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JPH08339957A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

Info

Publication number
JPH08339957A
JPH08339957A JP7146280A JP14628095A JPH08339957A JP H08339957 A JPH08339957 A JP H08339957A JP 7146280 A JP7146280 A JP 7146280A JP 14628095 A JP14628095 A JP 14628095A JP H08339957 A JPH08339957 A JP H08339957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alignment
wafer
reticle
shot
mark
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Withdrawn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
JP7146280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ota
和哉 太田
Hisashi Masuko
久 益子
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 JP7146280A priority Critical patent/JPH08339957A/en
Publication of JPH08339957A publication Critical patent/JPH08339957A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE: To use a sequence by a die-by-die method and choose a sample shot readily when carrying out EGA method alignment by an alignment sensor, of a TTR method, for example. CONSTITUTION: Misregistration between a reticle and a shot region of a wafer is detected by a TTR method alignment sensor, a reticle stage is moved slightly and positioned for a shot region wherein enough alignment signal is obtained, exposure is carried out and a position of a reticle stage is measured (steps 101 to 107). An EGA parameter is obtained by using a movement amount of a reticle stage regarding all the shot regions wherein enough alignment signal is obtained (step 110). An arrangement coordinate of an unexposed shot region is obtained from an obtained EGA parameter and exposure is performed for an unexposed shot region based thereon (step 112).

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、例えば統計的手法を用
いて予測した配列座標に基づいてウエハ上の各ショット
領域にレチクルのパターンを露光する露光方法に関し、
特にTTR(スルー・ザ・レチクル)方式のアライメン
トセンサを使用する場合に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for exposing a pattern of a reticle to each shot area on a wafer based on array coordinates predicted by using, for example, a statistical method,
In particular, it is suitable for application when using a TTR (through the reticle) type alignment sensor.

【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、マスクとしてのレチ
クルのパターンを投影光学系を介してフォトレジストが
塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上の各ショ
ット領域に転写する投影露光装置(ステッパー等)が使
用されている。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こ
れから露光するレチクルのパターンとの位置合わせ、即
ちウエハの位置合わせ(ウエハアライメント)を高精度
に行う必要がある。従来の投影露光装置におけるウエハ
の高精度な位置合わせ方法として、例えば特開昭61−
44429号公報で開示されているように、ウエハ上か
ら選択された所定個数のショット領域(サンプルショッ
ト)に付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)
の座標位置を計測し、この計測結果を統計処理してウエ
ハ上の各ショット領域の配列座標を算出するエンハンス
ト・グローバル・アライメント(以下、「EGA」と略
称する)方式のアライメント方法が知られている。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like by a photolithography process, a reticle pattern as a mask is formed on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist through a projection optical system. A projection exposure apparatus (stepper or the like) that transfers to each shot area is used. For example, a semiconductor element is formed by stacking multiple layers of circuit patterns on a wafer. Therefore, when projecting and exposing the circuit patterns of the second and subsequent layers, each circuit pattern already formed on the wafer is exposed. The shot area and the pattern of the reticle to be exposed from now on need to be aligned with high accuracy, that is, wafer alignment (wafer alignment). As a highly accurate method of aligning a wafer in a conventional projection exposure apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-
As disclosed in Japanese Patent No. 44429, an alignment mark (wafer mark) attached to a predetermined number of shot areas (sample shots) selected on a wafer.
There is known an enhanced global alignment (hereinafter abbreviated as "EGA") type alignment method in which the coordinate position of each shot area is measured and the measurement result is statistically processed to calculate the array coordinates of each shot area on the wafer. There is.

