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JP2006148013A - Positioning method and exposing method - Google Patents

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JP2006148013A
JP2006148013A JP2004339103A JP2004339103A JP2006148013A JP 2006148013 A JP2006148013 A JP 2006148013A JP 2004339103 A JP2004339103 A JP 2004339103A JP 2004339103 A JP2004339103 A JP 2004339103A JP 2006148013 A JP2006148013 A JP 2006148013A
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Japan
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wafer
coordinate system
areas
partitioned areas
partitioned
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JP2004339103A
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Japanese (ja)
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Osamu Furukawa
治 古川
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely position a wafer W at a designated reference position on a rest frame prescribing the moving position of a body for each of a plurality of sectioned areas formed on a body. <P>SOLUTION: Shot areas SAp equally arranged on concentric circles C1 and C2 are selected as sample shot areas SA<SB>g</SB>whose position coordinates are measured to find coefficients of respective terms of a model expression (a model expression defining an array of a plurality of shot areas SAp on the wafer W) including as independent variables designed position coordinates (x, y) of the plurality of shot areas SA<SB>p</SB>on the wafer W and also including as subordinate variables information regarding the positions of the shot areas SA<SB>p</SB>on a stage coordinate system. Consequently, the sample shot areas SA<SB>g</SB>can equally be interspersed along an arbitrary straight line passing a nearly center point of the wafer W, so when the coefficients of the respective terms of the model expression are found from their measurement results by using a statistical method, an estimation error between a model expressed by the model expression and the real model expression can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、位置合わせ方法及び露光方法に係り、さらに詳しくは、物体上に形成された複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする位置合わせ方法、該位置合わせ方法を用いた露光方法に関する。   The present invention relates to an alignment method and an exposure method, and more specifically, each of a plurality of partitioned regions formed on an object is defined with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines the movement position of the object. The present invention relates to a positioning method for positioning and an exposure method using the positioning method.

近年、半導体素子等のデバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式等の露光装置、ウエハプローバ、或いはレーザリペア装置等が用いられている。これらの装置では、基板上に配置された複数のショット領域の各々を、基板の移動位置を規定する静止座標系(すなわちレーザ干渉計によって規定される直交座標系)内の所定の基準点(例えば、各種装置の加工処理点)に対して極めて精密に位置合わせ(アライメント)する必要がある。   In recent years, in a manufacturing process of a device such as a semiconductor element, an exposure apparatus such as a step-and-repeat system or a step-and-scan system, a wafer prober, or a laser repair apparatus is used. In these apparatuses, each of a plurality of shot areas arranged on a substrate is set to a predetermined reference point (for example, a rectangular coordinate system defined by a laser interferometer) that defines a moving position of the substrate (for example, Therefore, it is necessary to align (align) very precisely with respect to processing points of various apparatuses.

特に、露光装置では、基板(以下、「ウエハ」という)上に10層以上の回路パターン(レチクルパターン)を重ね合わせて転写するが、各層間での重ね合わせ精度が良好でない場合には、回路上の特性に不都合が生じることがある。このような場合、チップが所期の特性を満足せず、最悪の場合にはそのチップが不良品となり、歩留まりを低下させてしまう。そこで、露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域の各々に予めアライメントマークを付設しておき、ウエハを保持して移動可能なウエハステージの移動位置を規定する静止座標系であるステージ座標系におけるそのマークの位置(座標値)を検出する。しかる後、このマーク位置情報と既知のレチクルパターンの位置情報(これは事前測定されている)とに基づいてウエハ上の1つのショット領域をレチクルパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。   In particular, in an exposure apparatus, a circuit pattern (reticle pattern) of 10 layers or more is superimposed and transferred onto a substrate (hereinafter referred to as “wafer”). The above characteristics can be inconvenient. In such a case, the chip does not satisfy the desired characteristics, and in the worst case, the chip becomes a defective product, which reduces the yield. Therefore, in the exposure apparatus, an alignment mark is previously attached to each of a plurality of shot areas on the wafer, and a stage coordinate system that is a stationary coordinate system that defines a moving position of a wafer stage that can hold and move the wafer. The position (coordinate value) of the mark is detected. Thereafter, wafer alignment is performed for aligning one shot area on the wafer with the reticle pattern based on the mark position information and the position information of a known reticle pattern (which is measured in advance).

ウエハアライメントの1つに、ウエハ上のいくつかのショット領域のアライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求めることにより、各ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメント方式がある。中でも、ウエハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によって精密に特定するエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)方式が主流となっている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)。   As one of the wafer alignments, there is a global alignment method in which each shot area is aligned by detecting alignment marks of several shot areas on the wafer and obtaining regularity of the arrangement of the shot areas. Among them, an enhanced global alignment (EGA) method that accurately specifies the regularity of the arrangement of shot areas on a wafer by a statistical method has become the mainstream (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

EGA方式においては、まず、ウエハ上の複数のショット領域(以下、「サンプルショット領域」ともいう)のステージ座標系上の位置座標を実測する。そして、それらの実測値と、ウエハ上のショット領域の配列によって規定される配列座標系上の複数個(3個以上必要であり、通常7〜15個程度)のサンプルショット領域の設計上の位置座標をステージ座標系上の位置座標に変換したときに得られる位置座標とのフィッティング誤差ができるだけ小さくなるように、回帰分析的な統計演算処理(例えば最小二乗法)を用いて、その変換の際に用いられるスケーリング、回転、オフセット等の誤差パラメータの値を求める。さらに、求められた誤差パラメータの値によって規定される回帰モデルに基づいて、ステージ座標系における各ショット領域の位置座標を算出する。   In the EGA method, first, position coordinates on a stage coordinate system of a plurality of shot areas (hereinafter also referred to as “sample shot areas”) on a wafer are actually measured. The design positions of a plurality (three or more, usually about 7 to 15) of sample shot areas on the arrangement coordinate system defined by the actual measurement values and the shot area arrangement on the wafer. At the time of the conversion, statistical analysis processing (for example, least square method) is used so that the fitting error with the position coordinates obtained when the coordinates are converted to the position coordinates on the stage coordinate system is as small as possible. Error parameter values such as scaling, rotation, and offset used in the above are obtained. Further, the position coordinates of each shot region in the stage coordinate system are calculated based on the regression model defined by the obtained error parameter values.

最近のデバイスパターンの微細化に伴うショット領域の重ね合わせ精度の高度化の要求に応えるべく、かかるEGA方式についても様々な改良が行われている。例えば、上記誤差パラメータにより規定される統計モデルとして、ウエハ上のショット領域の配列の1次成分(回転、倍率、オフセット)だけでなく、高次成分もパラメータとして考慮した回帰モデルを用いた方法が用いられるようになっている(特許文献3参照)。   Various improvements have been made to the EGA method in order to meet the demand for higher overlay accuracy of shot areas accompanying the recent miniaturization of device patterns. For example, as a statistical model defined by the error parameter, there is a method using a regression model that considers not only the first order component (rotation, magnification, offset) of the array of shot areas on the wafer but also the higher order component as a parameter. (See Patent Document 3).

EGA方式のような回帰分析においては、ショット領域の中からサンプルショット領域を選択する際に、モデルの推定精度の観点からその配置が最適となるように選択することが望ましいが、これまでのところでは、単純に、格子状に点在するショット領域を選択するなど、経験的に望ましいとされる配置の下でサンプルショット領域が選択されている。しかしながら、前述したように、そのモデル式としては、次第に高次の多項式が用いられるようになってきており、その推定に必要なサンプルショット領域の数も増えてきているため、モデルの推定精度を高いものとするために、サンプルショット領域の選択に関する明確な基準が必要となってきている。   In regression analysis such as the EGA method, when selecting a sample shot area from shot areas, it is desirable to select an optimal arrangement from the viewpoint of model estimation accuracy. In this case, the sample shot area is selected under an arrangement that is empirically desirable, such as simply selecting shot areas that are scattered in a grid pattern. However, as described above, higher-order polynomials are gradually used as the model formula, and the number of sample shot areas necessary for the estimation is also increasing. In order to be high, a clear standard for the selection of the sample shot area has become necessary.

特開昭61−44429号公報JP-A 61-44429 特開昭62−84516号公報JP-A-62-84516 特許第3230271号公報Japanese Patent No. 3230271

上記事情の下になされた本発明は、第1の観点からすると、物体上に形成された複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする位置合わせ方法であって、前記複数の区画領域の中から、前記物体の略中心を中心とする複数の同心円の円周上にほぼ均等に配置された所定数の区画領域をを特定区画領域として選択する工程と;前記静止座標系における前記所定数の特定区画領域を含む区画領域の位置座標を計測する工程と;前記計測の結果に基づく統計演算を行って、前記静止座標系における複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とする所定次数のモデル式の各項の係数を求める工程と;前記各項の係数が求められたモデル式に基づいて、前記複数の区画領域の各々を、前記静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;を含む第1の位置合わせ方法である。   In the present invention made under the above circumstances, from a first viewpoint, each of the plurality of partitioned areas formed on the object is set with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines the moving position of the object. A predetermined number of partition regions arranged substantially evenly on a plurality of concentric circles centered on an approximate center of the object from the plurality of partition regions. Selecting as a specific partition region; measuring a position coordinate of a partition region including the predetermined number of specific partition regions in the stationary coordinate system; performing statistical calculation based on a result of the measurement; Obtaining a coefficient of each term of a model equation of a predetermined order having the design position coordinates of each of the plurality of partitioned areas in as an independent variable and information relating to the position of the partitioned area as a dependent variable; Demand A first alignment method comprising; was based on the model equation, each of the plurality of divided areas, a step of aligning with respect to a predetermined reference position in the stationary coordinate system.

これによれば、物体上の複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とするモデル式(物体上の複数の区画領域の配列を規定するモデル式)の各項の係数を求めるために位置座標を計測する特定区画領域として、物体の略中心を中心とした同心円上に均等に点在する区画領域を選択する。このようにすれば、物体上の略中心を中心として放射状に均等に配置された区画領域の位置情報を万遍なく計測することができるため、それらの計測結果から、統計的手法を用いて、上記モデル式の各項の係数を求める際に、そのモデル式により表現される推定モデルと、真のモデル式との推定誤差を低減することができる。   According to this, a model formula (specifying the arrangement of multiple partitioned areas on an object is defined with the design position coordinates of each partitioned area on the object as an independent variable and the information on the position of the partitioned area as a dependent variable. In order to obtain the coefficient of each term of the model equation), a partitioned region that is evenly scattered on a concentric circle centered on the approximate center of the object is selected as the specific partitioned region for measuring the position coordinates. In this way, since it is possible to uniformly measure the position information of the divided areas that are radially arranged uniformly about the center on the object, from the measurement results, using a statistical method, When obtaining the coefficient of each term of the model formula, an estimation error between the estimated model expressed by the model formula and the true model formula can be reduced.

本発明は、第2の観点からすると、略円形状の物体上に形成された複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする位置合わせ方法であって、前記複数の区画領域の中から、前記物体の任意の直径方向にほぼ均等に配置された所定数の区画領域を特定区画領域として選択する工程と;前記静止座標系における前記所定数の特定区画領域を含む区画領域の位置座標を計測する工程と;前記計測の結果に基づく統計演算を行って、前記静止座標系における複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とする所定次数のモデル式の各項の係数を求める工程と;前記各項の係数が求められたモデル式に基づいて、前記複数の区画領域の各々を、前記静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;を含む第2の位置合わせ方法である。   According to a second aspect of the present invention, each of a plurality of partitioned areas formed on a substantially circular object is aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines the movement position of the object. A positioning method, wherein a predetermined number of partitioned areas arranged substantially uniformly in an arbitrary diameter direction of the object are selected from the plurality of partitioned areas as a specific partitioned area; and the stationary coordinate system Measuring a position coordinate of a partition area including the predetermined number of specific partition areas in the method; and performing a statistical calculation based on a result of the measurement to obtain a design position coordinate of each of the plurality of partition areas in the stationary coordinate system. Obtaining a coefficient of each term of a model equation of a predetermined order having an independent variable and information on the position of the partition area as a dependent variable; and, based on the model equation from which the coefficient of each term is obtained, A second alignment method comprising; each image region, a step of aligning with respect to a predetermined reference position in the stationary coordinate system.

