JPH09306811A

JPH09306811A - 露光方法

Info

Publication number: JPH09306811A
Application number: JP8120299A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nei; 正洋根井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-11-28
Also published as: EP0807854A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを行う
場合に、ウエハマークの欠落しているショット領域に対
しても高精度に位置合わせを行う。【解決手段】ＥＧＡ方式でＦＩＡ方式のアライメント
センサにより各ショット領域から選択された複数のサン
プルショットのウエハマークの位置を検出し、この検出
結果よりスケーリング及び各ショット領域の配列座標を
求め（ステップ１０３）、そのスケーリングの結果に基
づいて投影光学系の投影倍率を調整する（ステップ１０
４）。その配列座標に基づいて各ショット領域を露光位
置に移動して、ＴＴＲ方式のアライメントセンサでウエ
ハマークからの信号を検出する（ステップ１０５）。検
出信号の信号強度が所定以下である場合には、ＥＧＡ方
式による配列座標に基づいてアライメントして露光する
（ステップ１０８）。それ以外のショット領域ではダイ
・バイ・ダイ方式でアライメントを行う（ステップ１０
７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程におい
て、マスク上のパターンをウエハ等の基板上に露光する
ための露光方法に関し、特に例えばＴＴＲ（スルー・ザ
・レチクル）方式のアライメントセンサを使用してダイ
・バイ・ダイ方式でアライメントを行う場合に使用して
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＳＩ等の半導体素子は、ウエハ
上に多数層の回路パターンを所定の位置関係で積み重ね
て形成される。そのため、ウエハ上の各ショット領域に
マスクとしてのレチクルのパターンを転写するために使
用される投影露光装置（ステッパー等）では、それら各
ショット領域にそれまでに形成された回路パターンと、
これから露光されるレチクルのパターンとの位置合わせ
（アライメント）を高精度に行う必要がある。

【０００３】このための位置検出装置（アライメントセ
ンサ）としては、レーザ光をウエハ上のドット列状のア
ライメントマークに照射し、そのマークにより回折又は
散乱された光を用いてそのマークの位置を検出するＬＳ
Ａ（Laser Step Alignment）方式、ハロゲンランプを光
源とする波長帯域幅の広い光で照明して撮像したアライ
メントマークの画像データを画像処理して計測するＦＩ
Ａ（Field Image Alignment)方式、あるいはウエハ上の
回折格子状のアライメントマークに、同一周波数又は周
波数を僅かに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生
した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメン
トマークの位置を計測するＬＩＡ（Laser Interferomet
ric Alignment ）方式等のアライメントセンサがある。

【０００４】また、従来アライメント方式としては、投
影光学系を介してウエハの位置を測定するＴＴＬ（スル
ー・ザ・レンズ）方式、投影光学系を介することなく直
接ウエハの位置を計測するオフ・アクシス方式、及びウ
エハとレチクルとを投影光学系を介して同時に観察し、
両者の相対関係を目標値に追い込むＴＴＲ（スルー・ザ
・レチクル）方式等がある。特に、ＴＴＲ方式のアライ
メントセンサを使用して、ウエハ上の各ショット領域毎
にアライメントと露光とを繰り返すダイ・バイ・ダイ方
式のアライメントによれば、高い位置合わせ精度が得ら
れる。なお、例えばＴＴＬ方式のアライメントセンサを
使用して各ショット領域毎にアライメントと露光を繰り
返す方式は、アライメント位置と露光位置とが異なるた
めにサイト・バイ・サイト方式のアライメントと呼ばれ
ることがあるが、本明細書のダイ・バイ・ダイ方式はそ
のようなサイト・バイ・サイト方式を含むもの、即ち各
ショット領域毎にアライメントを行う方式とする。

【０００５】図９は、従来のＴＴＲ方式のアライメント
センサを使用し、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメント
及び露光を行う場合のフローチャートを示し、この図９
に示すように、ステップ５０１でウエハをウエハステー
ジ上にロードし、ステップ５０２で別のアライメントセ
ンサを使用してウエハ上のサーチアライメントマークの
位置を計測することによって、サーチアライメントを行
う。そして、そのサーチアライメントによって得られる
変換パラメータ、及び各ショット領域の設計座標に基づ
いて、各ショット領域のウエハステージの座標系での大
まかな配列座標を算出する、所謂グローバルアライメン
トを行う。次に、ステップ５０３において、求められた
各ショット領域の大まかな配列座標に基づいてウエハス
テージを移動する。そして、ＴＴＲ方式のアライメント
センサを使用して、ダイ・バイ・ダイ方式でレチクル上
に形成されたレチクルマークとウエハの各ショット領域
に形成されたウエハマークとの位置ずれを検出し、その
結果に基づいて位置合わせを行ってから露光を行う。そ
して、ステップ５０４でウエハ上の全部のショット領域
の露光が終了したかどうかを確認して、終了した場合は
ステップ５０５に移行し、未露光のショット領域がある
場合は再びステップ５０３に戻り、全てのショット領域
の露光が終了するまで、ステップ５０３，５０４が繰り
返される。次に、ステップ５０５において全てのウエハ
の露光が終了したかどうかを確認し、全てのウエハの露
光が終了するまで、ステップ５０１〜５０５が繰り返さ
れる。

【０００６】以上のような、ＴＴＲ方式のアライメント
センサを使用したダイ・バイ・ダイ方式によるアライメ
ント（以下、「Ｄ／Ｄアライメント」という）及び露光
においては、各ショット領域の露光位置においてアライ
メントが行われるため、ウエハ内で非線形な伸縮があっ
た場合等でも、良好な重ね合わせ精度を得ることができ
る。従って、従来のＴＴＲ方式のアライメントセンサを
用いたＤ／Ｄアライメントにおいては、ウエハ上の各シ
ョット領域に形成されたウエハマークの位置情報だけに
基づいて露光位置が決定されていた。

【０００７】また、露光に際しては、投影光学系の結像
特性を精密に調整する必要があり、通常の場合、投影露
光装置に内蔵されたレンズコントローラと呼ばれる制御
部により、環境温度や気圧、及び露光エネルギーによる
投影光学系の結像特性の変動を抑制するように制御され
ている。一方、ウエハは各種のプロセスを経るため、ウ
エハ自体及びウエハ上に形成された各ショット領域には
歪みや伸縮が生じている場合がある。しかし、従来のＴ
ＴＲ方式のアライメントセンサを用いたＤ／Ｄアライメ
ントにおいては、ウエハの伸縮状態等に関係なく投影光
学系の結像特性の調整が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来のＴＴ
Ｒ方式のアライメントセンサを用いたＤ／Ｄアライメン
トにおいては、ウエハ上の各ショット領域毎にアライメ
ント情報を得るのがその前提となっているため、ウエハ
上のショット領域のウエハマークが損傷を受けて、その
ウエハマークの位置に対する十分な情報が得られなかっ
たり、ウエハ周辺部のショット領域のウエハマークが欠
落しているような場合、そのウエハマークが形成された
ショット領域の座標位置を決定することができないとい
う不都合があった。