【0003】これに対して、ウエハ上の各ショット領域
への露光を行う前にそれぞれ各ショット領域に付設され
たウエハマークの位置(又はレチクルマークとの位置ず
れ量)の計測を行い、この計測結果に基づいて位置合わ
せを行うサイト・バイ・サイト方式、又はダイ・バイ・
ダイ方式のアライメント方法も知られている。前者のサ
イト・バイ・サイト方式とは、TTL(スルー・ザ・レ
ンズ)方式、又はオフ・アクシス方式のように、計測位
置と露光位置とが異なっているアライメントセンサを使
用する場合のアライメント方法である。一方、後者のダ
イ・バイ・ダイ方式とは、投影光学系を介してウエハマ
ークとレチクル上のアライメントマーク(レチクルマー
ク)との位置ずれ量を直接計測するTTR(スルー・ザ
・レチクル)方式のように、計測位置と露光位置とが同
一のアライメントセンサを使用する場合のアライメント
方法である。このようにTTR方式のアライメントセン
サを使用してダイ・バイ・ダイ方式のアライメントを行
う際には、レチクルステージの制御系にアライメントセ
ンサによって計測される位置ずれ量の情報を送り、その
位置ずれ量が所定の許容値以内に収まるようにレチクル
ステージの位置を微調整していた。
On the other hand, before the exposure of each shot area on the wafer is performed, the position of the wafer mark (or the amount of positional deviation from the reticle mark) attached to each shot area is measured, and this measurement is performed. Site-by-site method that performs alignment based on the result, or die-by-site method
A die type alignment method is also known. The former site-by-site method is an alignment method that uses an alignment sensor such as a TTL (through-the-lens) method or an off-axis method in which the measurement position and the exposure position are different. is there. On the other hand, the latter die-by-die method is a TTR (through-the-reticle) method that directly measures the amount of misalignment between the wafer mark and the alignment mark (reticle mark) on the reticle via the projection optical system. As described above, this is an alignment method in the case of using an alignment sensor in which the measurement position and the exposure position are the same. When performing the die-by-die type alignment using the TTR type alignment sensor as described above, information on the amount of positional deviation measured by the alignment sensor is sent to the control system of the reticle stage, and the amount of positional deviation is measured. The position of the reticle stage has been finely adjusted so that is within a predetermined allowable value.

【0004】また、TTL方式、又はオフ・アクシス方
式のアライメントセンサを使用してEGA方式でアライ
メントを行うことも可能である。この際には、元々計測
位置と露光位置とが異なるため、計測動作自体はサイト
・バイ・サイト方式でアライメントを行う場合と同じで
ある。同様に、TTR方式のアライメントセンサを使用
してEGA方式でアライメントを行うことも可能であ
り、このために従来はウエハステージをステッピング駆
動し、計測対象の各ウエハマークを順次TTR方式のア
ライメントセンサの計測位置に設定して、各ウエハマー
クと対応するレチクルマークとの位置ずれ量の計測を行
っていた。そして、その計測後の制御方式として従来
は、アライメントセンサによって得られる位置ずれ量
を中央制御系経由でレチクルステージの制御系に送る方
法、又はその位置ずれ量をパラレルに中央制御系及び
レチクルステージの制御系に送る方式が使用されてい
た。
It is also possible to perform alignment by the EGA method using an alignment sensor of the TTL method or the off-axis method. At this time, since the measurement position and the exposure position are originally different, the measurement operation itself is the same as when the alignment is performed by the site-by-site method. Similarly, it is also possible to perform alignment by the EGA method using the TTR method alignment sensor. For this purpose, conventionally, the wafer stage is stepping driven to sequentially measure each wafer mark to be measured by the TTR method alignment sensor. The measurement position is set and the amount of positional deviation between each wafer mark and the corresponding reticle mark is measured. Then, as a control method after the measurement, conventionally, a method of sending the positional deviation amount obtained by the alignment sensor to the control system of the reticle stage via the central control system, or the positional deviation amount of the central control system and the reticle stage in parallel The method of sending to the control system was used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、のよ
うに計測された位置ずれ量を中央制御系経由でレチクル
ステージの制御系に送る方式は、信号伝達に時間を要し
アライメントに要する時間が長くなるため、露光工程の
スループット(単位時間当りのウエハの処理枚数)が低
下するという不都合があった。また、のように計測さ
れた位置ずれ量を中央制御系にも送る方式は、ダイ・バ
イ・ダイ方式では使用されない制御方式であるため、そ
の方式を使用するためには装置構成が複雑化すると共
に、別の制御シーケンスを組み込む必要があり、製造コ
ストが増大するという不都合があった。
However, the method of sending the measured positional deviation amount to the control system of the reticle stage via the central control system as described above requires a long time for signal transmission and a long time for alignment. Therefore, there is a disadvantage that the throughput of the exposure process (the number of processed wafers per unit time) is reduced. In addition, the method of sending the measured positional deviation amount to the central control system as described above is a control method that is not used in the die-by-die method, and therefore the apparatus configuration becomes complicated to use that method. At the same time, it is necessary to incorporate another control sequence, which causes an inconvenience that the manufacturing cost increases.

