JPH0447968B2

JPH0447968B2 -

Info

Publication number: JPH0447968B2
Application number: JP59167020A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Umadate
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1992-08-05
Also published as: JPS6144429A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は半導体装置製造用のステツプアンドリ
ピート方式の露光装置、又はステツプアンドリピ
ート方式で順次検査を行なう装置に好適な位置合
せ方法、及び装置に関し、特に露光用の原版とな
るマスクやレチクルと、露光対象である半導体ウ
エハ等との精密な位置合せを行なう方法、及び装
置に関する。

（発明の背景）近年、ICやLSI等の半導体装置は急速に微細
化、高密度化が進み、これを製造する装置、特に
マスクやレチクルの回路パターンを半導体ウエハ
に形成された回路パターンの上に重ね合せて転写
する露光装置にも増々、高精度なものが要求され
てきている。マスクの回路パターンとウエハ上の
回路パターンとは例えば0.1μｍ以内の精度で重ね
合せることが要求され、このため現在、その種の
露光装置はマスクの回路パターンをウエハ上の局
所領域（例えば１チツプ分）に露光したら、ウエ
ハを一定距離だけ歩進（ステツピング）させては
再びマスクの回路パターンを露光することを繰り
返す、所謂ステツプアンドリピート方式の装置、
特に縮小投影型の露光装置（ステツパー）が主流
になつている。このステツプアンドリピート方式
では、ウエハを２次元移動するステージに載置し
てマスクの回路パターンの投影像に対して位置決
めするため、その投影像とウエハ上の各チツプと
を精密に重ね合せることができる。また縮小投影
型露光装置の場合、マスクやレチクルに設けられ
た位置合せ用のマークと、ウエハ上のチツプに付
随したマークとを投影レンズを介して直接観察又
は検出して位置合せするスルーザレンズ方式のア
ライメント方法と、投影レンズから一定距離だけ
離して設けた位置合せ用の顕微鏡を使つてウエハ
全体の位置合せを行なつた後、そのウエハを投影
レンズの直下に送り込むオフアクシス方式のアラ
イメント方法との２つの方法がある。一般にスル
ーザレンズ方式はウエハ上の各チツプ毎に位置合
せすることから、重ね合せ制度は高くなるものの
１枚のウエハの露光処理時間が長くなるという問
題がある。オフアクシス方式の場合は、一度ウエ
ハ全体の位置合せが完了したら、チツプの配列に
従つてウエハをステツピングさせるだけなので、
露光処理時間は短縮される。しかしながら、各チ
ツプ毎の位置合せを行なわないため、ウエハの伸
縮、ウエハのステージ上の回転誤差、ステージ自
体の移動の直交度等の影響で、必らずしも満足な
重ね合せ精度が得られなかつた。

（発明の目的）本発明はステツプアンドリピート方式の位置合
せにおいて、ウエハ等の被処理基板上に配列され
た複数のチツプの全てについて、マスクのパター
ンの投影位置等の基準位置との位置合せをするこ
となく、単にステツピングだけでより精密な位置
合せを可能とする方法を提供することを目的とす
る。

（発明の概要）本発明の第１発明は、被処理基板（ウエハやフ
オトマスク）に設計上の配列座標αβに沿つて規
則的に整列した複数のチツプパターンの夫々を、
所定の基準位置（露光装置であればマスクやレチ
クルのパターン投影位置、検査装置であれば検査
視野や検査フローブ針等の検査位置）に対してス
テツプアンドリピート方式で順次位置合せする方
法において、チツプパターンの設計上の配列座標
Dxn，Dynに基づいて被処理基板を移動させ、複
数のチツプパターンのいくつかを基準位置に合せ
たときの各位置（，）を実測する工程
（ステツプ１０３，１０４，１０５，１０６）と、
その設計上の配列座標値とステツプアンドリピー
ト方式で位置合せすべき実際の配列座標値
（Fxn，Fyn）とが所定の誤差パラメータ（ウエ
ハの残存回転θ、ステージの直交度Ｗ、ウエハの
線形伸縮Ｒを含む変換行列Ａと、ウエハの２次元
的な位置のオフセツト量の行列Ｏ）を含んで一義
的な関係（行列式Fn＝Ａ・Dn＋Ｏ）にあるもの
としたとき、複数の実測値（，）と実際
の配列座標値（Fxn，Fyn）との平均的な偏差
（アドレス誤差Ｅが最小になるように、誤差パラ
メータＡ，Ｏを決定する第１演算工程（ステツプ
１０７）と、その決定された誤差パラメータＡ，
Ｏと設計上の配列座標値Dxn，Dynとに基づい
て、上記一義的な関係式から実際の配列座標値
（Fxn，Fyn）を算出する第２演算工程（ステツ
プ１０８）、ステツプアンドリピート方式の位置
合せ時に、その算出された実際の配列座標値
（Fxn、Fyn）に応じて、被処理基板を位置決め
する工程（ステツプ１０９，１１０，１１２）と
を含ことを技術的要点としている。

さらに本願の第２発明、第３発明は、上記第１
発明の方法を使つて、露光等の加工が行なわれる
被加工基板、又は検査が行なわれる被検査基板を
位置合わせする装置に関するものである。

すなわち、複数の被加工領域又は被検査領域
Cnが２次元に規則的に形成された基板WAを、
前記被加工領域の配列座標（α，β）が予め定め
られた直交座標系（ｘ、ｙ）に対してほぼ平行に
なるように保持し、前記直交座標系内で２次元移
動させるステージ３と、該ステージの座標位置を
計測する位置計測手段９，１０と、前記直交座標
系内の所定位置に加工中心点、又は検査中心点
AXを有し、前記ステージ上の基板の領域Cnを加
工する加工手段又は領域Cnを検査する検査手段
Ｒ，１と、前記複数の領域の夫々の内部に設定さ
れた特定点の１つが前記加工中心点又は検査中心
点に対して所定の位置関係に導かれるように前記
ステージの移動を制御する制御手段５，６，５０
とを備えた位置合せ装置に関するものである。そ
して第２発明、第３発明ではさらに、 (a) 複数の領域Cnの設計上の配列座標（α，β）
に基づいて、複数の領域Cnの各特定点を加工
中心点又は検査中心点AXへ導くようなステー
ジ３の設計上の座標値Dnを記憶する記憶手段
と； (b) 複数の領域Cnのうち互いに異なるｍ（ただ
し、ｍ＜ｎ）個の領域の各特定点の座標位置を
位置計測手段９，１０の計測値に基づいて実測
することによつて、ｍ個の領域の各特定点を加
工中心点又は検査中心点AXと一致させるため
のステージ３の座標値を特定する実測手段
３０〜３８，４１〜４８，５０，１０３，１０
４と； (c) 複数の領域Cnの各特定点を加工中心点又は
検査中心点AXに一致させるためのステージ３
の移動座標値Fnを、設計座標値Dnに基づいて
算出するために、所定の誤差パラメータＡ，Ｏ
を用いて、 Fn＝Ａ・Dn＋Ｏの演算を行う第１演算手段１０８と； (d) ｍ個の領域の各実測座標値と、該ｍ個の
領域の夫々に対応した各設計座標値Dnとに基
づいて、各実測座標値と移動座標値Fnとの
偏差をｍ個以下の実測した領域の夫々で最も小
さくするような誤差パラメータＡ，Ｏの値を算
出する第２演算手段１０７とを設けるように
し、制御手段５，６，５０は、算出された誤差
パラメータＡ，Ｏの値を用いて第１演算手段１
０８で決定される移動座標値Fnにステージ３
を順次移動させるようにした。

