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JPH06349707A - Alignment method - Google Patents

Alignment method

Info

Publication number
JPH06349707A
JPH06349707A JP5141913A JP14191393A JPH06349707A JP H06349707 A JPH06349707 A JP H06349707A JP 5141913 A JP5141913 A JP 5141913A JP 14191393 A JP14191393 A JP 14191393A JP H06349707 A JPH06349707 A JP H06349707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
shot
sample
coordinate
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5141913A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP5141913A priority Critical patent/JPH06349707A/en
Publication of JPH06349707A publication Critical patent/JPH06349707A/en
Priority to US08/704,363 priority patent/US5808910A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform alignment with high throughput and accuracy even if a sample shot has a nonlinear array error. CONSTITUTION:The coordinate value in a stage coordinate system (X, Y) is measured and then array coordinates in terms of calculation of each sample shot in the EGA system are obtained from the measurement result for sample shots SA1SA19 selected from a wafer W. The coordinate values in the stage coordinate system of adjacent substitution shots SB1. SB7, and SB15 are calculated for specifical sample shots SA1, SA7, and SA15 where the amount of nonlinear error obtained by subtracting the array coordinates in terms of calculation from the measurement result is large. By comparing the specifical sample shots with the amount of nonlinear error of the substitution shot, a shot used for calculating coordinates is determined.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば統計処理により
算出した配列座標に基づいてウエハの各ショット領域上
に順次レチクルのパターン像を露光する投影露光装置に
おいて、ウエハの各ショット領域を順次位置合わせする
場合に適用して好適な位置合わせ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus which sequentially exposes a pattern image of a reticle on each shot area of a wafer on the basis of array coordinates calculated by statistical processing. The present invention relates to a position alignment method suitable for application in alignment.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル(以下「レチクル」と総称する)のパターン像を
投影光学系を介して感光材が塗布されたウエハ上の各シ
ョット領域に投影する投影露光装置が使用されている。
この種の投影露光装置として近年は、ウエハを2次元的
に移動自在なステージ上に載置し、このステージにより
ウエハを歩進(ステッピング)させて、レチクルのパタ
ーン像をウエハ上の各ショット領域に順次露光する動作
を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の露
光装置、特に、縮小投影型の露光装置(ステッパー)が
多用されている。
2. Description of the Related Art When a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like is manufactured by a photolithography process, a photosensitive material is applied with a pattern image of a photomask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") through a projection optical system. A projection exposure apparatus is used to project each shot area on a wafer.
In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, a wafer is placed on a stage that is two-dimensionally movable, and the wafer is stepped by this stage to form a pattern image of a reticle on each shot area on the wafer. A so-called step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of sequentially performing exposure, especially a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is often used.

【0003】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の回
路パターンを重ねて形成されるので、2層目以降の回路
パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の
既に回路パターンが形成された各ショット領域とレチク
ルのパターン像との位置合わせ、即ちウエハとレチクル
との位置合わせ(アライメント)を精確に行う必要があ
る。従来のステッパー等におけるウエハの位置合わせ方
法は、概略次のようなものである(例えば特開昭61−
44429号公報参照)。
For example, since a semiconductor element is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers, the circuit patterns are already formed on the wafer. Further, it is necessary to accurately align each shot area with the pattern image of the reticle, that is, accurately align the wafer and the reticle. A conventional wafer alignment method in a stepper or the like is roughly as follows (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-61).
44429).

【0004】即ち、ウエハ上には、ウエハマークと呼ば
れる位置合わせ用のマークをそれぞれ含む複数のショッ
ト領域(チップパターン)が形成されており、これらシ
ョット領域は、予めウエハ上に設定された配列座標に基
づいて規則的に配列されている。しかしながら、ウエハ
上の複数のショット領域の設計上の配列座標値(ショッ
ト配列)に基づいてウエハをステッピングさせても、以
下のような要因により、ウエハが精確に位置合わせされ
るとは限らない。
That is, a plurality of shot areas (chip patterns) each including a positioning mark called a wafer mark are formed on the wafer, and these shot areas are arranged in advance on the wafer. Are regularly arranged based on. However, even if the wafer is stepped based on the designed array coordinate values (shot arrays) of a plurality of shot areas on the wafer, the wafer is not always accurately aligned due to the following factors.

【0005】(1) ウエハの残存回転誤差θ (2) ステージ座標系(又はショット配列)の直交度誤差
w (3) ウエハの線形伸縮(スケーリング)Rx,Ry (4) ウエハ(中心位置)のオフセット(平行移動)O
x,Oy
(1) Remaining rotation error of wafer θ (2) Orthogonal error of stage coordinate system (or shot arrangement) w (3) Linear expansion and contraction (scaling) of wafer Rx, Ry (4) Wafer (center position) Offset (translation) O
x, Oy

【0006】この際、これら4個の誤差量(6個のパラ
メータ)に基づくウエハの座標変換は一次変換式で記述
できる。そこで、ウエハマークを含む複数のショット領
域が規則的に配列されたウエハに対し、このウエハ上の
座標系(x,y)を静止座標系としてのステージ上の座
標系(X,Y)に変換する一次変換モデルを、6個の変
換パラメータa〜fを用いて次のように表現することが
できる。
At this time, the coordinate transformation of the wafer based on these four error amounts (six parameters) can be described by a linear transformation equation. Therefore, for a wafer in which a plurality of shot areas including wafer marks are regularly arranged, the coordinate system (x, y) on the wafer is converted to the coordinate system (X, Y) on the stage as a stationary coordinate system. The first-order conversion model can be expressed as follows using the six conversion parameters a to f.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】この変換式における6個の変換パラメータ
a〜fは、以下のように最小自乗近似法を用いたエンハ
ンスト・グローバル・アライメント(以下、「EGA」
という)方式により求めることができる。この場合、ウ
エハ上の複数の露光対象とするショット領域(以下、
「露光ショット」という)の中から幾つか選び出された
露光ショット(以下、「サンプルショット」という)の
各々に付随した、座標系(x,y)上の設計上の座標が
それぞれ(x1,y1)、(x2,y2)、…、(x
n,yn)であるウエハマークに対して所定の基準位置
への位置合わせ(アライメント)を行う。そして、その
ときのステージ上の座標系(X,Y)での実際の座標値
(XM1,YM1)、(XM2,YM2)、…、(XM
n,YMn)を計測する。
The six conversion parameters a to f in this conversion equation are enhanced global alignments (hereinafter referred to as "EGA") using the least square approximation method as follows.
Called) method. In this case, a plurality of shot areas to be exposed on the wafer (hereinafter,
The design coordinates on the coordinate system (x, y) associated with each of several exposure shots (hereinafter referred to as “sample shots”) selected from among “exposure shots” are (x1, y). y1), (x2, y2), ..., (x
The wafer mark (n, yn) is aligned with a predetermined reference position. Then, the actual coordinate values (XM1, YM1), (XM2, YM2), ..., (XM in the coordinate system (X, Y) on the stage at that time
n, YMn) is measured.

【0009】また、選び出されたウエハマークの設計上
の配列座標(xi,yi)(i=1,‥‥,n)を上述
の1次変換モデルに代入して得られる計算上の配列座標
(Xi,Yi)とアライメント時の計測された座標(X
Mi,YMi)との差(△x,△y)をアライメント誤
差と考える。この一方のアライメント誤差△xは例えば
(Xi−XMi)2 のiに関する和で表され、他方のア
ライメント誤差△yは例えば(Yi−YMi)2 のiに
関する和で表される。
Further, the calculated array coordinates (xi, yi) (i = 1, ..., N) of the selected wafer marks are substituted into the above-mentioned linear transformation model to obtain the calculated array coordinates. (Xi, Yi) and the measured coordinates (X
The difference (Δx, Δy) from Mi, YMi) is considered as an alignment error. The one alignment error Δx is represented by, for example, the sum of (Xi-XMi) 2 with respect to i, and the other alignment error Δy is represented by, for example, the sum of (Yi-YMi) 2 with respect to i.

【0010】そして、それらアライメント誤差△x及び
△yを6個の変換パラメータa〜fで順次偏微分し、そ
の値が0となるような方程式をたてて、それら6個の連
立方程式を解けば6個の変換パラメータa〜fが求めら
れる。これ以降は、変換パラメータa〜fを係数とした
一次変換式を用いて計算した配列座標に基づいて、ウエ
ハの各露光ショットの位置合わせを行うことができる。
Then, the alignment errors .DELTA.x and .DELTA.y are sequentially partially differentiated with the six conversion parameters a to f, an equation is set so that the value becomes 0, and these six simultaneous equations are solved. For example, six conversion parameters a to f are obtained. After this, the alignment of each exposure shot of the wafer can be performed based on the array coordinates calculated using the primary conversion formula with the conversion parameters a to f as coefficients.

【0011】また、上記のEGA方式では線形近似を行
う為に、被露光ウエハに非線形な歪みがある場合には、
その非線形歪み分の残留誤差が位置合わせ誤差となって
しまうという不都合がある。このため、そのような歪み
がある場合には露光ショット位置からの距離が小さいほ
ど歪みによる非線形誤差の影響も小さいとして、計算対
象とする露光ショット位置からの距離が小さいサンプル
ショットほど大きな重み付けをした、重み付けEGA方
式も提案されている(例えば特開昭62−291133
号公報参照)。この方式では重み付けの線形近似を行
い、各露光ショット毎にウエハのオフセット、回転、ス
ケーリング、直交度の補正成分を求めた上で、各露光シ
ョットをそれらの補正成分だけの補正を行った位置に順
次位置決めして露光を行うものである。
Further, in the above EGA method, since linear approximation is performed, when the wafer to be exposed has nonlinear distortion,
There is an inconvenience that the residual error corresponding to the nonlinear distortion becomes a positioning error. Therefore, when such a distortion is present, the smaller the distance from the exposure shot position is, the smaller the influence of the non-linear error due to the distortion is. Therefore, the sample shot having a smaller distance from the exposure shot position to be calculated is weighted more. A weighted EGA method has also been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-291133).
(See the official gazette). In this method, linear approximation of weighting is performed, and the offset, rotation, scaling, and orthogonality correction components of the wafer are obtained for each exposure shot, and then each exposure shot is placed at the position where only those correction components are corrected. Exposure is performed by sequentially positioning.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記の方法により位置
合わせを行う際に、選択されたサンプルショットの位置
が、ウエハの歪みや計測マークの欠損等により他の露光
ショットの配列とは大きく異なる位置として計測された
場合について考える。先ず、EGA方式では、そのよう
なサンプルショットは他の露光ショットと共通の配列に
含まれるとみなすので、線形近似によるショット配列の
計算時に、配列誤差の大きいサンプルショットの情報も
含まれる。従って、このサンプルショットの位置ずれ
が、ショット全体の配列位置に影響するという不都合が
ある。また、配列誤差の原因がウエハの歪みである場
合、線形近似による配列と実際の歪みを含んだ配列との
差が位置合わせ誤差となるという不都合がある。
When performing the alignment by the above method, the position of the selected sample shot is greatly different from the arrangement of other exposure shots due to the distortion of the wafer, the loss of the measurement mark, or the like. Consider the case of being measured as. First, in the EGA method, since it is assumed that such a sample shot is included in an array common to other exposure shots, information of a sample shot having a large array error is also included when calculating the shot array by linear approximation. Therefore, there is an inconvenience that the positional deviation of the sample shot affects the arrangement position of the entire shot. Further, when the cause of the array error is the distortion of the wafer, there is a disadvantage that the difference between the array by the linear approximation and the array including the actual distortion causes the alignment error.

【0013】また、重み付けEGA方式を用いた場合、
露光ショットとサンプルショットとの距離に応じた重み
関数を用いた重み付けの最小自乗近似を行って、各露光
ショットの位置が推定される。従って、サンプルショッ
トにおいてマーク欠損等が発生し、ウエハマークの位置
の計測誤差が大きい場合、このサンプルショット及びこ
のサンプルショットの周辺での露光ショットの位置合わ
せ精度に、このサンプルショットの位置計測誤差が大き
く影響するという不都合がある。
When the weighted EGA method is used,
The position of each exposure shot is estimated by performing weighted least square approximation using a weighting function according to the distance between the exposure shot and the sample shot. Therefore, when a mark defect or the like occurs in the sample shot and the measurement error of the position of the wafer mark is large, the position measurement error of this sample shot and the alignment accuracy of the exposure shot around this sample shot are There is the inconvenience of having a large impact.