【0006】また、EGA方式のアライメントを行う場
合、通常計測対象のサンプルショットは予め指定されて
いるが、例えばウエハマークが欠けているショット領域
をサンプルショットとすると、そのサンプルショットの
位置計測はできないため、例えば新たに別のサンプルシ
ョットを指定して計測する動作が必要となり、シーケン
スが複雑化するという不都合がある。
Further, in the case of performing the EGA type alignment, a sample shot to be usually measured is designated in advance. However, if a shot area lacking a wafer mark is taken as a sample shot, the position of the sample shot cannot be measured. Therefore, for example, it is necessary to newly specify another sample shot and perform measurement, which causes a problem that the sequence becomes complicated.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、TTR方式のア
ライメントセンサを使用してEGA方式のアライメント
を行う場合に、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを
行う場合の制御シーケンスを利用できると共に、レチク
ルとウエハの各ショット領域との重合わせ精度を改善
し、且つアライメント及び露光に要する時間を従来より
短縮できる露光方法を提供することを目的とする。更
に、本発明ではサンプルショットの選択を確実且つ容易
に行うことをも目的とする。
In view of the above point, the present invention can utilize the control sequence in the case of performing the alignment by the die-by-die system when the alignment of the EGA system is performed by using the alignment sensor of the TTR system and the reticle. It is an object of the present invention to provide an exposure method capable of improving the overlay accuracy between the wafer and each shot area of the wafer and shortening the time required for alignment and exposure as compared with the conventional method. Another object of the present invention is to reliably and easily select sample shots.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による露光方法
は、例えば図1〜図3に示すように、マスク(4)上の
パターン像で基板(6)上の複数のショット領域のそれ
ぞれを露光する露光方法において、その基板(6)上の
複数のショット領域のうち、各ショット領域に付設され
る位置合わせ用マークを使ってそのマスク(4)のパタ
ーンとの位置合わせができないショット領域を除く全て
のショット領域中の所定のそれぞれについて、当該ショ
ット領域に付設された位置合わせ用マークを使って、当
該ショット領域とそのマスク(4)のパターンとの位置
合わせを行って、そのパターン像で当該ショット領域を
露光する第1工程(ステップ101〜109)と、この
第1工程で露光されたショット領域のそれぞれについて
得られるそのマスクパターンとの位置合わせデータに基
づきその基板(6)上の未露光のショット領域のそれぞ
れをそのパターン像で露光する第2工程(ステップ11
0〜112)と、を有するものである。
An exposure method according to the present invention exposes each of a plurality of shot areas on a substrate (6) with a pattern image on a mask (4), for example, as shown in FIGS. Of the plurality of shot areas on the substrate (6), a shot area that cannot be aligned with the pattern of the mask (4) using the alignment marks attached to each shot area is excluded. For each predetermined one of all the shot areas, the shot area is aligned with the pattern of the mask (4) by using the alignment mark provided in the shot area, and the pattern image is used. A first step (steps 101 to 109) of exposing a shot area and a mask obtained for each of the shot areas exposed in the first step. The second step of exposing each with the pattern image of the unexposed shot area on the substrate (6) on the basis of the positioning data of the turn (step 11
0 to 112).

【0009】この場合、その位置合わせデータの一例は
その基板(6)上の各ショット領域に付設された位置合
わせ用マークを用いて計測対象とするショット領域とそ
のマスク(4)のパターンとを位置合わせするときのそ
のマスク(4)及びその基板(6)の少なくとも一方の
目標位置に対する移動量である。また、その第2工程
は、その位置合わせデータに基づき、その基板(6)上
の未露光のショット領域の配列データを算出する工程を
有することが好ましい。
In this case, an example of the alignment data is that the shot area to be measured and the pattern of the mask (4) are measured using the alignment marks attached to each shot area on the substrate (6). It is the amount of movement of at least one of the mask (4) and the substrate (6) with respect to the target position when aligning. Further, it is preferable that the second step has a step of calculating array data of unexposed shot areas on the substrate (6) based on the alignment data.

【0010】また、その第1工程でそのマスク(4)の
パターンとの位置合わせができないショット領域の一例
は、予め位置合わせ用マークが欠けていると推定される
ショット領域である。また、その第1工程でそのマスク
のパターンとの位置合わせができないショット領域の他
の例は、付設された位置合わせ用マークから予め推定さ
れるショット領域である。
An example of a shot area which cannot be aligned with the pattern of the mask (4) in the first step is a shot area which is presumed to have a missing alignment mark. Another example of the shot area that cannot be aligned with the mask pattern in the first step is a shot area that is estimated in advance from the attached alignment mark.