また本願の第４発明は、感光基板上の各シヨ
ツト領域にレチクル等のパターン領域を重ね合
わせて露光するときの位置合わせ装置に関する
ものである。

すなわち、所定の配列座標（α，β）に従つ
て２次元に配列される複数のシヨツト領域Cn
と、該複数のシヨツト領域の夫々に付随して、
各シヨツト領域の中心点と一定の位置関係で配
置されるマークSXn，SYnとが形成された感応
基板WAを、配列座標が所定の直交座標系ｘ，
ｙとほぼ平行になるように保持し、その直交座
標系内で２次元移動させるステージ３と、該ス
テージの座標位置を計測する位置計測手段９，
１０と、直交座標系内の所定位置に露光中心点
を有し、該露光中心点と感応基板上のシヨツト
領域の中心点とが一致したとき、該シヨツト領
域に重なり合うパターン領域Prを露光する露
光手段Ｒ，１と、直交座標系内の露光中心点と
一義的な位置に検出中心点を有し、感応基板上
のマークを検出するマーク検出手段３０〜３
８、４１〜４８と、該マーク検出手段によつて
感応基板上の任意のマークが検出されるように
ステージを移動させるとともに、感応基板上の
任意のシヨツト領域の中心点が露光中心点に一
致するようにステージを移動させるための制御
手段５，６，５０とを備えた位置合せ装置に関
するものである。そして本願の第４発明ではさ
らに、 (a) 複数のシヨツト領域の各中心点を露光中心
点と一致させるようなステージの設計上の座標
値Dnを記憶する記憶手段； (b) マーク検出手段と位置計測手段とを用いて、
感応基板上のｍ（ただしｍ＜ｎ）個のシヨツト
領域の夫々に付随したマークが検出中心点と一
致するような前記ステージの座標値を検出する
ことによつて、ｍ個のシヨツト領域の各中心点
を露光中心点と一致させるための前記ステージ
の実測座標値を特定するシヨツト座標実測
手段５０，１０３，１０４）と； (c) 複数のシヨツト領域の夫々を露光手段のパタ
ーン領域で順次露光するときのステージの移動
座標値Fnを、設計座標値Dnから所定の係数
Ａ，Ｏを伴つて一義的に表される関係式に基づ
いて算出する第１演算手段１０８と； (d) ｍ個のシヨツト領域の各実測座標値と、
該ｍ個のシヨツト領域の夫々に対応した移動座
標値Fnとの各偏差がいずれも最小となるよう
に、実測座標値とそれに対応した前記設計
座標値Dnとに基づいて第１演算手段の係数の
値を算出する第２演算手段１０７とを設けるよ
うにした。

（実施例）第１図は本発明の方法を実施実測するのに好適
な縮小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視
図である。投影原版となるレチクルＲは、その投
影中心が投影レンズ１の光軸を通るように位置決
めされて、装置に装着される。投影レンズ１はレ
チクルＲに描かれた回路パターン像を1/5、又は
１／１０に縮小して、ウエハWA上に投影する。ウエ
ハホルダー２はウエハWAを真空吸着するととも
にｘ方向とｙ方向に２次元移動するステージ３に
対して微小回転可能に設けられている。駆動モー
タ４はステージ３上に固定され、ウエハホルダー
２を回転させる。またステージ３のｘ方向の移動
はモータ５の駆動によつて行なわれ、ｙ方向の移
動はモータ６の駆動によつて行なわれる。ステー
ジ３の直交する２辺には、反射平面がｙ方向に伸
びた反射ミラー７と、反射平面がｘ方向に伸びた
反射ミラー８とが各々固設されている。レーザ光
波干渉測長器（以下単にレーザ干渉計と呼ぶ）９
は反射ミラー８にレーザ光を投射して、ステージ
３のｙ方向の位置（又は移動量）を検出し、レー
ザ干渉計１０は反射ミラー７にレーザ光を投射し
て、ステージ３のｘ方向の位置（又は移動量）を
検出する。投影レンズ１の測方には、ウエハWA
上の位置合せ用のマークを検出（又は観察）する
ために、オフアクシス方式のウエハアライメント
顕微鏡（以下、WAMと呼ぶ）２０，２１が設け
られている。尚、WAM２１は第１図では投影レ
ンズ１の後にあり、図示されていない。WAM２
０，２１はそれぞれ投影レンズ１の光軸AXと平
行な光軸を有し、ｘ方向に細長く伸びた帯状のレ
ーザスポツト光YSP、θSPをウエハWA上に結像
する。（スポツト光YSPは第１図では図示せず。）
これらスポツト光YSP，θSPはウエハWA上の感
光剤（フオトレジスト）を感光させない波長の光
であり、本実施例では微小な振幅でｙ方向に振動
している。そしてWAM２０，２１はマークから
の散乱光や回折光を受光する光電素子と、その光
電信号をスポツト光の振動周期で同期整流する回
路とを有し、スポツト光θSP（YSP）のｙ方向の
振動中心に対するマークのｙ方向のずれ量に応じ
たアライメント信号を出力する。従つてWAM２
０，２１は所謂スポツト光振動走査型の光電顕微
鏡と同等の構成のものである。

さて、本装置には投影レンズ１を介してウエハ
WA上のマークを検出するレーザステツプアライ
メント（以下LSAと呼ぶ）光学系が設けられて
いる。不図示のレーザ光源から発生して、不図示
のエクスパンダー、シリンドリカルレンズ等を通
つてきたレーザ光束LBはフオトレンジストを感
光させない波長の光で、ビームスプリツター３０
に入射して２つの光束に分割される。その一方の
レーザ光束はミラー３１へ反射され、ビームスプ
リツター３２を通過して、結像レンズ群３３で、
横断面が帯状のスポツト光になるように、収束さ
れた後、レチクルＲと投影レンズ１との間に回路
パターンの投影光路を遮光しないように配置され
た第１折り返しミラー３４に入射する。第１折り
返しミラー３４はレーザ光束をレチクルＲに向け
て上方に反射する。そのレーザ光束はレチクルＲ
の下側に設けられて、レチクルＲの表面と平行な
反射平面を有するミラー３５に入射して、投影レ
ンズ１の入射光瞳の中心に向けて反射される。ミ
ラー３５からのレーザ光束は投影レンズ１によつ
て収束され、ウエハWA上にｘ方向に細長く伸び
た帯状のスポツト光LYSとして結像される。ス
ポツト光LYSはウエハWA上でｘ方向に伸びた回
折格子状のマークを相対的にｙ方向に走査して、
そのマークの位置を検出するために使われる。ス
ポツト光LYSがマークを照射すると、マークか
らは回折光が生じる。それら光情報は再び投影レ
ンズ１、ミラー３５、ミラー３４、結像レンズ群
３３、及びビームスプリツター３４に戻り、ビー
ムスプリツター３４で反射されて、集光レンズと
空間フイルターから成る光学素子３６に入射す
る。この光学素子３６はマークからの回折光（１
次回折光や２次回折光）を透過させ、正反射光
（０次光）を遮断して、その回折光をミラー３７
を介して光電素子３８の受光面に集光する。光電
素子３８は集光した回折光の光量に応じた光電信
号を出力する。以上、ミラー３１、ビームスプリ
ツター３２、結像レンズ群３３、ミラー３４，３
５、光学素子３６、ミラー３７、及び光電素子３
８は、ウエハWA上のマークのｙ方向の位置を検
出するスルーザレンズ方式のアライメント光学系
（以下、Ｙ−LSA系と呼ぶ）を構成する。