【0014】以上のように、従来の方式ではサンプルシ
ョットが非線形な配列誤差をもつ場合に、その非線形な
配列誤差がウエハ歪みに起因するのか計測エラー(マー
ク欠損等)に起因するのかが判断ができないため、位置
合わせ誤差が大きくなってしまうという不都合があっ
た。本発明は斯かる点に鑑み、サンプルショットが非線
形な配列誤差を有する場合でも、高精度に且つ高いスル
ープットでウエハの各露光ショットの位置合わせを行う
ことができる位置合わせ方法を提供することを目的とす
る。
As described above, in the conventional method, when the sample shot has a non-linear array error, it is possible to judge whether the non-linear array error is caused by the wafer distortion or the measurement error (mark loss, etc.). Since this is not possible, there is the inconvenience that the alignment error becomes large. In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide an alignment method capable of aligning each exposure shot of a wafer with high accuracy and high throughput even when a sample shot has a non-linear array error. And

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図1及び図5〜図7に示すように、基板
(W)上に設定された試料座標系(x,y)上の配列座
標に基づいて基板(W)上に配列された複数の被加工領
域(ES1〜ESN)の各々を、基板(W)の移動位置
を規定する静止座標系(X,Y)内の所定の加工位置に
対して位置合わせするに際して、それら複数の被加工領
域の内、少なくとも3つの被加工領域の静止座標系
(X,Y)上における座標位置を計測し、このように計
測された複数の座標位置を統計計算することによって、
基板(W)上の複数の被加工領域の各々の静止座標系
(X,Y)上における配列座標を算出し、このように算
出された配列座標に従って基板(W)の移動位置を制御
することによって、複数の被加工領域(ES1〜ES
N)の各々をその加工位置に対して位置合わせする方法
において、複数の被加工領域(ES1〜ESN)の内、
少なくとも4つの予め選択されたサンプル領域(SA1
〜SA19)の静止座標系(X,Y)上における座標位
置を計測する第1工程(ステップ101)と、この第1
工程での計測結果から線形近似により算出したそれらサ
ンプル領域の座標位置とその第1工程で計測されたサン
プル領域(SA1〜SA19)の座標位置との差分であ
る非線形誤差量を求める第2工程(ステップ102〜1
05)とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 5 to 7, a positioning method according to the present invention is performed on a sample coordinate system (x, y) set on a substrate (W). Each of the plurality of processed regions (ES1 to ESN) arranged on the substrate (W) based on the arrangement coordinates is set in a predetermined coordinate system (X, Y) that defines the moving position of the substrate (W). At the time of aligning with respect to the processing position, the coordinate positions of at least three processing regions among the plurality of processing regions on the stationary coordinate system (X, Y) are measured, and the plurality of measured positions are measured. By statistically calculating the coordinate position,
To calculate the array coordinates of each of the plurality of processed regions on the substrate (W) on the static coordinate system (X, Y) and control the moving position of the substrate (W) according to the array coordinates thus calculated. Depending on the plurality of processed regions (ES1 to ES
In the method of aligning each of N) with respect to the processing position, among the plurality of processed regions (ES1 to ESN),
At least four preselected sample areas (SA1
To SA19), the first step (step 101) of measuring the coordinate position on the stationary coordinate system (X, Y), and the first step
The second step of obtaining the nonlinear error amount which is the difference between the coordinate positions of those sample areas calculated by linear approximation from the measurement results of the step and the coordinate positions of the sample areas (SA1 to SA19) measured in the first step ( Steps 102 to 1
05) and.

【0016】更に本発明は、サンプル領域(SA1〜S
A19)の内、その非線形誤差量が所定の許容値より大
きい特異的なサンプル領域(SA15)の近傍の被加工
領域よりなる代替領域(SB15)の静止座標系(X,
Y)上における座標位置を計測する第3工程(ステップ
106,107)と、その第1工程での計測結果及びそ
の第3工程での計測結果から線形近似により算出した代
替領域(SB15)の座標位置とその第3工程で計測さ
れた代替領域(SB15)の座標位置との差分である非
線形誤差量を求める第4工程(ステップ108,109
と、その特異的なサンプル領域(SA15)の非線形誤
差量と代替領域(SB15)の非線形誤差量とを比較し
て、実際の配列座標の計算で使用する座標位置を判定す
る第5工程(ステップ110〜115)とを有し、この
第5工程で使用すると判定された座標位置及びその特異
的なサンプル領域以外のサンプル領域について計測され
た座標位置に基づいて、複数の被加工領域(ES1〜E
SN)の静止座標系(X,Y)上における配列座標を算
出するものである。
Further, according to the present invention, the sample area (SA1 to S1
A19), the static coordinate system (X, X) of the alternative area (SB15) consisting of the processed area near the specific sample area (SA15) whose nonlinear error amount is larger than a predetermined allowable value.
Y) A third step (steps 106 and 107) of measuring the coordinate position on the step, the measurement result of the first step and the coordinates of the alternative area (SB15) calculated by linear approximation from the measurement result of the third step. A fourth step (steps 108 and 109) for obtaining a non-linear error amount which is a difference between the position and the coordinate position of the alternative area (SB15) measured in the third step.
And the non-linear error amount of the specific sample area (SA15) and the non-linear error amount of the alternative area (SB15) are compared to determine the coordinate position used in the calculation of the actual array coordinates (step 5). 110 to 115), and based on the coordinate position determined to be used in the fifth step and the coordinate position measured for the sample region other than the specific sample region, a plurality of processed regions (ES1 to ES1 E
The array coordinates of the (SN) on the stationary coordinate system (X, Y) are calculated.

【0017】[0017]

【作用】一般に、基板(W)内に非線形な歪みが存在す
るときには、単純な最小自乗近似を行うEGAと重み付
け最小自乗近似を行う重み付けEGAとでは、その歪み
が大きい領域では同一のサンプル領域(サンプルショッ
ト)の計測結果を用いても、位置合わせの目標位置が異
なる。また、位置合わせ用のマークの計測エラーが大き
い場合にも同じことが言える。
In general, when non-linear distortion is present in the substrate (W), the EGA performing the simple least-squares approximation and the weighted EGA performing the weighted least-squares approximation have the same sample area ( Even if the measurement result of the sample shot) is used, the target position for alignment is different. The same can be said when the measurement error of the alignment mark is large.

【0018】ここで、基板(W)の非線形な歪みによる
配列の変化はある程度連続的であるのに対して、計測エ
ラーによる誤差はこのサンプル領域に特有のものであ
り、隣接する被加工領域との間に特別の関係は無いのが
普通である。本発明では、上記のような、非線形歪みと
特定のサンプル領域での計測エラーとの間の被加工領域
間の歪みの変化の違いを利用して、被加工領域(ES1
〜ESN)の配列変化の原因がどちらかを特定する。即
ち、特異的なサンプル領域(SA15)の非線形誤差量
と代替領域(SB15)の非線形誤差量との傾向が等し
く、非線形誤差の原因が基板(W)上の非線形歪みであ
れば、特異的なサンプル領域(SA15)及び代替領域
(SB15)の計測結果を他のサンプル領域の計測結果
と共に用いて、例えばEGA方式によりアライメントを
行う。
Here, the change in the array due to the non-linear distortion of the substrate (W) is continuous to some extent, whereas the error due to the measurement error is peculiar to this sample area and is different from the adjacent processed area. There is usually no special relationship between. In the present invention, by utilizing the difference in the change in strain between the processed regions between the non-linear strain and the measurement error in the specific sample region as described above, the processed region (ES1
~ ESN) to determine which is the cause of the sequence change. That is, if the non-linear error amount in the specific sample area (SA15) and the non-linear error amount in the alternative area (SB15) have the same tendency and the cause of the non-linear error is the non-linear distortion on the substrate (W), Using the measurement results of the sample area (SA15) and the alternative area (SB15) together with the measurement results of other sample areas, alignment is performed by, for example, the EGA method.

【0019】一方、特異的なサンプル領域(SA15)
の非線形誤差量と代替領域(SB15)の非線形誤差量
との傾向が異なり、非線形誤差の原因がサンプル領域の
計測エラーであれば、このサンプル領域(SA15)の
計測結果を排除して、EGA方式又は重み付けEGA方
式でアライメントを行う。これにより、それぞれ高精度
な位置合わせを行うことができる。
On the other hand, a specific sample area (SA15)
If the non-linear error amount of 1 is different from the non-linear error amount of the alternative area (SB15) and the cause of the non-linear error is the measurement error of the sample area, the measurement result of this sample area (SA15) is eliminated and the EGA method is used. Alternatively, the alignment is performed by the weighted EGA method. As a result, highly accurate alignment can be performed.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の実施例
につき図面を参照して説明する。図2は本実施例の位置
合わせ方法を適用するのに好適な投影露光装置の概略的
な構成を示し、この図2において、超高圧水銀ランプ1
から発生した照明光ILは楕円鏡2で反射されてその第
2焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フィ
ルター、オプティカルインテグレータ(フライアイレン
ズ)及び開口絞り(σ絞り)等を含む照明光学系3に入
射する。不図示であるが、フライアイレンズはそのレチ
クル側焦点面がレチクルパターンのフーリエ変換面(瞳
共役面)とほぼ一致するように光軸AXと垂直な面内方
向に配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the alignment method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method of this embodiment. In FIG.
Illumination light IL generated from the ellipsoidal mirror 2 is reflected by the ellipsoidal mirror 2 and once condensed at its second focus, and then includes illumination optical including a collimator lens, an interference filter, an optical integrator (fly-eye lens), an aperture stop (σ stop), and the like. It is incident on the system 3. Although not shown, the fly-eye lens is arranged in the in-plane direction perpendicular to the optical axis AX so that the reticle-side focal plane of the fly-eye lens substantially coincides with the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern.

【0021】また、楕円鏡2の第2焦点の近傍には、モ
ーター38によって照明光ILの光路の閉鎖及び開放を
行うシャッター(例えば4枚羽根のロータリーシャッタ
ー)37が配置されている。なお、露光用照明光として
は超高圧水銀ランプ1等の輝線の他に、エキシマレーザ
(KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ等)等
のレーザ光、あるいは金属蒸気レーザやYAGレーザの
高調波等を用いても構わない。
A shutter (for example, a four-blade rotary shutter) 37 for closing and opening the optical path of the illumination light IL by a motor 38 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror 2. As the illumination light for exposure, laser light such as an excimer laser (KrF excimer laser, ArF excimer laser) or a harmonic wave of a metal vapor laser or a YAG laser is used in addition to the bright line of the ultra-high pressure mercury lamp 1 or the like. It doesn't matter.

【0022】図2において、照明光学系3を射出したフ
ォトレジスト層を感光させる波長域の照明光(i線等)
ILは、その大部分がビームスプリッター4で反射され
た後、第1リレーレンズ5、可変視野絞り(レチクルブ
ラインド)6及び第2リレーレンズ7を通過してミラー
8に至る。そして、ミラー8でほぼ垂直下方に反射され
た照明光ILが、メインコンデンサーレンズ9を介して
レチクルRのパターン領域PAをほぼ均一な照度で照明
する。レチクルブラインド6の配置面はレチクルRのパ
ターン形成面と共役関係(結像関係)にあり、駆動系3
6によりレチクルブラインド6を構成する複数枚の可動
ブレードを開閉させて開口部の大きさ、形状を変えるこ
とによって、レチクルRの照明視野を任意に設定するこ
とができる。
In FIG. 2, illumination light (i-line, etc.) in a wavelength range in which the photoresist layer emitted from the illumination optical system 3 is exposed to light.
Most of the IL is reflected by the beam splitter 4, and then passes through the first relay lens 5, the variable field stop (reticle blind) 6 and the second relay lens 7 to reach the mirror 8. Then, the illumination light IL reflected by the mirror 8 in a substantially vertically downward direction illuminates the pattern area PA of the reticle R with substantially uniform illuminance via the main condenser lens 9. The arrangement surface of the reticle blind 6 and the pattern formation surface of the reticle R are in a conjugate relationship (image formation relationship), and the drive system 3
By opening and closing a plurality of movable blades constituting the reticle blind 6 by 6 to change the size and shape of the opening, the illumination field of the reticle R can be arbitrarily set.

【0023】本実施例のレチクルRにおいては、遮光帯
に囲まれたパターン領域PAの4辺のほぼ中央部にそれ
ぞれアライメントマークとしてのレチクルマークが形成
されている。これらレチクルマークの像をウエハWのフ
ォトレジスト層上に投影することにより、そのフォトレ
ジスト層上にそれらレチクルマークの像が潜像として形
成されるものである。また、本実施例ではそれらレチク
ルマークが、ウエハWの各ショット領域とレチクルRと
の位置合わせを行う際のアライメントマークとしても共
用される。それら4つのレチクルマークは同一構成(但
し、方向は異なる)であり、例えば或る1つのレチクル
マークは、Y方向に配置された7個のドットマークから
成る回折格子マークを、X方向に所定間隔で5列配列し
たマルチマークである。それらレチクルマークは、レチ
クルRの遮光帯中に設けられた透明窓内にクロム等の遮
光部により形成される。更に、レチクルRにはその外周
付近に2個の十字型の遮光性マークよりなるアライメン
トマークが対向して形成されている。これら2個のアラ
イメントマークは、レチクルRのアライメント(投影光
学系13の光軸AXに対する位置合わせ)に用いられ
る。
In the reticle R of the present embodiment, reticle marks serving as alignment marks are formed at substantially central portions of the four sides of the pattern area PA surrounded by the light-shielding band. By projecting the images of these reticle marks onto the photoresist layer of the wafer W, the images of these reticle marks are formed as latent images on the photoresist layer. Further, in the present embodiment, these reticle marks are also used as alignment marks when aligning each shot area of the wafer W with the reticle R. The four reticle marks have the same configuration (however, the directions are different). For example, one certain reticle mark is a diffraction grating mark composed of seven dot marks arranged in the Y direction, and is separated by a predetermined distance in the X direction. It is a multi-mark arranged in 5 columns. The reticle marks are formed by a light-shielding portion such as chrome inside a transparent window provided in the light-shielding band of the reticle R. Further, on the reticle R, alignment marks composed of two cross-shaped light-shielding marks are formed facing each other in the vicinity of the outer periphery of the reticle R. These two alignment marks are used for alignment of the reticle R (positioning with respect to the optical axis AX of the projection optical system 13).