【0011】[0011]

【作用】斯かる本発明の露光方法によれば、例えばTT
R方式のように計測位置と露光位置とが同じアライメン
ト系を使用してEGA方式でアライメントを行って露光
する場合、先ず第1工程において基板(6)上の全部の
M個のショット領域を計測対象のショット領域(サンプ
ルショット)として、これらサンプルショットについて
ダイ・バイ・ダイ方式でマスク側のステージと基板側の
ステージとの位置合わせを行う。その場合、基板側のス
テージを駆動して基板(6)上の各サンプルショットを
設計上の配列データに基づいてそれぞれ露光位置に設定
した後、例えばアライメントセンサにより当該サンプル
ショットとマスク(4)との位置ずれ量(正確には2つ
のアライメントマークの位置ずれ量)を計測し、この位
置ずれ量を所定の目標値とするように例えばマスク側の
ステージの位置を微調整して位置合わせした後、そのサ
ンプルショットの露光を行うと共に、この露光時のマス
ク側のステージの初期値からの移動量をそれぞれ求めて
記憶する。そして、その位置合わせの際に、例えば位置
合わせ用マークの欠けによって位置合わせができないサ
ンプルショットは未露光のショット領域として残してお
く。
According to such an exposure method of the present invention, for example, TT
When aligning and exposing in the EGA method using an alignment system in which the measurement position and the exposure position are the same as in the R method, first, all M shot areas on the substrate (6) are measured in the first step. As a target shot region (sample shot), the mask-side stage and the substrate-side stage are aligned by a die-by-die method for these sample shots. In that case, after driving the stage on the substrate side to set each sample shot on the substrate (6) to the exposure position based on the designed array data, the sample shot and the mask (4) are set by the alignment sensor, for example. After measuring the position deviation amount (correctly, the position deviation amount of the two alignment marks), for example, by finely adjusting the position of the mask side stage so that the position deviation amount becomes a predetermined target value, The sample shot is exposed, and the amount of movement of the mask-side stage from the initial value at the time of this exposure is determined and stored. Then, at the time of the alignment, a sample shot that cannot be aligned due to a lack of alignment marks is left as an unexposed shot area.

【0012】このようにして得られたマスク側のステー
ジの移動量は、マスク(4)を固定して各サンプルショ
ットとマスク(4)との位置ずれ量を計測する場合の計
測値と等価であるため、その移動量をアライメントデー
タとして未露光のショット領域に対してEGA方式のア
ライメントを行うことができる。そこで、第2工程で
は、第1工程で得られた移動量、及び例えば基板(6)
上の未露光のショット領域の設計上の配列データを統計
処理して基板(6)上の未露光のショット領域の配列座
標を求め、この配列座標に基づいて位置合わせを行う。
従って、ダイ・バイ・ダイ方式のアライメントのシーケ
ンスをそのまま使用すると共に、計測可能な各サンプル
ショットについて例えばマスク(4)の移動量を計測し
ておくだけでEGA方式のアライメントデータが短時間
に蓄積できることになる。
The amount of movement of the stage on the mask side thus obtained is equivalent to the measured value when the mask (4) is fixed and the amount of positional deviation between each sample shot and the mask (4) is measured. Therefore, EGA alignment can be performed on the unexposed shot area using the movement amount as alignment data. Therefore, in the second step, the movement amount obtained in the first step and, for example, the substrate (6)
The designed array data of the upper unexposed shot areas is statistically processed to obtain the array coordinates of the unexposed shot areas on the substrate (6), and the alignment is performed based on the array coordinates.
Therefore, the alignment sequence of the EGA method is accumulated in a short time by using the alignment sequence of the die-by-die method as it is and measuring the moving amount of the mask (4) for each measurable sample shot. You can do it.

【0013】また、ダイ・バイ・ダイ方式の特性を利用
してサンプルショットの位置測定とと同時にそのサンプ
ルショットの露光も行ってしまうため、それらのサンプ
ルショットについては、重ね合わせの精度が高い。ま
た、露光時間を利用して当該ショット領域の正確な位置
を測定し、それらの各ショット領域の位置データにもと
づいて統計処理により未露光ショット領域の配列座標を
算出して露光するので、基板(6)からのチップの歩留
りが高くなる。
Further, since the position of the sample shot is measured and the sample shot is exposed at the same time by utilizing the characteristics of the die-by-die system, the precision of overlaying these sample shots is high. In addition, since the accurate position of the shot area is measured by using the exposure time, and the array coordinates of the unexposed shot area are calculated by the statistical processing based on the position data of each shot area, the exposure is performed. The yield of chips from 6) is increased.