これによれば、物体上の複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とするモデル式(物体上の複数の区画領域の配列を規定するモデル式)の各項の係数を求めるために位置座標を計測する特定区画領域として、物体の任意の直径方向にほぼ均等に配置された所定数の区画領域を選択する。このようにすれば、略円上の物体の直径方向に偏りなく配置された区画領域の位置情報を計測することができるため、それらの計測結果から、統計的手法を用いて、上記モデル式の各項の係数を求める際に、そのモデル式により表現される推定モデルと、真のモデル式との推定誤差を低減することができる。   According to this, a model formula (specifying the arrangement of multiple partitioned areas on an object is defined with the design position coordinates of each partitioned area on the object as an independent variable and the information on the position of the partitioned area as a dependent variable. In order to obtain the coefficient of each term of the model equation), a predetermined number of partitioned areas arranged almost uniformly in an arbitrary diameter direction of the object are selected as specific partitioned areas for measuring position coordinates. In this way, since it is possible to measure the position information of the partition area arranged without deviation in the diameter direction of the object on the substantially circle, from the measurement results, using the statistical method, When obtaining the coefficient of each term, it is possible to reduce the estimation error between the estimated model expressed by the model formula and the true model formula.

本発明は、第3の観点からすると、物体に配置された複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定パターンを形成する露光方法であって、本発明の位置合わせ方法を用いて、前記複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;前記位置合わせされた前記各区画領域を露光する工程と;を含む露光方法である。かかる場合には、本発明の露光方法を用いて物体上の複数の区画領域の各々を基準位置に位置合わせするので、高精度な重ね合わせ露光を実現することができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas arranged on an object to form a predetermined pattern in each partitioned area, and using the alignment method of the present invention, Aligning each of the plurality of partitioned areas with a predetermined reference position in a stationary coordinate system defining a movement position of the object; and exposing the aligned partitioned areas. Including an exposure method. In such a case, since each of the plurality of partitioned regions on the object is aligned with the reference position using the exposure method of the present invention, highly accurate overlay exposure can be realized.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、本発明の一実施形態に係る露光装置100の概略構成が示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置100は、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、投影光学系PL、物体としてのウエハWが搭載されるウエハステージWST、アライメント検出系AS及び装置全体を統括制御する主制御装置20等を備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus. The exposure apparatus 100 includes a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W as an object is mounted, an alignment detection system AS, and a main controller that controls the entire apparatus. 20 etc.

前記レチクルステージRST上には、回路パターン等が描かれたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルR上には、不図示の照明系からの照明光ILが均一に照明される。照明光ILによるレチクルR上の照明領域は、照明系の内部に備えられ、主制御装置20によりその動作が制御される不図示のレチクルブラインドにより規定される。レチクルステージRSTは、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする不図示のレチクルステージ駆動部により、不図示の照明系の光軸(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直なXY平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向(ここではY軸方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is fixed, for example, by vacuum suction. On the reticle R, illumination light IL from an illumination system (not shown) is illuminated uniformly. An illumination area on the reticle R by the illumination light IL is defined by a reticle blind (not shown) that is provided inside the illumination system and whose operation is controlled by the main controller 20. Reticle stage RST is perpendicular to the optical axis of an illumination system (not shown) (corresponding to optical axis AX of projection optical system PL described later) by a reticle stage drive unit (not shown) using a linear motor, a voice coil motor or the like as a drive source. In addition, it can be driven in a small amount in the XY plane, and can be driven at a scanning speed specified in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction).

レチクルステージRSTのステージ移動面内の位置はレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」と略述する)16によって、移動鏡15を介して、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージRST上にはY軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とX軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルY干渉計とレチクルX干渉計とが設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡15、レチクル干渉計16として示されている。ここで、レチクルY干渉計とレチクルX干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルY干渉計は、測長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このレチクルY干渉計の計測値に基づきレチクルステージRSTのY位置に加え、θz方向(Z軸回りの回転方向)の回転量(ヨーイング量)も計測できるようになっている。レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報(ヨーイング量などの回転情報を含む)はステージ制御装置19及びこれを介して主制御装置20に供給される。ステージ制御装置19では、主制御装置20からの指示に応じて、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部(不図示)を介してレチクルステージRSTを駆動制御する。   The position of the reticle stage RST in the stage moving surface is always detected by a reticle laser interferometer (hereinafter abbreviated as “reticle interferometer”) 16 via a movable mirror 15 with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. Is done. Here, actually, on the reticle stage RST, a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction are provided, corresponding to these moving mirrors. A reticle Y interferometer and a reticle X interferometer are provided, but these are typically shown as a movable mirror 15 and a reticle interferometer 16 in FIG. Here, at least one of the reticle Y interferometer and the reticle X interferometer, for example, the reticle Y interferometer, is a two-axis interferometer having two measurement axes, and the reticle stage RST is based on the measurement value of the reticle Y interferometer. In addition to the Y position, the rotation amount (yawing amount) in the θz direction (rotation direction around the Z axis) can also be measured. Position information (including rotation information such as yawing amount) of reticle stage RST from reticle interferometer 16 is supplied to stage controller 19 and main controller 20 via this. The stage control device 19 drives and controls the reticle stage RST via a reticle stage drive unit (not shown) based on the position information of the reticle stage RST in response to an instruction from the main control device 20.

前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLとしては、両側テレセントリックで所定の縮小倍率(例えば1/5、又は1/4)を有する屈折光学系が使用されている。   The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. As the projection optical system PL, a birefringent optical system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/5 or 1/4) is used.

前記ウエハステージWSTは、投影光学系PLの図1における下方で、不図示のベース上に配置されている。このウエハステージWST上にウエハホルダ25が載置されている。このウエハホルダ25上にウエハWが例えば真空吸着等によって固定されている。このウエハステージWSTは、図1のウエハステージ駆動部24により、X、Y、Z、θz(Z軸回りの回転方向)、θx(X軸回りの回転方向)、及びθy(Y軸回りの回転方向)の6自由度方向に駆動可能な単一のステージである。なお、残りのθz方向については、ウエハステージWST(具体的には、ウエハホルダ25)を回転可能に構成しても良いし、このウエハステージWSTのヨーイング誤差をレチクルステージRST側の回転により補正することとしても良い。   Wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below projection optical system PL in FIG. Wafer holder 25 is placed on wafer stage WST. A wafer W is fixed on the wafer holder 25 by, for example, vacuum suction. Wafer stage WST is rotated by X, Y, Z, θz (rotation direction around Z axis), θx (rotation direction around X axis), and θy (rotation around Y axis) by wafer stage drive unit 24 in FIG. It is a single stage that can be driven in the direction of 6 degrees of freedom. For the remaining θz direction, wafer stage WST (specifically, wafer holder 25) may be configured to be rotatable, and yawing error of wafer stage WST is corrected by rotation on reticle stage RST side. It is also good.

前記ウエハステージWSTの側面には、ウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」と略述する)18からのレーザビームを反射する移動鏡17が固定され、外部に配置されたウエハ干渉計18により、ウエハステージWSTのX方向、Y方向及びθz方向(Z軸回りの回転方向)の位置が例えば、0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。   A movable mirror 17 that reflects a laser beam from a wafer laser interferometer (hereinafter abbreviated as “wafer interferometer”) 18 is fixed to a side surface of the wafer stage WST. The positions of the wafer stage WST in the X direction, the Y direction, and the θz direction (rotation direction about the Z axis) are always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example.

本実施形態では、X軸及びY軸干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージWSTのX、Y位置の他、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))も計測可能となっている。   In the present embodiment, the X-axis and Y-axis interferometers are multi-axis interferometers having a plurality of measurement axes, and in addition to the X and Y positions of wafer stage WST, rotation (yawing (θz which is rotation around the Z axis) Rotation), pitching (θx rotation that is rotation around the X axis), and rolling (θy rotation that is rotation around the Y axis)) can also be measured.

このようにウエハ干渉計及び移動鏡はそれぞれ複数設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡17、ウエハ干渉計18として示されている。なお、このウエハ干渉計18により規定されるウエハステージWST(そのウエハステージWST上に保持されたウエハW)の移動位置を規定する静止座標系を、以下では「ステージ座標系」と呼ぶ。   As described above, a plurality of wafer interferometers and moving mirrors are provided, but in FIG. 1, these are typically shown as a moving mirror 17 and a wafer interferometer 18. A stationary coordinate system that defines the movement position of wafer stage WST (wafer W held on wafer stage WST) defined by wafer interferometer 18 is hereinafter referred to as a “stage coordinate system”.

また、ウエハステージWST上のウエハWの近傍には、基準マーク板FMが固定されている。この基準マーク板FMの表面は、ウエハWの表面と同じ高さに設定され、この表面には少なくとも一対のレチクルアライメント用基準マーク、及びアライメント検出系ASのベースライン計測用の基準マーク等が形成されている。   A reference mark plate FM is fixed in the vicinity of wafer W on wafer stage WST. The surface of the reference mark plate FM is set to the same height as the surface of the wafer W, and at least a pair of reticle alignment reference marks and a reference mark for baseline measurement of the alignment detection system AS are formed on this surface. Has been.

前記アライメント検出系ASは、投影光学系PLの側面に配置された、オフアクシス方式のアライメントセンサである。このアライメント検出系ASとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子(CCD)等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。このアライメント検出系ASの撮像結果が不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置20へ出力されている。   The alignment detection system AS is an off-axis alignment sensor disposed on the side surface of the projection optical system PL. As this alignment detection system AS, for example, a broadband detection light beam that does not sensitize a resist on a wafer is irradiated onto a target mark, and an image of the target mark formed on a light receiving surface by reflected light from the target mark is not shown. An image processing type FIA (Field Image Alignment) type sensor that captures an image of an index using an imaging device (CCD) or the like and outputs an image pickup signal thereof is used. In addition to the FIA system, a target mark is irradiated with coherent detection light, and scattered light or diffracted light generated from the target mark is detected, or two diffracted lights (for example, of the same order) generated from the target mark. Of course, it is possible to use an alignment sensor for detecting the interference by using them alone or in combination as appropriate. The imaging result of the alignment detection system AS is output to the main controller 20 via an alignment signal processing system (not shown).

制御系は、図1中、主制御装置20及びこの配下にあるステージ制御装置19などによって主に構成される。主制御装置20は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等の内部メモリから成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。   In FIG. 1, the control system is mainly configured by a main control device 20 and a stage control device 19 subordinate thereto. The main controller 20 includes a so-called microcomputer (or workstation) including an internal memory such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). , To control the entire device.

主制御装置20には、オペレータに対するマンマシンインターフェイスとしての、例えばキーボード,マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置、及びCRTディスプレイ(又は液晶ディスプレイ)等の表示装置や、各種情報を記憶する記憶装置(いずれも図示省略)が、外付けで接続されている。主制御装置20は、例えば走査露光動作が的確に実行されるように、例えばレチクルRとウエハWの同期走査、ウエハWのステッピング等を、レチクル干渉計16、ウエハ干渉計18の計測値に基づいて制御する。   The main controller 20 is a man-machine interface for an operator, for example, an input device including a pointing device such as a keyboard and a mouse, a display device such as a CRT display (or liquid crystal display), and various information. A storage device (not shown) for storage is connected externally. The main controller 20 performs, for example, synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, and the like based on the measurement values of the reticle interferometer 16 and the wafer interferometer 18 so that the scanning exposure operation is performed accurately. Control.

さらに、本実施形態の露光装置100は、投影光学系PLの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸AX方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射系と、その結像光束のウエハWの表面での各反射光束を、それぞれスリットを介して受光する不図示の受光系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系を備えている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平6−283403号公報などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができ、ここでは詳細な説明を省略する。この多点フォーカス検出系の出力が主制御装置20に供給されている。主制御装置20では、この多点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づいてステージ制御装置19及びウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWSTをZ方向及び傾斜方向に駆動する。   Further, the exposure apparatus 100 of the present embodiment supplies an image forming light beam for forming a plurality of slit images toward the best image forming surface of the projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction (not shown). And an oblique incidence type multi-point focus detection system comprising a light receiving system (not shown) that receives each reflected light beam of the imaging light beam on the surface of the wafer W through a slit. As this multipoint focus detection system, one having the same configuration as that disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 can be used, and detailed description thereof is omitted here. The output of this multipoint focus detection system is supplied to the main controller 20. Main controller 20 drives wafer stage WST in the Z direction and the tilt direction via stage controller 19 and wafer stage drive unit 24 based on the wafer position information from the multipoint focus detection system.

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100により、ウエハWに対して第2層目(セカンドレイヤ)以降の層の露光処理を行う際の動作について、図2、図6のウエハWの上面図及び主制御装置20内のCPUの処理アルゴリズムを示す図3、図4、図5のフローチャート、図7に示されるグラフに沿って説明する。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 2, the exposure apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above performs the exposure process for the second layer (second layer) and subsequent layers on the wafer W. 6, the top view of the wafer W, the processing algorithm of the CPU in the main controller 20 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3, 4 and 5, and the graph shown in FIG. 7.

