｘ、Ｌｙは、各ショットセンタ
のウエハセンタからのＸ、Ｙ成分の距離を示す。また、
ショット内の倍率誤差Ｓ_M 、回転誤差Ｓθは、次式で表
される。

【００５０】Ｓ_M ＝（Ｐｘ＋Ｐｙ）／２ …（１７）Ｓθ＝（Θｘ＋Θｙ）／２ …（１８）

【００５１】次に、ショット内の倍率誤差Ｓ_M 、およ
び、ショット内の回転誤差Ｓθを補正する具体的な方法
について説明する。

【００５２】まず、ショット倍率誤差Ｓ_M の補正方法に
ついて説明する。

【００５３】本実施形態に係る縮小投影露光装置におい
ては、縮小投影レンズ７はウエハ側がテレセントリック
になるように構成されているため、ウエハ１がレンズ７
の光軸方向に移動された場合であっても、ショットの倍
率は殆ど変化しない。これに対し、レチクル側はテレセ
ントリックになるように構成されていないため、レチク
ル６が光軸方向に移動されると、倍率は変化する。そこ
で、この原理が利用されて、ショット倍率誤差Ｓ_M につ
いての補正が実行される。すなわち、レチクル６が微動
機構４２によって上下動されることにより、倍率誤差の
補正が実行される。

【００５４】但し、倍率誤差の補正手法は、この手法に
限定されるものではない。例えば、レチクル側もテレセ
ントリックに構成されている光学系の場合、縮小レンズ
の一部を移動させることにより、補正することができ
る。また、レンズ内の圧力あるいは、光学系の途中に屈
折率の異なる気体等の封入する手法によっても倍率誤差
Ｓ _M を補正することができる。

【００５５】次に、ショット内の回転誤差Ｓθの補正方
法について説明する。

【００５６】この回転誤差Ｓθは、レチクル微動機構４
２の回転系と、レチクルアライメント光学系２０を用い
て補正することができる。すなわち、ショット回転角が
そのままレチクル回転角度として補正される。

【００５７】なお、レチクルが回転されない場合、すな
わち、レチクル微動機構４２の回転系が設備されていな
い場合には、ウエハの回転移動機構を用いて補正するこ
とができる。

【００５８】前述した演算により、ウエハ全体における
オフセット誤差（Ｘ_off 、Ｙ_off ）、伸縮誤差（Ｐｘ、
Ｐｙ）、回転誤差（Θｘ、Θｙ）、並びに、ショット内
の倍率誤差（Ｓ_M ）、回転誤差（Ｓθ）が求められた
後、ショット毎の露光を伴うステップアンドリピート方
式の実際の位置合わせが実行される。この際、前述によ
り求められた誤差は中央処理ユニットの指令によるＸ軸
用モータ３７、Ｙ軸用モータ３８、レチクル微動機構４
２およびレチクル微動機構の回転系等の操作により自動
的に補正される。

【００５９】ここで、ショット内の倍率誤差（Ｓ_M ）お
よび回転誤差（Ｓθ）はウエハ１枚に対して単一の値と
して決定されるものであるため、最初の位置合わせと同
時に各ショットについての補正が実質的に実行されるこ
とになる。

【００６０】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。

【００６１】1) ウエハの変形量は、プロセスや工程に
より約１０ｐｐｍの線形誤差が発生することがあり、こ
の誤差は、ショット内では、約０．１５μｍ／１５ｍｍ
である。本実施形態に係る位置合わせ方法により、この
誤差の殆どが補正され、高精度の位置合わせを実行する
ことができる。

【００６２】2) しかも、ショット内の計測を実行しな
いことにより、スループットの低下を防止することがで
きるとともに、ショット毎に補正動作を実行しなくて済
むため、スループットの低下をより一層防止することが
できる。