【０００９】また、ウエハ自体、又は各ショット領域内
のチップパターンが伸縮している場合、ＴＴＲ方式のア
ライメントセンサにより各ショット領域の中心位置をレ
チクルのパターン像の中心（露光中心）に正確に合わせ
ることはできても、各ショット領域の伸縮に伴う倍率成
分の変動を補正できないという不都合もあった。更に、
ＴＴＲ方式のアライメントセンサの構成では、レチクル
に形成されている原版パターンの伸縮を検出することが
できないため、その原版パターンが伸縮しているときに
は重ね合わせ誤差が発生するという不都合もあった。同
様に、例えばＴＴＬ方式のアライメントセンサを用いて
ダイ・バイ・ダイ方式（サイト・バイ・サイド方式）で
アライメントを行う場合でも、ウエハマークの欠落等に
よって位置合わせが困難になるという不都合があった。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ＴＴＲ方式等の
アライメントセンサを使用してダイ・バイ・ダイ方式で
アライメントを行って露光する場合に、ウエハ上のウエ
ハマークの位置が正確に検出できないショット領域に対
しても高精度に位置合わせを行うことができる露光方法
を提供することを目的とする。更に、本発明はアライメ
ントセンサを使用してダイ・バイ・ダイ方式でアライメ
ントを行って露光する場合に、ウエハ又はレチクルの伸
縮状態を正確に検出して重ね合わせ精度を向上できる露
光方法を提供することをも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、例えば図１〜図３に示すように、マスク（Ｒ）
に形成された転写用のパターンを投影光学系（ＰＬ）を
介して感光性の基板（Ｗ）上の複数のショット領域に順
次投影露光するに際して、それぞれダイ・バイ・ダイ方
式でそのマスク（Ｒ）とその基板（Ｗ）上の各ショット
領域との位置合わせを行う露光方法において、その基板
（Ｗ）上の各ショット領域に付設された位置合わせ用マ
ーク（１２ＸＡ）の所定の基準位置からの相対的な位置
ずれ量を検出する第１のアライメントセンサ（８ＸＡ）
と、その基板（Ｗ）上の各ショット領域の配列を規定す
るためのグローバルアライメント用のマーク（１２Ｘ
Ａ；１４Ｙ，１５Ｙ，１５Ｘ）の位置を検出する第２の
アライメントセンサ（１３）と、を使用し、そのマスク
（Ｒ）とその基板（Ｗ）上の各ショット領域との位置合
わせを行う際に、その第１のアライメントセンサ（８Ｘ
Ａ）の検出結果と共に、その第２のアライメントセンサ
（１３）の検出結果を統計処理して得られる配列情報を
用いるものである（ステップ１０６〜１０８）。

【００１２】斯かる本発明の第１の露光方法によれば、
第１のアライメントセンサ（８ＸＡ）により所定の基準
位置からの相対的な位置ずれが検出できないショット領
域に対しても、第２のアライメントセンサ（１３）の検
出結果に基づく配列情報に基づいてそのショット領域の
位置を求めることができる。また、そのアライメントセ
ンサ（１３）の検出結果に基づく配列情報より基板
（Ｗ）の伸縮率等も求めることによって、重ね合わせ精
度を改善できる。

【００１３】この場合、その基板（Ｗ）上の複数のショ
ット領域の内でその第１のアライメントセンサ（８Ｘ
Ａ）によって位置合わせ用マークの位置が検出できない
ショット領域に対して、その第２のアライメントセンサ
（１３）の検出結果を統計処理して得られる配列情報を
用いて位置合わせを行う（ステップ１０８）ことが好ま
しい。これにより、例えばプロセス上で位置合わせ用マ
ーク（１２ＡＸ）が損傷を受けたり、基板（Ｗ）の周辺
で位置合わせ用マークが欠落したショット領域に対して
も、第２のアライメントセンサ（１３）による配列座標
に基づいて正確に位置合わせを行うことができる。

【００１４】また、その第２のアライメントセンサ（１
３）の検出結果を統計処理してその基板（Ｗ）上の複数
のショット領域の配列の伸縮率を更に求め、そのマスク
（Ｒ）とその基板（Ｗ）上の各ショット領域との位置合
わせを行う際に、そのマスク（Ｒ）のパターンのその投
影光学系（ＰＬ）による投影像の倍率をその配列の伸縮
率に応じて調整する（ステップ１０４）ことが好まし
い。これにより、ショット配列の伸縮率（ウエハスケー
リング）に応じて投影光学系（ＰＬ）の倍率が調整され
るため、重ね合わせ精度が向上する。

【００１５】また、図７に示すように、その基板（Ｗ）
上のグローバルアライメント用のマークとして、その基
板（Ｗ）上の各ショット領域内に形成された複数の位置
合わせ用マーク（１９Ａ，１９Ｂ）を使用し、その第２
のアライメントセンサ（１３）の検出結果を統計処理し
てその基板（Ｗ）上の複数のショット領域内のパターン
の伸縮率を更に求め、そのマスク（Ｒ）とその基板
（Ｗ）上の各ショット領域との位置合わせを行う際に、
そのマスク（Ｒ）のパターンのその投影光学系（ＰＬ）
による投影像の倍率をそのパターンの伸縮率に応じて調
整するようにしてもよい。

【００１６】これにより、第２のアライメントセンサ
（１３）により、各ショット領域内のチップパターンの
平均的な伸縮率（チップスケーリング）が求められ、そ
の伸縮率に応じて投影光学系（ＰＬ）の投影倍率が調整
されるため、重ね合わせ精度がより向上する。また、本
発明による第２の露光方法は、例えば図２、図３、及び
図８に示すように、マスク（Ｒ）に形成された転写用の
パターンを投影光学系（ＰＬ）を介して感光性の基板
（Ｗ）上の複数のショット領域に順次投影露光するに際
して、それぞれダイ・バイ・ダイ方式でそのマスク
（Ｒ）とその基板（Ｗ）上の各ショット領域との位置合
わせを行う露光方法において、その基板（Ｗ）上の各シ
ョット領域に付設された位置合わせ用マーク（１２Ｘ
Ａ）の所定の基準位置からの相対的な位置ずれ量を検出
する第１のアライメントセンサ（８ＸＡ）と、そのマス
ク（Ｒ）に形成されたパターンの状態を検出する第２の
アライメントセンサ（７Ｌ）と、を使用し、そのマスク
（Ｒ）とその基板（Ｗ）上の各ショット領域との位置合
わせを行う際に、その第１のアライメントセンサ（８Ｘ
Ａ）の検出結果と共に、その第２のアライメントセンサ
（７Ｌ）の検出結果を処理して得られるパターン情報を
用いる（ステップ１０１Ａ，１０１Ｂ）ものである。