ウエハW上には、図2に示されるように、前層までの処理工程で複数(例えばpmax個)のショット領域SApが配列上に形成されている。このショット領域SApの配列によって規定される座標系をαβ座標系とする。この場合、α軸がx軸に対応し、β軸がy軸に対応する。隣接するショット領域間の100μm幅程度のストリートライン上には、ウエハアライメントXマーク(ウエハXマーク)MXp、ウエハアライメントYマーク(ウエハYマーク)MYpがそれぞれ形成されている。このうち、ウエハXマークMXpのX位置は、ショット領域SAp(の中心Cp)のX(α)座標に設計上一致し、ウエハYマークMYpのY位置は、ショット領域SAp(の中心Cp)のY(β)座標に設計上一致するようになっている。すなわち、設計上は、ウエハXマークMXpのX位置とウエハYマークMYpのY位置とにより、ショット領域SAp(の中心Cp)の位置座標(これを、(MXp,MYp)とする)が求められるようになっている。 On the wafer W, as shown in FIG. 2, a plurality of (for example, p max ) shot regions SA p are formed on the array in the processing steps up to the previous layer. A coordinate system defined by the arrangement of the shot areas SA p is defined as an αβ coordinate system. In this case, the α axis corresponds to the x axis, and the β axis corresponds to the y axis. A wafer alignment X mark (wafer X mark) MX p and a wafer alignment Y mark (wafer Y mark) MY p are formed on street lines having a width of about 100 μm between adjacent shot regions. Among these, the X position of the wafer X mark MX p coincides with the X (α) coordinate of the shot area SA p (center C p ) by design, and the Y position of the wafer Y mark MY p is the shot area SA p ( Is designed to coincide with the Y (β) coordinate of the center C p ). That is, in terms of design, the position coordinates of the shot area SA p (center C p ) (which is expressed as (MX p , MY p )) by the X position of the wafer X mark MX p and the Y position of the wafer Y mark MY p. Is required).

なお、上述したようなウエハW上のショット領域SApなどに関する情報(ショット数、ショットサイズ、配置、アライメントマークの配置、種類などに関するいわゆるショットマップデータ)は、リソグラフィシステムのホストコンピュータから主制御装置20の不図示の記憶装置にダウンロードされているものとする。 Incidentally, the shot area SA p concerning information residing on the wafer W as described above (number of shots, shot size, placement, placement of the alignment mark, the type called shot map data for connections), the main control unit from a host computer of a lithography system It is assumed that it has been downloaded to 20 storage devices (not shown).

図3に示されるように、まず、ステップ301において、不図示のレチクルローダを介して、レチクルステージRST上にレチクルRをロードする。このレチクルロードが終了すると、次のステップ303→ステップ305において、不図示のレチクルアライメント系及び前述した基準マーク板FMなどを用いたレチクルアライメント、アライメント検出系ASなどを用いたベースライン計測等の準備処理を行う。この一連の準備処理により、ロードされたレチクルRとステージ座標系(XY座標系)の相対位置関係が求められ、かつ、レチクルRの投影中心と、アライメント検出系ASの検出中心との距離であるベースラインが求められる。このような一連の準備処理が終了すると、主制御装置20では、ウエハロード、ウエハアライメント(ここではEGA方式のウエハアライメント)及びウエハW上の各ショット領域SApに対する重ね合わせ露光を行う。なお、本実施形態では、このように、ステージ座標系におけるレチクルRの投影中心に対応する位置が、ステージ座標系における重ね合わせ露光の際の基準位置となる。 As shown in FIG. 3, first, in step 301, reticle R is loaded onto reticle stage RST via a reticle loader (not shown). When this reticle loading is completed, in the next step 303-> step 305, preparations such as reticle alignment using a reticle alignment system (not shown) and the above-described reference mark plate FM, baseline measurement using the alignment detection system AS, etc. Process. By this series of preparation processes, the relative positional relationship between the loaded reticle R and the stage coordinate system (XY coordinate system) is obtained, and the distance between the projection center of the reticle R and the detection center of the alignment detection system AS. A baseline is required. When this series of preparatory processing is completed, the main controller 20, wafer loading, the and overlay exposure for each shot area SA p on the wafer W wafer alignment (wafer alignment by the EGA method in this case) performed. In the present embodiment, the position corresponding to the projection center of the reticle R in the stage coordinate system is the reference position in the overlay exposure in the stage coordinate system.

まず、ステップ307では、不図示の記憶装置からショットマップを取得し、内部メモリに保持する。このショットマップにより、後述するウエハアライメントの際に、ステージ座標系における位置情報を計測する特定区画領域としてのサンプルショット領域の配置及び数(サンプル数)が後述するように決定される。次のステップ309では、不図示のウエハローダを介して、ウエハWをウエハステージWST上(具体的には、ウエハホルダ25上)にロードする。なお、本実施形態では、ウエハWのロードに先立って、不図示のプリアライメント装置により、ステージ座標系(XY座標系)と、図2のαβ座標系(以下、「ウエハ座標系」と略述する)とがある程度まで一致するように、ウエハステージWSTに対するウエハWの回転ずれと中心位置ずれが高精度に調整されるいわゆるプリアライメントが実施されており、ロード後にウエハWの回転ずれ及び中心位置ずれを調整するいわゆるサーチアライメントが不要となっているものとする。   First, in step 307, a shot map is acquired from a storage device (not shown) and held in an internal memory. With this shot map, the arrangement and number of sample shot areas (number of samples) as specific section areas for measuring position information in the stage coordinate system are determined as will be described later during wafer alignment described later. In the next step 309, the wafer W is loaded on the wafer stage WST (specifically, on the wafer holder 25) via a wafer loader (not shown). In this embodiment, prior to loading of the wafer W, a pre-alignment apparatus (not shown) is used to briefly describe the stage coordinate system (XY coordinate system) and the αβ coordinate system (hereinafter referred to as “wafer coordinate system”) in FIG. So that the rotational deviation and the center position deviation of the wafer W with respect to the wafer stage WST are adjusted with high precision, so that the rotation deviation and the center position of the wafer W are loaded after loading. It is assumed that so-called search alignment for adjusting the deviation is unnecessary.

次のサブルーチン311では、ウエハアライメント処理を行う。このウエハアライメント処理では、ステージ座標系における、ウエハW上のショット領域SApの配列を推定し、その配列にしたがって全ショット領域SApの中心Cpの位置座標を算出する。なお、このウエハアライメント処理については、後で詳述する。 In the next subroutine 311, wafer alignment processing is performed. In this wafer alignment process, the arrangement of shot areas SA p on the wafer W in the stage coordinate system is estimated, and the position coordinates of the center C p of all shot areas SA p are calculated according to the arrangement. The wafer alignment process will be described later in detail.

次いで、ステップ313では、ショット領域の配列番号を示すカウンタpの値(以下、「カウンタ値p」とする)に1をセットし、最初のショット領域SApを露光対象領域とする。 Next, in step 313, 1 is set to the value of the counter p indicating the array number of the shot area (hereinafter referred to as “counter value p”), and the first shot area SA p is set as the exposure target area.

次に、ステップ315では、サブルーチン311において算出され内部メモリに保持された露光対象領域の配列座標(各ショット領域SApの中心位置座標)に基づいて、ウエハWの位置が、上記レチクルRの投影中心に対応する位置から逆算して、ウエハW上の露光対象のショット領域SApに対し、走査露光により正確な重ね合わせ露光を行う為の加速開始位置となるように、ステージ制御装置19、ウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWSTを移動させるとともに、レチクルRの位置が加速開始位置となるようにステージ制御装置19、レチクルステージ駆動部(不図示)を介して、レチクルステージRSTを移動させる。 Next, in step 315, based on the arrangement coordinates of the exposure area which is held in the internal memory is calculated in the subroutine 311 (center position coordinates of each shot area SA p), the position of the wafer W is, the projection of the reticle R Back-calculating from the position corresponding to the center, the stage control device 19 and the wafer are positioned so as to be the acceleration start position for performing accurate overlay exposure by scanning exposure on the exposure target shot area SA p on the wafer W. Wafer stage WST is moved via stage drive unit 24, and reticle stage RST is moved via stage control device 19 and reticle stage drive unit (not shown) so that the position of reticle R becomes the acceleration start position. .

ステップ317では、レチクルステージRSTとウエハステージWSTの相対走査を開始する。そして、両ステージRST、WSTがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、不図示の照明系からの照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。そして、レチクルRのパターン領域の異なる領域が照明光ILで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより走査露光が終了する。これにより、レチクルRのパターンが投影光学系PLを介してウエハW上の露光対象のショット領域SApに縮小転写される。 In step 317, relative scanning of reticle stage RST and wafer stage WST is started. When both stages RST and WST reach their respective target scanning speeds and reach a constant speed synchronization state, the pattern area of the reticle R starts to be illuminated by illumination light IL from an illumination system (not shown), and scanning exposure is started. The Then, different areas of the pattern area of the reticle R are sequentially illuminated with the illumination light IL, and the scanning exposure is completed when the illumination on the entire pattern area is completed. Thus, the pattern of reticle R is reduced and transferred onto the shot area SA p to be exposed on the wafer W via the projection optical system PL.

ステップ319では、カウンタ値pを参照し、全てのショット領域SApに露光が行われたか否かを判断する。ここでは、p=1、すなわち、最初のショット領域SA1に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップ319での判断は否定され、ステップ321に移行する。 In step 319, referring to the counter value p, it is determined whether the exposure has been performed on all of the shot areas SA p. Here, since p = 1, that is, only the first shot area SA 1 has been exposed, the determination at step 319 is denied and the routine proceeds to step 321.

ステップ321では、カウンタ値pをインクリメント(p←p+1)して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップ315に戻る。   In step 321, the counter value p is incremented (p ← p + 1), the next shot area is set as the exposure target area, and the process returns to step 315.

以下、ステップ319での判断が肯定されるまで、ステップ315→ステップ317→ステップ319→ステップ321の処理、判断が繰り返される。ウエハW上の全てのショット領域SApへのパターンの転写が終了すると、ステップ319での判断が肯定され、ステップ323に移行する。 Thereafter, the processing and determination of step 315 → step 317 → step 319 → step 321 are repeated until the determination in step 319 is affirmed. When the pattern transfer to all the shot areas SA p on the wafer W is completed, the determination in step 319 is affirmed, and the process proceeds to step 323.

ステップ323では、不図示のウエハローダに対しウエハWのアンロードを指示する。これにより、ウエハWは、ウエハホルダ25上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置100にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送される。   In step 323, an instruction to unload the wafer W is given to a wafer loader (not shown). As a result, the wafer W is unloaded from the wafer holder 25 and then transferred to a coater / developer (not shown) connected inline to the exposure apparatus 100 by a wafer transfer system (not shown).

次のステップ325では、ロット内のすべてのウエハWの露光が終了したか否か判断する。この判断が肯定されれば、露光処理を終了し、否定されればステップ309に戻る。ここでは、まだロット内の先頭(1枚目)のウエハWの露光が終了しただけなので、判断は否定され、ステップ309に戻る。   In the next step 325, it is determined whether or not the exposure of all the wafers W in the lot has been completed. If this determination is affirmative, the exposure process is terminated, and if negative, the process returns to step 309. Here, since the exposure of the first (first) wafer W in the lot has only been completed, the determination is denied and the process returns to step 309.

以降、図3のステップ325における判断が肯定されるまで、ステップ309(ウエハロード)→サブルーチン311(ウエハアライメント)→ステップ313〜ステップ321(露光)→ステップ323(ウエハアンロード)→ステップ325(ロット終了判断)のループ処理が、ロット内のウエハWそれぞれを処理対象として順次実行される。ステップ325における判断が肯定されると、一連の露光処理を終了する。   Thereafter, step 309 (wafer load) → subroutine 311 (wafer alignment) → step 313 to step 321 (exposure) → step 323 (wafer unload) → step 325 (lot) until the determination in step 325 of FIG. 3 is affirmed. (End determination) loop processing is sequentially executed for each wafer W in the lot. If the determination in step 325 is affirmative, the series of exposure processing is terminated.

すなわち、上記露光処理においては、ロット内のウエハWに対し、ウエハステージWST上に順次ロードされたウエハWを処理対象として、ウエハアライメント処理、露光処理が施される。   That is, in the above exposure processing, wafer alignment processing and exposure processing are performed on wafers W in a lot, with wafers W sequentially loaded on wafer stage WST being processed.

≪ウエハアライメント処理≫
次に、サブルーチン311のウエハアライメント処理について説明する。このウエハアライメント処理では、EGA方式を採用するが、ここではまず、本実施形態で採用される高次EGA方式について説明する。
≪Wafer alignment process≫
Next, the wafer alignment process in the subroutine 311 will be described. In this wafer alignment process, the EGA method is adopted. First, the high-order EGA method adopted in this embodiment will be described.