一方、ビームスプリツター３０で分割された別
のレーザ光束は、ウエハWA上のマークのｘ方向
の位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメ
ント光学系（以下、Ｘ−LSA系と呼ぶ）に入射
する。Ｘ−LSA系はＹ−LSA系と全く同様に、
ミラー４１、ビームスプリツター４２、結像レン
ズ群４３、ミラー４４，４５、光学素子４６、ミ
ラー４７、及び光電素子４８から構成され、ウエ
ハWA上にｙ方向に細長く伸びた帯状のスポツト
光LXSを結像する。

主制御装置５０は、光電素子３８，４８からの
光電信号、WAM２０，２１からのアライメント
信号、及びレーザ干渉計９，１０からの位置情報
とを入力して、位置合せのための各種演算処理を
行なうとともに、モータ４，５，６を駆動するた
めの指令を出力する。この主制御装置５０はマイ
クロコンピユータやミニコンピユータ等の演算処
理部を備えており、その演算処理部にはウエハ
WAに形成された複数のチツプCPの設計位置情
報（ウエハWA上のチツプ配列座標値等）が記憶
されている。

第２図は上記WAM２０，２１とＹ−LSA系、
Ｘ−LSA系によるスポツト光θSP，YSP，LYS，
LXSの投影レンズ１の結像面（ウエハWAの表面
と同一）における配置関係を示す平面図である。
第２図において、光軸AXを原点とする座標系xy
を定めたとき、ｘ軸とｙ軸はそれぞれステージ３
の移動方向を表わす。第２図中、光軸AXを中心
とする円形の領域はイメージフイールドifであ
り、その内側の矩形の領域はレチクルＲの有効パ
ターン領域の投影像Prである。スポツト光LYS
はイメージフイールドif内で投影像Prの外側の位
置で、かつｘ軸上に一致するように形成され、ス
ポツト光LXSもイメージフイールドif内で投影像
Prの外側の位置で、ｙ軸上に一致するように形
成される。一方、２つのスポツト光θSP，YSPの
振動中心はｘ軸からｙ方向に距離Y₀だけ離れた
線分（ｘ軸と平行）ｌ上に一致するように、かつ
そのｘ方向の間隔DxがウエハWAの直径よりも
小さな値になるように定められている。本装置で
はスポツト光θSP，YSPはｙ軸に対して左右対称
に配置されており、主制御装置５０は光軸AXの
投影点に対するスポツト光θSP，YSPの位置に関
する情報を記憶している。また主制御装置５０
は、光軸AXの投影点に対するスポツト光LYSの
ｘ方向の中心位置（距離Ｘ１）とスポツト光
LXSのｙ方向の中心位置（距離Ｙ１）に関する
情報も記憶している。

次に、この装置を使つた本発明による位置合せ
方法を装置の動作とともに第３図のフローチヤー
ト図を使つて説明する。尚、この位置合せはスウ
ハWAの第２層目以降について行なわれるもので
あり、ウエハWA上にはチツプと位置合せ用のマ
ークとがすでに形成されている。

まず、ウエハWAはステツプ１００で不図示の
プリアライメント装置を使つて、ウエハWAの直
線的な切欠き（フラツト）が一定の方向に向くよ
うに粗く位置決めされる。ウエハWAのフラツト
は第１図に示したように、ｘ軸と平行になるよう
に位置決めされる。次にステツプ１０１でウエハ
WAはステージ３のフエハホルダー２上に搬送さ
れ、フラツトがｘ軸と平行を保つようにウエハホ
ルダー２上に載置され、真空吸着される。そのウ
エハWAには例えば第４図に示すように複数のチ
ツプCnがウエハWA上の直交する配列座標αβに
沿つてマトリツクス状に形成されている。配列座
標αβのα軸はウエハWAのフラツトとほぼ平行で
ある。第４図では複数のチツプCnのうち、代表
して配列座標αβのウエハWAのほぼ中心を通るα
軸上に一列に並んだチツプC₀〜C₆のみを表わし
てある。各チツプC₀〜C₆にはそれぞれ４つの位
置合せ用のマークGY，Gθ，SX，SYが付随して
設けられている。今、チツプC₀〜C₆の中央のチ
ツプC₃の中心を配列座標αβの原点としたとき、
α軸上にはα方向に線状に伸びた回折格子状のマ
ークSY₀〜SY₆が、夫々チツプC₀〜C₆の右脇に設
けられている。またチツプC₃の中心を通るβ軸
上にはβ方向に線状に伸びた回折格子状のマーク
SX₃がチツプC₃の下方に設けられ、他のチツプ
C₀，C₁，C₂，C₄，C₅，C₆についても同様にチツ
プの中心を通りβ軸と平行な線分上にマークSX₀
〜SX₂、SX₄〜SX₆が設けられている。これらマ
ークSYn、SXnはそれぞれスポツト光LYS、
LXSによつて検出されるものである。また各チ
ツプC₀〜C₆の下方にはウエハWAの全体の位置合
せ（グローバルアライメント）を行なうために使
われるマークGY₀〜GY₆，Gθ₀〜Gθ₆が設けられ
ている。これらマークGYnGθnはα軸と平行な線
分上にα方向に線状に伸びた回析格子状のパター
ンで形成されている。さらにα方向に一例に並ん
だチツプC₀〜G₆のうち、例えば左端のチツプC₀
のマークGY₀と右端のチツプC₆のマークGθ₆との
α方向の間隔が、WAN２０，２１によるスポツ
ト光θSPYSPの間隔DXと一致するように定めら
れている。すなわち本実施例では離れた２ケ所の
マークGY₀とマークGθ₆を使つてオフアクシス方
式でウエハWAのグローバルアライメントを行な
う。このためその他のマークGY₁〜GY₆、マーク
Gθ₀〜Gθ₅は本来不要であり、なくてもよい。要
はウエハWAのα軸と平行な（又は一致した）線
分上にα方向に細長く伸びた２つのマークが間隔
DXだけ離れて存在すればよい。