【００１７】斯かる本発明の第２の露光方法によれば、
第２のアライメントセンサ（７Ｌ）により計測されたマ
スク（Ｒ）のパターンの伸縮率等に対応して投影倍率等
を補正することにより、重ね合わせ精度が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の実
施の形態の第１の例につき図１〜図３を参照して説明す
る。本例はＴＴＲ方式のアライメントセンサを使用して
ダイ・バイ・ダイ方式でアライメント及び露光を行う場
合に本発明を適用したものである。図２は、本例で使用
されるステッパー型の投影露光装置の要部を示し、この
図２において、露光時には不図示の照明光学系からの露
光光（波長λ₁)のもとで、レチクルＲのパターン領域Ｐ
Ａ内の回路パターンが投影光学系ＰＬを介して投影倍率
β（βは例えば１／５）でウエハＷ上の各ショット領域
に投影露光される。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに
平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系をＸ
軸、Ｙ軸として説明する。

【００１９】レチクルＲは不図示のレチクルステージ上
に保持され、レチクルステージはＸ方向、Ｙ方向、及び
回転方向にレチクルＲの位置決めを行う。一方、ウエハ
Ｗは、ウエハステージ１上に保持され、ウエハステージ
１は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及び回転方向等にウエ
ハＷの位置決めを行う。ウエハＷ上の或るショット領域
への露光が終了すると、ウエハステージ１のステッピン
グ動作によって次のショット領域が投影光学系ＰＬの露
光フィールド内に設定されて、アライメント及び露光が
行われ、以下同様にステップ・アンド・リピート方式で
ウエハＷ上の各ショット領域への露光が行われる。

【００２０】また、投影光学系ＰＬ内には不図示である
が、投影光学系ＰＬを構成する所定のレンズの位置及び
傾斜角を微調整することによって投影倍率やディストー
ション等の結像特性を補正するための結像特性補正手段
が内蔵されている。この結像特性補正手段は、結像特性
制御系１７により制御されており、結像特性制御系１７
は、装置を統轄制御する主制御系１６に制御されてい
る。主制御系１６には、温度センサや大気圧センサ等の
環境センサからの環境データや露光量の計測値等の情報
及びウエハＷやレチクルＲの伸縮状態の情報が供給され
ており、主制御系１６は、これらの情報に基づき結像特
性補正手段１７を介して投影光学系ＰＬの結像特性を補
正する。

【００２１】次に、本例のアライメント用のマーク、及
び各種のアライメントセンサにつき説明する。先ず、本
例のレチクルＲのパターン領域ＰＡを囲む遮光帯２の外
側で、投影光学系ＰＬの視野内にＸ方向に沿って対向す
るように、２個の十字型のアライメントマーク３Ｒ及び
３Ｌが形成されている。アライメントマーク３Ｒ，３Ｌ
の上方に、それぞれ照明光を折り曲げるミラーを介し
て、露光光と同じ波長λ ₁の照明光Ｌ１を用いるＴＴＲ
方式のレチクルアライメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌが配置さ
れている。

【００２２】また、ウエハステージ１上のウエハＷの近
傍に基準マーク部材９が固定され、基準マーク部材９の
表面にＸ方向に沿って対向するように２個の十字型の基
準マーク１０Ｒ，１０Ｌが形成されている。本例のウエ
ハステージ１には例えばＸ方向の位置計測用の１個のレ
ーザ干渉計と、Ｙ方向の位置計測用の２個のレーザ干渉
計とが設けられ、それらのレーザ干渉計の計測値に基づ
いてウエハステージ１のＸ座標及びＹ座標が０．０１μ
ｍ程度の分解能で求められている。また、ウエハステー
ジ１の回転角（ヨーイング）も、Ｙ軸用の２つのレーザ
干渉計の計測値の差分から求められている。このように
レーザ干渉計の計測値より求められるウエハステージ１
の座標（Ｘ，Ｙ）をステージ座標系上の座標と呼ぶ。こ
の場合、本例のステージ座標系のＸ軸は、例えば基準マ
ーク部材９の表面の基準マーク１０Ｒ，１０Ｌを通る直
線に平行となるように設定されている。

【００２３】また、基準マーク部材９の表面の基準マー
ク１０Ｒ，１０Ｌの間には、Ｘ方向に所定ピッチで形成
された回折格子状の１対のＸ軸の基準マーク１１ＸＡ，
１１ＸＢ、及びＹ方向に所定ピッチで形成された回折格
子状の１対のＹ軸の基準マーク１１ＹＡ，１１ＹＢが形
成されている。露光光のもとで、基準マーク部材９の表
面は投影光学系ＰＬに関してレチクルＲのパターン形成
面と共役な面に配置され、レチクルＲのアライメントを
行う際には、ウエハステージ１を駆動することにより、
基準マーク１０Ｒ，１０Ｌがアライメントマーク３Ｒ，
３Ｌとほぼ共役な位置に設定される。この場合、レチク
ルアライメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌは、その露光光と同じ
波長λ₁の照明光Ｌ１でアライメントマーク３Ｒ，３Ｌ
を照明すると共に、投影光学系ＰＬを介して基準マーク
１０Ｒ，１０Ｌを照明し、それらアライメントマーク３
Ｒ，３Ｌ及び基準マーク１０Ｒ，１０Ｌの像が、それぞ
れレチクルアライメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌ内の撮像素子
上に結像される。それら撮像素子からの撮像信号を画像
処理することにより、アライメントマーク３Ｒ，３Ｌと
対応する基準マーク１０Ｒ，１０ＬとのＸ方向、Ｙ方向
への位置ずれ量が検出される。

【００２４】そのアライメントマーク３Ｒ，３Ｌは、パ
ターン領域ＰＡのサイズが異なるレチクルでも常に一定
の位置に固定され、露光時にパターン領域ＰＡを均一照
明する露光光がレチクルアライメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌ
の先端部のミラーで遮られないように設定されている。
更に、レチクルＲのパターン領域ＰＡを囲む遮光帯２の
＋Ｙ方向の辺部に、回折格子状のＸ軸のレチクルマーク
４ＸＢ，５ＸＢ及び窓部６ＸＢがＹ方向（非計測方向）
に所定間隔で配置され、−Ｙ方向の辺部にも、Ｘ軸のレ
チクルマーク４ＸＡ，５ＸＡ及び窓部６ＸＡがＹ方向に
所定間隔で配置されている。そして、遮光帯２の−Ｘ方
向の辺部に、回折格子状のＹ軸のレチクルマーク４Ｙ
Ａ，５ＹＡ及び窓部６ＹＡがＸ方向に所定間隔で配置さ
れ、＋Ｘ方向の辺部にもＹ軸のレチクルマーク４ＹＢ，
５ＹＢ及び窓部６ＹＢがＸ方向に所定間隔で配置されて
いる。それに対応して、ウエハＷ上の各ショット領域Ｓ
ｉには、それぞれ回折格子状のＸ軸のウエハマーク１２
ＸＢ，１２ＸＡ、及びＹ軸のウエハマーク１２ＹＡ，１
２ＹＢが形成されている。