ステージ座標系におけるウエハWに形成されたウエハマークMXp、MYpの実際の形成位置が、設計位置からずれる(すなわちショット領域SApの形成位置が設計位置からずれる)のは、ウエハステージWSTの移動位置を規定するステージ座標系(X,Y)と、ウエハ座標系(α,β)との不整合が原因である。 The actual formation position of the wafer marks MX p and MY p formed on the wafer W in the stage coordinate system deviates from the design position (that is, the formation position of the shot area SA p deviates from the design position). This is due to a mismatch between the stage coordinate system (X, Y) that defines the movement position and the wafer coordinate system (α, β).

この不整合により生ずる、ショット領域SApの中心位置Cpの設計上の位置座標を(x,y)とし、ステージ座標系における実際の位置座標を(x’,y’)とすると、設計上の位置座標(x,y)と、実際の位置座標(x’,y’)との関係を示すモデル式は次式、すなわちx、yの2変数の多項式で表される。 If the design position coordinate of the center position C p of the shot area SA p caused by this mismatch is (x, y) and the actual position coordinate in the stage coordinate system is (x ′, y ′), The model expression indicating the relationship between the position coordinates (x, y) of the actual position coordinates (x ′, y ′) is expressed by the following expression, that is, a polynomial of two variables of x and y.

Figure 2006148013
ここで、a0〜a9、b0〜b9は、このモデル式の各項の係数であり、これを以下では、「EGAパラメータ」とも呼ぶ。
Figure 2006148013
Here, a 0 to a 9 and b 0 to b 9 are coefficients of each term of this model formula, and are also referred to as “EGA parameters” below.

EGA方式では、ショット領域SApの設計上の位置座標を、上記式(1)のモデル式の(x,y)に代入し、(x’,y’)を、ショット領域SApの実際の位置座標として求め、位置合わせの際には、これをステージ座標系におけるショット領域SAgの中心位置として用いるのであるが、そのためには、上記式(1)のEGAパラメータa0〜a9、b0〜b9の値を求める必要がある。そして、このEGAパラメータa0〜a9、b0〜b9を求めるため、本実施形態では、まず、ウエハW上のショット領域SApから後述する方法により選択された幾つかのサンプルショット領域SAg(g=1、2、…、h)に付設された何個(例えばh個)かのウエハマークのステージ座標系における位置座標(MXg,MYg)を実測する。そして、そのサンプルショット領域SAgの実測位置座標と、h個の実測されたウエハマークのショット内座標系(ショット領域の中心を原点とする座標系)における設計上の位置とを用いて、上記式(1)に示されるモデル式に基づいて、統計的処理(例えば最小二乗法)を実行し、次式に示される評価関数Eの値が最小となるような、上記式(1)のモデル式におけるEGAパラメータa0〜a9、b0〜b9の値を推定する。 In the EGA method, the design position coordinates of the shot area SA p are substituted into (x, y) of the model expression of the above expression (1), and (x ′, y ′) is substituted with the actual shot area SA p . The position coordinates are obtained and used as the center position of the shot area SA g in the stage coordinate system in the alignment. For this purpose, the EGA parameters a 0 to a 9 , b in the above equation (1) are used. it is necessary to obtain the value of 0 ~b 9. In order to obtain the EGA parameters a 0 to a 9 and b 0 to b 9 , in this embodiment, first, several sample shot areas SA selected from a shot area SA p on the wafer W by a method to be described later are used. The position coordinates (MX g , MY g ) in the stage coordinate system of several (for example, h) wafer marks attached to g (g = 1, 2,..., h) are actually measured. Then, using the actually measured position coordinates of the sample shot area SA g and the design position in the in-shot coordinate system (coordinate system with the center of the shot area as the origin) of the h actually measured wafer marks, Based on the model expression shown in Expression (1), statistical processing (for example, the method of least squares) is executed, and the model of the above Expression (1) that minimizes the value of the evaluation function E shown in the following Expression The values of EGA parameters a 0 to a 9 and b 0 to b 9 in the equation are estimated.

Figure 2006148013
すなわち、この評価関数Eは、計測されるショット領域に対応する各ウエハマークMXg、MYgの上記式(1)により求められる予想位置(MXg’,MYg’)とその位置の実測値(MXg,MYg)との残差の二乗和を、ウエハマークのサンプル数hで割ったもの(すなわち残差の二乗和の平均)である。
Figure 2006148013
That is, the evaluation function E is obtained by calculating the expected position (MX g ′, MY g ′) of the wafer marks MX g and MY g corresponding to the shot area to be measured, which is obtained by the above equation (1), and the actual value of the position. The residual sum of squares with (MX g , MY g ) is divided by the number h of wafer mark samples (that is, the average of the residual sum of squares).

以下、ウエハアライメント処理を、図4に示されるサブルーチン311のフローチャートに沿って説明する。なお、上述したように、このサブルーチン311は、処理対象となるウエハWが切り替わる毎に(図3のステップ309〜ステップ325が繰り返される度に)、そのウエハWに対し1回実行されるようになる。   Hereinafter, the wafer alignment processing will be described along the flowchart of the subroutine 311 shown in FIG. As described above, this subroutine 311 is executed once for the wafer W every time the wafer W to be processed is switched (every time Steps 309 to 325 in FIG. 3 are repeated). Become.

サブルーチン401では、アライメント検出系ASによりステージ座標系における位置情報の検出を行うサンプルショット領域SAgの選択を行う。ここで、本実施形態におけるサンプルショット領域SAgの選択方法の原理について説明する。図6には、ウエハW上のショットマップ(ショット配列)が示されている。なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、通常よりも多いが、1枚のウエハW上に計269個の正方形のショット領域SApが形成されているものとして説明を行う。 In subroutine 401, the selection of sample shot areas SA g to detect the position information in the stage coordinate system by the alignment detection system AS. Here, a description will be given of the principle of the selection method of the sample shot areas SA g in this embodiment. FIG. 6 shows a shot map (shot arrangement) on the wafer W. In the present embodiment, in order to simplify the description, the description will be made assuming that a total of 269 square shot areas SA p are formed on one wafer W, although more than usual.

図6では、ウエハWのショット配列上に重ね合わせるようにして、2つの同心円C1、C2が点線で示されている。同心円C1、C2は、ウエハWの略中心を中心とする円である。同心円C2は、ウエハW上の最も外周のショット領域SAp上を通過するような大きさの円であり、同心円C1と同心円C2との半径の比は、1:2となっている。図6では、複数のショット領域SApの中から選択された、ステージ座標系における位置座標をアライメント検出系ASにより計測されるサンプルショット領域SAgが、斜線で表示されている。すなわち、本実施形態では、図6に示されるように、サンプルショット領域SAgとして、図示された複数の同心円C1、C2上に配置されたショット領域SApが選択される。 In FIG. 6, two concentric circles C <b> 1 and C <b> 2 are indicated by dotted lines so as to be superimposed on the shot arrangement of the wafer W. The concentric circles C1 and C2 are circles centered on the approximate center of the wafer W. Concentric C2 is the size of the circle that passes through the outermost shot upper region SA p on the wafer W, the radius of the ratio of the concentric circle C1 concentric C2 is 1: 2. In FIG. 6, sample shot areas SA g selected from the plurality of shot areas SA p and whose position coordinates in the stage coordinate system are measured by the alignment detection system AS are displayed with diagonal lines. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 6, as the sample shot areas SA g, the shot area SA p disposed on a plurality of concentric circles C1, C2, which is shown, is selected.

複数の同心円C1、C2上にあるショット領域SApを、サンプルショット領域SAgとして選択する理由について説明する。 The reason why the shot area SA p on the plurality of concentric circles C1 and C2 is selected as the sample shot area SA g will be described.

まず、説明を簡単にするために、上記式(1)に示されるような2つの変数x、yを有する多項式ではなく、次式で示される1つの変数xを有する多項式の係数を推定する場合について考える。   First, in order to simplify the description, when estimating a coefficient of a polynomial having one variable x represented by the following equation instead of a polynomial having two variables x and y as represented by the above equation (1): think about.

Figure 2006148013
ここで、xが取りうる値の範囲を規定する区間[t1,t2]内における複数のx位置xgについて、それぞれ複数のデータの組(xg,f(xg))(1≦g≦h)が得られているとする。このデータ組(xg,f(xg))から係数dkを推定する場合、すべての(xg,f(xg))が上記式(3)を満たしていれば、係数dkを正しく推定することができる。しかし、区間[t1,t2]内における複数のデータの組(xg,f(xg))のf(xg)が何らかの計測装置により計測された計測値であるような場合は、そのf(xg)に計測誤差が含まれるようになる。ここで、計測誤差εは、偶然誤差であり、平均0、分散σ2の正規分布に従うものとし、その期待値を|ε|とする。すなわち、ここでは、区間[t1,t2]のいずれの計測点でf(xg)を計測しても、その計測誤差の期待値|ε|は同じであると仮定する。
Figure 2006148013
Here, a plurality of data sets (x g , f (x g )) (1 ≦ 1) for a plurality of x positions x g in the interval [t 1 , t 2 ] defining the range of values that x can take. It is assumed that g ≦ h) is obtained. When estimating the coefficient d k from this data set (x g , f (x g )), if all (x g , f (x g )) satisfy the above equation (3), the coefficient d k is calculated. It can be estimated correctly. However, the interval [t 1, t 2] If such a plurality of sets of data (x g, f (x g )) of f (x g) are measured values by some measuring device within the The measurement error is included in the f (x g ). Here, the measurement error ε is a coincidence error and follows a normal distribution with an average of 0 and a variance σ 2 , and its expected value is | ε |. That is, here, it is assumed that the expected value | ε | of the measurement error is the same even if f (x g ) is measured at any measurement point in the section [t 1 , t 2 ].

ここで、推定された各項の係数dkを係数ekとすることにより、上記式(3)の多項式f(x)を、その係数をekとする次式で示されるg(x)に置き換える。 Here, by the coefficients d k of each term that has been estimated that the coefficient e k, the equation polynomial f (x) of (3), indicated the coefficient by the following equation to e k g (x) Replace with

Figure 2006148013
この推定された多項式(4)と上記式(3)の多項式(真のモデル)との誤差(推定誤差)(Δ(x)とする)は、次式で示される。
Figure 2006148013
The error (estimated error) (referred to as Δ (x)) between the estimated polynomial (4) and the polynomial (true model) of the above equation (3) is expressed by the following equation.

Figure 2006148013
上記式(5)より、推定されたモデルと真のモデルとの間に生ずる推定誤差Δ(x)もn次の多項式となることがわかる。
Figure 2006148013
From the above equation (5), it can be seen that the estimation error Δ (x) generated between the estimated model and the true model is also an n-order polynomial.

一般に、このような多項式は、x→±∞で発散するため、推定誤差の大きさ|Δ(x)|が上記式(5)で表される場合には、xの絶対値|x|が大きくなるにしたがって、推定誤差|Δ(x)|が単調に増加するようになる。その推定誤差|Δ(x)|の単調増加がどのx位置から始まるかは、上記式(3)の性質に依存するが、実測データの中に、xgが取りうる範囲の区間の両端x=t1,x=t2付近の計測データが含まれていれば、少なくとも、x=t1、t2近傍での計測誤差|Δ(x)|は、|ε|程度になると期待することができる。一方、与えられた計測データの中に、x座標が区間[t1,t2]の中央付近のものしか含まれておらず、x=t1又はx=t2が上記式(3)の単調増加領域に含まれていた場合には、x=t1、x=t2近傍での計測誤差|Δ(x)|は、|ε|より大きくなってしまう可能性を否定することができない。したがって、この場合、計測データの中に、区間[t1,t2]の両端に近い点の計測データが必ず含まれるようにする(すなわち、区間[t1,t2]の両端に近い計測点が必ず含まれるようにする)のが推定精度の観点から見て望ましい。 In general, since such a polynomial diverges from x → ± ∞, when the magnitude of the estimation error | Δ (x) | is expressed by the above equation (5), the absolute value | x | As the value increases, the estimation error | Δ (x) | increases monotonously. Whether the monotonic increase of the estimation error | Δ (x) | starts from which x position depends on the property of the above equation (3), but both ends x of the section of the range x g can take in the measured data. If measurement data near t = x 1 and x = t 2 is included, at least the measurement error | Δ (x) | near x = t 1 and t 2 should be expected to be about | ε |. Can do. On the other hand, the given measurement data includes only the x coordinate near the center of the section [t 1 , t 2 ], and x = t 1 or x = t 2 is expressed by the above equation (3). If it is included in the monotonically increasing region, the possibility that the measurement error | Δ (x) | near x = t 1 and x = t 2 will be larger than | ε | cannot be denied. . Therefore, in this case, in the measurement data, the interval [t 1, t 2] so that the measurement data points are always included close to both ends (i.e., measured close to the ends of the interval [t 1, t 2] It is desirable from the viewpoint of estimation accuracy to ensure that points are included.