さて、主制御装置５０プリアライメント装置か
らウエハWAを受け取るときのステージ３の位置
情報、その位置から、マークGY₀Gθ₀がそれぞれ
WAM２１，２０の検出（観察）視野内に位置す
るまでのステージ３の移動方向と移動量等の情報
を装置固有の定数として予め記憶している。そこ
で次のステツプ１０２において、主制御装置５０
は、まずモータ５，６を駆動して、マークGY₀が
WAM２１の検出視野内に位置するように、ステ
ージ３を位置決めする。その後、スポツト光
YSPの振動中心がマークGY₀のｙ方向の中心と
一致するように、主制御装置５０はWAM２１か
らのアライメント信号とレーザ干渉計９からの位
置情報とに基づいてステージ３をｙ方向に精密に
位置決めする。スポツト光YSPの振動中心とマ
ークGY₀の中心とが一致したら、その状態が維持
されるように主制御装置５０はモータ６をWAM
２１からのアライメント信号でサーボ（フイード
バツク）制御したまま、マークGθ₆がWAN２０
のスポツト光θSPによつて検出されるようにモー
タ４を駆動してウエハホルダー２を回転させる。
さらに主制御装置５０はスポツト光θSPの振動中
心とマークGθ₆のＹ方向の中心とが一致するよう
に、WAM２０からのアライメント信号でモータ
４をサーボ制御する。以上の一連の動作により、
スポツト光YSPとマークGY₀が一致し、スポツ
ト光θSPとマークGθ₆が一致し、ステージ３の移
動座標系、すなわち座標系xyに対するウエハWA
の配列座標αβの回転ずれが補正されるとともに、
座標系xyと配列座標αβのｙ方向（β方向）の位
置に関する対応付け（規定）が完了する。次にウ
エハWA上の中心部分に位置するチツプC₃のマー
クSX₃がＸ−LSA系のスポツト光LXSによつて
走査されるように、ステージ３を位置決めした
後、ｘ方向に移動させる。この際主制御装置５０
は光電素子４８からの時系列的な光電信号とレー
ザ干渉計１０からの位置情報とに基づいて、マー
クSX₃がスポツト光LXSと一致したときのウエハ
WAのｘ方向の位置を検出して記憶する。これに
よつて、座標系xyと配列座標αβのｘ方向（α方
向）の位置に関する対応付けが完了する。尚、こ
のｘ方向の対応付けは、露光動作の直前にＸ−
LSA系を使う場合は不要である。以上の動作に
より、オフアクシス方式のアライメントを主とし
たウエハWAのグローバルアライメント（配列座
標αβの座標系xyへの対応付け）が終了する。そ
して従来の方法であればウエハWA上の各チツプ
の配列設計値（配列座標αβにおけるチツプの中
心座標値）に基づいて、主制御装置５０はレーザ
干渉計９，１０からの位置情報を読み取つてレチ
クルＲの投影像Prがチツプに重なり合うように
ステージ３のステツプアンドリピート方式による
位置決め（アドレツシング）を行なつた後そのチ
ツプに対して露光（プリント）を行なう。

ところがグローバルアライメントの完了まで
に、アライメント検出系の精度、各スポツト光の
設定精度、あるいはウエハWA上の各マークの光
学的、形状的な状態（プロセスの影響）による位
置検出精度のばらつき等によつて誤差を生じ、ウ
エハWAのチツプは座標系xyに従つて精密に位置
合せ（アドレツシング）されるとは限らない。そ
こで本発明の実施例においてはその誤差（以下シ
ヨツク・アドレス誤差と呼ぶ）を次の４つの要因
から生じたものとする。

(1) ウエハの回転；これは例えばウエハWAの回転補正する際、
位置合せの基準となる２つのスポツト光YSP
とθSPとの位置関係が正確でなかつたために生
じるものであり、座標系xyに対する配列座標
αβの残存回転誤差量θで表わされる。

(2) 座標系xyと直交度；これはステージ３のモータ５，６による送り
方向が正確に直交していないことにより生じ、
直交度誤差量ｗで表わされる。

(3) ウエハのｘ（α）方向とｙ（β）方向の線形伸
縮；これはウエハWAの加工プロセスによつて、
ウエハWAが全体的に伸縮することである。こ
のためチツプの設計上の配列座標値に対して実
際のチツプ位置がαβ方向の微小量だけずれる
ことになり、特にウエハWAの周辺部で顕著に
なる。このウエハ全体の伸縮量はα（ｘ）方向
とβ（ｙ）方向とについてそれぞれRx，Ryで
表わされる。ただしRxはウエハWA上のｘ方
向（α方向）の２点間の距離の実測値と設計値
の比、RyはウエハWA上のｙ方向（β方向）
の２点間の距離の実測値と設計値の比で表わす
ものとする。従つてRx，Ryがともに１のとき
は伸縮なしである。

(4) ｘ（α）方向、ｙ（β）方向のオフセツト；これは、アライメント系の検出精度ウエハホ
ルダー２の位置決め精度等、により、ウエハ
WAが全体的にｘ方向とｙ方向に微小量だせず
れることにより生じ、オフセツト量Ox，Oyで
表わされる。

さて、第４図にはウエハWAの残存回転誤差量
θと、ステージ３の直交度誤差量ｗを誇張して表
わしてある。

この場合、直交座標系xyは実際には微小量ｗ
だけ傾いた斜交座標xy′になり、ウエハWAは直
交座標系xyに対してθだけ回転したものになる。
上記(1)〜(4)の誤差要因が加わつた場合、設計上で
座標位置Dxn，Dynのシヨツト（チツプ）につい
て実際に位置決めすべきシヨツト位置Fxn，Fyn
は以下のように表わされる。ただしｎは整数でシ
ヨツト（チツプ）番号を表わす。

Fxn Fyn＝Rx，ＯＯ，Rycosθ，−sinθ sinθ，cosθ１，−tanw ０，１Dxn Dyn ＋Ox Oy＝Rx・cosθ，−Rx（cosθtanw＋sinθ） Ry・sinθ，Ry（−sinθtanw＋cosθ）Dxn Dyn＋Ox Oy ……(1) ここでｗはもともと微小量であり、θもグロー
バルアライメントにより微小量に追い込まれてい
るから、一次近似を行なうと式(1)は式(2)で表わさ
れる。

Fxn Fyn＝Rx，−Rx（ｗ＋θ） Ry・θ，RyDxn Dyn＋Ox Oy ……(2) この式(2)より、各シヨツト位置における設計値
からの位置ずれ（εxn，εyn）は式(3)で表わされ
る。

εxn εyn＝Fxn Fyn−Dxn Dyn＝Rx−１，−Rx（ｗ＋θ） Ry・θ，Ry−１Dxn Dyn＋Ox Oy ……(3) さて、式(2)を行列の演算式に書き直すと、以下の
ようになる。

Fn＝Ａ・Dn＋Ｏ ……(4) ただし、 Fn＝Fxn Fyn ……(5) Ａ＝a₁₁，a₁₂ a₂₁，a₂₂＝Rx，−Rx（ｗ＋θ） Ry・θ，Ry ……(6) Dn＝Dxn Dyn ……(7) Ｏ＝Ox Oy ……(8) そこで実際のシヨツト（チツプ）位置がマークの
検出により測定され、その実測値がとして検
出されたとき、位置決めすべきシヨツト位置Fn
との位置ずれ、すなわちアドレス誤差En＝（−
Fn）を最小にするように誤差パラメータＡ（変換
行列）、Ｏ（オフセツト）を決定する。そこで評価
関数として最小二乗誤差をとるものとすると、ア
ドレス誤差Ｅは式(9)で表わされる。

Ｅ＝_n 〓ⁿ⁼¹ （Exn）²＋_n 〓ⁿ⁼¹ （Eyn）²＝_n 〓ⁿ⁼¹ （−Fxn）²＋_n 〓ⁿ⁼¹ （−Fyn）² ……(9) そこで、アドレス誤差Ｅを最小にするように誤
差パラメータＡ，Ｏを決定する。

ただし式(9)でｍはウエハWAの複数のチツプの
うち実測したチツプ（シヨツト）の数を表わす。
さて誤差パラメータＡ，Ｏを求める際に、最小二
乗法を用いるものとすると、このままでは演算量
が多いため、誤差パラメータＯ（Ox，Oy）は別
に前もつて決めておくものとする。オフセツト量
（Ox，Oy）はウエハWAのグローバルなオフセ
ツト値であるので、ウエハWA上の実測したチツ
プ位置の数ｍで設計値（Dxn，Dyn）に対す
るアドレス誤差を平均化した値にするとよい。