【００６３】3) 通常、レチクル製造上の誤差として、
ショット内誤差があり、また、ウエハ露光により光学系
の蓄熱効果による転写時の倍率変化等も考えられる。こ
のようなウエハ変形以外の位置ずれ誤差も最小となるよ
うに、位置合わせすることができるため、より一層高精
度化を実行することができる。

【００６４】4) さらに、高精度化をはかるためには、
ショット毎に、ショット内の計測を実行し、ショット内
の位置合わせを実行することが必要である。この際に、
スループットの低下防止上、少ない計測点数により誤検
出を除去することができるため、高精度の位置合わせを
実現することができる。

【００６５】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００６６】前記実施形態においては、（１７）、（１
８）式に示されているように、Ｘ、Ｙの変形量の平均を
とっているが、片軸ＸまたはＹの計測結果だけを用いる
ことによっても、倍率誤差Ｓ_M および回転誤差Ｓθにつ
いての補正を実行することができる。

【００６７】また、平均化処理と一次回帰計算によりウ
エハの位置、変形を算出しているが、最小２乗法等のよ
うな他の統計処理計算を用いて、ウエハの位置、変形を
算出することができ、前記計算式に限定されるものでは
ない。

【００６８】さらに、ショット内非線形誤差に含まれる
ウエハ直交度変形誤差（図１３（ａ）を参照）に起因す
るショット内の直交度誤差をＳ_o とすると、この直交度
誤差Ｓ _o は次式により表される。

【００６９】Ｓ_o ＝（Θ_x −Θ_y ） …（１９）同時に、Ｓ_o ＝Θ_x 、または、Θ_y …（２０）とすることにより、（２０）式の回転誤差成分と（１
９）式の直交度変形成分とに分離することができるた
め、高精度の位置合わせを実行することができる。

【００７０】このうち回転誤差成分についての補正は、
前に述べた回転誤差Ｓθについての補正手法により、実
行することができる。

【００７１】また、直交変形成分についての補正は、レ
ンズが用いられている投影光学系の場合、前述したレチ
クルの光軸方向移動による倍率誤差Ｓ_M についての補正
と同様の原理を利用して実行することができる。すなわ
ち、、レチクルの４隅独立の上・下微動機構により、レ
チクル中心に対し、対角位置を光軸方向に微動させて、
レチクルを弾性変形させることにより補正を実行するこ
とができる。この際、倍率と回転方向に残留誤差が発生
する。

【００７２】前記実施形態においては、ウエハを保持し
たＸＹテーブルが基準にされ、この基準に対し、スケー
ル、回転等の誤差が補正されている。

【００７３】このＸ・Ｙステージを絶対基準として用い
るためのスケール、直交度といった線形誤差の調整以外
に、ヨーイング、ピッチングを含む非線形誤差について
も、事前に最小に調整することが重要である。

【００７４】また、ウエハ計測に先だち、レチクル製造
上のレチクルについてのパターンの位置誤差（Ｒ_M 、Ｒ
θ、Ｒ_O ）、および、転写時に発生する転写位置誤差
（Ｌ_M 、Ｌθ、Ｌ_O ）を計測、あるいは推定し、ウエハ
上に転写されるパターンと、ウエハ上の基準パターンと
の位置合わせ誤差が最小となるように、Ｓ_M ′、Ｓ
θ′、Ｓ_O ′を補正することで、より一層の高精度化を
実行することができる。

【００７５】Ｓ_M ′＝Ｓ_M ＋Ｒ_M ＋Ｌ_M …（２１）Ｓθ′＝Ｓθ＋Ｒθ＋Ｌθ …（２２）Ｓ_o ′＝Ｓ_o ＋Ｒ_O ＋Ｌ_O …（２３）

【００７６】さらに、１ショット毎に複数点を位置計測
し、ショット位置とショット内誤差を補正する方法は、
時間がかかるが、誤検出を防止することができるため、
高精度化を期待することができる。