また、1変数のn次の多項式には、(n+1)個の係数が存在するので、これら係数の値を推定するためには、少なくとも(n+1)組の計測データが必要となる。この(n+1)組の計測データが取得される計測点は、変数xが取りうる区間内で、均等に点在しているのが望ましい。なぜならば、仮に、その区間の一部に計測データが取得される計測点の位置が集中し、計測データが取得される計測点の区間内の分布が偏っていた場合には、その部分に存在する計測データに含まれる計測誤差に、推定結果(式(4)の係数ekの値)が大きく左右されるようになるとともに、計測データの数が少ない区間における推定誤差が大きくなる可能性があるからである。 In addition, since there are (n + 1) coefficients in an n-order polynomial of one variable, at least (n + 1) sets of measurement data are necessary to estimate the values of these coefficients. It is desirable that the measurement points from which (n + 1) sets of measurement data are acquired are evenly scattered within the interval that the variable x can take. This is because if the position of the measurement point from which measurement data is acquired is concentrated in a part of the section and the distribution in the section of the measurement point from which measurement data is acquired is biased, it exists in that part. the measurement error contained in the measurement data to the estimation result with so (equation (the value of the coefficient e k 4)) is largely, possibly estimation error for a small number section of the measurement data is large Because there is.

一例として、推定する多項式を図7に示されるような2次関数とした場合について説明する。この場合、推定すべき係数は3個となるから、推定に用いる計測データも3組あればよい。ここで、上述した推定精度の観点から、上述したように、推定に用いる3組の計測データのうち、2組の計測データとして、x=t1付近の計測データ(x1、f(x1))と、x=t2付近の計測データ(x2、f(x2))とをそれぞれ計測するものとする。図7には、この2組の計測データを推定に用いることを前提として、さらに、3組目の計測データとして、x=t1とx=t2の中間付近の計測データ、すなわちx=x3の計測データ(x3、f(x3))を選択した場合と、x=x2付近のx=x3’の計測データ(x3’、f(x3’))とした場合とでそれぞれ推定される推定結果(2次関数g、g’)が示されている。図7からわかるように、3組の計測データの配置状態の分布に偏りがある場合に推定された2次関数g’より、3組の計測データが均等に散らばっている場合に推定された2次関数gの方が真のモデルである2次関数fに近いことがわかる。 As an example, the case where the polynomial to be estimated is a quadratic function as shown in FIG. 7 will be described. In this case, since there are three coefficients to be estimated, three sets of measurement data may be used for estimation. Here, from the viewpoint of the estimation accuracy described above, as described above, among the three sets of measurement data used for estimation, two sets of measurement data are measured data near x = t 1 (x 1 , f (x 1 )) And measurement data near x = t 2 (x 2 , f (x 2 )) are measured. In FIG. 7, on the assumption that these two sets of measurement data are used for estimation, the third set of measurement data is measured data in the middle of x = t 1 and x = t 2 , that is, x = x. When 3 measurement data (x 3 , f (x 3 )) are selected, and when x = x 3 ′ measurement data (x 3 ′, f (x 3 ′)) near x = x 2 The estimation results (quadratic functions g and g ′) estimated respectively in FIG. As can be seen from FIG. 7, 2 estimated when the three sets of measurement data are evenly scattered from the quadratic function g ′ estimated when the distribution of the arrangement state of the three sets of measurement data is biased. It can be seen that the quadratic function g is closer to the quadratic function f which is a true model.

以上述べたように、計測データから1変数の多項式を推定する場合には、変数がとりうる範囲の両端近傍の計測データが得られる計測点が配置されるのが望ましく、かつ、複数の計測データが取得される計測点を、均等に点在するように配置するのが望ましい。このような傾向は、3次以上の多項式の推定でも同じであり、計測範囲の両端近傍に計測点があり、推定に用いる計測データが取得される計測点を、区間内にできるだけ均等に点在させるようにすべきであることにかわりはない。   As described above, when estimating a single-variable polynomial from measurement data, it is desirable that measurement points from which measurement data near both ends of the range that the variable can take are obtained, and a plurality of measurement data It is desirable to arrange the measurement points from which are acquired to be evenly scattered. This tendency is the same for the estimation of the third-order or higher polynomial, where there are measurement points near both ends of the measurement range, and measurement points from which measurement data used for estimation are acquired are scattered as evenly as possible within the section. There is no substitute for what should be done.

次に、上記式(1)に示されるようなステージ座標系のX軸、Y軸にそれぞれ対応する2つの変数(x、y)の多項式の係数(ウエハW上のショット配列のモデル式)を推定する場合について説明する。まず、上記式(1)に示されるようなモデル式を、一般的に表現すると次式のようになる。   Next, polynomial coefficients of two variables (x, y) corresponding to the X-axis and Y-axis of the stage coordinate system as shown in the above equation (1) (a model equation for shot arrangement on the wafer W) are obtained. A case of estimation will be described. First, the model equation as shown in the above equation (1) is generally expressed as the following equation.

Figure 2006148013
ウエハW内のサンプルショット領域SAgで得られた計測データを(xg,yg)(1≦g≦h)とする((xg,yg)が取りうる範囲は、ウエハW上の領域(ショット領域SApが形成されている範囲)である)。この場合にも、計測データを取得する計測点の中に、x,yが取りうる範囲の端部の計測点が含まれているのが望ましい。この場合には、ウエハWに対応する範囲がx,yの取りうる範囲となるので、ウエハWの最外周のショット領域SApがサンプルショット領域SAgとして選択されるのが望ましいということになる。
Figure 2006148013
The measurement data obtained in the sample shot area SA g in the wafer W is (x g , y g ) (1 ≦ g ≦ h), and the range that ((x g , y g ) can take is on the wafer W. Region (range in which the shot region SA p is formed)). Also in this case, it is desirable that the measurement points for acquiring the measurement data include the measurement points at the end of the range that x and y can take. In this case, since the range corresponding to the wafer W is a range that can be taken by x and y, it is desirable that the outermost shot area SA p of the wafer W is selected as the sample shot area SA g. .

また、ウエハWの略中心を通過する任意の直線をy=cx(cは実数)とし、その直線上の計測点についてのみ考えると、上記式(6)を次式のように変換することができる。   Further, if an arbitrary straight line passing through the approximate center of the wafer W is y = cx (c is a real number) and only the measurement points on the straight line are considered, the above equation (6) can be converted into the following equation. it can.

Figure 2006148013
このように、x、y2変数の多項式である上記式(6)を、xについてのn次の多項式に変換することができる。これにより、fx(x,y)、fy(x、y)の推定(得られた実測値による最小二乗法を用いた各係数pkl、qklの推定)には、x座標が異なる計測データが、少なくともn+1個必要であることがわかる。また、上述したように、2つの変数の多項式であっても、n+1個の計測データ各々が計測される計測点が、x軸方向に均等に点在するようにそれらを配置するのが望ましい。
Figure 2006148013
Thus, the above equation (6), which is a polynomial of x and y2 variables, can be converted into an nth-order polynomial for x. Thus, f x (x, y), the f y (x, y) estimation (each coefficient p kl using the least squares method according to the obtained measured values, the estimation of q kl) is, x-coordinate is different It can be seen that at least n + 1 pieces of measurement data are required. In addition, as described above, even in the case of a polynomial of two variables, it is desirable to arrange the measurement points at which each of n + 1 pieces of measurement data is evenly scattered in the x-axis direction.

上記変換(2変数x、yの多項式から1変数xの多項式への変換)は、yについても同様に行うことができ、やはり、個々の計測データが得られる計測点がy軸方向に関して均等に点在するようにそれらを配置するのが望ましい。   The above conversion (conversion from a polynomial of two variables x and y to a polynomial of one variable x) can be performed in the same way for y, and the measurement points at which individual measurement data can be obtained are equally distributed in the y-axis direction. It is desirable to arrange them so that they are interspersed.

以上述べた理由により、本実施形態では、図6に示されるように、X軸方向及びY軸方向に関する計測データの均等分布(換言すれば、ウエハWの任意の直径方向における計測データの均等分布)を実現するために、ウエハWの略中心を中心とする複数の同心円C1、C2(同心円C2は、最外のショット領域SApに対応)上に、かつ、均等に点在するショット領域SApをサンプルショット領域SAgとして選択する。 For the reasons described above, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the uniform distribution of measurement data in the X-axis direction and the Y-axis direction (in other words, the uniform distribution of measurement data in an arbitrary diameter direction of the wafer W). ) in order to realize a plurality of concentric circles C1, C2 (concentric C2 around the approximate center of the wafer W, on the corresponding) to the outermost of the shot area SA p, and the shot area SA interspersed evenly selecting p as sample shot areas SA g.

なお、同心円の数は、推定する多項式の最高次数(nとする)に依存する。本実施形態では、推定する多項式の最高次数が奇数であるか、偶数であるかにより、同心円の数の算出式が異なる。本実施形態のように、推定する多項式の最高次数nが奇数である場合にはウエハWの略中心を通過する任意の直線方向に、n+1個の計測データが必要となるため、その最高次数nに1を足して2で割った数を、同心円の数とする。例えば、推定する多項式の最高次数nが、式(1)に示されるように3次(奇数)である場合には、(3+1)/2=2が同心円の数となる。これにより、図6に示されるようなウエハWでは、同心円C1、C2の2つが選択されている。一方、推定する多項式の最高次数nが偶数である場合には、同心円の数を、その最高次数にnを2で割った数とし、さらに、ウエハWの略中心のショット領域SApをサンプルショット領域SAgに追加する。 Note that the number of concentric circles depends on the highest degree (n) of the polynomial to be estimated. In the present embodiment, the calculation formula for the number of concentric circles differs depending on whether the highest degree of the polynomial to be estimated is an odd number or an even number. As in the present embodiment, when the highest order n of the polynomial to be estimated is an odd number, n + 1 pieces of measurement data are required in an arbitrary linear direction passing through the approximate center of the wafer W. Therefore, the highest order n The number obtained by adding 1 to 1 and dividing by 2 is the number of concentric circles. For example, when the highest order n of the polynomial to be estimated is the third order (odd number) as shown in Expression (1), (3 + 1) / 2 = 2 is the number of concentric circles. Thereby, in the wafer W as shown in FIG. 6, two concentric circles C1 and C2 are selected. On the other hand, when the highest order n of the polynomial to be estimated is an even number, the number of concentric circles is the number obtained by dividing n by 2 to the highest order, and the shot area SA p at the substantially center of the wafer W is sample shot. Add to region SA g .

ところで、上記式(1)に示されるような多項式の係数の数は、その最高次数をnとすると、1つの多項式につき(n+1)(n+2)/2で、式の数は2つであるから、(n+1)(n+2)個となる。したがって、各同心円でのサンプルショット領域SAgの数を同じとすると、1つの同心円上におけるサンプルショット領域の数は、(n+1)(n+2)/{(n+1)/2}=2(n+2)となる。例えば、本実施形態では、多項式の最高次数nは3であるので、多項式の係数の数は10個となり、1つの同心円上におけるサンプルショット領域SAgの数は、10個となる。図6では、同心円C1、C2それぞれに対応してそれぞれ10個のショット領域SApが、サンプルショット領域SAgとして斜線で表示されている。 By the way, the number of coefficients of a polynomial as shown in the above formula (1) is (n + 1) (n + 2) / 2 per polynomial, where the highest order is n, and there are two formulas. , (N + 1) (n + 2). Therefore, if the number of sample shot areas SA g in each concentric circle is the same, the number of sample shot areas on one concentric circle is (n + 1) (n + 2) / {(n + 1) / 2} = 2 (n + 2). Become. For example, in the present embodiment, since the highest degree n of the polynomial is 3, the number of coefficients of the polynomial of 10 pieces, the number of sample shot areas SA g on one concentric circle, the ten. In Figure 6, a concentric C1, C2 10 pieces of shot areas SA p respectively corresponding to each are displayed by hatching as sample shot areas SA g.

一方、多項式の最高次数nが偶数である場合には、同心円の数がn/2となり、ウエハWの略中心にサンプルショット領域SAgを追加するので、1つの同心円当たりのサンプルショット領域SAgの数は、2{(n+1)(n+2)−1}/n以上の最小の整数となる。 On the other hand, when the highest degree n of the polynomial is an even number, the number of concentric circles is n / 2, and the sample shot area SA g is added to the approximate center of the wafer W. Therefore, the sample shot area SA g per concentric circle is added. Is the smallest integer of 2 {(n + 1) (n + 2) -1} / n or more.