【0024】レチクルRは、モータ12によって投影光
学系13の光軸AXの方向に微動可能で、且つその光軸
AXに垂直な水平面内で2次元移動及び微小回転可能な
レチクルステージRS上に載置されている。レチクルス
テージRSの端部にはレーザ光波干渉測長器(レーザ干
渉計)11からのレーザビームを反射する移動鏡11m
が固定され、レチクルステージRSの2次元的な位置は
レーザ干渉計11によって、例えば0.01μm程度の
分解能で常時検出されている。レチクルRの上方にはレ
チクルアライメント系(RA系)10A及び10Bが配
置され、これらRA系10A及び10Bは、レチクルR
の外周付近に形成された2個の十字型のアライメントマ
ークを検出するものである。RA系10A及び10Bか
らの計測信号に基づいてレチクルステージRSを微動さ
せることで、レチクルRはパターン領域PAの中心点が
投影光学系13の光軸AXと一致するように位置決めさ
れる。
The reticle R is mounted on a reticle stage RS which can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 13 by a motor 12, and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a horizontal plane perpendicular to the optical axis AX. It is placed. At the end of the reticle stage RS, a movable mirror 11m that reflects a laser beam from a laser light wave interferometer (laser interferometer) 11
Is fixed, and the two-dimensional position of the reticle stage RS is constantly detected by the laser interferometer 11 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. Reticle alignment systems (RA systems) 10A and 10B are arranged above the reticle R, and these RA systems 10A and 10B are mounted on the reticle R.
Two cross-shaped alignment marks formed near the outer periphery of the are detected. By finely moving the reticle stage RS based on the measurement signals from the RA systems 10A and 10B, the reticle R is positioned so that the center point of the pattern area PA coincides with the optical axis AX of the projection optical system 13.

【0025】さて、レチクルRのパターン領域PAを通
過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学
系13に入射し、投影光学系13により1/5に縮小さ
れたレチクルRの回路パターンの投影像が、表面にフォ
トレジスト層が形成され、その表面が投影光学系13の
最良結像面とほぼ一致するように保持されたウエハW上
の1つの露光ショットに重ね合わせて投影(結像)され
る。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA of the reticle R enters the projection optical system 13 that is telecentric on both sides, and is projected by the projection optical system 13 to a projected image of the circuit pattern of the reticle R that is reduced to 1/5. However, a photoresist layer is formed on the surface, and the surface is projected (imaged) so as to be superposed on one exposure shot on the wafer W held so that the surface substantially coincides with the best imaging plane of the projection optical system 13. It

【0026】ウエハWは、微小回転可能なウエハホルダ
(不図示)に真空吸着され、このウエハホルダを介して
ウエハステージWS上に保持されている。ウエハステー
ジWSは、モーター16によりステップ・アンド・リピ
ート方式で2次元移動可能に構成され、ウエハW上の1
つの露光ショットに対するレチクルRの転写露光が終了
すると、ウエハステージWSは次のショット位置までス
テッピングされる。ウエハステージWSの端部にはレー
ザ干渉計15からのレーザビームを反射する移動鏡15
mが固定され、ウエハステージWSの2次元的な座標
は、レーザ干渉計15によって例えば0.01μm程度
の分解能で常時検出されている。レーザ干渉計15は、
ウエハステージWSの投影光学系13の光軸AXに垂直
な一方向(これをX方向とする)及びこれに垂直なY方
向の座標を計測するものであり、それらX方向及びY方
向の座標によりウエハステージWSのステージ座標系
(静止座標系)(X,Y)が定められる。即ち、レーザ
干渉計15により計測されるウエハステージWSの座標
値が、ステージ座標系(X,Y)上の座標値である。
The wafer W is vacuum-sucked by a finely rotatable wafer holder (not shown), and is held on the wafer stage WS via this wafer holder. The wafer stage WS is configured to be two-dimensionally movable in a step-and-repeat manner by a motor 16,
When the transfer exposure of the reticle R for one exposure shot is completed, the wafer stage WS is stepped to the next shot position. A movable mirror 15 that reflects the laser beam from the laser interferometer 15 is provided at the end of the wafer stage WS.
m is fixed, and the two-dimensional coordinates of the wafer stage WS are constantly detected by the laser interferometer 15 with a resolution of about 0.01 μm, for example. The laser interferometer 15 is
The coordinates of one direction perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 13 of the wafer stage WS (referred to as the X direction) and the Y direction perpendicular thereto are measured, and the coordinates in the X direction and the Y direction are measured. A stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) of wafer stage WS is defined. That is, the coordinate value of the wafer stage WS measured by the laser interferometer 15 is the coordinate value on the stage coordinate system (X, Y).

【0027】また、ウエハステージWS上にはベースラ
イン量(後述)の計測時等で用いられる基準マークを備
えた基準部材(ガラス基板)14が、ウエハWの露光面
とほぼ同じ高さになるように設けられている。基準部材
14には基準マークとして、光透過性の5組のL字状パ
ターンから成るスリットパターンと、光反射性のクロム
で形成された2組の基準パターン(デューティ比は1:
1)とが設けられている。一方の組の基準パターンは、
Y方向に配列された7個のドットマークをX方向に3列
配列してなる回折格子マークと、3本の直線パターンを
X方向に配列してなる回折格子マークと、Y方向に延び
た12本のバーマークとを、X方向に配列したものであ
る。他方の組の基準パターンはその一方の組の基準パタ
ーンを90°回転したものである。
On the wafer stage WS, a reference member (glass substrate) 14 provided with a reference mark used when measuring a baseline amount (described later) or the like has almost the same height as the exposed surface of the wafer W. Is provided. The reference member 14 has, as a reference mark, a slit pattern composed of five light-transmitting L-shaped patterns and two sets of reference patterns formed of light-reflecting chrome (duty ratio is 1:
1) and are provided. One set of reference patterns is
A diffraction grating mark formed by arranging 7 dot marks arranged in the Y direction in three rows in the X direction, a diffraction grating mark formed by arranging three linear patterns in the X direction, and 12 extending in the Y direction. The bar marks of the book are arranged in the X direction. The other set of reference patterns is the one set of reference patterns rotated by 90 °.

【0028】さて、光ファイバー(不図示)等を用いて
基準部材14の下へ伝送された照明光(露光光)によっ
て、基準部材14に形成されたスリットパターンが下方
(ウエハステージ内部)から照明されるように構成され
ている。基準部材14のスリットパターンを透過した照
明光は、投影光学系13を介してレチクルRの裏面(パ
ターン面)にスリットパターンの投影像を結像する。更
に、レチクルR上の4個のレチクルマークの何れかを通
過した照明光は、メインコンデンサーレンズ9、リレー
レンズ7,5等を通ってビームスプリッター4に達し、
ビームスプリッター4を透過した照明光が、投影光学系
13の瞳共役面の近傍に配置された光電検出器35によ
り受光される。光電検出器35は照明光の強度に応じた
光電信号SSを主制御系18に出力する。以下では、光
ファイバー(不図示)、基準部材14及び光電検出器3
5をまとめてISS(Imaging Slit Sensor)系と呼ぶ。
Now, the slit pattern formed on the reference member 14 is illuminated from below (inside the wafer stage) by the illumination light (exposure light) transmitted below the reference member 14 using an optical fiber (not shown) or the like. Is configured to. The illumination light transmitted through the slit pattern of the reference member 14 forms a projected image of the slit pattern on the back surface (pattern surface) of the reticle R via the projection optical system 13. Further, the illumination light passing through any of the four reticle marks on the reticle R reaches the beam splitter 4 through the main condenser lens 9, the relay lenses 7 and 5, and the like.
The illumination light transmitted through the beam splitter 4 is received by a photoelectric detector 35 arranged near the pupil conjugate plane of the projection optical system 13. The photoelectric detector 35 outputs a photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light to the main control system 18. In the following, an optical fiber (not shown), the reference member 14 and the photoelectric detector 3
5 is collectively called an ISS (Imaging Slit Sensor) system.

【0029】また、図2中には投影光学系13の結像特
性を調整できる結像特性補正部19も設けられている。
本実施例における結像特性補正部19は、投影光学系1
3を構成する一部のレンズエレメント、特にレチクルR
に近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等
の圧電素子を用いて独立に駆動(光軸AXに対して平行
な方向の移動又は傾斜)することで、投影光学系13の
結像特性、例えば投影倍率やディストーションを補正す
るものである。
Further, in FIG. 2, an image formation characteristic correction unit 19 capable of adjusting the image formation characteristic of the projection optical system 13 is also provided.
The imaging characteristic correction unit 19 in this embodiment is the projection optical system 1
Some of the lens elements that make up part 3, especially reticle R
By independently driving (moving or tilting in a direction parallel to the optical axis AX) each of the plurality of lens elements close to each other by using a piezoelectric element such as a piezo element, For example, it corrects projection magnification and distortion.

【0030】次に、投影光学系13の側方にはオフ・ア
クシス方式のアライメントセンサー(以下「Field Imag
e Alignment 系(FIA系)」という)が設けられてい
る。このFIA系において、ハロゲンランプ20で発生
した光をコンデンサーレンズ21及び光ファイバー22
を介して干渉フィルター23に導き、ここでレジスト層
の感光波長域及び赤外波長域の光をカットする。干渉フ
ィルター23を透過した光は、レンズ系24、ビームス
プリッター25、ミラー26及び視野絞りBRを介して
テレセントリックな対物レンズ27に入射する。対物レ
ンズ27から射出された光が、投影光学系13の照明視
野を遮光しないように投影光学系13の鏡筒下部周辺に
固定されたプリズム(又はミラー)28で反射され、ウ
エハWをほぼ垂直に照射する。
Next, an off-axis type alignment sensor (hereinafter referred to as "Field Imag") is provided on the side of the projection optical system 13.
e Alignment system (FIA system) ”is provided. In this FIA system, the light generated by the halogen lamp 20 is converted into the condenser lens 21 and the optical fiber 22.
It is guided to the interference filter 23 through the light source, and the light in the photosensitive wavelength region and the infrared wavelength region of the resist layer is cut off there. The light transmitted through the interference filter 23 enters the telecentric objective lens 27 via the lens system 24, the beam splitter 25, the mirror 26 and the field stop BR. The light emitted from the objective lens 27 is reflected by a prism (or mirror) 28 fixed around the lower part of the lens barrel of the projection optical system 13 so as not to block the illumination visual field of the projection optical system 13, and the wafer W is almost vertical. To irradiate.

【0031】対物レンズ27からの光は、ウエハW上の
ウエハマーク(下地マーク)を含む部分領域に照射さ
れ、当該領域から反射された光はプリズム28、対物レ
ンズ27、視野絞りBR、ミラー26、ビームスプリッ
ター25及びレンズ系29を介して指標板30に導かれ
る。ここで、指標板30は対物レンズ27及びレンズ系
29に関してウエハWと共役な面内に配置され、ウエハ
W上のウエハマークの像は指標板30の透明窓内に結像
される。更に指標板30には、その透明窓内に指標マー
クとして、Y方向に延びた2本の直線状マークをX方向
に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。
指標板30を通過した光は、第1リレーレンズ系31、
ミラー32及び第2リレーレンズ系33を介して撮像素
子(CCDカメラ等)34へ導かれ、撮像素子34の受
光面上にはウエハマークの像と指標マークの像とが結像
される。撮像素子34からの撮像信号SVは主制御系1
8に供給され、ここでウエハマークのX方向の位置(座
標値)が算出される。なお、図2中には示していない
が、上記構成のFIA系(X軸用のFIA系)の他に、
Y方向のマーク位置を検出するためのもう1組のFIA
系(Y軸用のFIA系)も設けられている。
The light from the objective lens 27 is applied to the partial area including the wafer mark (base mark) on the wafer W, and the light reflected from the area is the prism 28, the objective lens 27, the field stop BR, and the mirror 26. , Is guided to the index plate 30 via the beam splitter 25 and the lens system 29. Here, the index plate 30 is arranged in a plane conjugate with the wafer W with respect to the objective lens 27 and the lens system 29, and the image of the wafer mark on the wafer W is formed in the transparent window of the index plate 30. Further, the index plate 30 is formed with two linear marks extending in the Y direction at predetermined intervals in the X direction as index marks in the transparent window.
The light that has passed through the index plate 30 receives the first relay lens system 31,
The image of the wafer mark and the image of the index mark are formed on the light receiving surface of the image pickup device 34 by being guided to the image pickup device (CCD camera etc.) 34 via the mirror 32 and the second relay lens system 33. The image pickup signal SV from the image pickup device 34 is supplied to the main control system 1
8, the position (coordinate value) of the wafer mark in the X direction is calculated. Although not shown in FIG. 2, in addition to the FIA system having the above configuration (FIA system for X axis),
Another set of FIA for detecting mark position in Y direction
A system (FIA system for Y axis) is also provided.