【００２５】また、レチクルマーク４ＸＢ，５ＸＢ及び
窓部６ＸＢの上方に、光路折り曲げ用のミラーを介して
Ｘ軸のＴＴＲアライメントセンサ８ＸＢが配置され、レ
チクルマーク４ＸＡ，５ＸＡ及び窓部６ＸＡの上方に
も、Ｘ軸のＴＴＲアライメントセンサ８ＸＡが配置され
ている。そして、レチクルマーク４ＹＡ，５ＹＡ及び窓
部６ＹＡの上方に、光路折り曲げ用のミラーを介してＹ
軸のＴＴＲアライメントセンサ８ＹＡが配置され、レチ
クルマーク４ＹＢ，５ＹＢ及び窓部６ＹＢの上方にも、
Ｙ軸のＴＴＲアライメントセンサ８ＹＢが配置されてい
る。ＴＴＲアライメントセンサ８ＸＢ，８ＸＡ及び８Ｙ
Ａ，８ＹＢは、それぞれ露光光とは異なる波長λ₂の照
明光Ｌ２及びＬ３を用いてＬＩＡ方式でレチクルマーク
とウエハマークとの位置ずれ量を検出するセンサであ
る。

【００２６】即ち、Ｘ軸の一方のＴＴＲアライメントセ
ンサ８ＸＢは、照明光Ｌ２から僅かに周波数の異なる１
対の可干渉で、且つ位置Ｐで交差するアライメント光Ｌ
２Ａ，Ｌ２Ｂを生成し、ウエハＷのアライメント時には
それらアライメント光Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂを用いて、レチク
ルマーク４ＸＢ，５ＸＢと対応するウエハマーク１２Ｘ
ＢとのＸ方向への位置ずれ量を検出し、他方のＴＴＲア
ライメントセンサ８ＸＡは、レチクルマーク４ＸＡ，５
ＸＡと対応するウエハマーク１２ＸＡとのＸ方向への位
置ずれ量を検出する。同様に、Ｙ軸の一方のＴＴＲアラ
イメントセンサ８ＹＡは、照明光Ｌ３から僅かに周波数
の異なる１対の可干渉なアライメント光を生成し、それ
らアライメント光を用いて、レチクルマーク４ＹＡ，５
ＹＡと対応するウエハマーク１２ＹＡとのＹ方向への位
置ずれ量を検出し、他方のＴＴＲアライメントセンサ８
ＹＢはレチクルマーク４ＹＢ，５ＹＢと対応するウエハ
マーク１２ＹＢとのＹ方向への位置ずれ量を検出する。

【００２７】更に、レチクルＲのパターン領域ＰＡのサ
イズ等に応じてレチクルマークの位置が変化したときに
は、そのレチクルマークを検出できるようにＴＴＲアラ
イメントセンサ８ＸＢ，８ＸＡ及び８ＹＡ，８ＹＢはそ
れぞれＸ方向、及びＹ方向に移動できるように支持され
ている。また、基準マーク部材９上のレチクルマーク４
ＸＢ，５ＸＢに対応した基準マーク１１ＸＢは、レチク
ルマーク４ＸＢ，５ＸＢの移動範囲を覆うことができる
ように広い面積に形成されている。同様に、他の基準マ
ーク１１ＸＡ，１１ＹＡ，１１ＹＢも、広い面積に形成
されている。以上をまとめると、本例ではレチクルＲ上
のアライメントマーク計測用に２眼４軸のレチクルアラ
イメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌが設けられ、レチクルマーク
及びウエハマーク計測用に４眼４軸のＴＴＲアライメン
トセンサ８ＸＢ，８ＸＡ，８ＹＡ，８ＹＢが設けられて
いる。

【００２８】本例では、基準マーク部材９を投影光学系
ＰＬの露光フィールド内に位置決めして、レチクルアラ
イメント顕微鏡７Ｒ，７Ｌによってアライメントマーク
３Ｒ，３Ｌと基準マーク１０Ｒ，１０Ｌとの位置ずれ量
を検出すると同時に、ＴＴＲアライメントセンサ８Ｘ
Ｂ，８ＸＡ及び８ＹＡ，８ＹＢによって、それぞれ対応
するレチクルマークと基準マークとの位置ずれ量を検出
できるようになっている。これによって、アライメント
時にＴＴＲアライメントセンサ８ＸＢ，８ＸＡ，８Ｙ
Ａ，８ＹＢで検出される位置ずれ量の追い込み目標値
（一種のベースライン量）が求められる。

【００２９】更に、本例の投影露光装置には、オフ・ア
クシス方式で且つＦＩＡ方式のアライメントセンサ（以
下、「ＦＩＡアライメントセンサ」という）１３が備え
られている。このＦＩＡアライメントセンサ１３により
ウエハＷのサーチアライメント、及び後述するＥＧＡ方
式のアライメントのためのサンプルショットのウエハマ
ークの位置検出が画像処理方式で行われる。また、基準
マーク部材９上の基準マーク１１ＹＡ，１１ＸＡ等を使
用することによって、ＦＩＡアライメントセンサ１３の
検出中心と露光中心との位置ずれ量であるベースライン
量が求められる。

【００３０】図３は、本例のウエハＷのショット配列を
示し、この図３において、ウエハＷ上に設定された試料
座標系のｘ軸、及びｙ軸に沿ってそれぞれ所定ピッチで
Ｎ個のショット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮが配列
されている。ウエハＷのＸ方向の両端の近傍にはサーチ
アライメント用のＹ軸の２つのサーチマーク１４Ｙ，１
５Ｙが形成され、＋Ｘ方向の端部にはＹ軸のサーチマー
ク１５Ｙに近接してＸ軸のサーチマーク１５Ｘが形成さ
れている。また、ウエハＷのショット領域Ｓｉには先述
のようにＸ軸の２つのウエハマーク１２ＸＡ，１２Ｘ
Ｂ、及びＹ軸の２つのウエハマーク１２ＹＡ，１２ＹＢ
が形成されている。他のショット領域にも同様にそれぞ
れ４個のウエハマークが形成されている。

【００３１】図２に戻り、ＦＩＡアライメントセンサ１
３からはウエハＷ上に露光光と異なる波長の照明光Ｌ４
がウエハＷ上の例えばウエハマーク１２ＸＡに照射され
る。ウエハマーク１２ＸＡからの検出光は、入射した光
路を逆戻りして、ＦＩＡアライメントセンサ１３に内蔵
された指標板上にウエハマーク１２ＸＡの像を結像す
る。指標板上には指標マークが形成されており、指標マ
ークを透過した検出光はＦＩＡアライメントセンサ１３
に内蔵された２次元ＣＣＤ等の撮像素子上に２つのマー
クの像を結像する。この２つのマークの像を画像処理し
てマーク間の位置ずれを求め、そのときのウエハステー
ジ１の位置を加算することによりウエハマーク１２ＸＡ
のＸ座標が求められる。ショット領域Ｓｉの他のウエハ
マーク１２ＸＢ，１２ＹＡ，１２ＹＢの位置も同様に求
められる。