ところで位置決めすべきシヨツト位置Fnと実
測値との誤差Enのうち、ｘ方向の成分Exnは、
式(4)〜(8)から、 Exn＝−Fxn＝−a₁₁Dxn−a₁₂Dyn−Ox
……（12）となり、誤差Enの方向の成分Eynは同様に、 Eyn＝−Fyn＝−a₂₁Dxn−a₂₂Dyn−Oy
……（13）となる。そこで式(9)の誤差Ｅを最小にするように
誤差パラメータＡを決定すると、要素a₁₁、a₁₂、
a₂₁、a₂₂は以下のようになる。

要素a₁₁、a₁₂、a₂₁、a₂₂が求まれば、式(6)より
線形伸縮量Rx、Ry、残存回転誤差量θ、直交度
誤差量ｗはただちに求められる。

Rx＝a₁₁ ……（18） Ry＝a₂₂ ……（19） θ＝a₂₁／Ry＝a₂₁／a₂₂ ……（20）ｗ＝−（a₂₁／Ry）−（a₁₂／Ry）＝−（a₂₁
／a₂₂）−（a₁₂／a₁₁）……（21）従つて誤差パラメータＡ，Ｏを決定するために
は、グローバルアライメント終了後ウエハWA上
のいくつか（４つ以上）のチツプについて、Ｘ−
LSA系、Ｙ−LSA系を用いてマークSXn、SYn
の位置を実測して実測値（、）を求める
とともに、実測したチツプの設計値（Dxn，
Dyn）を使つて、式(10)、（11）、（14）〜（17）の
演算を行なえばよい。

そこで、第３図のフローチヤート図に戻つて動
作の説明を続ける。主制御装置５０はグローバル
アライメントが終了した後、ウエハWAの複数の
チツプの位置を計測する。まずステツプ１０３で
主制御装置５０はＸ−LSA系のスポツト光LXS
が第４図中の左端のチツプC₀に付随したマーク
SX₀と平行に並ぶように、配列設計値に基づいて
ステージ３を位置決めした後、マークSX₀がスポ
ツト光LXSを横切るようにステージ３をｘ方向
に一定量だけ移動（走査）する。この移動の間、
主制御装置５０は光電素子４８の時系列的な光電
信号の波形をレーザ干渉計１０からのｘ方向の位
置情報に対応付けて記憶し、波形状態からマーク
SX₀とスポツト光LXSとがｘ方向に関して一致し
た時点の位置x₀を検出する。

次に主制御装置５０はステツプ１０４でＹ−
LSA系のスポツト光LYSがチツプC₀に付随した
マークSY₀と平行に並ぶように配列設計値に基づ
いてステージ３を位置決めする。その後、マーク
SY₀がスポツト光LYSを横切るようにステージ３
をｙ方向に一定量だけ移動する。このとき主制御
装置５０は光電素子３８の時系列的な光電信号の
波形をレーザ干渉計９からのｙ方向の位置情報と
対応付けて記憶し、波形状態からマークSY₀とス
ポツト光LYSとがｙ方向に関して一致した時点
の位置y₀を検出する。そして主制御装置５０はス
テツプ１０５でｍ個のチツプについて同様の位置
検出を行なつたか否かを判断して、否のときはス
テツプ１０６に進み、ウエハWA上の別のチツプ
まで配列設計値に基づいてステージ３を移動さ
せ、ステツプ１０３から再び同様の位置検出動作
を繰り返す。本実施例では例えば第５図に示すよ
うに配列座標αβの各軸上に沿つてウエハWAの中
心からほぼ等距離に位置する４つのチツプC₀，
C₆，C₇，C₈と中央のチツプC₃の計５つのチツプ
の各々について、ステツプ１０３，１０４の位置
検出が行なわれるものとする。従つてステツプ１
０５でｍ＝５と判断された時点で主制御装置５０
には、５つの実測値（、）が記憶される
ことになる。すなわち、（₁、₁）＝（x₀、y₀）…チツプC₀ （₂、₂）＝（x₃、y₃）…チツプC₃ （₃、₃）＝（x₆、y₆）…チツプC₆ （₄、₄）＝（x₇、y₇）…チツプC₇ （₅、₅）＝（x₈、y₈）…チツプC₈ の５つの実測値が順次検出される。尚、この５つ
の実測値を検出するとき、あるチツプの実測値が
そのチツプの設計値（Dxn、Dyn）にくらべて大
きく異つていた場合、例えばグローバルアライメ
ントによつて決まる位置決め精度の２倍以上、異
なつていた場合には、そのチツプでの実測値を無
視し、例えばそのチツプの隣りのチツプについて
マーク位置の実測を行なうようにしてもよい。こ
れは実測しようとしたチツプのマークが加工プロ
セスによつてたまたま変形した場合、そのマーク
にゴミが付着していた場合、そのマークの光学像
のコントラスト（回折光の発生強度）が弱く、光
電信号のＳ／Ｎ比が低い場合等に生じる位置計測
の精度劣化を補うためである。尚、位置計測の精
度劣化を補う方法としては、あらかじめ６つ以上
のチツプ、例えば第５図中で配列座標αβの４つ
の現象の各々に位置するチツプを加えて、計９つ
のチツプについて位置計測を行ない、その９つの
実測値の中から各チツプの設計値（Dxn、Dyn）
に最も近い順に５つの実測値を選び出す方法、又
は、単に設計値（Dxn、Dyn）と大きく異なる実
測値（、）を以降の演算処理で使わない
ようにする方法等がある。

次に主制御装置５０はステツプ１０７において
先の式(10)、（11）、及び式（14）〜（17）に基づい
て誤差パラメータＡ，Ｏを決定する。この決定に
あたつて、主制御装置５０は上記５つの実測値を
検出した各チツプの５つの設計値を予め選出して
おり、その設計値（Dxn、Dyn）を以下のように
記憶しているものとする。