以上の算出原理をふまえて、サンプルショット領域SAgの選択の処理手順について説明する。図5にはサブルーチン401の処理手順が示されている。まず、ステップ501において、推定する多項式の最高次数が奇数であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ503、505を続けて行い、否定されれば、ステップ507、509を行う。 Based on the above calculation principle, a processing procedure for selecting the sample shot area SA g will be described. FIG. 5 shows a processing procedure of the subroutine 401. First, in step 501, it is determined whether or not the highest degree of the estimated polynomial is an odd number. If this determination is affirmed, steps 503 and 505 are continued, and if not, steps 507 and 509 are performed.

ステップ503では、同心円の数として、(n+1)/2を計算して求め、ステップ505では、同心円毎のサンプル数として、2(n+2)を計算して求める。一方、ステップ507では、同心円の数として、n/2を計算して求め、ステップ509では、同心円毎のサンプル数として、2{(n+2)(n+1)−1}/nを計算し、その数以上の最小の整数を求める。ステップ505又はステップ509を終了した後は、ステップ511に進み、サンプルショット領域SAgを選択する。ステップ511では、求められた同心円の数、及び1つの同心円当たりのサンプル数と、上記ステップ307(図3参照)で取得したショットマップとに基づいて、同心円を決定し、その同心円上のショット領域SApの中から、サンプルショット領域SAgを決定する。本実施形態では、取得したショットマップに基づいて、ウエハW上の最も外側に位置するショット領域SApとウエハWの中心との距離を求め、その距離に基づいて、それらの最外のショット領域SApに対応する円として同心円C2を決定し、その同心円C2の半径の1/2の半径を有する同心円C1を決定する。そして、同心円C1、C2が通過するショット領域SApの中から、図6に示されるように、ほぼ均等に点在するショット領域SApを、サンプルショット領域SAgとして選択する。 In step 503, (n + 1) / 2 is calculated and obtained as the number of concentric circles, and in step 505, 2 (n + 2) is calculated and obtained as the number of samples for each concentric circle. On the other hand, in step 507, n / 2 is calculated as the number of concentric circles, and in step 509, 2 {(n + 2) (n + 1) -1} / n is calculated as the number of samples for each concentric circle, and the number Find the smallest integer above. After the completion of step 505 or step 509, the process proceeds to step 511 to select a sample shot area SA g. In step 511, a concentric circle is determined based on the determined number of concentric circles, the number of samples per concentric circle, and the shot map acquired in step 307 (see FIG. 3), and a shot area on the concentric circle. from the SA p, determines the sample shot area SA g. In the present embodiment, based on the obtained shot map, obtains a distance between the center of the shot area SA p and the wafer W located at the outermost on the wafer W, on the basis of the distance, their outermost shot area A concentric circle C2 is determined as a circle corresponding to SA p , and a concentric circle C1 having a radius half that of the concentric circle C2 is determined. Then, among the shot areas SA p through which the concentric circles C1 and C2 pass, as shown in FIG. 6, the shot areas SA p that are scattered almost uniformly are selected as the sample shot areas SA g .

本実施形態では、上述した処理手順により、図6に示される同心円C1、C2と、サンプルショット領域SAgとが決定される。ステップ511終了後は、サブルーチン401を終了し、図4のステップ403に進む。 In the present embodiment, the processing procedure described above, the concentric circles C1, C2 shown in FIG. 6, the sample shot area SA g is determined. After step 511 is completed, the subroutine 401 is ended and the process proceeds to step 403 in FIG.

次のステップ403では、例えば、図6において斜線で表示されているサンプルショット領域SAgに付設されたウエハマークの中から、ステージ座標系における計h(すなわち(n+1)(n+2))個のサンプルショット領域の位置(MXg、MYg)(g=1、2、…、h)を計測する。具体的には、サンプルショット領域SAgに付設されたh個のウエハマークが、全てのサンプルショット領域SAgのウエハマークの位置計測に要する時間ができるだけ短くなるような計測順に基づいて、アライメント検出系ASの検出視野内に順次移動するようにウエハステージWSTをXY平面内で移動させつつ、そのウエハマークをアライメント検出系ASに撮像させ、その撮像結果を取得すると同時に、そのときのウエハステージWSTのステージ座標系における位置座標としてウエハ干渉計18の計測値を取得する。アライメント検出系ASからは、その撮像視野内のウエハマークの位置情報が送られるので、そのウエハマークの位置情報と、ウエハ干渉計18の計測値と、ベースラインとから、ステージ座標系におけるそのウエハマークの位置座標の実測値を求めることができる。求められたウエハマークのステージ座標系における位置座標の実測値は、内部メモリに保持される。このようにして、選択されたサンプルショットSAgに付設されたh個のウエハマークの位置の実測値(MXg,MYg)が取得される。 In the next step 403, for example, from the wafer marks arranged in the sample shot areas SA g being displayed by hatching in FIG. 6, a total of h in the stage coordinate system (i.e. (n + 1) (n + 2)) samples The position (MX g , MY g ) (g = 1, 2,..., H) of the shot area is measured. Specifically, the sample shot areas SA g h pieces of wafer marks arranged in, based on the measurement order as the time required for position measurement of the wafer mark is as short as possible in all sample shot areas SA g, alignment detection The wafer stage WST is moved in the XY plane so as to sequentially move within the detection field of the system AS, and the wafer mark is picked up by the alignment detection system AS, and the image pickup result is acquired. At the same time, the wafer stage WST at that time The measurement value of the wafer interferometer 18 is acquired as the position coordinate in the stage coordinate system. Since the position information of the wafer mark within the imaging field of view is sent from the alignment detection system AS, the wafer mark in the stage coordinate system is obtained from the position information of the wafer mark, the measurement value of the wafer interferometer 18 and the baseline. An actual measurement value of the position coordinates of the mark can be obtained. The actually measured value of the position coordinate of the obtained wafer mark in the stage coordinate system is held in the internal memory. In this way, the actual measurement values (MX g , MY g ) of the positions of the h wafer marks attached to the selected sample shot SA g are acquired.

次のステップ405では、今回の計測結果のみを用いたときの、上記式(1)のモデル式のEGAパラメータak、bkの値を算出する。すなわち、内部メモリに記憶された各ウエハマークの位置の実測値(MXg、MYg)に基づいて、上記式(2)に示される評価関数Eを最小にする、すなわち次式を満たすパラメータak、bkの値を最小二乗法を用いて求める(EGA演算)。 In the next step 405, the values of the EGA parameters a k and b k of the model formula of the above formula (1) when only the current measurement result is used are calculated. That is, the parameter a that minimizes the evaluation function E shown in the above equation (2) based on the actually measured values (MX g , MY g ) of the position of each wafer mark stored in the internal memory, that is, satisfies the following equation: The values of k and b k are obtained using the least square method (EGA calculation).

Figure 2006148013
ここで、(MXg’、MYg’)は、上記式(1)により求められる位置座標なので、評価関数Eは、上記式(1)の成分を含んでおり、上記式(8)を条件にして、パラメータak、bkの値を求めることができる。なお、この処理については、例えば特開昭61−44429号公報などに開示されているので、詳細な説明を省略する。
Figure 2006148013
Here, (MX g ′, MY g ′) is a position coordinate obtained by the above equation (1), so the evaluation function E includes the component of the above equation (1), and the above equation (8) is a condition. Thus, the values of the parameters a k and b k can be obtained. Since this process is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429, detailed description thereof is omitted.

次のステップ407では、求められたパラメータak、bkの値がセットされた上記式(1)を用いて、全ショット領域SApの位置座標を算出し、その算出結果を内部メモリに保持する。ステップ407終了後は、サブルーチン311の処理を終了する。 In the next step 407, the position coordinates of all shot areas SA p are calculated using the above equation (1) in which the values of the obtained parameters a k and b k are set, and the calculation results are held in the internal memory. To do. After step 407 ends, the processing of subroutine 311 ends.

本実施形態では、このようにして、ロードされたウエハWに対し、サブルーチン311におけるウエハアライメントが上述したように行われる。   In the present embodiment, the wafer alignment in the subroutine 311 is performed on the wafer W thus loaded as described above.

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置20のCPUが行う、サブルーチン401(図4)の処理が「選択する工程」に対応し、ステップ403(図4)の処理が「計測する工程」に対応し、ステップ405が「係数を求める工程」に対応し、ステップ315(図3)が、「位置合わせする工程」に対応する。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the process of the subroutine 401 (FIG. 4) performed by the CPU of the main controller 20 corresponds to the “selecting process”, and the process of step 403 (FIG. 4). Corresponds to the “measurement process”, step 405 corresponds to the “coefficient calculation process”, and step 315 (FIG. 3) corresponds to the “positioning process”.

以上詳細に述べたように、本実施形態によれば、ウエハW上の複数のショット領域SAp各々の設計上の位置座標(x,y)を独立変数とし、そのショット領域SApの位置に関する情報を従属変数とするモデル式(ウエハW上の複数のショット領域SApの配列を規定するモデル式)の各項の係数ak、bkを求めるために位置座標を計測するサンプルショット領域SAgとして、ウエハW上で放射状に均等に点在するように配置されたショット領域SApを選択する。このようにすれば、ウエハW上の全域に渡って、サンプルショット領域SAgを均等に点在させることができるため、それらの計測結果から、統計的手法を用いて、上記モデル式の各項の係数ak、bkを求める際に、そのモデル式により表現されるモデルと、真のモデル式との推定誤差を低減することができるようになる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the design position coordinates (x, y) of each of the plurality of shot areas SA p on the wafer W are set as independent variables, and the position of the shot area SA p is related. Sample shot area SA in which position coordinates are measured in order to obtain coefficients a k and b k of each term of a model expression (model expression defining the arrangement of a plurality of shot areas SA p on wafer W) having information as a dependent variable As the g , shot areas SA p arranged so as to be evenly scattered radially on the wafer W are selected. In this way, over the whole area on the wafer W, since the sample shot area SA g can be uniformly scattered, from their measurement results, using a statistical method, each term in the model equation When obtaining the coefficients a k and b k , the estimation error between the model expressed by the model formula and the true model formula can be reduced.

なお、仮に、本実施形態に係る方法によらず、格子状に点在するショット領域SApをサンプルショット領域SAgとして選択した場合には、ウエハWの略中心を通る任意の直線方向に並ぶサンプルショット領域SAg間の距離がその直線方向によって異なるようになり、その方向によって多項式の推定精度が変わってしまう。このケースに対し、本実施形態のように、ウエハWの略中心を中心とする複数の同心円上にサンプルショット領域SAgをウエハW上に点在させるようにすれば、任意の直線方向(同心円の直径方向)についてサンプルショット領域SAgの間隔が同じとなるため、推定精度がいずれの直線方向(直径方向)についてもほぼ均一となり、ウエハ全面に渡って多項式の推定精度のばらつきを低減することができる。 Incidentally, if, regardless of the method according to the present embodiment, when selecting a shot area SA p scattered in a grid pattern as sample shot areas SA g is aligned in any linear direction through the approximate center of the wafer W the distance between the sample shot areas SA g becomes different depending on the linear direction, it will change the estimation accuracy of the polynomial by the direction. For this case, as in the present embodiment, if the sample shot area SA g on a plurality of concentric circles centered on the approximate center of the wafer W so as to intersperse on the wafer W, any linear direction (concentric because of the diameter direction) spacing of the sample shot areas SA g is the same for, becomes almost uniform also estimation accuracy any linear direction (diameter direction), reducing the variation in the estimation accuracy of the polynomial over the entire wafer surface Can do.

さらに、サンプルショット領域SAgを格子状に均等に点在させるよりも、本実施形態のように、放射状にサンプルショット領域SAgを点在させるようにした方が、同じ大きさの領域内で計測データを用いて同じ精度の推定を行おうとする場合に、サンプルショット領域SAgの数(計測点数)を比較的少なくすることができるので、スループットにも有利である。 Further, the sample shot area SA g than evenly scattered in a grid pattern, as in the present embodiment, it was so as to intersperse the sample shot areas SA g radially, in the region of the same size when attempting to estimate the same accuracy using the measurement data, the number of sample shot areas SA g (measurement points) can be relatively small, which is advantageous in throughput.

また、本実施形態では、サンプルショット領域SAgを選択するための同心円の数を、推定する多項式の最高次数nより決定する。このようにすれば、ウエハWの略中心を通過する任意の直線方向(ウエハの直径方向)に関し、その多項式の係数を推定するのに必要な数の計測データが必ず得られるようになるので、その多項式を正確に推定することができるようになる。 In the present embodiment, the number of concentric circles for selecting the sample shot area SA g is determined from the highest order n of the polynomial to be estimated. In this way, the number of measurement data necessary to estimate the coefficient of the polynomial is always obtained with respect to an arbitrary linear direction (wafer diameter direction) passing through the approximate center of the wafer W. The polynomial can be accurately estimated.