【００３２】ウエハＷのサーチアライメントに際して
は、図３のウエハＷ上のＹ軸の２つのサーチマーク１４
Ｙ，１５Ｙ、及びＸ軸のサーチマーク１５Ｘの位置をＦ
ＩＡアライメントセンサ１３で計測する。２つのＹ軸の
サーチマーク１４Ｙ，１５ＹのＹ座標の計測値の平均値
からウエハＷのＹ方向の座標位置が求められ、Ｘ軸のサ
ーチマーク１５ＸのＸ座標の計測値からウエハＷのＸ方
向の座標位置が求められる。また、Ｙ軸の２つのサーチ
マーク１４Ｙ，１５Ｙの位置の計測値からウエハＷのＸ
Ｙ平面上における回転角が求められる。なお、ＦＩＡア
ライメントセンサ１３のベースライン量を計測する場合
には、アライメント１３の計測位置に基準マーク部材９
を移動し、基準マーク部材９上の基準マーク１１ＸＡ，
１１ＸＢ，１１ＹＡ，１１ＹＢの位置をＦＩＡアライメ
ントセンサ１３により計測する。

【００３３】次に、本例の投影露光装置を用いて、ダイ
・バイ・ダイ方式でアライメント及び露光を行う場合の
動作の一例につき図１のフローチャートを参照して説明
する。本例は、露光対象とするショット領域のウエハマ
ークがプロセス等により損傷を受けたり、ウエハＷの外
周部のショット領域等でウエハマークが欠落している場
合に好適な露光方法を示すものであり、露光に先立ち、
ＴＴＲアライメントセンサ８ＸＡ，８ＸＢ，８ＹＡ，８
ＹＢの追い込み目標値（ベースライン量）及びＦＩＡア
ライメントセンサ１３のベースライン量は予め求められ
ているものとする。なお、以下、ＴＴＲアライメントセ
ンサ８ＸＢの計測値を用いて説明するが、他の３軸のＴ
ＴＲアライメントセンサ８ＸＡ，８ＹＡ，８ＹＢの計測
値も同様に使用されている。

【００３４】図１は、本例の露光方法を説明するための
フローチャートを示し、この図１に示すように、先ずス
テップ１０１において、ウエハ（ウエハＷとする）を図
２のウエハステージ１上にロードする。そして、ステッ
プ１０２において、図２のＦＩＡアライメントセンサ１
３によりサーチアライメントを行う。即ち、図３に示す
ウエハＷ上のサーチマーク１４Ｙ，１５Ｘ，１５Ｙの座
標をＦＩＡアライメントセンサ１３により検出すること
により、ウエハＷ上の試料座標系（ｘ，ｙ）の原点のＸ
方向、Ｙ方向へのオフセット、及び試料座標系（ｘ，
ｙ）の回転角が検出される。これらの検出結果、及びウ
エハＷ上の各ショット領域の試料座標系（ｘ，ｙ）上で
の設計上の配列座標から、ウエハステージ１の移動位置
を規定するステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での各ショット
領域の大まかな配列座標が算出される。このように、各
ショット領域の大まかな座標位置を算出する動作がグロ
ーバルアライメントである。

【００３５】次に、ステップ１０３において、例えば特
開昭６１−４４４２９号公報で開示されているエンハン
スト・グローバル・アライメント（以下、「ＥＧＡ」と
呼ぶ）方式のアライメントを行う。即ち、図３に示すウ
エハＷ上のＮ個のショット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，
ＳＮ中からｎ個（ｎは３以上の整数）のショット領域を
サンプルショットとして選択し、図２のＦＩＡアライメ
ントセンサ１３を用いて、それらサンプルショット内の
ウエハマーク１２ＸＡのＸ座標及びウエハマーク１２Ｙ
ＡのＹ座標を計測する。一例として、ウエハＷ内で約５
〜１０個のショット領域がサンプルショットとして選択
される。そして、以上の計測結果、及び各ショット領域
のウエハマークの試料座標系（ｘ，ｙ）での設計上の配
列座標より最小自乗法によって、ウエハＷ上のショット
配列のｘ方向、ｙ方向へのスケーリング（線形伸縮）α
ｘ，αｙ、ローテーションθ_W、直交度、及びＸ方向、
Ｙ方向へのオフセットよりなる６個の変換パラメータ
（ＥＧＡパラメータ）を算出する。そして、これら６個
の変換パラメータ、及びウエハＷ上の各ショット領域の
設計上の配列座標より、各ショット領域のステージ座標
系（Ｘ，Ｙ）での配列座標を算出する。これらの一連の
計算は主制御系１６により行われ、それらの変換パラメ
ータ及び配列座標は主制御系１６に記憶される。

【００３６】次に、ステップ１０４において投影光学系
ＰＬの調整を行う。上述のように、ステップ１０３のＥ
ＧＡ方式のアライメントによって、ウエハＷ上のショッ
ト配列のｘ方向、ｙ方向へのスケーリング（線形伸縮）
αｘ，αｙ、ローテーションθ_W、直交度、及びＸ方
向、Ｙ方向へのオフセットよりなる６個の変換パラメー
タが算出されている。そこで、本例においては、ウエハ
Ｗのスケーリングαｘ，αｙに合わせて、主制御系１６
は投影光学系ＰＬの結像特性を制御する結像特性制御系
１７を介して投影光学系ＰＬの投影倍率βを補正する。
これによって、重ね合わせ精度が向上する。

【００３７】次のステップ１０５において、上記のＥＧ
Ａ方式のアライメントによって求められた配列座標に基
づいてウエハステージ１を駆動することにより、露光対
象のショット領域（ショット領域Ｓｉとする）を投影光
学系ＰＬの露光フィールド内に移動する。この場合、ス
テップ１０２におけるグローバルアライメントにより算
出された座標に基づいて露光対象のショット領域への移
動を行ってもよい。そして、ＴＴＲアライメントセンサ
８ＸＢから照明光Ｌ２をレチクルマーク４ＸＢ，５ＸＢ
とウエハマーク１２ＸＢとに照射し、それぞれのマーク
からの干渉光を光電変換して得られる検出信号の強度を
測定する。そして、ステップ１０６において、それらの
信号の強度の比較からウエハマーク１２ＸＢが正常であ
るか、又は損傷若しくは欠落しているかを判断する。ウ
エハマーク１２ＸＢからの検出信号の信号強度が所定の
値未満である場合は、ウエハマーク１２ＸＢが損傷又は
欠落しているとみなしてステップ１０８に移行し、ステ
ップ１０３におけるＥＧＡ方式のアライメントにより求
められたショット領域Ｓｉの座標位置に基づいて最終的
な位置合わせを行ってから露光を行った後、ステップ１
０９に移行する。一方、ウエハマーク１２ＸＢからの検
出信号の信号強度が所定の値以上であれば、ウエハマー
ク１２ＸＢが正常であるとみなしてステップ１０７に移
行し、ＴＴＲアライメントセンサ８ＸＢを使用して、ダ
イ・バイ・ダイ方式によるアライメント（Ｄ／Ｄアライ
メント）及び露光が行われる。そして、ステップ１０９
でウエハＷ上の全部のショット領域の露光が終了したか
どうかを確認し、未露光のショット領域が残っている場
合は再びステップ１０５に戻り、全部のショット領域に
対する露光が終了するまでステップ１０５〜１０９が繰
り返される。そして、全部のショット領域の露光が終了
したことを確認した後、ステップ１１０で露光対象とす
る全てのウエハの露光が終了したかどうかを確認し、全
てのウエハＷの露光が終了するまでステップ１０１〜１
１０が繰り返される。