【００７７】したがって、先の補正量Ｓ_M ′、Ｓθ′、
Ｓ_O ′に一定値を加え、ＴＳ_M ′、ＴＳθ′、ＴＳ_O ′
とする。

【００７８】ＴＳ_M ′＝Ｓ_M ′±Ｔ_M …（２４）ＴＳθ′＝Ｓθ′±Ｔθ …（２５）ＴＳ_O ′＝Ｓ_O ′±Ｔ_O …（２６）

【００７９】このＴＳ_M ′、ＴＳθ′、ＴＳ_O ′を基準
として、ショット内計測により求めたＳ_M 、Ｓθ、Ｓ_O
がこの範囲内であれば、ショット内計測結果が用いられ
て、位置合わせが実行される。反対に、この範囲を越え
た場合、誤検出が発生したとし、Ｓ_M ′、Ｓθ′、Ｓ
_O ′が用いられて、ショット内の補正が実行される。

【００８０】以上の実施形態においては、全ての場合に
ついて、ショット内の誤差が補正されることを述べた
が、ウエハの変形、および位置誤差が微小で、ショット
内補正精度以下、あるいは、補正を必要としてない製品
およびプロセスにおいては、選択的に補正を実行させる
ことが有効である。

【００８１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置構造における露光技術に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではない。

【００８２】例えば、ステップアンドリピート方式のＸ
線ステッパー、等倍の投影型ステッパー等に適用するこ
とができる。

【００８３】本発明は少なくとも被露光物に対して露光
が繰り返され、被露光物の小領域毎に作業が実行される
露光技術に適用することができる。

【００８４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００８５】被露光物に対する露光方法において、実際
の位置合わせに先立って位置合わせマーク群の幾つかに
ついて位置計測を実行し、この計測値に基づいて被露光
物全体の複合誤差を求め、この複合誤差に基づいて被露
光物全体の伸縮誤差や回転誤差およびオフセット誤差を
求め、これらの誤差に基づいてショットに対応して設定
される小領域内の倍率誤差や回転誤差を求め、実際の位
置合わせに際してこれらの誤差を補正することにより、
小領域内における位置計測を実行しないで済むため、ス
ループットを低下させずに、小領域内についても高精度
の位置合わせを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である縮小投影露光装置に
適用される位置合わせ方法を示すフロー図である。