なお、本実施形態では、推定する多項式の最高次数nが奇数である場合と、偶数である場合とで、多項式の最高次数nと同心円の数との計算式を変更している。この計算式の変更により、推定する多項式の最高次数nが奇数であっても偶数であっても、ウエハWの略中心を通過する任意のウエハWの直径方向に関し、サンプルショット領域SAg(すなわち計測点)を、ウエハW上に均等に点在させることができるようになる。なお、多項式の最高次数nが偶数である場合には、求めるべき係数の数は奇数となるので、ウエハWの略中心に位置するショット領域SApも、サンプルショット領域SAgとして選択することにより、ウエハWの任意の直径方向に関するサンプルショット領域SAgの計測点の均等配置を実現している。 In the present embodiment, the calculation formulas for the highest order n of the polynomial and the number of concentric circles are changed depending on whether the highest order n of the estimated polynomial is an odd number or an even number. By changing the calculation formula, the sample shot area SA g (ie, the diameter direction of an arbitrary wafer W passing through the approximate center of the wafer W, that is, whether the highest order n of the polynomial to be estimated is an odd number or an even number. Measurement points) can be evenly scattered on the wafer W. Note that when the highest order n of the polynomial is an even number, the number of coefficients to be obtained is an odd number, so that the shot area SA p located at the approximate center of the wafer W is also selected as the sample shot area SA g. realizes a justification for any measuring point of the sample shot areas SA g about the diameter direction of the wafer W.

図8には、推定するショット配列モデルを表す多項式の最高次数nが4次であったときに選択されるサンプルショット領域SAgの一例が示されている。図8に示されるように、最高次数nが4次(偶数)であることから、図5のサブルーチン401では、ステップ507、509が実行されるようになり、同心円の数として2が決定され、同心円1つ当たりのサンプルショット領域SAgの数として15が決定されるようになる。なお、図8に示されるように、ウエハWの略中心のショット領域SApもサンプルショット領域SAgとして選択される。これに限らず、同心円上にないショット領域SApであっても、計測点が一部の領域に偏らないことを条件として、サンプルショット領域SAgに加えることは可能である。 Figure 8 shows an example of a sample shot area SA g is selected is shown when the highest degree n of the polynomial representing the shot sequence model that estimates were fourth order. As shown in FIG. 8, since the highest order n is the fourth order (even number), in the subroutine 401 of FIG. 5, steps 507 and 509 are executed, and 2 is determined as the number of concentric circles. Fifteen is determined as the number of sample shot areas SA g per concentric circle. As shown in FIG. 8, the shot area SA p at the substantially center of the wafer W is also selected as the sample shot area SA g . However, the present invention is not limited to this, and even a shot area SA p that is not on a concentric circle can be added to the sample shot area SA g on condition that the measurement points are not biased to a part of the area.

図9には、推定する多項式の最高次数nが5次である場合のサンプルショット領域SAgの一例が示されている。この場合には、同心円の数は3つとなり、同心円1つ当たりのサンプルショット領域SAgの数は14となる。なお、3つの同心円の半径の比は1:2:3となっている。 FIG. 9 shows an example of the sample shot area SA g when the highest order n of the polynomial to be estimated is 5th. In this case, the number of concentric circles 3 Tsutonari, the number of sample shot areas SA g per one concentric becomes 14. The ratio of the radii of the three concentric circles is 1: 2: 3.

なお、本実施形態では、同心円の数を、多項式の最高次数nが奇数である場合には、(n+1)/2とし、偶数である場合には、n/2としたが、同心円の数を、それ以上の数としても良い。この場合には、同心円1つ当たりのサンプルショット領域SApの数は、必要なサンプルショット領域SAgの総数を、同心円の数で割った数とすればよい。 In the present embodiment, the number of concentric circles is (n + 1) / 2 when the highest degree n of the polynomial is an odd number, and n / 2 when the polynomial is an even number, but the number of concentric circles is , Or more than that. In this case, the number of sample shot areas SA p per concentric circle may be a number obtained by dividing the total number of necessary sample shot areas SA g by the number of concentric circles.

また、本実施形態では、図6に示される複数の同心円C1、C2のうち、最も外周の同心円C2を、ウエハW上の最も外側に位置するショット領域SApに対応するように設定している。このようにすれば、最も外周の同心円上の計測データ、すなわちウエハWの端部の計測データに含まれる計測誤差の値を、各計測データの計測誤差の期待値|ε|程度とすることができ、多項式の推定誤差を低減することができるようになる。このことは、図8に示されるような、多項式の最高次数が偶数である場合でも同様である。 Further, in the present embodiment, among the plurality of concentric circles C1, C2 shown in FIG. 6, most outer circumference of the concentric circle C2, it is set so as to correspond to the shot areas SA p located outermost on the wafer W . In this way, the measurement error value included in the measurement data on the outermost concentric circle, that is, the measurement data at the edge of the wafer W can be set to the expected value | ε | of each measurement data. Thus, the estimation error of the polynomial can be reduced. This is the same even when the highest degree of the polynomial is an even number as shown in FIG.

なお、本実施形態では、すべてのショット領域SApについてウエハマークの位置の計測誤差の期待値|ε|が同じであるとしたが、ウエハW内の位置に応じてその期待値が異なる場合、例えば、最も外周のショット領域SApでのその期待値がその内周のショット領域SApのその期待値よりも極めて大きくなるような場合には、最も外側のショット領域SApでなく、計測誤差の期待値が小さいショット領域SApのうちの最も外側のショット領域SApをサンプルショット領域SAgとすることができるような同心円を選択するようにしてもよい。 In the present embodiment, the expected value | ε | of the measurement error of the wafer mark position is the same for all the shot areas SA p , but when the expected value differs depending on the position in the wafer W, for example, most if its expected value in the shot area SA p of the outer periphery is that extremely large than its expected value of the inner periphery of the shot area SA p is not an outermost shot area SA p, measurement error may be selected concentric such that it can be of the outermost shot area SA p of the expected value is small shot area SA p and sample shot area SA g.

なお、本実施形態では、1つの同心円上に点在させるサンプルショット領域SAgを同心円毎に同じ数としたが、これには限られない。図10に示されるサンプルショット領域SAgの選択例では、図6に示されるように選択されたサンプルショット領域SAgのうち、最も内側の同心円C1上に配置されたサンプルショット領域SAgの中から、4つのショット領域SApを除外して6つとしている。このようにすれば、ウエハW上の外周付近のサンプルショット領域SAgの点在の頻度(分布密度)と、中心付近のサンプルショット領域SAgの点在の頻度(分布密度)とを、ほぼ同じ程度とすることができ、計測点の密度の違いの計測誤差に対する影響(すなわちショット配列の推定が、ウエハW中心付近の計測点の計測結果に大きく左右されるような現象)を低減することができる。なお、サンプルショット領域SAgの必要総数は、推定する多項式の最高次数nにより決まるため、図10では、同心円C2上のサンプルショット領域SAgをその削減数(4つ)増やすことによりサンプルショット領域SAgの数が減らないように調整している。なお、サンプルショット領域SAgを増やす場合には、同心円C2上のショット領域SApを選択する必要はなく、他の領域のショット領域SApを選択するようにしてもよい。 In the present embodiment, the sample shot area SA g to interspersed on a single concentric were the same number for each concentric circle, not limited thereto. FIG Choosing example of a sample shot area SA g shown in 10, of the selected sample shot areas SA g as shown in FIG. 6, in the sample shot areas SA g disposed on the innermost concentric circle C1 Therefore, the number of shot areas SA p is excluded, so that the number is 6. In this way, the frequency (distribution density) of the sample shot area SA g near the outer periphery on the wafer W and the frequency (distribution density) of the sample shot area SA g near the center are approximately equal to each other. To reduce the influence of measurement point density differences on measurement errors (that is, a phenomenon in which shot array estimation is greatly influenced by measurement results at measurement points near the center of the wafer W). Can do. Since the required total number of sample shot areas SA g is determined by the highest order n of the polynomial to be estimated, in FIG. 10, the sample shot area SA g on the concentric circle C2 is increased by the reduction number (four), thereby reducing the sample shot area SA g. It is adjusted so that the number of SA g does not decrease. Note that when increasing the sample shot area SA g is not necessary to select the shot area SA p of concentric C2, may be selected shot areas SA p in other areas.

なお、この場合、多項式の最高次数nが偶数である場合には、選択されるウエハWの略中心のサンプルショット領域SAgを計測対象から除外するようにしても良い。 In this case, if the highest degree n of the polynomial is even, it may be excluded sample shot areas SA g of substantially the center of the wafer W to be selected from the measurement target.

また、本実施形態では、上述した位置合わせ方法を用いて求められたステージ座標系におけるショット領域SApの位置座標に基づいて、ウエハW上の複数のショット領域SApの各々を基準位置(レチクルの投影中心)に位置合わせするので、高精度な重ね合わせ露光を実現することができる。 In the present embodiment, each of the plurality of shot areas SA p on the wafer W is set to a reference position (reticle) based on the position coordinates of the shot area SA p in the stage coordinate system obtained by using the above-described alignment method. Therefore, highly accurate overlay exposure can be realized.

なお、同心円上のサンプルショット領域SAgの配置は、図6、図8〜図10のものには限られないことは勿論である。要は、サンプルショット領域SAgが同心円上に均等に点在するように選択すればよい。 The arrangement of the sample shot areas SA g on concentric, FIG. 6, it is not limited to those of FIGS. 8 to 10 as a matter of course. In short, the sample shot areas SA g may be selected so as to be evenly scattered on the concentric circles.

なお、上記実施形態では、説明を簡単にするために、各ショット領域の形状を正方形とし、200個超のショット領域があるものとして説明を行ったが、実際のウエハWにおけるショット領域の数はもっと少なく、ショット領域の形状も長方形状であることが多い。この場合でも、本発明の適用は十分可能であり、同心円上にあるショット領域をサンプルショット領域として選択するようにすればよい。この場合、例えばあるサンプルショット領域について、ウエハXマークが同心円上にあり、ウエハYマークがその同心円上から遠い場合には、その同心円上にある、別々のショット領域のウエハXマーク、ウエハYマークを計測するマークとして選択してもよい。要は、計測点が同心円上に点在していれば良い。   In the above embodiment, for the sake of simplicity, the description has been given assuming that each shot area has a square shape and there are more than 200 shot areas. However, the actual number of shot areas in the wafer W is as follows. In many cases, the shape of the shot area is also rectangular. Even in this case, the application of the present invention is sufficiently possible, and a shot area on a concentric circle may be selected as a sample shot area. In this case, for example, when a wafer X mark is on a concentric circle and a wafer Y mark is far from the concentric circle for a certain sample shot area, the wafer X mark and wafer Y mark of different shot areas on the concentric circle May be selected as a mark to be measured. In short, the measurement points only need to be scattered on concentric circles.

また、1つのショット領域に複数のチップ領域が形成され、チップ領域毎にウエハマークが付設されている場合には、図6、図8〜図10に示される領域をチップ領域とみなし、同心円上に配置されたチップ領域を位置座標を計測するサンプル領域として選択するようにすればよい。   In addition, when a plurality of chip areas are formed in one shot area and a wafer mark is attached to each chip area, the areas shown in FIGS. 6 and 8 to 10 are regarded as chip areas and are concentrically arranged. The chip area arranged at the position may be selected as a sample area for measuring the position coordinates.

また、同心円上に完全に配置されているサンプルショット領域SAgを選択する必要はなく、その同心円の近傍のショット領域SApをサンプルショット領域SAgとして選択してもよい。要は、複数のサンプルショット領域SAgが、全体として、ほぼ同心円上に均等に点在するようになっていればよい。 Further, it is not necessary to select the sample shot area SA g completely arranged on the concentric circle, and the shot area SA p near the concentric circle may be selected as the sample shot area SA g . In short, it is only necessary that the plurality of sample shot areas SA g are scattered evenly on substantially concentric circles as a whole.

また、上記実施形態では、サンプルショット領域SAgの選択を露光装置100の主制御装置20で行ったがこれには限られず、例えばリソグラフィ工程を管理するホストコンピュータによって予めそれらの選択を行っておいてもよい。この場合、ホストコンピュータは、どのショット領域SApがサンプルショット領域SAgとして選択されたかを示す情報が含まれるショットマップに関する情報を主制御装置20に送るようにし、主制御装置20では、その情報に基づいてウエハアライメントを行えばよい。 In the above embodiment, the sample shot area SA g is selected by the main controller 20 of the exposure apparatus 100. However, the selection is not limited to this. For example, the selection is performed in advance by a host computer that manages the lithography process. May be. In this case, the host computer sends information related to the shot map including information indicating which shot area SA p is selected as the sample shot area SA g to the main control apparatus 20, and the main control apparatus 20 uses the information. Wafer alignment may be performed based on the above.