（Dx₁、Dy₁）＝（x₀′、y₀′）…チツプC₀ （Dx₂、Dy₂）＝（x₃′、y₃′）…チツプC₃ （Dx₃、Dy₃）＝（x₆′、y₆′）…チツプC₆ （Dx₄、Dy₄）＝（x₇′、y₇′）…チツプC₇ （Dx₅、Dy₅）＝（x₈′、y₈′）…チツプC₈ また実際の誤差パラメータＡ，Ｏの決定に先立
つて、５つのチツプの各位置計測（所謂、ステツ
プアライメント）が終る毎に、例えば第３図のス
テツプ１０６でステージ３移動している間に、式
(10)、（11）、（14）〜（17）の一部の演算を同時に
実行していくことができる。すなわち、式(10)、
（11）、（14）〜（17）の中で各チツプ毎のデータ
（実測値、設計値）の代数和を表わす演算要素に
ついては、１つのチツプの実測（ステツプアライ
メント）が終了する毎に順次加算する。その演算
要素は以下の通りである。_n 〓ⁿ⁼¹ Dxn、_n 〓ⁿ⁼¹ Dyn、_n 〓ⁿ⁼¹ 、_n 〓ⁿ⁼¹ 、_n 〓ⁿ⁼¹ Dxn²、_n 〓ⁿ⁼¹ Dyn²、_n 〓ⁿ⁼¹ Dxn・Dyn、_n 〓ⁿ⁼¹ Dxn・、_n 〓ⁿ⁼¹ Dxn・、_n 〓ⁿ⁼¹ Dyn・、_n 〓ⁿ⁼¹ Dyn・（ただし本実施例ではｍ＝５）さらにこれら演算要素のうち、ウエハWA上の
実測すべきチツプが予め決まつていて、変更がな
い場合は、設計値（Dxn、Dyn）のみを含む演算
要素について第３図中のステツプ１０３，１０
４，１０５，１０６の実行前に算出しておくこと
もできる。このように実測値の計測動作と並行し
て、一部の演算を行なつていけば、総合的なアラ
イメント時間はそれほど長くならない。そして、
５つの実測値が得られた段階で主制御装置５０は
上記演算要素の結果を使つて、式(10)、（11）でオ
フセツト量（Ox、Oy）を算出した後、そのオフ
セツオ値と上記演算要素の結果を使つてさらに式
（14）〜（17）で配列の要素a₁₁、a₁₂、a₂₁、a₂₂を
算出する。以上の演算動作により、誤差パラメー
タＡ，Ｏが決定されるので、主制御装置５０は次
のステツプ１０８で先の式(4)を使つて、ウエハ
WAの各チツプについて位置決めすべき位置、す
なわち誤差パラメータによつて補正されたシヨツ
トアドレス（Fxn、Fxy）を算出し、記憶手段
（半導体メモリ）上に、設計値（Dxn、Dyn）に
対して補正されたチツプの配列マツプ（シヨツト
アドレス表）を作成する。この配列マツプは例え
ばチツプC₀に対しては位置（Fx₀、Fy₀）、チツプ
C₁に対しては位置（Fx₁、Fy₁）、……という具合
に、チツプの番号に対応して、各位置データを記
憶している。

次に主制御装置５０は第３図のステツプ１０９
において、記憶された配列マツプに従つてステツ
プアンドリヒート方式でステージ３を位置決め
（アドレツシング）する。これによつてウエハ
WA上のチツプとレチクルＲの投影像Prとが正確
に重なり合い、次のステツプ１１０でそのチツプ
に投影像Prを露光（プリント）する。そしてス
テツプ１１１でウエハWA上の全チツプの露光が
完了していないときは、再びステツプ１０９から
同様にステツプアンドリピート動作を繰り返す。
このステツプ１１１でウエハWA上の全チツプの
露光が終了したと判断されたら、次のステツプ１
１２でウエハWAのアンロードを行ない、一枚の
ウエハの露光処理が全て完了する。

以上、本発明の実施例からも明らかなように、
ウエハWA上でステツプアライメントするチツプ
の数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ
計測時間が増大する。そのため計測時間の短縮化
と計測精度の向上との兼ね合いから、ステツプア
ライメントするチツプは第５図に示したような配
置の５つに選ぶことが望しい。しかしながら、重
ね合せ露光する回路パターンの最小線幅がそれほ
ど細くなく（例えば２〜5μｍ）、あまり計測精度
を上げる必要がない場合等には、ウエハWA上の
互いに離れた３つのチツプ（例えばC₀，C₆，C₇）
についてステツプアライトメント（チツプの位置
計測）を行なえば十分であり、計測時間はより短
縮される。

また、ステツプアライメントの際、各チツプの
ｘ方向とｙ方向の位置をともに検出するのではな
く、ステツプアライメントする複数のチツプに付
随したマークSXnの夫々を、Ｘ−LSA系のスポ
ツト光LXSで一括に相対走査（ステージスキヤ
ン）して、各チツプのｘ方向の位置のみを検出し
た後、各チツプのマークSYnの夫々をＹ−LSA
系のスポツト光LYSで一括に相対走査して各チ
ツプのｙ方向の位置を検出するようにしてもよ
い。このようにすると、チツプの配列上の同一列
又は同一行に実測すべきチツプが複数個存在する
ときは、個々のチツプ毎にｘ方向とｙ方向の位置
検を出ともに行なうよりも高速な位置計測が期待
できる。

また主制御装置５０は不図示のキーボード装置
から、ウエハＷ上のどのチツプについてステツプ
アライメントするかを任意に選択するようなデー
タを入力するようにすれば、ウエハWAの処理条
件により変化する表面状態（特にマーク形状）に
対して、よりフレキシブルに対応でき、位置計測
の精度向上が期待できる。また、式(10)、（11）を
使つたオフセツト量（Ox、Oy）の決定にあたつ
ては、例えばウエハWAの中心から指定範囲内に
あるチツプの位置計測結果だけを用いるようにし
てもよい。その指定範囲としては例えばウエハ
WAの直径の半分の直径を有する円内に定めた
り、その範囲の大きさをウエハWAにチツプやマ
ークを形成したときの露光装置（縮小投影型、等
倍プロジエクシヨン、プロキシミテイ等のステツ
パー）の精度特性に応じて任意に可変したりする
とよい。

また本実施例では、ウエハWAの全チツプにつ
いて式(4)を適用して、ステツプアンドリピート方
式のアドレツシングを行なうようにしたが、ウエ
ハWAの表面をいくつかの領域（ブロツク）に分
割し、個々のブロツク毎に最適なアライメントを
行なう、所謂ブロツクアライメントにおいても全
く同様に式(4)を適用することができる。例えば第
５図において、配列座標αβの各現象内に位置す
る４つのチツプと、図示の５つのチツプC₀，C₃，
C₆，C₇，C₈との計９つのチツプについてステツ
プアライメントを行なつて、各チツプの位置の実
測値を検出した後、配列座標αβの各象現毎に式
(10)、（11）、（14）〜（17）を使つて誤差パラメー
タＡ，Ｏを決定し、さらに式(4)を使つて、位置
（Fxn、Fyn）を算出するようにする。例えば配
列座標αβの第１象現のブロツクについては、第
１象現内の１つのチツプと、チツプC₃，C₆，C₇
との４つのチツプの実測値を使つて式(4)を決定
し、第２象現内のブロツクについては第２象現内
の１つのチツプとチツプC₀，C₃，C₇との４つの
チツプの実測値を使つて式(4)を決定する。そして
実際の露光のときは、各ブロツク毎に決定された
式(4)からのシヨツト位置（Fxn、Fyn）に基づい
て、ウエハWA上のチツプを投影像Prと位置合せ
する。このようにすると、ウエハ上での非線形要
素による位置検出、位置合せの不良が低減すると
ともに、従来のブロツクアライメントとは異な
り、平均化要素を残したままブロツク化できるの
で、各ブロツク内での重ね合せ精度がどのチツプ
でもほぼ平均しているという利点がある。それば
かりでなく、ステツパー以外の露光装置、特にミ
ラー投影露光装置との混用の際にも大きな利点を
得ることができる。一般にミラー投影露光装置で
焼かれたウエハのチツプ配列は、湾曲しているこ
とが多い。そこでステツパーにより、そのウエハ
に重ね合せ露光を行なう場合（混用；ミツクス・
アンド・マツチ）、上記のようなブロツクアライ
メントを行なえば、各ブロツク内ではチツプ配列
の湾曲が無視できる程、小さくなるため、ウエハ
全面に渡つて極めて重ね合せ精度の高い焼き付け
が可能となる。