【0032】次に、投影光学系13の上部側方にはTT
L(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメントセンサー
17も配置され、アライメントセンサー17からの位置
検出用の光がミラーM1及びM2を介して投影光学系1
3に導かれている。その位置検出用の光は投影光学系1
3を介してウエハW上のウエハマーク上に照射され、こ
のウエハマークからの反射光が投影光学系13、ミラー
M2及びミラーM1を介してアライメントセンサー17
に戻される。アライメントセンサー17は戻された反射
光を光電変換して得られた信号から、ウエハW上のウエ
ハマークの位置を求める。
Next, TT is provided on the upper side of the projection optical system 13.
An L (through the lens) type alignment sensor 17 is also arranged, and the position detection light from the alignment sensor 17 is transmitted through the mirrors M1 and M2 to the projection optical system 1.
It is led to 3. The light for detecting the position is the projection optical system 1
The wafer W on the wafer W is irradiated with the reflected light from the wafer W via the projection optical system 13, the mirror M2, and the mirror M1, and the alignment sensor 17
Returned to. The alignment sensor 17 obtains the position of the wafer mark on the wafer W from the signal obtained by photoelectrically converting the returned reflected light.

【0033】図3は、図2中のTTL方式のアライメン
トセンサー17の詳細な構成を示し、この図3におい
て、本例のアライメントセンサー17は、2光束干渉方
式のアライメント系(以下「LIA系」という)とレー
ザ・ステップ・アライメント方式のアライメント系(以
下「LSA系」という)とをその光学部材を最大限共有
させて組み合わせたものである。ここでは簡単に説明す
るが、より具体的な構成は特開平2−272305号公
報に開示されている。
FIG. 3 shows a detailed configuration of the TTL type alignment sensor 17 in FIG. 2. In FIG. 3, the alignment sensor 17 of this example is a two-beam interference type alignment system (hereinafter referred to as “LIA system”). ) And a laser step alignment type alignment system (hereinafter referred to as “LSA system”), and the optical members thereof are maximally shared. Although briefly described here, a more specific configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-272305.

【0034】図3において、光源(He−Neレーザ光
源等)40から射出されたレーザビームはビームスプリ
ッター41で分割され、ここで反射されたレーザビーム
はシャッター42を介して第1ビーム成形光学系(LI
A光学系)45に入射する。一方、ビームスプリッター
41を透過したレーザビームは、シャッター43及びミ
ラー44を介して第2ビーム成形光学系(LSA光学
系)46に入射する。従って、シャッター42及び43
を適宜駆動することにより、LIA系とLSA系とを切
り換えて使用することができる。
In FIG. 3, a laser beam emitted from a light source (He-Ne laser light source or the like) 40 is split by a beam splitter 41, and the laser beam reflected here is passed through a shutter 42 to a first beam shaping optical system. (LI
A optical system) 45. On the other hand, the laser beam transmitted through the beam splitter 41 enters the second beam shaping optical system (LSA optical system) 46 via the shutter 43 and the mirror 44. Therefore, the shutters 42 and 43
Can be used by switching between the LIA system and the LSA system by appropriately driving.

【0035】さて、LIA光学系45は2組の音響光学
変調器等を含み、所定の周波数差△fを与えた2本のレ
ーザビームを、その光軸を挟んでほぼ対称に射出する。
更に、LIA光学系45から射出された2本のレーザビ
ームは、ミラー47及びビームスプリッター48を介し
てビームスプリッター49に達し、ここを透過した2本
のレーザビームはレンズ系(逆フーリエ変換レンズ)5
3及びミラー54を経て、装置上で固定されている参照
用回折格子55に、互いに異なる2方向から所定の交差
角で入射して結像(交差)する。光電検出器56は、参
照用回折格子55を透過してほぼ同一方向に発生する回
折光同士の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波
状の光電信号SRを主制御系18(図2参照)内のLI
A演算ユニット58に出力する。
The LIA optical system 45 includes two sets of acousto-optic modulators and the like, and emits two laser beams having a predetermined frequency difference Δf substantially symmetrically with respect to the optical axis.
Further, the two laser beams emitted from the LIA optical system 45 reach the beam splitter 49 via the mirror 47 and the beam splitter 48, and the two laser beams transmitted therethrough are a lens system (inverse Fourier transform lens). 5
The light enters the reference diffraction grating 55, which is fixed on the apparatus, from two different directions at a predetermined crossing angle, and forms an image (crossing) through the mirror 3 and the mirror 54. The photoelectric detector 56 receives the interference light of the diffracted lights that are transmitted through the reference diffraction grating 55 and generated in substantially the same direction, and outputs a sinusoidal photoelectric signal SR corresponding to the intensity of the diffracted light to the main control system 18 (FIG. 2))
It is output to the A arithmetic unit 58.

【0036】一方、ビームスプリッター49で反射され
た2本のレーザビームは、対物レンズ50によって視野
絞り51の開口部で一度交差した後、ミラーM2(図2
中のミラーM1は図示省略)を介して投影光学系13に
入射する。更に、投影光学系13に入射した2本のレー
ザビームは、投影光学系13の瞳面で光軸AXに関して
ほぼ対称となって一度スポット状に集光した後、ウエハ
W上のウエハマークのピッチ方向(Y方向)に関して光
軸AXを挟んで互いに対称的な角度で傾いた平行光束と
なって、ウエハマーク上に異なる2方向から所定の交差
角で入射する。ウエハマーク上には周波数差△fに対応
した速度で移動する1次元の干渉縞が形成され、当該マ
ークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した±1次
回折光(干渉光)は投影光学系13、対物レンズ50等
を介して光電検出器52で受光され、光電検出器52は
干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電信号S
DwをLIA演算ユニット58に出力する。LIA演算
ユニット58は、2つの光電信号SR及びSDwの波形
上の位相差からそのウエハマークの位置ずれ量を算出す
ると共に、レーザ干渉計15からの位置信号PDsを用
いて、当該位置ずれ量が零となるときのウエハステージ
WSの座標位置を求め、この情報をアライメントデータ
記憶部61(図4参照)に出力する。
On the other hand, the two laser beams reflected by the beam splitter 49 intersect once at the opening of the field stop 51 by the objective lens 50, and then the mirror M2 (see FIG. 2).
The inside mirror M1 is incident on the projection optical system 13 via a mirror (not shown). Further, the two laser beams incident on the projection optical system 13 become substantially symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane of the projection optical system 13 and once converged in a spot shape. The parallel luminous fluxes are inclined with respect to the direction (Y direction) with respect to each other with the optical axis AX in between, and become parallel luminous fluxes, which are incident on the wafer mark from two different directions at a predetermined crossing angle. A one-dimensional interference fringe that moves at a speed corresponding to the frequency difference Δf is formed on the wafer mark, and the ± first-order diffracted light (interference light) generated in the same direction from the mark, that is, the optical axis direction in this case, is projected by the projection optical system. The light is received by the photoelectric detector 52 via the system 13, the objective lens 50, etc., and the photoelectric detector 52 receives the sine-wave photoelectric signal S corresponding to the cycle of the change in brightness of the interference fringes.
Dw is output to the LIA operation unit 58. The LIA calculation unit 58 calculates the position deviation amount of the wafer mark from the phase difference on the waveforms of the two photoelectric signals SR and SDw, and uses the position signal PDs from the laser interferometer 15 to calculate the position deviation amount. The coordinate position of the wafer stage WS when it becomes zero is obtained, and this information is output to the alignment data storage unit 61 (see FIG. 4).

【0037】また、LSA光学系46はビームエクスパ
ンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、LSA光学系
46から射出されたレーザビームはビームスプリッター
48及び49を介して対物レンズ50に入射する。更
に、対物レンズ50から射出されるレーザビームは、一
度視野絞り51の開口部でスリット状に収束した後、ミ
ラーM2を介して投影光学系13に入射する。投影光学
系13に入射したレーザビームは、その瞳面のほぼ中央
を通った後、投影光学系13のイメージフィールド内で
X方向に伸び、且つ光軸AXに向かうような細長い帯状
スポット光としてウエハW上に投影される。
The LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens, etc., and the laser beam emitted from the LSA optical system 46 enters the objective lens 50 via the beam splitters 48 and 49. Further, the laser beam emitted from the objective lens 50 once converges into a slit shape at the opening of the field stop 51, and then enters the projection optical system 13 via the mirror M2. The laser beam incident on the projection optical system 13 passes through almost the center of its pupil plane, then extends in the X direction within the image field of the projection optical system 13 and is directed to the optical axis AX as an elongated strip-shaped spot light on the wafer. Projected onto W.

【0038】スポット光とウエハW上のウエハマーク
(回折格子マーク)とをY方向に相対移動したとき、当
該ウエハマークから発生する光は投影光学系13、対物
レンズ50等を介して光電検出器52で受光される。光
電検出器52は、ウエハマークからの光のうち±1次〜
3次回折光のみを光電変換し、このように光電変換して
得られた光強度に応じた光電信号SDiを主制御系18
内のLSA演算ユニット57に出力する。LSA演算ユ
ニット57にはレーザ干渉計15からの位置信号PDs
も供給され、LSA演算ユニット57はウエハステージ
WSの単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同
期して光電信号SDiをサンプリングする。更に、LS
A演算ユニット57は、各サンプリング値をデジタル値
に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算
処理によってウエハマークのY方向の位置を算出し、こ
の情報を図4のアライメントデータ記憶部61に出力す
る。
When the spot light and the wafer mark (diffraction grating mark) on the wafer W are moved relative to each other in the Y direction, the light generated from the wafer mark passes through the projection optical system 13, the objective lens 50 and the like and is a photoelectric detector. The light is received at 52. The photoelectric detector 52 has ± 1st order of the light from the wafer mark.
Only the third-order diffracted light is photoelectrically converted, and the photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity obtained by photoelectrically converting in this manner is used as the main control system
It is output to the LSA calculation unit 57 in the inside. The LSA arithmetic unit 57 has a position signal PDs from the laser interferometer 15.
Also, the LSA calculation unit 57 samples the photoelectric signal SDi in synchronization with the up / down pulse generated for each unit movement amount of the wafer stage WS. Furthermore, LS
The A calculation unit 57 converts each sampling value into a digital value and stores it in the memory in the order of addresses, then calculates the position of the wafer mark in the Y direction by a predetermined calculation process, and stores this information in the alignment data storage of FIG. It is output to the unit 61.

【0039】次に、図2の主制御系18の構成につき図
4を参照して説明する。図4は本例の主制御系18及び
これと関連する部材を示し、この図4において、LSA
演算ユニット57、LIA演算ユニット58、FIA演
算ユニット59、アライメントデータ記憶部61、EG
A演算ユニット62、記憶部63、ショットマップデー
タ部64、システムコントローラ65、ウエハステージ
コントローラ66及びレチクルステージコントローラ6
7より主制御系18が構成されている。これらの部材の
内で、LSA演算ユニット57、LIA演算ユニット5
8及びFIA演算ユニット59は、供給される光電信号
から、各ウエハマークのステージ座標系(X,Y)での
座標位置を求め、この求めた座標位置をアライメントデ
ータ記憶部61に供給する。アライメントデータ記憶部
61の計測された座標位置の情報はEGA演算ユニット
62に供給される。
Next, the structure of the main control system 18 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the main control system 18 of this example and the members related thereto. In FIG.
Arithmetic unit 57, LIA arithmetic unit 58, FIA arithmetic unit 59, alignment data storage unit 61, EG
A calculation unit 62, storage unit 63, shot map data unit 64, system controller 65, wafer stage controller 66, and reticle stage controller 6
A main control system 18 is composed of 7. Among these members, the LSA arithmetic unit 57 and the LIA arithmetic unit 5
8 and the FIA arithmetic unit 59 obtains the coordinate position of each wafer mark in the stage coordinate system (X, Y) from the supplied photoelectric signal, and supplies the obtained coordinate position to the alignment data storage unit 61. Information on the measured coordinate position of the alignment data storage unit 61 is supplied to the EGA arithmetic unit 62.

【0040】ショットマップデータ記憶部64には、ウ
エハW上の各露光ショットに属するウエハマークのウエ
ハW上の座標系(x,y)での設計上の配列座標値が記
憶され、これら設計上の配列座標値もEGA演算ユニッ
ト62に供給される。EGA演算ユニット62は、計測
された座標値及び設計上の座標値に基づいて、最小自乗
法によりウエハW上の座標系(x,y)での設計上の配
列座標値からステージ座標系(X,Y)での計算上の配
列座標値を求めるための6個の変換パラメータ((数
1)の変換パラメータa〜fに対応するもの)を求め、
これら変換パラメータa〜fを記憶部63に供給する。
The shot map data storage unit 64 stores the designed array coordinate values of the wafer marks belonging to each exposure shot on the wafer W in the coordinate system (x, y) on the wafer W. The array coordinate value of is also supplied to the EGA calculation unit 62. Based on the measured coordinate values and the designed coordinate values, the EGA calculation unit 62 uses the least squares method to convert the designed array coordinate values in the coordinate system (x, y) on the wafer W into the stage coordinate system (X , Y) to obtain six conversion parameters (corresponding to the conversion parameters a to f of (Equation 1)) for calculating the calculated array coordinate value,
The conversion parameters a to f are supplied to the storage unit 63.