また、上記実施形態では、アライメント検出系ASとして、FIA方式のアライメントセンサを用いたが、前述したように、レーザ光をウエハW上の点列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するLSA(Laser Step Alignment)方式のアライメントセンサや、そのアライメントセンサと上記FIA方式とを適宜組み合わせたアライメントセンサにも本発明を適用することは可能である。また、例えばコヒーレントな検出光を被検面のマークに照射し、そのマークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独で、あるいは上記FIA方式、LSA方式などと適宜組み合わせたアライメントセンサに本発明を適用することは勿論可能である。   In the above embodiment, the FIA type alignment sensor is used as the alignment detection system AS. However, as described above, the laser beam is irradiated to the alignment mark in the form of a dot on the wafer W and is diffracted by the mark. The present invention can also be applied to an LSA (Laser Step Alignment) type alignment sensor that detects a mark position using scattered light, or an alignment sensor that appropriately combines the alignment sensor and the FIA method. . In addition, for example, an alignment sensor that irradiates a mark on the surface to be detected with a coherent detection light and causes two diffracted lights (for example, the same order) generated from the mark to interfere with each other is used alone, or the FIA method, the LSA. Of course, the present invention can be applied to an alignment sensor appropriately combined with a method or the like.

なお、アライメント検出系はオン・アクシス方式(例えばTTL(Through The Lens)方式など)でも良い。また、アライメント検出系は、アライメント検出系の検出視野内にアライメントマークをほぼ静止させた状態でその検出を行うものに限られるものではなく、アライメント検出系から照射される検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式であっても良い(例えば前述のLSA系や、ホモダインLIA系など)。かかる検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式の場合には、その相対移動方向を、前述の各アライメントマークを検出する際のウエハステージWSTの移動方向と同一方向とすることが望ましい。   The alignment detection system may be an on-axis method (for example, a TTL (Through The Lens) method). In addition, the alignment detection system is not limited to the one that detects the alignment mark in a state where the alignment mark is almost stationary in the detection visual field of the alignment detection system. Relative movement may be used (for example, the aforementioned LSA system or homodyne LIA system). In the case where the detection light and the alignment mark are moved relative to each other, it is desirable that the relative movement direction is the same as the movement direction of the wafer stage WST when detecting each of the alignment marks.

さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、KrFエキシマレーザやArFエキシマレーザ、F2レーザとしたが、他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 Further, although the light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied is a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, or an F 2 laser, other pulse laser light sources in the vacuum ultraviolet region may be used. In addition, as the illumination light for exposure, for example, a fiber doped with erbium (or both erbium and ytterbium), for example, an infrared or visible single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser. Harmonics that are amplified by an amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系、並びにアライメント検出系ASを露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   An illumination optical system, a projection optical system, and an alignment detection system AS composed of a plurality of lenses are incorporated in the exposure apparatus main body, optically adjusted, and a reticle stage and wafer stage made up of a large number of mechanical parts are arranged in the exposure apparatus main body. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting the wiring and pipes to each other and further performing general adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明したが、本発明は、ステップ・アンド・リピート型の投影露光装置の他、プロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。また、ウエハステージを2基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。また、液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。   In the above embodiment, the step-and-scan type projection exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the step-and-repeat type projection exposure apparatus, and other exposure apparatuses such as a proximity-type exposure apparatus. Needless to say, this can also be applied. The present invention can also be suitably applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that combines a shot area and a shot area. The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus having two wafer stages. Of course, the present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method.

なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、有機EL、マイクロマシン及びDNAチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。なお、液晶表示素子などの基板は、通常、長方形であり、上述したウエハWとは形状が異なるが、この場合にも、本発明を適用とすることが可能である。   The present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element. An exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate and a device used for manufacturing a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an image sensor (CCD, etc.), an organic EL, a micromachine, and a DNA chip. A substrate such as a liquid crystal display element is usually rectangular and has a shape different from that of the wafer W described above, but the present invention can also be applied to this case.

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。   Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

また、本発明に係る位置合わせ方法は、露光装置に限らず、物体に形成されている何らかの複数のマークの中から、幾つかのマークを選択して検出し、その検出された情報を用いて物体の位置合わせを行う必要がある装置であれば、適用が可能である。   Further, the alignment method according to the present invention is not limited to the exposure apparatus, and several marks are selected and detected from a plurality of marks formed on the object, and the detected information is used. Any device that needs to align an object can be applied.

半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置100によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。   The semiconductor device includes a step of designing a function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern on the wafer by the exposure apparatus 100 of the above-described embodiment. It is manufactured through a transfer step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.

本発明の位置合わせ方法は、物体の位置合わせを行うのに適している。また、本発明の露光方法は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適している。   The alignment method of the present invention is suitable for aligning an object. The exposure method of the present invention is suitable for a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like.

本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ウエハ上のショット領域及びこれに付設されたウエハマークの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the shot area | region on a wafer, and the wafer mark attached to this. 本発明の一実施形態に係る露光装置における、露光処理の際の主制御装置のCPUの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process algorithm of CPU of the main control apparatus in the case of the exposure process in the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ウエハアライメント処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a wafer alignment process. サンプルショット領域の選択のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the subroutine of selection of a sample shot area | region. 選択されたサンプルショット領域の一例を示す図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating an example of a selected sample shot region. 推定に用いられる計測データの配置に応じた推定結果の違いを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference of the estimation result according to arrangement | positioning of the measurement data used for estimation. 選択されたサンプルショット領域の一例を示す図(その2)である。FIG. 10 is a second diagram illustrating an example of a selected sample shot area. 選択されたサンプルショット領域の一例を示す図(その3)である。FIG. 10 is a third diagram illustrating an example of a selected sample shot area. 選択されたサンプルショット領域の一例を示す図(その4)である。FIG. 14 is a diagram (part 4) illustrating an example of a selected sample shot region;

符号の説明Explanation of symbols

15…移動鏡、16…レチクル干渉計、17…移動鏡、18…ウエハ干渉計、19…ステージ制御装置、20…主制御装置、24…ウエハステージ駆動部、25…ウエハホルダ、100…露光装置、a0〜a9…係数、AS…アライメント検出系、AX…光軸、b0〜b9…係数、Cp…ショット領域の中心、IL…照明光、FM…基準マーク板、h…サンプルショット領域の数、MXp,MYp…ウエハマーク(ウエハX、Yマーク)、PL…投影光学系、pmax…ショット領域の数、R…レチクル、RST…レチクルステージ、SAp、SAg…ショット領域(区画領域)、W…ウエハ(物体)、WST…ウエハステージ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Moving mirror, 16 ... Reticle interferometer, 17 ... Moving mirror, 18 ... Wafer interferometer, 19 ... Stage controller, 20 ... Main controller, 24 ... Wafer stage drive part, 25 ... Wafer holder, 100 ... Exposure apparatus, a 0 ~a 9 ... coefficient, AS ... alignment detection system, AX ... optical axis, b 0 ~b 9 ... coefficient, the center of the C p ... shot areas, IL ... illumination light, FM ... fiducial mark plate, h ... sample shot Number of regions, MX p , MY p ... wafer mark (wafer X, Y mark), PL ... projection optical system, p max ... number of shot regions, R ... reticle, RST ... reticle stage, SA p , SA g ... shot Area (partition area), W ... wafer (object), WST ... wafer stage.

Claims (7)

物体上に形成された複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする位置合わせ方法であって、
前記複数の区画領域の中から、前記物体の略中心を中心とする複数の同心円の円周上にほぼ均等に配置された所定数の区画領域を特定区画領域として選択する工程と;
前記静止座標系における前記所定数の特定区画領域を含む区画領域の位置座標を計測する工程と;
前記計測の結果に基づく統計演算を行って、前記静止座標系における複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とする所定次数のモデル式の各項の係数を求める工程と;
前記各項の係数が求められたモデル式に基づいて、前記複数の区画領域の各々を、前記静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;を含む位置合わせ方法。
An alignment method for aligning each of a plurality of partitioned areas formed on an object with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a moving position of the object,
Selecting, from among the plurality of partitioned areas, a predetermined number of partitioned areas arranged substantially evenly on the circumference of a plurality of concentric circles centered on the approximate center of the object;
Measuring position coordinates of a partitioned area including the predetermined number of specific partitioned areas in the stationary coordinate system;
Performing a statistical calculation based on the measurement result, the design position coordinates of each of the plurality of partitioned areas in the stationary coordinate system as independent variables, and a model equation of a predetermined order having information on the position of the partitioned areas as a dependent variable Obtaining a coefficient of each term of
Aligning each of the plurality of partitioned areas with a predetermined reference position in the stationary coordinate system based on the model formula for which the coefficient of each term is obtained.
前記モデル式の最高次数n(nは自然数)が奇数である場合には、前記同心円の数を(n+1)/2以上とし、
前記モデル式の最高次数nが偶数である場合には、前記同心円の数をn/2以上とし、前記物体の略中心に位置する区画領域を、前記特定区画領域としてさらに選択することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ方法。
When the highest order n (n is a natural number) of the model formula is an odd number, the number of concentric circles is set to (n + 1) / 2 or more,
When the highest order n of the model formula is an even number, the number of concentric circles is set to n / 2 or more, and a partition region located at the approximate center of the object is further selected as the specific partition region. The alignment method according to claim 1.
前記モデル式の最高次数nが奇数である場合には、前記各同心円上に配置される特定区画領域の数を、2(n+2)とし、
前記モデル式の最高次数nが偶数である場合には、前記各同心円上に配置される特定区画領域の数を、2{(n+1)(n+2)−1}/n以上の最小の整数とすることを特徴とする請求項2に記載の位置合わせ方法。
When the maximum order n of the model formula is an odd number, the number of specific partition regions arranged on each concentric circle is 2 (n + 2),
When the highest order n of the model formula is an even number, the number of specific partition regions arranged on each concentric circle is set to a minimum integer equal to or greater than 2 {(n + 1) (n + 2) -1} / n. The alignment method according to claim 2, wherein:
前記同心円の半径が小さくなるにしたがって、その同心円上に位置する特定区画領域の数を少なくすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の位置合わせ方法。   4. The alignment method according to claim 1, wherein as the radius of the concentric circle becomes smaller, the number of specific partition regions located on the concentric circle is reduced. 前記複数の同心円のうち、最も外周の同心円は、前記物体上の最も外側に位置する区画領域に対応していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の位置合わせ方法。   The alignment method according to any one of claims 1 to 4, wherein an outermost concentric circle among the plurality of concentric circles corresponds to a partition region located on an outermost side on the object. . 略円形状の物体上に形成された複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする位置合わせ方法であって、
前記複数の区画領域の中から、前記物体の任意の直径方向にほぼ均等に配置された所定数の区画領域を特定区画領域として選択する工程と;
前記静止座標系における前記所定数の特定区画領域を含む区画領域の位置座標を計測する工程と;
前記計測の結果に基づく統計演算を行って、前記静止座標系における複数の区画領域各々の設計上の位置座標を独立変数とし、その区画領域の位置に関する情報を従属変数とする所定次数のモデル式の各項の係数を求める工程と;
前記各項の係数が求められたモデル式に基づいて、前記複数の区画領域の各々を、前記静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;を含む位置合わせ方法。
An alignment method for aligning each of a plurality of partitioned areas formed on a substantially circular object with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a movement position of the object,
Selecting a predetermined number of partitioned areas arranged substantially evenly in an arbitrary diameter direction of the object from the plurality of partitioned areas as a specific partitioned area;
Measuring position coordinates of a partitioned area including the predetermined number of specific partitioned areas in the stationary coordinate system;
Performing a statistical calculation based on the measurement result, the design position coordinates of each of the plurality of partitioned areas in the stationary coordinate system as independent variables, and a model equation of a predetermined order having information on the position of the partitioned areas as a dependent variable Obtaining a coefficient of each term of
Aligning each of the plurality of partitioned areas with a predetermined reference position in the stationary coordinate system based on the model formula for which the coefficient of each term is obtained.
物体に配置された複数の区画領域を順次露光して各区画領域に所定パターンを形成する露光方法であって、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の位置合わせ方法を用いて、前記複数の区画領域の各々を、前記物体の移動位置を規定する静止座標系における所定の基準位置に対して位置合わせする工程と;
前記位置合わせされた前記各区画領域を露光する工程と;を含む露光方法。

An exposure method for sequentially exposing a plurality of partitioned areas arranged on an object to form a predetermined pattern in each partitioned area,
Using the alignment method according to any one of claims 1 to 6, each of the plurality of partitioned areas is aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines a moving position of the object. A process of performing;
Exposing each of the aligned partitioned areas.

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