以上、本発明の実施例に好適な露光装置におい
ては、レーザのスポツト光をウエハWA上のマー
クに照射して、マーク（チツプ）の位置を検出し
たが、スポツト光をウエハWA上で単振動させた
り、等速直線走査させたりするアライメント系、
又はレチクルＲ上のマークとウエハWA上のマー
クとを、レチクルＲの上方に配置した顕微鏡対物
レンズを介して観察（検出）して位置合せを行な
う、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光学系を
使つた露光装置でも全く同様に実施できる。この
場合、ダイ・バイ・ダイアライメント時にレチク
ルＲを位置合せのためにｘ，ｙ方向に微動させな
いものとすれば、レチクルＲ上のマークの投影像
が、本実施例のスポツト光LXS、LYSに相当す
ることになる。またレチクルＲを微動させる方式
のものでは、まずレチクルＲを原点位置に正確に
合わせて設定する。そして複数のチツプのステツ
プアライメント（実測）の際、配列設計値に従つ
てステージをステツピングさせた後、レチクルＲ
のマークと実測すべきチツプのマークとが所定の
位置関係になるようにレチクルＲを微動し、レチ
クルＲの原点からのｘ，ｙ方向への移動量を検出
することによつて、そのチツプの位置の実測値
（、）を算出することができる。

また本実施例ではオフセツト量（Ox、Oy）を
別に単独に求めるようにして、演算処理の簡素化
を計つたが、次(9)のアドレス誤差Ｅを最小にする
ような誤差パラメータＡ，Ｏを、厳密な演算処理
によつて算出してもよいことは言うまでもない。

（発明の効果）以上本発明によれば、ウエハ等の基板上に形成
された複数のチツプパターン（シヨツト領域）の
全てに対して位置合せ誤差が平均的に小さくな
り、１枚の基板から得られる良品チツプの数が多
くなるといつた効果が得られる。また基板上の複
数の領域の夫々を、加工中心点、検査中心点、あ
るいは露光中心点に対して順次位置合せする際は
実測したいくつかの領域の座標位置からの推定値
に基づいてステージを移動させるだけなので、基
板上の各領域毎に座標位置を実測しては位置合せ
を行なうという方法よりもスループツトが高くな
るといつた特徴がある。さらに実測したいくつか
の領域の座標位置を演算して、一義的な関係式
（Fn＝Ａ・Dn＋Ｏ）の係数Ａ，Ｏを決定してい
るが、実測のときに順次ステージで移動させると
きに発生する機械的、又は電気的なランダムな誤
差が演算によつて平均化されることになり、係数
Ａ，Ｏはそのようなランダムな成分の影響を受け
にくいといつた利点もある。

さらに、実施例によれば誤差パラメータの決定
にあたつて最小二乗法を使つているので、いくつ
かのチツプに対するステツプアライメントの精度
のバラツキも抑えることが可能である。尚、本発
明は縮小投影型の露光装置に限らず、ステツプア
ンドリピート方式の露光装置、例えば等倍の投影
型ステツパーやプロキシミテイタイプのステツパ
ー（Ｘ線露光装置）等に広く応用できるものであ
る。また露光装置以外でも半導体ウエハや複数の
チツプパターンを有するフオトマスク等を検査す
る装置（欠陥検査、プローバ等）で、各チツプ毎
にステツプアンドリピート方式で検査視野やプロ
ーブ針等の基準位置に対して位置合せするものに
おいても、同様に本発明を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を好適な縮小投影型露
光装置の概略的な構成を示す斜視図、第２図は第
１図の装置におけるアライメント系の各検出中心
の位置関係を示す平面図、第３図は本発明の位置
合せ方法を使つた全体的な動作手順を表わすフロ
ーチヤート図、第４図は第１図の装置を使つて、
位置合せ、及び露光するのに好適なウエハの平面
図、第５図はステツプアライメントするチツプの
位置を示すウエハの平面図である。〔主要部分の符号の説明〕、WA……ウエハ、
CP，Cn……チツプ、αβ……配列座標、１０３，
１０４……ステツプアライメントによ８実測工
程、１０７……誤差パラメータを決定する工程、
１０８，１０９，１１０，１１１……補正された
実際のチツプ配列座標に沿つてステツプアンドリ
ピート方式で位置決めする工程。