【0041】更に、EGA演算ユニット62は、そのよ
うに記憶された変換パラメータa〜fを用いてウエハW
上の座標系(x,y)での設計上の配列座標値からステ
ージ座標系(X,Y)での計算上の配列座標値を求め、
この計算上の配列座標値をシステムコントローラ65に
供給する。これに応じて、システムコントローラ65
は、ウエハステージコントローラ66を介してレーザ干
渉計15の計測値をモニターしつつ、モーター16を介
して図2のウエハステージWSを駆動して、ウエハW上
の各ショット領域の位置決め及び各ショット領域への露
光を行う。この際に、オフ・アクシスのFIA系、LI
A系のアライメントセンサー、及びLSA系のアライメ
ントセンサーの観察中心と、投影光学系13の光軸AX
との間隔であるベースライン量は予め計測されており、
上述のようにして求めた計算上の配列座標値にそれぞれ
ベースライン量を加算して得られた座標値にウエハW上
の各露光ショットが位置決めされる。また、システムコ
ントローラ65は、レチクルステージコントローラ67
を介してレーザ干渉計11の計測値をモニターしつつ、
モーター12を介して図2のレチクルステージRSを駆
動して、レチクルRの位置調整を行う。
Further, the EGA arithmetic unit 62 uses the conversion parameters a to f stored in such a manner as the wafer W.
Calculate the calculated array coordinate value in the stage coordinate system (X, Y) from the designed array coordinate value in the above coordinate system (x, y),
The calculated array coordinate value is supplied to the system controller 65. In response to this, the system controller 65
2 drives the wafer stage WS of FIG. 2 via the motor 16 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 15 via the wafer stage controller 66, thereby positioning each shot area on the wafer W and each shot area. Exposure to. At this time, off-axis FIA system, LI
Observation center of alignment sensor of A system and alignment sensor of LSA system, and optical axis AX of projection optical system 13
The baseline amount, which is the interval between and, has been measured in advance,
Each exposure shot on the wafer W is positioned at the coordinate value obtained by adding the baseline amount to the calculated array coordinate value obtained as described above. Further, the system controller 65 is a reticle stage controller 67.
While monitoring the measurement value of the laser interferometer 11 via
The reticle stage RS shown in FIG. 2 is driven via the motor 12 to adjust the position of the reticle R.

【0042】次に、本例で露光対象とするウエハの各露
光ショットの位置決めを行って、各露光ショットにそれ
ぞれレチクルRのパターン像を投影露光する際の動作に
つき図1のフローチャートを参照して説明する。先ず露
光対象とするウエハWを図2のウエハステージWS上に
ロードする。図5(a)はウエハW上の露光ショットの
配列を示し、この図5(a)において、ウエハW上には
ウエハW上に設定された座標系(x,y)に沿って規則
的に露光ショットES1,ES2,…,ESNが形成さ
れ、各露光ショットESiにはそれまでの工程によりそ
れぞれチップパターンが形成されている。また、各露光
ショットESjはx方向及びy方向に所定幅のストリー
トラインで区切られており、各露光ショットESjに近
接するx方向に伸びたストリートラインの中央部にX方
向のウエハマークMxjが形成され、各露光ショットE
Siに近接するy方向に伸びたストリートラインの中央
部にY方向のウエハマークMyjが形成されている。X
方向用のウエハマークMxj及びY方向用のウエハマー
クMyjはそれぞれx方向及びy方向に所定ピッチで3
本の直線パターンを並べたものであり、これらのパター
ンはウエハWの下地に凹部又は凸部のパターンとして形
成したものである。図5では露光ショットESj及び後
述のサンプルショットSAiに付設されたウエハマーク
のみを示してある。
Next, with reference to the flow chart of FIG. 1, the operation of positioning each exposure shot of the wafer to be exposed in this example and projecting and exposing the pattern image of the reticle R on each exposure shot will be described. explain. First, the wafer W to be exposed is loaded on the wafer stage WS shown in FIG. FIG. 5A shows an array of exposure shots on the wafer W. In FIG. 5A, the wafer W is regularly arranged along the coordinate system (x, y) set on the wafer W. Exposure shots ES1, ES2, ..., ESN are formed, and a chip pattern is formed on each exposure shot ESi by the steps up to that point. Further, each exposure shot ESj is separated by a street line having a predetermined width in the x direction and the y direction, and a wafer mark Mxj in the X direction is formed at the center of the street line extending in the x direction in the vicinity of each exposure shot ESj. Each exposure shot E
A wafer mark Myj in the Y direction is formed at the center of the street line extending in the y direction near the Si. X
The wafer mark Mxj for the direction and the wafer mark Myj for the Y direction are 3 at a predetermined pitch in the x direction and the y direction, respectively.
The linear patterns of a book are arranged, and these patterns are formed as concave or convex patterns on the base of the wafer W. In FIG. 5, only the wafer marks attached to the exposure shot ESj and the sample shot SAi described later are shown.

【0043】そして、図1のステップ101において、
図5(a)に示すように、ウエハWの全部の露光ショッ
トから予め選択された19個のサンプルショットSA1
〜SA19についてステージ座標系(X,Y)上での座
標〈Am(i)〉を計測する(i=1〜19)。各サン
プルショットSA1〜SA19にもそれぞれX方向用及
びY方向用のウエハマークが近接して形成されている。
本例ではこれらの位置を計測することにより、各サンプ
ルショットSA1〜SA19のステージ座標系(X,
Y)上での座標位置を計測する。具体的にサンプルショ
ットSAiに属するウエハマークMxiの撮像信号が、
例えば図2の撮像素子34を介して図4のFIA演算ユ
ニット59に供給され、FIA演算ユニット59では設
定された計測パラメータのもとでそのウエハマークMx
iのX方向の位置検出を行う。
Then, in step 101 of FIG.
As shown in FIG. 5A, 19 sample shots SA1 preselected from all exposure shots of the wafer W
Up to SA19, the coordinates <Am (i)> on the stage coordinate system (X, Y) are measured (i = 1 to 19). Wafer marks for the X direction and the Y direction are also formed close to each of the sample shots SA1 to SA19.
In this example, by measuring these positions, the stage coordinate system (X,
Y) Measure the coordinate position on. Specifically, the imaging signal of the wafer mark Mxi belonging to the sample shot SAi is
For example, the wafer mark Mx is supplied to the FIA calculation unit 59 shown in FIG. 4 via the image pickup device 34 shown in FIG.
The position of i in the X direction is detected.

【0044】図6は図2のFIA系の撮像素子34で撮
像されるウエハマークMxiの様子を示し、そのときに
得られる撮像信号は図3のFIA演算ユニット59に供
給される。図6に示すように、撮像素子34の撮像視野
VSA内には、3本の直線状パターンからなるウエハマ
ークMxiと、これを挟むように図2の指標板30上に
形成された指標マークFM1,FM2とが配置されてい
る。撮像素子34はそれらウエハマークMx1及び指標
マークFM1,FM2の像を水平走査線VLに沿って電
気的に走査する。この際、1本の走査線だけではSN比
の点で不利なので、撮像視野VSAに収まる複数本の水
平走査線によって得られる撮像信号のレベルを、水平方
向の各画素毎に加算平均することが望ましい。これによ
り、ウエハマークMxiのX方向の位置が計測され、同
様にY方向用のFIA系により、サンプルショットSA
iに属するウエハマークMyiのY方向の位置が計測さ
れる。
FIG. 6 shows a state of the wafer mark Mxi imaged by the FIA type image pickup device 34 of FIG. 2, and an image pickup signal obtained at that time is supplied to the FIA arithmetic unit 59 of FIG. As shown in FIG. 6, within the imaging visual field VSA of the image sensor 34, the wafer marks Mxi each having three linear patterns and the index mark FM1 formed on the index plate 30 in FIG. , FM2 are arranged. The image sensor 34 electrically scans the images of the wafer mark Mx1 and the index marks FM1 and FM2 along the horizontal scanning line VL. At this time, since only one scanning line is disadvantageous in terms of SN ratio, it is possible to add and average the levels of the imaging signals obtained by a plurality of horizontal scanning lines within the imaging visual field VSA for each pixel in the horizontal direction. desirable. As a result, the position of the wafer mark Mxi in the X direction is measured, and the sample shot SA is similarly measured by the FIA system for the Y direction.
The position of the wafer mark Myi belonging to i in the Y direction is measured.

【0045】図5(b)はウエハマークの他の例を示
し、この図5(b)において、計測方向であるX方向に
対して所定ピッチの回折格子状のパターンからなるウエ
ハマークMAxが形成されている。このウエハマークM
Axの位置検出を行うには、図2のアライメントセンサ
ー17中のLIA光学系45(図3参照)から射出され
る2本のレーザビームBM1 及びBM2 を所定の交差角
でそのウエハマークMAx上に照射する。その交差角及
びウエハマークMAxのX方向のピッチは、レーザビー
ムBM1 によるウエハマークMAxからの−1次回折光
1(-1) 及びレーザービームBM2 によるウエハマーク
MAxからの+1次回折光B2(+) が平行になるように
設定される。これら−1次回折光B1(-1) 及び+1次回
折光B2(+)の干渉光が図3の光電検出器52で光電信号
SDwに変換され、この光電信号SDwがLIA演算ユ
ニット58に供給され、LIA演算ユニット58では、
参照信号としての光電信号SRと光電信号SDwとの位
相差より、ウエハマークMAxのX方向の位置ずれ量を
算出する。
FIG. 5 (b) shows another example of the wafer mark. In FIG. 5 (b), a wafer mark MAX formed of a diffraction grating pattern having a predetermined pitch in the X direction, which is the measurement direction, is formed. Has been done. This wafer mark M
In order to detect the position of Ax, the two laser beams BM 1 and BM 2 emitted from the LIA optical system 45 (see FIG. 3) in the alignment sensor 17 of FIG. Irradiate on. Its pitch in the X direction of the crossing angle and the wafer mark MAx is the laser beam BM 1 -1 order diffracted light B 1 from the wafer mark MAx by (-1) and the laser beam BM 2 +1 order diffracted light B 2 from the wafer mark MAx by (+) Is set to be parallel. The interference light of the -1st-order diffracted light B 1 (-1) and the + 1st-order diffracted light B 2 (+) is converted into a photoelectric signal SDw by the photoelectric detector 52 of FIG. 3, and this photoelectric signal SDw is supplied to the LIA operation unit 58. In the LIA arithmetic unit 58,
The amount of misalignment of the wafer mark MAx in the X direction is calculated from the phase difference between the photoelectric signal SR as the reference signal and the photoelectric signal SDw.

【0046】図5(c)はウエハマークの更に他の例を
示し、この図5(c)において、計測方向であるX方向
に垂直なY方向に対して所定ピッチで配列されたドット
マークからなるウエハマークMBxが形成されている。
このウエハマークMBxの位置検出を行うには、図2の
アライメントセンサー17中のLSA光学系46(図3
参照)から射出されたレーザビームを、そのウエハマー
クMBxの近傍にY方向に長いスリット状のスポット光
LXSとして照射する。そして、図2のウエハステージ
WSを駆動して、ウエハマークMBxをそのスポット光
LXSに対して走査すると、スポット光LXSがウエハ
マークMBx上を走査している範囲では、ウエハマーク
MBxから所定の方向に回折光が射出される。この回折
光を図3の光電検出器52で光電変換して得られた光電
信号SDiがLSA演算ユニット57に供給され、LS
A演算ユニット57は設定された計測パラメータのもと
でウエハマークMByのX方向の位置を求める。同様
に、他のサンプルショットSA2〜SA9のステージ座
標系(X,Y)での座標値が計測され、これら計測され
た座標値は図4のアライメントデータ記憶部61を介し
てEGA演算ユニット62に供給される。
FIG. 5C shows still another example of the wafer mark. In FIG. 5C, the dot marks are arranged at a predetermined pitch in the Y direction perpendicular to the X direction which is the measurement direction. The wafer mark MBx is formed.
To detect the position of the wafer mark MBx, the LSA optical system 46 (see FIG. 3) in the alignment sensor 17 of FIG.
The laser beam emitted from the laser beam is emitted as slit-shaped spot light LXS that is long in the Y direction in the vicinity of the wafer mark MBx. When the wafer stage WS of FIG. 2 is driven and the wafer mark MBx is scanned with respect to the spot light LXS, in a range in which the spot light LXS scans the wafer mark MBx, the wafer mark MBx is moved in a predetermined direction from the wafer mark MBx. Diffracted light is emitted to. A photoelectric signal SDi obtained by photoelectrically converting the diffracted light by the photoelectric detector 52 of FIG. 3 is supplied to the LSA operation unit 57, and LS
The A calculation unit 57 obtains the position of the wafer mark MBy in the X direction based on the set measurement parameter. Similarly, the coordinate values of the other sample shots SA2 to SA9 in the stage coordinate system (X, Y) are measured, and these measured coordinate values are sent to the EGA operation unit 62 via the alignment data storage unit 61 of FIG. Supplied.