【0014】なお、アライメント系が例えばTTL方式
又はオフ・アクシス方式であっても、例えば位置合わせ
用マークの欠けのないショット領域をサンプルショット
とすることにより、サンプルショットの選択シーケンス
が単純化される。また、第1工程で位置合わせできない
ショット領域が、予め位置合わせ用マークが欠けている
と推定されるショット領域である場合には、予めサンプ
ルショットから除外しておけばアライメントの時間が短
縮される。
Even if the alignment system is, for example, the TTL system or the off-axis system, the selection sequence of the sample shots can be simplified by, for example, using a shot area in which no alignment mark is missing as a sample shot. . If the shot area that cannot be aligned in the first step is a shot area that is estimated to have a missing alignment mark in advance, it is possible to shorten the alignment time by excluding it from the sample shots in advance. .

【0015】また、第1工程で位置合わせできないショ
ット領域が、例えばアライメント系により所定の計測信
号が得られないような、付設された位置合わせ用マーク
から予め推定されるショット領域である場合には、位置
合わせ用マークの欠け又は不良をより正確に判定でき
る。
Further, when the shot area which cannot be aligned in the first step is a shot area which is preliminarily estimated from the attached alignment mark such that a predetermined measurement signal cannot be obtained by the alignment system. , It is possible to more accurately determine the lack or defect of the alignment mark.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明による露光方法の一実施例につ
き図面を参照して説明する。本実施例は、ステッパー型
の投影露光装置において2光束ヘテロダイン干渉方式で
TTR方式のアライメントセンサを使用して、EGA方
式でアライメントを行って露光する場合に本発明を適用
したものである。2光束干渉方式は、LIA(Laser In
terferometric Alignment)方式とも呼ばれている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the exposure method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a stepper type projection exposure apparatus in which two-beam heterodyne interference type TTR type alignment sensor is used to perform EGA type alignment exposure. The two-beam interference method is based on LIA (Laser In
It is also called the terferometric alignment method.

【0017】図2は、本例の投影露光装置の全体の概略
構成を示し、この図1において、露光時には露光照明系
60からの波長λ0 の露光用の照明光がダイクロイック
ミラー3で反射されてレチクル4に照射され、その照明
光のもとでレチクル4のパターンが投影光学系5を介し
て例えば1/5に縮小されてフォトレジストが塗布され
たウエハ6上の各ショット領域に投影される。露光用の
照明光として、本例では水銀ランプのi線(波長:36
5nm)を使用するが、それ以外にエキシマレーザ光
(波長:248nm,193nm等)等も使用できる。
ここで、投影光学系5の光軸AXに平行にZ軸を取り、
Z軸に垂直な平面で図2の紙面に平行にY軸を、図2の
紙面に垂直にX軸を取る。
FIG. 2 shows an overall schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the exposure illumination light of wavelength λ 0 from the exposure illumination system 60 is reflected by the dichroic mirror 3 during exposure. Is irradiated onto the reticle 4, and under the illumination light, the pattern of the reticle 4 is reduced by, for example, 1/5 through the projection optical system 5 and projected onto each shot area on the wafer 6 coated with the photoresist. It As the illumination light for exposure, in this example, the i-line (wavelength: 36
5 nm), but other than that, excimer laser light (wavelength: 248 nm, 193 nm, etc.) can also be used.
Here, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system 5,
The plane perpendicular to the Z axis is parallel to the paper surface of FIG. 2 along the Y axis, and the X axis is perpendicular to the paper surface of FIG.