Claims

【特許請求の範囲】１被処理基板に設計上の配列座標に沿つて規則
的に整列した複数のチツプパターンの夫々を、所
定の基準位置に対してステツプアンドリピート方
式で順次位置合せする方法において、該ステツプ
アンドリピート方位の位置合せに先立つて、前記
チツプパターンの設計上の配列座標値に基づいて
前記被処理基板を移動させ、前記複数のチツプパ
ターンのいくつかを前記基準位置に合せたときの
各位置を実測する実測工程と；前記設計上の配列
座標値と前記ステツプアンドリピート方式で位置
合せすべき実際の配列座標とが所定の誤差パラメ
ータを含んで一義的な関係になるものとしたと
き、前記複数の実測値と前記実際の配列座標値と
の平均的な偏差が最小になるように前記誤差パラ
メータを決定する第１演算工程と；該決定された
誤差パラメータと前記設計上の配列座標値とに基
づいて前記実際の配列座標値を算出する第２演算
工程と；ステツプアンドリピート方式の位置合せ
のときに、該第２演算工程で算出された実際の配
列座標値に応じて前記被処理基板を位置決めする
工程とを含むことを特徴とする位置合せ方法。２前記被処理基板を複数のブロツク領域に分け
たとき、着目する１つのブロツク領域内に存在す
るいくつかのチツプパターンに対して前記実測工
程、第１演算工程、及び第２演算工程を行い、ス
テツプアンドリピート方式で前記着目するブロツ
ク領域内の各チツプパターンを位置合せするとき
は、該着目する領域内に関して前記第２演算工程
で算出された実際の配列座標値に応じて前記位置
決め工程を行うことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の方法。３複数の被加工領域Cnが２次元に規則的に形
成された基板WAを、前記被加工領域の配列座標
（α、β）が予め定められた直交座標系ｘ，ｙに
対してほぼ平行になるように保持し、前記直交座
標系内で２次元移動させるステージ３と、該ステ
ージの座標位置を計測する位置計測手段９，１０
と、前記直交座標系内の所定位置に加工中心点
AXを有し、前記ステージ上の基板の被加工領域
を加工する加工手段Ｒ，１と、前記複数の被加工
領域の夫々の内部に設定された特定点の１つが前
記加工中心点に対して所定の位置関係に導かれる
ように前記ステージの移動を制御する制御手段
５，６，５０とを備えた位置合せ装置において、 (a) 前記複数の被加工領域Cnの設計上の配列座
標（α、β）に基づいて、前記複数の被加工領
域Cnの各特定点を前記加工中心点AXへ導くよ
うな前記ステージ３の設計上の座標値Dnを記
憶する記憶手段と； (b) 前記複数の被加工領域Cnのうち互いに異な
るｍ（ただし、ｍ＜ｎ）個の被加工領域の各特
定点の座標位置を前記位置計測手段９，１０の
計測値に基づいて実測することによつて、前記
ｍ個の被加工領域の各特定点を前記加工中心点
AXと一致させるための前記ステージ３の座標
値を特定する実測手段３０〜３８，４１〜
４８，５０，１０３，１０４と； (c) 前記複数の被加工領域Cnの各特定点を前記
加工中心点AXに一致させるための前記ステー
ジ３の移動座標値Fnを、前記設計座標値Dnに
基づいて算出するために、所定の誤差パラメー
タＡ，Ｏを用いて、 Fn＝Ａ・Dn＋Ｏの演算を行う第１演算手段１０８と； (d) 前記ｍ個の被加工領域の各実測座標値と、
該ｍ個の被加工領域の夫々に対応した各設計座
標値Dnとに基づいて、前記各実測座標値と
前記移動座標値Fnとの偏差を前記ｍ個以下の
実測した被加工領域の夫々で最も小さくするよ
うな前記誤差パラメータＡ，Ｏの値を算出する
第２演算手段１０７とを備え、前記制御手段は、算出された誤差パラメータ
Ａ，Ｏの値を用いて前記第１演算手段１０８で
決定される移動座標値Fnに前記ステージ３を
順次移動させることを特徴とする位置合せ装
置。４前記実測手段は、前記複数の被加工領域Cn
のうち、ｎ個未満で３個以上のｍ個の被加工領域
の各特定点の座標値を実測することを特徴と
する特許請求の範囲第３項に記載の装置。５前記第２演算手段は、前記実測されたｍ個の
被加工領域の各特定点の実測座標値がほぼ正
常に得られたか否かを判定する手段と、正常に得
られなかつた実測座標値を前記誤差パラメータ
Ａ，Ｏの値の演算から除外する手段とを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項に
記載の装置。６前記実測手段は、前記実測座標値が正常
に得られなかつたと判定されたとき、該正常でな
い実測座標値を検出した被加工領域の近傍に位置
する別の被加工領域について前記実測座標値を検
出することを特徴とする特許請求の範囲第３項又
は第４項に記載の装置。７前記加工手段は、前記基板上の１つの被加工
領域に重ね合わせすべきパターン領域Prを備え
たレチクルＲを含み、前記ステージと共同して該
レチクルＲのパターン領域を前記基板の複数の被
加工領域の夫々にステツプアンドリピート方式で
露光することを特徴とする特許請求の範囲第３項
から第６項のいずれか１項に記載の装置。８前記第１演算手段は、前記移動座標値Fnと
設計座標値Dnとを、それぞれ前記直交座標系
（ｘ、ｙ）の各座標軸方向の値に分けてFn＝
（Fxn、Fyn）、Dn＝（Dxn、Dyn）とし、前記誤
差パラメータＡ，Ｏをベクトルとしたとき、 Fxn Fyn＝a₁₁ a₁₂ a₂₁ a₂₂Dxn Dyn＋Ox Oy の演算を行うとともに、前記第２演算手段は、前記誤差パラメータのう
ち少なくとも４つの要素a₁₁、a₁₂、a₂₁、a₂₂を最
小二乗法によつて算出することを特徴とする特許
請求の範囲第３項、又は第７項に記載の装置。９複数の領域Cnが２次元に規則的に形成され
た基板WAを、前記領域の配列座標（α、β）が
予め定められた直交座標系（ｘ、ｙ）に対してほ
ぼ平行になるように保持し、前記直交座標内で２
次元移動させるステージ３と、該ステージの座標
位置を計測する位置計測手段９，１０と、前記直
交座標系内に所定位置に検査中心点AXを有し、
前記ステージ上の基板の領域を検査する検査手段
Ｒ，１と、前記複数の領域の夫々の内部に設定さ
れた特定点の１つが前記検査中心点に対して所定
の位置関係に導かれるように前記ステージの移動
を制御する制御手段５，６，５０とを備えた位置
合せ装置において、 (a) 前記複数の領域Cnの設計上の配列座標（α、
β）に基づいて、前記複数の領域Cnの各特定
点を前記検査中心点AXへ導くような前記ステ
ージ３の設計上の座標値Dnを記憶する記憶手
段と； (b) 前記複数の領域Cnのうち互いに異なるｍ（た
だし、ｍ＜ｎ）個の領域の各特定点の座標位置
を前記位置計測手段９，１０の計測値に基づい
て実測することによつて、前記ｍ個の領域の各
特定点を前記検査中心点AXと一致させるため
の前記ステージ３の座標値を特定する実測
手段３０〜３８，４１〜４８，５０，１０３，
１０４と； (c) 前記複数の領域Cnの各特定点を前記検査中
心点AXに一致させるための前記ステージ３の
移動座標値Fnを、前記設計座標値Dnに基づい
て算出するために、所定の誤差パラメータＡ，
Ｏを用いて、 Fn＝Ａ・Dn＋Ｏの演算を行う第１演算手段１０８と； (d) 前記ｍ個の領域の各実測座標値と、該ｍ
個の領域の夫々に対応した各設計座標値Dnと
に基づいて、前記各実測座標値と前記移動
座標値Fnとの偏差を前記ｍ個以下の実測した
領域の夫々で最も小さくするような前記誤差パ
ラメータＡ，Ｏの値を算出する第２演算手段１
０７とを備え、前記制御手段は、算出された誤差パラメータ
Ａ，Ｏの値を用いて前記第１演算手段１０８で
決定される移動座標値Fnに前記ステージ３を
順次移動させることを特徴とする位置合せ装
置。１０所定の配列座標（α，β）に従つて２次元
に配列される複数のシヨツト領域Cnと、該複数
のシヨツト領域の夫々に付随して、各シヨツト領
域の中心点と一致の位置関係で配置されるマーク
SXn，SYnとが形成された感応基板WAを、前記
配列座標が所定の直交座標系ｘ，ｙとほぼ平行に
なるように保持し、前記直交座標系内で２次元移
動させるステージ３と、該ステージの座標位置を
計測する位置計測手段９，１０と、前記直交座標
系内の所定位置に露光中心点を有し、該露光中心
点と前記感応基板上のシヨツト領域の中心点とが
一致したとき、該シヨツト領域に重なり合うパタ
ーン領域Prを露光する露光手段Ｒ，１と、前記
直交座標系内の前記露光中心点と一義的な位置に
検出中心点を有し、前記感応基板上のマークを検
出するマーク検出手段３０〜３８、４１〜４８
と、該マーク検出手段によつて前記感応基板上の
任意のマークが検出されるように前記ステージを
移動させるとともに、前記感応基板上に任意のシ
ヨツト領域の中心点が前記露光中心点に一致する
ように前記ステージを移動させるための制御手段
５，６，５０とを備えた位置合せ装置において、 (a) 前記複数のシヨツト領域の各中心点を前記露
光中心点と一致させるような前記ステージの設
計上の座標値Dnを記憶する記憶手段と； (b) 前記マーク検出手段と前記位置計測手段とを
用いて、前記感応基板上のｍ（ただしｍ＜ｎ）
個のシヨツト領域の夫々に付随した前記マーク
が前記検出中心点と一致するような前記ステー
ジの座標値を検出することによつて、前記ｍ個
のシヨツト領域の各中心点を前記露光中心点と
一致させるための前記ステージの実測座標値
Fnを特定するシヨツト座標実測手段５０，１
０３，１０４と； (c) 前記複数のシヨツト領域の夫々を前記露光手
段のパターン領域で順次露光するときの前記ス
テージの移動座標値Fnを、前記設計座標値Dn
から所定の係数Ａ，Ｏを伴つて一義的に表され
る関係式に基づいて算出する第１演算手段１０
８と； (d) 前記ｍ個のシヨツト領域の各実測座標値
と、該ｍ個のシヨツト領域の夫々に対応した前
記移動座標値Fnとの各偏差がいずれも最小と
なるように、前記実測座標値とそれに対応
した前記設計座標値Dnとに基づいて前記第１
演算手段の係数の値を算出する第２演算手段１
０７とを備えたことを特徴とする位置合せ装
置。