【0047】次に、ステップ102において、各サンプ
ルショットSA1〜SA19の計測結果(アライメント
データ)から、最小自乗法により(数1)を満足する座
標変換パラメータa〜fの値を求める。これをEGA計
算と呼ぶ。具体的に、図4のEGA演算ユニット62
は、ウエハマークの設計上の座標値及び計測された座標
値より、(数1)を満足する6個の変換パラメータa〜
fの値を例えば単純な最小自乗法を用いて求める。即
ち、n番目のサンプルショットSAnのステージ座標系
上での計測された座標値を(XMn ,YMn )、設計上
の座標値から(数1)に基づいて計算される座標値を
(Xn ,Yn )とすると、残留誤差成分を次式で表す。
但し、図5(a)の例では、mの値は19である。
Next, at step 102, the values of the coordinate conversion parameters a to f satisfying (Equation 1) are obtained from the measurement results (alignment data) of the sample shots SA1 to SA19 by the least square method. This is called EGA calculation. Specifically, the EGA calculation unit 62 of FIG.
Are the six conversion parameters a to satisfy (Equation 1) based on the designed coordinate values of the wafer mark and the measured coordinate values.
The value of f is obtained using, for example, a simple least square method. That is, the measured coordinate value of the nth sample shot SAn on the stage coordinate system is (XM n , YM n ), and the coordinate value calculated from the designed coordinate value based on (Equation 1) is (X n , Y n ), the residual error component is expressed by the following equation.
However, in the example of FIG. 5A, the value of m is 19.

【0048】[0048]

【数2】 [Equation 2]

【0049】そして、この残留誤差成分が最小になるよ
うに、(数1)の変換パラメータa〜fの値を定める。
次に、ステップ103で、変数iの初期値を1と置いて
から、ステップ104においてEGA演算ユニット62
は、i番目のサンプルショットSAiについて、設計上
の座標値及びステップ102で求めた変換パラメータa
〜fを用いて、計算上の配列座標値(Xi ,Yi )を求
める。この計算上の配列座標値(Xi ,Yi )をベクト
ル形式の座標〈Ae(i)〉で表す。
Then, the values of the conversion parameters a to f of (Equation 1) are determined so that this residual error component is minimized.
Next, in step 103, the initial value of the variable i is set to 1, and in step 104, the EGA arithmetic unit 62
Is the design coordinate value and the conversion parameter a obtained in step 102 for the i-th sample shot SAi.
The calculated array coordinate value (X i , Y i ) is obtained using ~ f. The calculated array coordinate value (X i , Y i ) is represented by the vector format coordinate <Ae (i)>.

【0050】次にステップ105において、その座標
〈Ae(i)〉からステップ101で計測された座標
〈Am(i)〉を差し引いて、サンプルショットSAi
の配列誤差の内の非線形誤差ベクトル〈NLa(i)〉
を求める。その後、ステップ106では、非線形誤差ベ
クトル〈NLa(i)〉の絶対値が設定しておいた非線
形誤差許容値NLcより大きいか否かの判断をする。こ
こで、|〈NLa(i)〉|≦NLcであれば、サンプ
ルショットSAiでの非線形誤差量は小さいとして、ス
テップ114に進んでサンプルショットSAiのアライ
メントデータを有効であるとしてから、ステップ113
に進む。
Next, at step 105, the coordinate <Ae (i)> is subtracted from the coordinate <Am (i)> measured at step 101 to obtain a sample shot SAi.
Error vector <NLa (i)> of the array error of
Ask for. Then, in step 106, it is judged whether or not the absolute value of the nonlinear error vector <NLa (i)> is larger than the set nonlinear error allowable value NLc. If | <NLa (i)> | ≦ NLc, the nonlinear error amount in the sample shot SAi is small, the process proceeds to step 114, and the alignment data of the sample shot SAi is valid, and then step 113
Proceed to.

【0051】一方、ステップ106で、|〈NLa
(i)〉|>NLcであれば、ステップ107に進み、
サンプルショットSAiに隣接する露光ショットを代替
ショットSBiとして選択し、代替ショットSBiに付
設されたウエハマークのステージ座標系(X,Y)での
座標〈Bm(i)〉を計測する。図7(a)は、図5
(a)のウエハWのサンプルショットSA1〜SA19
の非線形誤差量の一例を誇張して示し、この図7(a)
において、サンプルショットSAiにおける非線形誤差
量は非線形誤差ベクトル〈NLa(i)〉で表され、こ
の非線形誤差ベクトル〈NLa(i)〉の始点Piは、
サンプルショットSAiの計算上の座標値(線形誤差量
を含む座標値)、そのベクトルの終点Qiは、サンプル
ショットSAiの計測された座標値を表す。他のサンプ
ルショットの非線形誤差量もそれぞれ非線形誤差ベクト
ルにより表されている。そして、図7(a)の例では、
サンプルショットSA1,SA7及びSA15の非線形
誤差ベクトルが大きくなっている。そこで、例えばサン
プルショットSA1,SA7及びSA15にそれぞれ隣
接する代替ショットSB1,SB7及びSB15につい
てステージ座標系(X,Y)での座標値が計測される。
On the other hand, in step 106, | <NLa
If (i)>|> NLc, the process proceeds to step 107,
The exposure shot adjacent to the sample shot SAi is selected as the alternative shot SBi, and the coordinates <Bm (i)> of the wafer mark attached to the alternative shot SBi in the stage coordinate system (X, Y) are measured. FIG. 7A is a diagram of FIG.
Sample shots SA1 to SA19 of the wafer W in (a)
The exaggerated example of the non-linear error amount of is shown in FIG.
, The nonlinear error amount in the sample shot SAi is represented by the nonlinear error vector <NLa (i)>, and the starting point Pi of this nonlinear error vector <NLa (i)> is
The calculated coordinate value of the sample shot SAi (the coordinate value including the linear error amount) and the end point Qi of the vector represent the measured coordinate value of the sample shot SAi. The non-linear error amounts of the other sample shots are also represented by the non-linear error vector. Then, in the example of FIG.
The nonlinear error vector of sample shots SA1, SA7 and SA15 is large. Therefore, for example, the coordinate values in the stage coordinate system (X, Y) of the alternative shots SB1, SB7, and SB15 adjacent to the sample shots SA1, SA7, and SA15 are measured.

【0052】次の、ステップ108では、その代替ショ
ットSBi及び他の全てのサンプルショットのアライメ
ントデータ結果を用いてEGA計算を行う。即ち、(数
1)を満足する変換パラメータa〜fの値を求める。そ
して、その代替ショットSBiについて、設計上の座標
値及び上述のように求めた変換パラメータa〜fを用い
て、計算上の配列座標〈Be(i)〉を算出する。
At the next step 108, EGA calculation is performed using the alternative shot SBi and the alignment data results of all other sample shots. That is, the values of the conversion parameters a to f that satisfy (Equation 1) are obtained. Then, for the substitute shot SBi, the calculated array coordinates <Be (i)> are calculated using the design coordinate values and the conversion parameters a to f obtained as described above.

【0053】次にステップ109において、その座標
〈Be(i)〉からステップ107で計測された座標
〈Bm(i)〉を差し引いて、代替ショットSBiの配
列誤差の非線形誤差ベクトル〈NLb(i)〉を求め
る。その後、ステップ110では、非線形誤差ベクトル
〈NLb(i)〉の絶対値が非線形誤差許容値NLcよ
り大きいか否かの判断をする。ここで、|〈NLb
(i)〉|>NLcであればステップ111に進む。逆
に、|〈NLb(i)〉|≦NLcであれば、サンプル
ショットSAiで計測されたアライメントデータの非線
形誤差量は計測エラーによるものと判断してステップ1
15に進み、代替ショットSBiのアライメントデータ
を有効としてステップ113に進む。従って、サンプル
ショットSAiのアライメントデータは使用されなくな
る。
Next, at step 109, the coordinate <Bm (i)> measured at step 107 is subtracted from the coordinate <Be (i)> to obtain the non-linear error vector <NLb (i) of the array error of the alternative shot SBi. 〉 Is required. Then, in step 110, it is judged whether or not the absolute value of the nonlinear error vector <NLb (i)> is larger than the nonlinear error allowable value NLc. Where | <NLb
If (i)>|> NLc, the process proceeds to step 111. On the contrary, if | <NLb (i)> | ≦ NLc, it is determined that the non-linear error amount of the alignment data measured by the sample shot SAi is due to the measurement error, and step 1
In step 15, the alignment data of the alternative shot SBi is validated, and the process proceeds to step 113. Therefore, the alignment data of the sample shot SAi is no longer used.

【0054】ステップ111では、非線形誤差ベクトル
〈NLa(i)〉と非線形誤差ベクトル〈NLb
(i)〉との比較を行う。その差の絶対値|〈NLb
(i)〉−〈NLa(i)〉|が所定の非線形誤差変化
許容量ΔNL0よりも大きければ、サンプルショットS
Aiと代替ショットSBiとの間の非線形誤差量の差の
原因はウエハの非線形歪みではなく、計測エラーである
とする。即ち、ランダムな非線形誤差量が大きいからで
あると判断し、ステップ112に進んでサンプルショッ
トSAi及び代替ショットSBiの両方のアライメント
データを有効であるとした後、ステップ113に進む。
In step 111, the non-linear error vector <NLa (i)> and the non-linear error vector <NLb
(I)>. Absolute value of the difference | <NLb
If (i)>-<NLa (i)> | is larger than a predetermined nonlinear error change allowable amount ΔNL0, the sample shot S
It is assumed that the cause of the difference in the non-linear error amount between Ai and the alternative shot SBi is not the non-linear distortion of the wafer but the measurement error. That is, it is determined that the random non-linear error amount is large, and the process proceeds to step 112, where the alignment data of both the sample shot SAi and the alternative shot SBi is valid, and then the process proceeds to step 113.

【0055】一方、ステップ111で、非線形誤差変化
量である|〈NLb(i)〉−〈NLa(i)〉|がΔ
NL0よりも小さければ、非線形誤差の変化の主原因は
ウエハの非線形歪みであると判断し、ステップ114で
サンプルショットSAiのアライメントデータを有効と
してステップ113に進む。このステップ113では、
変数iがサンプルショットの個数mに達したか否かの判
断をする。i<mのときはステップ116で変数iの値
を1だけ増加させた後、ステップ104に戻る。ステッ
プ113でi=mの場合には、ステップ117に進む。
On the other hand, in step 111, the non-linear error change amount | <NLb (i)>-<NLa (i)> | is Δ.
If it is smaller than NL0, it is determined that the main cause of the change in the non-linear error is the non-linear distortion of the wafer, and the alignment data of the sample shot SAi is validated in step 114, and the process proceeds to step 113. In this step 113,
It is determined whether the variable i has reached the number m of sample shots. When i <m, the value of the variable i is incremented by 1 in step 116, and then the process returns to step 104. If i = m in step 113, the process proceeds to step 117.

【0056】ステップ117では、それまでに有効とさ
れたアライメントデータを用いて、重み付けEGA方式
により、(数1)を満足する変換パラメータa〜fの値
を定める。以下では、重み付きEGA方式について図9
を参照して説明を行う。簡単のため、アライメントデー
タが有効とされたサンプルショット及び代替ショットの
合計を9ショットとして、それら9個のショットを改め
て図9のサンプルショットSA1〜SA9であるとす
る。この図9において、ウエハW上のi番目の露光ショ
ットESiの計算上の座標位置を決定する際、この露光
ショットESiとm個(図9ではm=9)のサンプルシ
ョットSA1〜SA9との間の距離LK1〜LK9に応
じて、それら9個のサンプルショットの計測された座標
位置(アライメントデータ)のそれぞれに重みWinを与
える。そのため、次の残留誤差成分Eiを定義する。
In step 117, the values of the conversion parameters a to f that satisfy (Equation 1) are determined by the weighted EGA method using the alignment data that has been validated so far. In the following, the weighted EGA method is shown in FIG.
The explanation will be given with reference to. For simplicity, it is assumed that the total number of the sample shots and the alternative shots for which the alignment data is valid is nine, and these nine shots are sample shots SA1 to SA9 in FIG. 9 again. In FIG. 9, when determining the calculated coordinate position of the i-th exposure shot ESi on the wafer W, between this exposure shot ESi and m (m = 9 in FIG. 9) sample shots SA1 to SA9. A weight W in is given to each of the measured coordinate positions (alignment data) of the nine sample shots according to the distances LK1 to LK9. Therefore, the following residual error component Ei is defined.

【0057】[0057]

【数3】 [Equation 3]

【0058】そして、このように定義される残留誤差成
分Eiが最小になるように(数1)の変換パラメータa
〜fの値が決定される。なお、ここでは各露光ショット
ESi毎に使用するサンプルショットSA1〜SA9は
同一であるが、当然に各露光ショットESi毎に各サン
プルショットSAnまでの距離は異なる。従って、サン
プルショットSAnのアライメントデータに与える重み
inは露光ショットESi毎に変化する。そして、露光
ショットESi毎に変換パラメータa〜fを決定し、
(数1)より計算上の座標位置を算出することにより、
ウエハW上の全露光ショットの計算上の配列座標(ショ
ット配列)が決定される。このように算出された配列座
標にベースライン量の補正を行って得られた座標値に露
光ショットESiが位置決めされ、その状態でそれぞれ
レチクルのパターンが露光される。このようにしてウエ
ハ上の全露光ショットへの露光が終了した場合には、ウ
エハを交換し、次のウエハに対して図1のステップ10
1〜117が繰り返される。
Then, the conversion parameter a of (Equation 1) is set so that the residual error component Ei defined in this way is minimized.
The value of ~ f is determined. Here, the sample shots SA1 to SA9 used for each exposure shot ESi are the same, but naturally the distance to each sample shot SAn is different for each exposure shot ESi. Therefore, the weight W in given to the alignment data of the sample shot SAn changes for each exposure shot ESi. Then, the conversion parameters a to f are determined for each exposure shot ESi,
By calculating the calculated coordinate position from (Equation 1),
The calculated array coordinates (shot array) of all exposure shots on the wafer W are determined. The exposure shot ESi is positioned at the coordinate value obtained by correcting the baseline amount in the array coordinates calculated in this way, and the pattern of the reticle is exposed in that state. When the exposure for all the exposure shots on the wafer is completed in this way, the wafer is replaced, and the next wafer is replaced with step 10 in FIG.
1 to 117 are repeated.