【図２】本発明の一実施形態である縮小投影露光装置を
示す斜視図である。

【図３】ウエハアライメントにおけるショットの座標系
を示すウエハの模式的平面図である。

【図４】ウエハの誤差要因の一つであるショットのオフ
セットを示す模式図である。

【図５】同じくショットの伸縮誤差を示す模式図であ
る。

【図６】同じくショットのＸ軸の回転を示す模式図であ
る。

【図７】同じくショットのＹ軸の回転を示す模式図であ
る。

【図８】同じくショットの回転誤差を示す模式図であ
る。

【図９】同じくショットの倍率誤差を示す模式図であ
る。

【図１０】同じくショットの直交度誤差を示す模式図で
ある。

【図１１】作用を説明するための模式図である。

【図１２】作用を説明するための模式図である。

【図１３】作用を説明するための各模式図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…ショット、３…チップ、５…不完全シ
ョット、６…レチクル、７…縮小投影レンズ、８…カセ
ット、９…ローディングテーブル、１０…プリアライメ
ント装置、１１…移送アーム、１２…ＸＹステージ、１
３…チャック、２０…レチクルアライメント光学系、２
１…位置検出Ｘ系、２２…位置検出Ｙ系、３０…レーザ
干渉測長計、３１…レーザ光、３２…分光器、３３…Ｘ
軸用ミラー、３４、３５…ミラー、３６…Ｙ軸用ミラ
ー、３７…Ｘ軸用モータ、３８…Ｙ軸用モータ、４０…
アンローディングテーブル、４１…回収用カセット、４
２…レチクル微動機構、４３…設計上ショット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを設置するステージと、パターン
が形成されたレチクルを設置する手段と、前記レチクル
のパターンを前記ウエハの小領域に露光する露光手段
と、設計基準位置と前記ウエハに形成された位置合わせ
マークとを位置計測する手段と、前記位置計測に基づい
て複合誤差を求める手段と、前記複合誤差に基づいて前
記ウエハの伸縮誤差を求める手段と、前記伸縮誤差を平
均化して倍率誤差を求める手段と、前記倍率誤差に基づ
いて倍率補正を実行する手段と、を備えていることを特
徴とする露光装置。
【請求項２】前記露光手段は、前記小領域毎に繰り返
して露光するように構成されていることを特徴とする請
求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記伸縮誤差を求める手段は、前記ウエ
ハのＸ軸およびＹ軸の伸縮誤差を求めるように構成され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光
装置。
【請求項４】被露光物を設置するステージと、パター
ンが形成されたレチクルを設置する手段と、前記レチク
ルのパターンを前記被露光物の小領域に露光する露光手
段と、設計基準位置と前記被露光物に形成された複数の
位置合わせマークとを位置計測して計測値を求める手段
と、前記位置計測値に基づいて複合誤差を求める手段
と、前記複合誤差に基づいて前記被露光物の伸縮誤差
（Ｐｘ、Ｐｙ）を求める手段と、前記伸縮誤差に基づい
て倍率誤差（（Ｐｘ、Ｐｙ）／２）を求める手段と、前
記倍率誤差に基づいて倍率補正を実行する手段と、を備
えていることを特徴とする露光装置。
【請求項５】ウエハを設置するステージと、パターン
が形成されたレチクルを設置する手段と、前記レチクル
のパターンを前記ウエハの小領域に露光する露光手段
と、設計基準位置と前記ウエハに形成された位置合わせ
マークとを位置計測する手段と、前記位置計測に基づい
て複合誤差を求める手段と、前記複合誤差に基づいて前
記ウエハの第１の回転誤差を求める手段と、前記第１の
回転誤差を平均化して第２の回転誤差を求める手段と、
前記第２の回転誤差に基づいて回転補正を実行する手段
と、を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記露光手段は、前記小領域毎に繰り返
して露光するように構成されていることを特徴とする請
求項５に記載の露光装置。
【請求項７】前記第１の回転誤差を求める手段は、前
記ウエハのＸ軸およびＹ軸の回転誤差を求めるように構
成されていることを特徴とする請求項５または６に記載
の露光装置。
【請求項８】被露光物を設置するステージと、パター
ンが形成されたレチクルを設置する手段と、前記レチク
ルのパターンを前記被露光物の小領域に露光する露光手
段と、設計基準位置と前記被露光物に形成された複数の
位置合わせマークとを位置計測して計測値を求める手段
と、前記位置計測値に基づいて複合誤差を求める手段
と、前記複合誤差に基づいて前記被露光物の回転誤差
（Θｘ、Θｙ）を求める手段と、前記被露光物の回転誤
差に基づいて前記小領域の回転誤差（（Θｘ、Θｙ）／
２）を求める手段と、前記小領域の回転誤差に基づいて
前記小領域の回転補正を実行する手段と、を備えている
ことを特徴とする露光装置。
【請求項９】ウエハを設置するステージと、パターン
が形成されたレチクルを設置する手段と、前記レチクル
のパターンを前記ウエハの小領域に繰り返して露光する
露光手段と、設計基準位置と前記ウエハに形成された複
数の位置合わせマークとを位置計測して計測値を求める
手段と、前記位置計測値に基づいて複合誤差を求める手
段と、前記複合誤差に基づいて前記ウエハのオフセット
誤差、伸縮誤差および回転誤差を求める手段と、前記伸
縮誤差に基づいて前記小領域の倍率誤差を求める手段
と、前記倍率誤差に基づいて倍率補正を実行する手段
と、前記ウエハの回転誤差に基づいて前記小領域の回転
誤差を求める手段と、前記ウエハの回転誤差に基づいて
前記小領域の回転補正を実行する手段と、を備えている
ことを特徴とする露光装置。