【００３８】以上、本例の露光方法によれば、ウエハ周
辺部のショット領域でウエハマークが欠落している場合
や、プロセス中にウエハマークが損傷を受けた場合に
も、ＥＧＡ方式のアライメントの結果に基づいてアライ
メント及び露光動作が可能となる。また、本例ではＴＴ
Ｒアライメントセンサ用のウエハマーク１２ＸＡ，１２
ＹＡをＦＩＡアライメントセンサ１３のアライメントマ
ークとして兼用するため、別にＦＩＡ用のアライメント
マークを形成する必要がなく効率的である。なお、ステ
ップ１０６において、ウエハマークからの信号強度だけ
でなく、例えばウエハマークの位置の計測結果がＥＧＡ
方式で算出した座標に対して所定値以上離れた場合に、
そのウエハマークを使用しないようにしてもよい。これ
により、異物の影響等でウエハマークの位置が部分的に
ずれているような場合の位置決め誤差の発生を回避でき
る。

【００３９】次に、本発明による露光方法の実施の形態
の第２の例について図４を参照して説明する。本例は、
ＴＴＲアライメントセンサを使用してＤ／Ｄアライメン
ト及び露光を行う点、並びにＥＧＡ方式のアライメント
によりウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を求める
点は図１の例と同様である。本例では、更にＴＴＲアラ
イメントセンサにより対象ショット領域に付設された２
個のウエハマークの位置を検出することにより、そのシ
ョット領域内のチップパターンのスケーリング（線形伸
縮）を求め、それに基づいて投影光学系ＰＬの結像特性
を調整する。そして、ＴＴＲアライメントセンサにより
ウエハマークが検出できないときには、ＥＧＡ方式のア
ライメントにより求められたスケーリング量に基づいて
投影光学系ＰＬの結像特性を補正する。なお、本例で使
用される投影露光装置はアライメント用のウエハマーク
及びＴＴＲアライメントセンサ８ＸＡ，８ＸＢ，８Ｙ
Ａ，８ＹＢの配置を除き、基本的には第１の例と同様で
あり、図２の投影露光装置に基づいて以下説明する。ま
た、露光方法も基本的には図１のフローチャートと同様
であり、図４において図１と同様のステップには同一符
号を付し、その詳細説明を省略する。

【００４０】図４は、本例の露光方法を示すためのフロ
ーチャートを示し、この図４に示すように、ステップ１
０１のウエハロードからステップ１０３のＥＧＡまでは
図１の例と同じステップである。なお、本例では、ウエ
ハＷ上のショット領域に付設されたウエハマークが図１
の例と異なっているので、図５を参照して説明する。図
５は、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたウエハ
マークの状態を示し、この図５に示すように、ショット
領域ＳＫの−Ｘ方向の中央端部にＸ軸のウエハマーク１
８ＸＡ及びＹ軸のウエハマーク１８ＹＡが隣接して形成
されている。同様に、ショット領域ＳＫの＋Ｘ方向の中
央端部にＸ軸のウエハマーク１８ＸＢ及びＹ軸のウエハ
マーク１８ＹＢが隣接して形成されている。これらのウ
エハマーク１８ＸＡ，１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８ＹＢは
全て回折格子状のマークである。また、このウエハマー
クの配置に対応してレチクルＲ上のＸ軸とＹ軸のレチク
ルマーク（不図示）も配置されている。従って、それら
のレチクルマークと、対応するウエハマーク１８ＸＡ，
１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８ＹＢとのそれぞれの位置ずれ
を検出する４軸のＴＴＲアライメントセンサ８ＸＡ，８
ＸＢ，８ＹＡ，８ＹＢもそれらに対応して配置されてい
る。即ち、４軸のＴＴＲアライメントセンサ１８ＸＡ，
１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８ＹＢにより対応するレチクル
マークとウエハマークとの位置ずれを同時に検出するこ
とができる。また、本例では、ＴＴＲアライメントセン
サによって２個のＸ軸のウエハマーク１８ＸＡ，１８Ｘ
Ｂの間隔のずれ量を検出し、このずれ量より各ショット
領域内のチップパターンのスケーリング（等方的とす
る）を求める。そこで、ウエハマーク１８ＸＡ，１８Ｘ
Ｂをスケーリング計測用のウエハマークと呼ぶ。

【００４１】図４に戻り、ステップ１０３において、ウ
エハ上の所定個数のサンプルショットにおいて、これら
のウエハマーク１８ＸＡ，１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８Ｙ
Ｂの内の、Ｘ軸及びＹ軸で各１個のウエハマークの座標
位置をＦＩＡアライメントセンサ１３により計測する。
その測定結果を統計処理するＥＧＡ方式のアライメント
により、ウエハＷ上のショット配列のｘ方向、ｙ方向へ
のスケーリング（線形伸縮）αｘ，αｙ、ローテーショ
ンθ_W、直交度、及びＸ方向、Ｙ方向へのオフセットよ
りなる６個の変換パラメータが算出される。これに基づ
いて、ウエハＷ上の全ショット領域の配列座標が算出さ
れる。

【００４２】次に、ステップ１０５Ａにおいて、ステッ
プ１０３でのＥＧＡ方式のアライメントにより求められ
た配列座標に基づいてウエハステージ１を駆動すること
により、露光対象のショット領域（ショット領域ＳＫと
する）を露光フィールドに移動して、Ｘ軸のウエハマー
ク１８ＸＡ，１８ＸＢ、及びＹ軸のウエハマーク１８Ｙ
Ａ，１８ＹＢと対応するレチクルマークとの位置ずれ量
をＴＴＲアライメントセンサ８ＸＡ，８ＸＢ，８ＹＡ，
８ＹＢによって検出するために、各マークに対応する検
出信号を入力する。この場合、ウエハマーク１８ＸＡ，
１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８ＹＢに損傷や欠落があれば、
ウエハマークから所定以上の強度の検出信号が得られな
い。そこで、ステップ１０６Ａにおいて、スケーリング
用のウエハマーク１８ＸＡ，１８ＸＢの両方から所定以
上の信号強度を有する検出信号が得られたかどうかを判
定する。なお、本例ではスケーリングの補正を目的とし
ているため、スケーリング用のウエハマークに着目して
いるが、それ以外のウエハマークが欠落している場合に
は、実施の形態の第１の例に従えばよい。ウエハマーク
１８ＸＡ，１８ＸＢから所定以上の強度の検出信号が得
られたときには、ステップ１２０に移行する。

【００４３】そして、ステップ１２０において、先ずＴ
ＴＲアライメントセンサ８ＸＡによりウエハマーク１８
ＸＡと対応するレチクルマークとの位置ずれ量を計測
し、ＴＴＲアライメントセンサ８ＸＢによりウエハマー
ク１８ＸＢと対応するレチクルマークとの位置ずれ量を
計測する。これら２つの位置ずれ量よりショット領域Ｓ
ＫのＸ方向のスケーリング（線形伸縮）が算出される。
なお、本例ではショット領域ＳＫのスケーリングはＸ方
向及びＹ方向に等方的であると仮定している。