【0059】この方式では、ウエハW上の各露光ショッ
トESi毎に、各サンプルショットSAnのアライメン
トデータに対する重みWinが変化する。一例としてその
重みWinを、i番目の露光ショットESiとn番目のサ
ンプルショットSAnとの距離LKnの関数として次の
ように表す。但し、パラメータSは重み付けの度合いを
変更するためのパラメータである。
[0059] In this method, for each of the exposure shot ESi on the wafer W, the weight W in changes with respect to the alignment data of each sample shot SAn. As an example, the weight W in is expressed as follows as a function of the distance LKn between the i-th exposure shot ESi and the n-th sample shot SAn. However, the parameter S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0060】[0060]

【数4】 [Equation 4]

【0061】この(数4)から明かなように、i番目の
露光ショットESiまでの距離LKnが短いサンプルシ
ョットSAn程、そのアライメントデータに与える重み
inが大きくなるようになっている。また、(数4)に
おいて、パラメータSの値が十分大きい場合、統計演算
処理の結果は第1実施例の方式で得られる結果とほぼ等
しくなる。一方、ウエハ上の露光ショットESiを全て
サンプルショットSAnとし、パラメータSの値を十分
零に近づけると、各露光ショット毎にウエハマークの位
置を計測して位置合わせを行う所謂ダイ・バイ・ダイ方
式で得られる結果とほぼ等しくなる。即ち、W1−EG
A方式を前提とした方式では、パラメータSを適当な値
に設定することにより、EGA方式とダイ・バイ・ダイ
方式との中間の効果を得ることができる。 更に、(数
4)の重み付け関数は、X方向用のウエハマークMxi
とY方向用のウエハマークMyiとに対して別々に用意
されており、X方向とY方向とで重みWinを独立に設定
することができるようになっている。このため、ウエハ
の非線形歪みの程度(大小)、規則性又はステップピッ
チ、即ち隣接した2つのショット領域の中心間距離(ウ
エハ上のストリートラインの幅にも依るが、ほぼショッ
トサイズに対応した値)がX方向とY方向とで異なって
いても、パラメータSの値を独立に設定することで、ウ
エハ上のショット配列誤差を高精度に補正することがで
きるようになっている。この際、パラメータSの値は上
記の如くX方向とY方向とで異ならせるようにしても良
く、更にX方向及びY方向のパラメータSの値が同一又
は異なる場合の何れであっても、パラメータSの値は、
「規則的な非線形歪み」の大小、規則性、ステップピッ
チ又はアライメントセンサーの計測再現性等に応じて適
宜変更すれば良い。
As is clear from this (Equation 4), the shorter the distance LKn to the i-th exposure shot ESi, the shorter the sample shot SAn, the greater the weight W in given to the alignment data. Further, in (Equation 4), when the value of the parameter S is sufficiently large, the result of the statistical calculation processing is almost equal to the result obtained by the method of the first embodiment. On the other hand, when all the exposure shots ESi on the wafer are sample shots SAn and the value of the parameter S is made sufficiently close to zero, the position of the wafer mark is measured for each exposure shot to perform alignment, that is, a so-called die-by-die method. Is almost equal to the result obtained in. That is, W1-EG
In the method based on the A method, an intermediate effect between the EGA method and the die-by-die method can be obtained by setting the parameter S to an appropriate value. Furthermore, the weighting function of (Equation 4) is the wafer mark Mxi for the X direction.
And the wafer mark Myi for the Y direction are separately prepared, and the weight W in can be set independently for the X direction and the Y direction. Therefore, the degree of nonlinear distortion of the wafer (magnitude), regularity or step pitch, that is, the center-to-center distance between two adjacent shot areas (depending on the width of the street line on the wafer, a value approximately corresponding to the shot size) ) Is different in the X and Y directions, the shot arrangement error on the wafer can be corrected with high accuracy by setting the value of the parameter S independently. At this time, the value of the parameter S may be different in the X direction and the Y direction as described above, and the parameter S may be the same or different in the X direction and the Y direction. The value of S is
It may be appropriately changed according to the magnitude of the “regular non-linear distortion”, the regularity, the step pitch, the measurement reproducibility of the alignment sensor, or the like.

【0062】次に、図10を参照して、上述の重み付き
EGA方式の変形例につき説明する。ここでは説明を簡
単にするため、ウエハWに規則的に、特に点対称な非線
形歪みが生じ、且つその点対称中心がウエハWの中心
(ウエハセンター)と一致しているものとする。図10
は本例で露光対象とするウエハWを示し、この図9にお
いて、ウエハWの変形中心点(非線形歪みの点対称中
心)、即ちウエハセンターWcと、ウエハW上のi番目
の露光ショットESiとの間の距離(半径)をLEiと
して、ウエハセンターWcとm個(図10ではm=9)
のサンプルショットSA1〜SA9のそれぞれとの間の
距離(半径)をLW1〜LW9とする。そして、図9の
例と同様に、距離LEi及び距離LW1〜LW9に応じ
て、9個のサンプルショットSA1〜SA9のアライメ
ントデータの各々に重みWin′を与える。この方式で
は、サンプルショット毎にその2組のウエハマーク(M
xi,Myi)を検出した後、(数3)と同様に、残留
誤差成分Ei′を次の(数5)で定義し、その(数5)
が最小となるように(数1)の変換パラメータa〜fの
値を決定する。
Next, a modified example of the above-mentioned weighted EGA method will be described with reference to FIG. Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the wafer W is regularly and particularly point-symmetrically subjected to non-linear distortion, and the center of the point symmetry coincides with the center of the wafer W (wafer center). Figure 10
Shows a wafer W to be exposed in this example. In FIG. 9, the deformation center point of the wafer W (the center of point symmetry of the nonlinear distortion), that is, the wafer center Wc, and the i-th exposure shot ESi on the wafer W are shown. The distance (radius) between the two is LEi, and the wafer center Wc is m (m = 9 in FIG. 10).
The distance (radius) between each of the sample shots SA1 to SA9 is LW1 to LW9. Then, similarly to the example of FIG. 9, a weight W in ′ is given to each of the alignment data of the nine sample shots SA1 to SA9 according to the distance LEi and the distances LW1 to LW9. In this method, the two sets of wafer marks (M
After detecting (xi, Myi), the residual error component Ei ′ is defined by the following (Equation 5) as in (Equation 3).
The values of the conversion parameters a to f in (Equation 1) are determined so that

【0063】[0063]

【数5】 [Equation 5]

【0064】この方式でも、アライメントデータに与え
る重みWin′は露光ショットESi毎に変化するため、
露光ショットESi毎に統計演算を行って変換パラメー
タa〜fを決定して、その計算上の配列座標値を決定す
ることになる。そして、ウエハW上の各露光ショットE
Si毎に、各サンプルショットに対する重みWin′を変
化させるため、(数5)における重みWin′を、ウエハ
W上のi番目の露光ショットESiとウエハセンターW
cとの距離(半径)LEiの関数として次のように表
す。但し、パラメータSは重み付けの度合を変更するた
めのパラメータである。
Also in this method, the weight W in ′ given to the alignment data changes for each exposure shot ESi.
A statistical calculation is performed for each exposure shot ESi to determine the conversion parameters a to f, and the calculated array coordinate values are determined. Then, each exposure shot E on the wafer W
Each Si, 'to change the weights W in the equation (5)' weight W in for each sample shots, i th exposure shot ESi and the wafer center W on the wafer W
It is expressed as a function of the distance (radius) LEi from c as follows. However, the parameter S is a parameter for changing the degree of weighting.

【0065】[0065]

【数6】 [Equation 6]

【0066】この(数6)から明かなように、サンプル
ショットSAnからウエハセンターWcに対する距離L
Wnが、ウエハセンターWcとウエハW上のi番目の露
光ショットESiとの間の距離LEiに近いサンプルシ
ョット程、そのアライメントデータに与える重みWin
が大きくなるようになっている。換言すれば、ウエハエ
ンターWcを中心とした半径LEiの円上に位置するサ
ンプルショットのアライメントデータに対して最も大き
な重みWin′が与えられ、その円から半径方向に離れる
に従ってアライメントデータに対する重みWin′が小さ
くなっている。
As is clear from this (Equation 6), the distance L from the sample shot SAn to the wafer center Wc.
A sample shot in which Wn is closer to the distance LEi between the wafer center Wc and the i-th exposure shot ESi on the wafer W has a weight W in ′ given to the alignment data.
Is becoming larger. In other words, the largest weight W in ′ is given to the alignment data of the sample shot located on the circle having the radius LEi centered on the wafer enter Wc, and the weight W to the alignment data is increased as the distance from the circle in the radial direction increases. in ′ is getting smaller.

【0067】更に、この方式では、ウエハW上の点対称
中心からほぼ等距離にある複数のショット領域、即ちそ
の点対称中心を中心とした同一の円上に位置する複数の
ショット領域の各々では、当然ながらサンプルショット
のアライメントデータに与える重みWin′が同一とな
る。このため、その点対称中心を中心とした同一の円上
に複数の露光ショットが位置している場合、何れか1つ
のショット領域のみにおいて上記の重み付け及び統計演
算を行って変換パラメータa〜fを算出すれば、残りの
ショット領域については先に算出したパラメータa〜f
をそのまま用いてその座標位置を決定することができ
る。これにより、座標位置決定のための計算量が減少す
るという利点がある。
Further, according to this method, a plurality of shot areas located substantially equidistant from the center of point symmetry on the wafer W, that is, a plurality of shot areas located on the same circle centered on the center of point symmetry are used. Of course, the weights W in ′ given to the alignment data of the sample shots are the same. For this reason, when a plurality of exposure shots are located on the same circle centered on the point symmetry center, the above-mentioned weighting and statistical calculation are performed in only one of the shot areas to convert the conversion parameters a to f. If calculated, the previously calculated parameters a to f are calculated for the remaining shot areas.
Can be used as is to determine its coordinate position. This has the advantage of reducing the amount of calculation for determining the coordinate position.

【0068】次に、上述の重み付けEGA方式において
重み付けの度合いを表すパラメータSの決定方法につき
説明する。先ず一例として、次式によりパラメータSの
値を決定することができる。この式において、Dは重み
パラメータであり、オペレータが重みパラメータDの値
を所定値に設定することにより、自動的にパラメータ
S、ひいては重みWin、Win′が決定される。
Next, a method of determining the parameter S representing the degree of weighting in the above weighted EGA method will be described. First, as an example, the value of the parameter S can be determined by the following equation. In this equation, D is a weighting parameter, and the operator sets the value of the weighting parameter D to a predetermined value to automatically determine the parameter S, and thus the weightings W in and W in ′.

【0069】[0069]

【数7】S=D2 /(8・loge10) この重みパラメータDの物理的意味は、ウエハ上の各シ
ョット領域の座標位置を計算するのに有効なサンプルシ
ョットの範囲(以下、単に「ゾーン」と呼ぶ)である。
即ち、ゾーンが大きい場合は有効なサンプルショットの
数が多くなるので、従来のEGA方式で得られる結果に
近くなる。逆に、ゾーンが小さい場合は、有効なサンプ
ルショットの数が少なくなるので、ダイ・バイ・ダイ方
式で得られる結果に近くなる。但し、ここで言うゾーン
は、あくまでも重み付けする上での目安の値であり、仮
に全てのサンプルショットがゾーン外に存在することに
なっても、座標位置を決定すべきショット領域に最も近
いサンプルショットのアライメントデータに関する重み
を最大にして統計計算を行うことになる。
S = D 2 / (8 · log e 10) The physical meaning of this weight parameter D is that the range of sample shots effective for calculating the coordinate position of each shot area on the wafer (hereinafter, simply "Zone").
That is, when the zone is large, the number of effective sample shots is large, and the result is close to the result obtained by the conventional EGA method. On the contrary, when the zone is small, the number of valid sample shots is small, and the result is close to the result obtained by the die-by-die method. However, the zone referred to here is just a reference value for weighting, and even if all the sample shots exist outside the zone, the sample shot closest to the shot area where the coordinate position should be determined. The statistical calculation is performed by maximizing the weight related to the alignment data of.

【0070】また、パラメータSを決定する式は(数1
0)に限定されず、例えば次の(数11)を用いること
もできる。但し、ウエハの面積をA[mm2 ]、サンプ
ルショットの数をm、補正係数(正の実数)をCとして
いる。
The equation for determining the parameter S is (Equation 1
Not limited to (0), the following (Equation 11) can be used, for example. However, the area of the wafer is A [mm 2 ], the number of sample shots is m, and the correction coefficient (positive real number) is C.