【００４４】次に、ステップ１０４Ａにおいて、ステッ
プ１２０で求めたスケーリングに基づき、図２の主制御
系１６により結像特性制御系１７を介して投影光学系Ｐ
Ｌの投影倍率βが補正される。そして、ステップ１０７
においてＤ／Ｄアライメント及び露光が行われる。一
方、ステップ１０６Ａにおいてウエハマーク１８ＸＡ，
１８ＸＢの少なくとも一方で所定以上の信号強度が得ら
れない場合には、ステップ１０４Ｂに移行し、ステップ
１０３でのＥＧＡ方式のアライメントにより求められた
スケーリングαｘ，αｙに基づいて投影光学系ＰＬの投
影倍率βが調整される。そして、ステップ１０７に移行
する。以下のステップは図１の例と同様である。また、
ステップ１０６Ａで、更に他のウエハマークも欠落して
いると判定されたときには、最終的な位置合わせもＥＧ
Ａ方式で算出された配列座標によって行えばよい。

【００４５】以上、本例によれば、ＴＴＲアライメント
センサ８ＸＡ，８ＸＢによりダイ・バイ・ダイ方式で各
ショット領域のスケーリングを計測し、それに基づいて
投影光学系ＰＬの投影倍率も補正しているため、重ね合
わせ精度が向上する。また、スケーリング用のウエハマ
ークの損傷及び欠落があっても、ステップ１０３のＥＧ
Ａ方式のアライメントにより求めたスケーリングに基づ
いて投影光学系ＰＬの投影倍率を調整するため、ウエハ
Ｗ上のスケーリング計測のできないショット領域に対し
てもレチクルＲのパターンをほぼ正確に重ね合わせて転
写露光することができる。

【００４６】次に、本発明による露光方法の実施の形態
の第３の例について図６を参照して説明する。本例は、
通常のＥＧＡ方式のアライメントの代わりに、各サンプ
ルショット内で２次元マークに換算して複数のウエハマ
ークの位置を検出する、所謂ショット内多点ＥＧＡ方式
のアライメントを行う。なお、使用される投影露光装置
は第１の例と同様であり、図２の投影露光装置に基づい
て説明する。また、露光方法も基本的には図１のフロー
チャートと同様であり、図６において図１と同様のステ
ップには同一符号を付し、その詳細説明を省略する。

【００４７】図６は、本例の露光方法を説明するための
フローチャートを示し、この図６において、ステップ１
０２のサーチアライメントまでは第１の例と同じであ
る。次に、ステップ１０３Ａにおいて、ショット領域Ｓ
ｉに付設されたＦＩＡ用のアライメントマークの位置を
ＦＩＡアライメントセンサ１３により計測する。図７
は、本例におけるウエハＷ上のショット領域の平面図を
示し、この図７において、ショット領域Ｓｉには、ＴＴ
Ｒアライメントセンサ用のウエハマーク１２ＸＡ，１２
ＸＢ，１２ＹＡ，１２ＹＢとは別に、ＦＩＡアライメン
トセンサ１３用の十字型のアライメントマーク（以下、
「ＦＩＡアライメントマーク」という）１９Ａ，１９Ｂ
が設けられている。これらのＦＩＡアライメントマーク
１９Ａ，１９Ｂは十字状のマークからなり、ショット領
域ＳｉのＸ方向の両端部中央にそれぞれ形成されてい
る。

【００４８】ウエハＷ上の全てのショット領域には同様
のＦＩＡアライメントマークが形成されている。そし
て、このステップ１０３Ａでは、ウエハＷ上の複数のサ
ンプルショットに付設されたＦＩＡアライメントマーク
の位置をＦＩＡアライメントセンサ１３により計測す
る。そして、所謂ショット内多点ＥＧＡ方式によりウエ
ハＷ上の全てのショット領域の配列座標を算出すると共
に、全てのショット領域内のチップパターンの平均的な
Ｘ方向へのスケーリングを算出する。本例の場合も第２
の例と同様にスケーリングはＸ方向、Ｙ方向に等方的で
あるとして、Ｘ方向についてのみ計測している。これら
の一連の計算は主制御系１６で行われ、結像特性制御系
１７にフィードバックされる。そして、ステップ１０４
において、このフィードバックされた結果に基づいて、
投影光学系ＰＬの投影倍率βが結像特性制御系１７を介
して調整され、ステップ１０７においてＤ／Ｄアライメ
ント及び露光が行われる。以下のステップは図１の例と
同様である。

【００４９】以上、本例によればショット内多点ＥＧＡ
方式で算出されたスケーリングに基づいて投影光学系Ｐ
Ｌの投影倍率を補正するので、重ね合わせ精度が向上す
る。次に、本発明による露光方法の実施の形態の第４の
例について図８を参照して説明する。本例は、ＴＴＲ方
式のアライメントセンサを使用して、ダイ・バイ・ダイ
方式で露光する場合に、レチクルの原版パターンの倍率
誤差（描画誤差）に基づいて投影光学系ＰＬの投影倍率
の調整を行うようにしたものである。なお、本例では図
２の投影露光装置を使用する。また、本例における工程
も基本的には第１の例と同様であり、図８において図１
と同様のステップには同一符号を付し、その詳細説明を
省略する。

【００５０】図８は、本例の露光方法を説明するための
フローチャートを示し、この図８に示すように、先ずス
テップ１２１においてレチクルＲの原版パターンの倍率
誤差を計測する。この計測に当たっては、例えばレチク
ルアライメント顕微鏡７Ｌ，７Ｒを使用して、レチクル
Ｒ上のパターン領域に形成された２個の十字型の評価用
マーク（不図示）と、ウエハステージ１上の基準マーク
部材９上の対応する基準マーク（不図示）とを観察する
ことにより、レチクルＲ上の２個の評価用マークの間隔
の設計値からのずれ量を計測する。そして、このずれ量
よりレチクルＲの倍率誤差を求める。

【００５１】次に、以上の計算により求められたレチク
ルＲのパターンの倍率誤差に基づいて、ステップ１０４
で投影光学系ＰＬの投影倍率βを調整する。その後、ス
テップ１０１においてウエハＷをロードする。以下、ス
テップ１０２においてサーチアライメント及びグローバ
ルアライメントを行い、ステップ１０７においてＤ／Ｄ
アライメント及び露光を実施する。以下の工程は第１の
例と同様である。

【００５２】以上、本例では、レチクルアライメント顕
微鏡７Ｌ，７ＲによりレチクルＲのパターンの倍率誤差
を求め、その結果に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性
を調整するので、重ね合わせ精度が向上している。な
お、上述の例では図２に示すように、サーチアライメン
ト及びグローバルアライメントにＦＩＡ方式のアライメ
ントセンサ１３を使用したが、レーザ光をウエハ上のド
ット列状のアライメントマークに照射し、そのマークに
より回折又は散乱された光を用いてそのマークの位置を
検出するＬＳＡ方式のアライメントセンサを使用しても
よい。

【００５３】また、本発明はステッパー等の一括露光型
の投影露光装置に限らず、レチクルのパターンの一部を
ウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影
光学系の露光フィールドに対して同期して走査すること
によりレチクルのパターンをウエハ上のショット領域に
逐次転写露光するステップ・アンド・スキャン方式等の
走査露光型の投影露光装置にも同様に適用できる。

【００５４】このように、本発明は上述の実施の形態に
限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、第１
のアライメントセンサにより当該ショット領域の位置合
わせ用マークの位置ずれが検出できない場合や、例えば
異物等の影響で第１のアライメントセンサの検出信号が
弱くなった場合でも、第２のアライメントセンサの検出
結果に基づく配列情報に基づいてそのショット領域を高
精度に位置合わせできる利点がある。

【００５６】また、基板上の複数のショット領域の内で
第１のアライメントセンサによって位置合わせ用マーク
の位置が検出できないショット領域に対して、第２のア
ライメントセンサの検出結果を統計処理して得られる配
列情報を用いて位置合わせを行う場合には、例えばプロ
セス上で位置合わせ用マークが損傷を受けたり、基板の
周辺で位置合わせ用マークが欠落したショット領域に対
しても、第２のアライメントセンサによる配列座標に基
づいてマスクに対して正確に位置合わせできる利点があ
る。

【００５７】また、第２のアライメントセンサの検出結
果を統計処理して基板上の複数のショット領域の配列の
伸縮率を更に求め、マスクと基板上の各ショット領域と
の位置合わせを行う際に、マスクのパターンの投影光学
系による投影像の倍率を配列の伸縮率に応じて調整する
場合には、ショット領域の伸縮率に応じて投影光学系の
倍率が調整されるため、重ね合わせ精度が向上する利点
がある。

【００５８】また、基板上のグローバルアライメント用
のマークとして、基板上の各ショット領域内に形成され
た複数の位置合わせ用マークを使用し、第２のアライメ
ントセンサの検出結果を統計処理して基板上の複数のシ
ョット領域内のパターンの伸縮率を更に求め、マスクと
基板上の各ショット領域との位置合わせを行う際に、マ
スクのパターンの投影光学系による投影像の倍率をパタ
ーンの伸縮率に応じて調整する場合には、ショット領域
内のチップパターンの平均的な伸縮率に応じて投影光学
系の投影倍率が調整されるため、ショット領域内のチッ
プパターンの伸縮に伴う倍率誤差が補正され、重ね合わ
せ精度が更に向上する利点がある。

【００５９】また、本発明による第２の露光方法によれ
ば、第２のアライメントセンサにより計測されたマスク
のパターン状態に対応して、例えば投影倍率等を補正す
ることによって、重ね合わせ精度が向上する利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態の第１の例を示すフロ
ーチャートである。

【図２】本発明の実施の形態において使用される投影露
光装置を示す概略構成図である。

【図３】図２のウエハＷ上の各ショット領域の配列を示
す拡大平面図である。

【図４】本発明による実施の形態の第２の例を示すフロ
ーチャートである。

【図５】本発明による実施の形態の第２の例において使
用されるウエハマークを示す平面図である。

【図６】本発明による実施の形態の第３の例を示すフロ
ーチャートである。

【図７】本発明による実施の形態の第３の例において使
用されるウエハマークを示す平面図である。

【図８】本発明による実施の形態の第４の例を示すフロ
ーチャートである。

【図９】従来の露光方法の一例を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ１ウエハステージ３Ｌ，３Ｒアライメントマーク４ＸＡ，４ＸＢ，５ＸＡ，５ＸＢレチクルマーク（Ｘ
軸用）４ＹＡ，４ＹＢ，５ＹＡ，５ＹＢレチクルマーク（Ｙ
軸用）７Ｌ，７Ｒレチクルアライメント顕微鏡８ＸＡ，８ＸＢ，８ＹＡ，８ＹＢＴＴＲアライメント
センサ９基準マーク部材１０Ｌ，１０Ｒ，１１ＸＡ，１１ＸＢ基準マーク１２ＸＡ，１２ＸＢ，１２ＹＡ，１２ＹＢウエハマー
ク１４Ｙ，１５Ｘ，１５Ｙサーチマーク１６主制御系１７結像特性制御系１８ＸＡ，１８ＸＢ，１８ＹＡ，１８ＹＢウエハマー
ク１９Ａ，１９ＢＦＩＡアライメントマーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２２Ａ５２５Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成された転写用のパターンを
投影光学系を介して感光性の基板上の複数のショット領
域に順次投影露光するに際して、それぞれダイ・バイ・
ダイ方式で前記マスクと前記基板上の各ショット領域と
の位置合わせを行う露光方法において、前記基板上の各ショット領域に付設された位置合わせ用
マークの所定の基準位置からの相対的な位置ずれ量を検
出する第１のアライメントセンサと、前記基板上の各ショット領域の配列を規定するためのグ
ローバルアライメント用のマークの位置を検出する第２
のアライメントセンサと、を使用し、前記マスクと前記基板上の各ショット領域との位置合わ
せを行う際に、前記第１のアライメントセンサの検出結
果と共に、前記第２のアライメントセンサの検出結果を
統計処理して得られる配列情報を用いることを特徴とす
る露光方法。
【請求項２】請求項１記載の露光方法であって、前記基板上の複数のショット領域の内で前記第１のアラ
イメントセンサによって位置合わせ用マークの位置が検
出できないショット領域に対して、前記第２のアライメ
ントセンサの検出結果を統計処理して得られる配列情報
を用いて位置合わせを行うことを特徴とする露光方法。
【請求項３】請求項１、又は２記載の露光方法であっ
て、前記第２のアライメントセンサの検出結果を統計処理し
て前記基板上の複数のショット領域の配列の伸縮率を更
に求め、前記マスクと前記基板上の各ショット領域との位置合わ
せを行う際に、前記マスクのパターンの前記投影光学系
による投影像の倍率を前記配列の伸縮率に応じて調整す
ることを特徴とする露光方法。
【請求項４】請求項１、又は２記載の露光方法であっ
て、前記基板上のグローバルアライメント用のマークとし
て、前記基板上の各ショット領域内に形成された複数の
位置合わせ用マークを使用し、前記第２のアライメントセンサの検出結果を統計処理し
て前記基板上の複数のショット領域内のパターンの伸縮
率を更に求め、前記マスクと前記基板上の各ショット領域との位置合わ
せを行う際に、前記マスクのパターンの前記投影光学系
による投影像の倍率を前記パターンの伸縮率に応じて調
整することを特徴とする露光方法。
【請求項５】マスクに形成された転写用のパターンを
投影光学系を介して感光性の基板上の複数のショット領
域に順次投影露光するに際して、それぞれダイ・バイ・
ダイ方式で前記マスクと前記基板上の各ショット領域と
の位置合わせを行う露光方法において、前記基板上の各ショット領域に付設された位置合わせ用
マークの所定の基準位置からの相対的な位置ずれ量を検
出する第１のアライメントセンサと、前記マスクに形成されたパターンの状態を検出する第２
のアライメントセンサと、を使用し、前記マスクと前記基板上の各ショット領域との位置合わ
せを行う際に、前記第１のアライメントセンサの検出結
果と共に、前記第２のアライメントセンサの検出結果を
処理して得られるパターン情報を用いることを特徴とす
る露光方法。