【0071】[0071]

【数8】S=A/(m・C) この(数11)はウエハサイズ(面積)やサンプルショ
ットの数の変化をパラメータSの決定に反映させること
で、当該決定に際して使用すべき補正係数Cの最適値が
あまり変動しないようにしたものである。その補正係数
Cが小さい場合はパラメータSの値が大きくなり、EG
A方式を前提とした方式で得られる結果に近くなり、補
正係数Cが大きい場合は、パラメータSの値が小さくな
るので、ダイ・バイ・ダイ方式で得られる結果に近くな
る。従って、予め実験又はシミュレーション等によって
決定した補正係数Cを、オペレータ又は識別コードの読
み取り装置を介して露光装置に入力するだけで、(数
8)からアライメントデータに対する重み付けの度合い
を示すパラメータSが求められ、更に(数4)、(数
6)から重みWin、Win′が自動的に決定される。
[Equation 8] S = A / (m · C) This (Equation 11) reflects the change in the wafer size (area) and the number of sample shots in the determination of the parameter S, and is a correction coefficient to be used in the determination. The optimum value of C does not fluctuate too much. When the correction coefficient C is small, the value of the parameter S becomes large, and EG
The result is close to the result obtained by the method based on the A method, and when the correction coefficient C is large, the value of the parameter S is small, and thus it is close to the result obtained by the die-by-die method. Therefore, the parameter S indicating the degree of weighting for the alignment data can be obtained from (Equation 8) only by inputting the correction coefficient C determined in advance by experiments or simulations to the exposure apparatus via the operator or the identification code reading apparatus. Further, the weights W in and W in ′ are automatically determined from (Equation 4) and (Equation 6).

【0072】上記の方法を用いて、図7(a)に示す様
なショット配列誤差を有するウエハWのアライメントを
行った場合の残留誤差成分(非線形誤差量)の分布を図
7(b)に示す。図7(a)では19のサンプルショッ
トSA1〜SA19が選択され、非線形誤差量の大きな
3個のサンプルショットSA1,SA7,SA15があ
る。それに対して、代替えショットSB1,SB7,S
B15はそれぞれサンプルショットSA1,SA7,S
A15に対してウエハ中心に近い側の露光ショットを選
んだ。そして、その場合に(数7)で使用する重みパラ
メータDは100mmとして、非線形誤差許容値NLc
は0.1μm、非線形誤差変化許容量ΔNL0は0.0
4μmとした。
FIG. 7B shows the distribution of the residual error component (non-linear error amount) when the wafer W having the shot arrangement error as shown in FIG. 7A is aligned using the above method. Show. In FIG. 7A, 19 sample shots SA1 to SA19 are selected, and there are three sample shots SA1, SA7, and SA15 having a large non-linear error amount. On the other hand, alternative shots SB1, SB7, S
B15 are sample shots SA1, SA7, S respectively
An exposure shot on the side closer to the center of the wafer with respect to A15 was selected. Then, in that case, the weight parameter D used in (Equation 7) is set to 100 mm, and the nonlinear error allowable value NLc is set.
Is 0.1 μm, and the allowable amount of nonlinear error change ΔNL0 is 0.0
It was 4 μm.

【0073】図7(b)において、露光ショットESj
について、非線形誤差ベクトル〈NLa(j)〉は、計
算上の配列座標から実際の配列座標までの誤差を示して
いる。また、サンプルショットSA15についてのみ、
非線形誤差量が大きくなっているが、このような特異的
なサンプルショットについては、ダイ・バイ・ダイ方式
でアライメントを行っても良い。また、図1のステップ
105において、全てのサンプルショットの非線形誤差
ベクトルの絶対値が所定の許容値(EGA使用の許容
値)NL0以下である場合には、通常のEGA方式でア
ライメントを行っても良い。その許容値NL0の一例は
0.1μmである。
In FIG. 7B, the exposure shot ESj
For, the nonlinear error vector <NLa (j)> indicates the error from the calculated array coordinates to the actual array coordinates. Also, only for sample shot SA15,
Although the amount of non-linear error is large, alignment may be performed by a die-by-die method for such a specific sample shot. Further, in step 105 of FIG. 1, if the absolute values of the non-linear error vectors of all the sample shots are equal to or less than a predetermined allowable value (allowable value for using EGA) NL0, alignment may be performed by the normal EGA method. good. An example of the allowable value NL0 is 0.1 μm.

【0074】また、参考のため、図7(a)のウエハW
に対して、従来の通常のEGA方式でアライメントを行
った場合の非線形誤差の状態を図8(a)に示し、従来
の重み付けEGA方式でアライメントを行った場合の非
線形誤差の状態を図8(b)に示す。図7(b)と図8
(a),(b)とを比較することにより、本実施例の方
式では全体として非線形誤差量が小さくなることが分か
る。
For reference, the wafer W shown in FIG.
On the other hand, FIG. 8A shows the state of the nonlinear error when the alignment is performed by the conventional normal EGA method, and FIG. 8A shows the state of the nonlinear error when the alignment is performed by the conventional weighted EGA method. Shown in b). 7 (b) and 8
By comparing (a) and (b), it can be seen that the nonlinear error amount is reduced as a whole in the method of this embodiment.

【0075】なお、本発明は上述実施例に限定されるも
のではなく、例えば所謂スリットスキャン露光方式の投
影露光装置でのアライメントにも適用される。また、ウ
エハ上のショット配置、サンプルショットの個数やその
位置、代替ショットの決定方法、更には各許容値の大き
さ等は上記の値や方法以外のものであっても使用可能で
ある。このように、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but is also applicable to alignment in a projection exposure apparatus of so-called slit scan exposure system, for example. Further, the shot arrangement on the wafer, the number and position of sample shots, the method of determining alternative shots, the size of each allowable value, and the like may be those other than the above values and methods. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、基板上のサンプル領域
の中に配列誤差が大きい特異的なサンプル領域があった
場合に、代替領域での計測結果との比較により、その特
異的なサンプル領域が基板の非線形歪みによるものか、
マーク破壊や計測エラーの影響によるものかを判別でき
る。そして、判別結果に応じて、それぞれ最適なアライ
メント方法とそれに用いるサンプル領域とを選択できる
ため、高いスループットで且つ高精度に位置合わせを行
うことができる。
According to the present invention, when there is a specific sample area having a large arrangement error in the sample area on the substrate, the specific sample area is compared with the measurement result in the alternative area. Whether the area is due to the nonlinear distortion of the substrate,
It is possible to determine whether the damage is due to mark destruction or measurement error. Then, since the optimum alignment method and the sample area used for each can be selected according to the determination result, the alignment can be performed with high throughput and high accuracy.

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

【図1】本発明による位置合わせ方法の一実施例を示す
フローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a positioning method according to the present invention.

【図2】実施例の位置合わせ方法が適用される投影露光
装置を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which the alignment method of the embodiment is applied.

【図3】図2中のTTL方式のアライメントセンサー1
7の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a TTL alignment sensor 1 shown in FIG.
7 is a block diagram showing a detailed configuration of No. 7.

【図4】図2中の主制御系18等の詳細な構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of a main control system 18 and the like in FIG.

【図5】(a)は実施例で露光されるウエハ上のショッ
ト領域の配列を示す平面図、(b)はLIA系用のウエ
ハマークの検出方法の説明図、(c)はLSA系用のウ
エハマークの検出方法の説明図である。
5A is a plan view showing an arrangement of shot areas on a wafer exposed in the embodiment, FIG. 5B is an explanatory view of a wafer mark detection method for LIA system, and FIG. 5C is for LSA system. FIG. 3 is an explanatory diagram of a wafer mark detection method of FIG.

【図6】FIA系のアライメントセンサーの撮像素子の
観察領域を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an observation region of an image sensor of an FIA alignment sensor.

【図7】(a)はサンプルショットの非線形誤差量の分
布の一例を示す平面図、(b)は実施例のアライメント
方式で図7(a)のウエハの各露光ショットの位置合わ
せを行った後の各露光ショットの非線形誤差量の分布を
示す平面図である。
7A is a plan view showing an example of a distribution of a non-linear error amount of a sample shot, and FIG. 7B is a position alignment of each exposure shot of the wafer of FIG. 7A by the alignment method of the embodiment. It is a top view showing distribution of the amount of nonlinear error of each subsequent exposure shot.

【図8】(a)は図7(a)のウエハの各露光ショット
に対して従来の通常のEGA方式で位置合わせを行った
後の非線形誤差量の分布を示す平面図、(b)は図7
(a)のウエハの各露光ショットに対して従来の重み付
けEGA方式で位置合わせを行った後の非線形誤差量の
分布を示す平面図である。
8A is a plan view showing a distribution of a non-linear error amount after each exposure shot of the wafer of FIG. 7A is aligned by a conventional normal EGA method, and FIG. Figure 7
It is a top view which shows the distribution of the non-linear error amount after aligning with the conventional weighted EGA system with respect to each exposure shot of the wafer of (a).

【図9】本発明の実施例において、重み付けEGA方式
で位置合わせを行う際のウエハ上のサンプルショットの
配列の一例を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing an example of an array of sample shots on a wafer when performing alignment by a weighted EGA method in an example of the present invention.

【図10】実施例において、重み付けEGA方式を変形
した方式で位置合わせを行う際のウエハ上のサンプルシ
ョットの配列の一例を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing an example of an array of sample shots on a wafer when performing alignment by a method in which the weighted EGA method is modified in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水銀ランプ 3 照明光学系 9 メインコンデンサーレンズ R レチクル 13 投影光学系 W ウエハ WS ウエハステージ 15 レーザ干渉計 17 TTL方式のアライメントセンサー 18 主制御系 ESj 露光ショット SA1〜SA19 サンプルショット SB1,SB7,SB15 代替ショット Mxj X方向のウエハマーク Myj Y方向のウエハマーク 1 Mercury lamp 3 Illumination optical system 9 Main condenser lens R Reticle 13 Projection optical system W Wafer WS Wafer stage 15 Laser interferometer 17 TTL type alignment sensor 18 Main control system ESj Exposure shot SA1 to SA19 Sample shot SB1, SB7, SB15 Alternative Shot Mxj X-direction wafer mark Myj Y-direction wafer mark

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設定された試料座標系上の配列
座標に基づいて前記基板上に配列された複数の被加工領
域の各々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系
内の所定の加工位置に対して位置合わせするに際して、
前記複数の被加工領域の内、少なくとも3つの被加工領
域の前記静止座標系上における座標位置を計測し、該計
測された複数の座標位置を統計計算することによって、
前記基板上の複数の被加工領域の各々の前記静止座標系
上における配列座標を算出し、該算出された配列座標に
従って前記基板の移動位置を制御することによって、前
記複数の被加工領域の各々を前記加工位置に対して位置
合わせする方法において、 前記複数の被加工領域の内、少なくとも4つの予め選択
されたサンプル領域の前記静止座標系上における座標位
置を計測する第1工程と、 該第1工程での計測結果から線形近似により算出した前
記サンプル領域の座標位置と前記第1工程で計測された
前記サンプル領域の座標位置との差分である非線形誤差
量を求める第2工程と、 前記サンプル領域の内、前記非線形誤差量が所定の許容
値より大きい特異的なサンプル領域の近傍の前記被加工
領域よりなる代替領域の前記静止座標系上における座標
位置を計測する第3工程と、 前記第1工程での計測結果及び前記第3工程での計測結
果から線形近似により算出した前記代替領域の座標位置
と前記第3工程で計測された前記代替領域の座標位置と
の差分である非線形誤差量を求める第4工程と、 前記特異的なサンプル領域の非線形誤差量と前記代替領
域の非線形誤差量とを比較して、実際の配列座標の計算
で使用する座標位置を判定する第5工程と、を有し、 該第5工程で使用すると判定された座標位置及び前記特
異的なサンプル領域以外の前記サンプル領域について計
測された座標位置に基づいて、前記複数の被加工領域の
前記静止座標系上における配列座標を算出することを特
徴とする位置合わせ方法。
1. A plurality of processed regions arranged on the substrate based on arrangement coordinates on a sample coordinate system set on the substrate are defined in a stationary coordinate system that defines a moving position of the substrate. When aligning with the predetermined processing position,
By measuring coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three processed regions among the plurality of processed regions, and statistically calculating the measured plurality of coordinate positions,
Each of the plurality of processed regions is calculated by calculating array coordinates of each of the plurality of processed regions on the substrate on the stationary coordinate system and controlling the moving position of the substrate according to the calculated array coordinates. In the method of aligning with respect to the processing position, a first step of measuring coordinate positions on the stationary coordinate system of at least four preselected sample areas among the plurality of processing areas; A second step of obtaining a nonlinear error amount which is a difference between the coordinate position of the sample area calculated by linear approximation from the measurement result of the one step and the coordinate position of the sample area measured in the first step; On the stationary coordinate system of an alternative region consisting of the processed region in the vicinity of a specific sample region in which the nonlinear error amount is larger than a predetermined allowable value, among the regions. A third step of measuring the coordinate position, the measurement result of the first step and the coordinate position of the alternative area calculated by linear approximation from the measurement result of the third step and the alternative measured in the third step. A fourth step of obtaining a non-linear error amount which is a difference from the coordinate position of the region, and a non-linear error amount of the specific sample region and a non-linear error amount of the alternative region are compared to calculate an actual array coordinate. A fifth step of determining a coordinate position to be used, based on the coordinate position determined to be used in the fifth step and the coordinate position measured for the sample area other than the specific sample area, An alignment method, wherein array coordinates of the plurality of processed regions on the stationary coordinate system are calculated.
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