【0018】この場合、レチクル4はレチクルステージ
9上に保持され、レチクルステージ9は投影光学系5の
光軸AXに垂直な平面内でX方向、Y方向、及び回転方
向(θ方向)にレチクル4の位置決めを行う。レチクル
ステージ9上に固定された移動鏡63m、及び外部に設
置されたレーザ干渉計63によりレチクルステージ9の
X座標、Y座標、及び回転角が常時計測され、計測値が
レチクルステージ制御系64、及び後述のアライメント
信号処理系68に供給され、その計測値はレチクルステ
ージ制御系64を介して装置全体の動作を統轄制御する
中央制御系61にも供給されている。中央制御系61
が、レチクルステージ制御系64にレチクルステージ9
の目標位置及び目標回転角の情報を供給すると、それに
応じてレチクルステージ制御系64がレチクルステージ
駆動部62を介してレチクルステージ9の位置及び回転
角をそれぞれ目標値に設定する。
In this case, the reticle 4 is held on the reticle stage 9, and the reticle stage 9 moves in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction) in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 5. Position 4 The X-coordinate, the Y-coordinate, and the rotation angle of the reticle stage 9 are constantly measured by the movable mirror 63m fixed on the reticle stage 9 and the laser interferometer 63 installed outside, and the measured value is the reticle stage control system 64. Further, it is supplied to an alignment signal processing system 68 which will be described later, and the measurement value thereof is also supplied to a central control system 61 which controls the operation of the entire apparatus through a reticle stage control system 64. Central control system 61
However, the reticle stage 9 is added to the reticle stage control system 64.
When the information on the target position and the target rotation angle is supplied, the reticle stage control system 64 sets the position and the rotation angle of the reticle stage 9 to the target values via the reticle stage drive unit 62 accordingly.

【0019】一方、ウエハ6はウエハホルダ7を介して
Xステージ8X及びYステージ8Y等からなるウエハス
テージ上に載置されている。実際には、Xステージ8X
上に、ウエハ6をZ方向に位置決めするZステージ等も
載置されている。ウエハステージは投影光学系5の光軸
AXに垂直な平面内でX方向、Y方向、及び回転方向
(θ方向)にウエハ6の位置決めを行う。Xステージ8
X上に固定された移動鏡66m、及び外部に設置された
レーザ干渉計66によりウエハ6のX座標、Y座標、及
び回転角が常時計測され、計測値がウエハステージ制御
系67に供給され、その計測値はウエハステージ制御系
67を介して中央制御系61にも供給されている。中央
制御系61が、ウエハステージ制御系67にウエハ6の
目標位置及び目標回転角の情報を供給すると、それに応
じてウエハステージ制御系67がウエハステージ駆動部
65を介してウエハステージの位置及び回転角を制御す
る。
On the other hand, the wafer 6 is placed on a wafer stage composed of an X stage 8X, a Y stage 8Y and the like via a wafer holder 7. Actually, X stage 8X
A Z stage or the like for positioning the wafer 6 in the Z direction is also mounted on the top. The wafer stage positions the wafer 6 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction) within a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 5. X stage 8
The X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle of the wafer 6 are constantly measured by the movable mirror 66m fixed on X and the laser interferometer 66 installed outside, and the measured values are supplied to the wafer stage control system 67. The measured value is also supplied to the central control system 61 via the wafer stage control system 67. When the central control system 61 supplies the information on the target position and the target rotation angle of the wafer 6 to the wafer stage control system 67, the wafer stage control system 67 responds to the information on the target stage and the target rotation angle of the wafer 6 via the wafer stage drive unit 65. Control the corners.

【0020】また、ウエハステージ側のXステージ8X
上のウエハ6の近傍に基準マーク部材11が固定され、
基準マーク部材11上にレチクル4の投影光学系5の光
軸AXに対する位置合わせ等において基準となる基準マ
ークが形成されている。それに対応して、レチクル4の
周辺部の上方には、レチクル4上のアライメントマーク
とその基準マークとの位置ずれ量を検出するための2個
のレチクルアライメント顕微鏡39及び40(図2参
照)が配置されている。これらのレチクルアライメント
顕微鏡39及び40による検出結果が中央制御系61に
供給される。
Further, the X stage 8X on the wafer stage side
The reference mark member 11 is fixed near the upper wafer 6,
A reference mark is formed on the reference mark member 11 as a reference for alignment of the reticle 4 with respect to the optical axis AX of the projection optical system 5. Correspondingly, two reticle alignment microscopes 39 and 40 (see FIG. 2) are provided above the peripheral portion of the reticle 4 for detecting the amount of positional deviation between the alignment mark on the reticle 4 and its reference mark. It is arranged. The detection results of these reticle alignment microscopes 39 and 40 are supplied to the central control system 61.

【0021】次に、本例のLIA方式のアライメントセ
ンサにつき詳細に説明する。このアライメントセンサ
は、ダイクロイックミラー3の上方の対物レンズ2、そ
の上方のアライメント光学系1、及びアライメント信号
処理系68より構成されている。アライメントを行う際
には、アライメント光学系1中のレーザ光源から射出さ
れたレーザビームは、所定の周波数変調を受けてアライ
メント光として射出される。アライメント光としては、
ウエハ6上に塗布されているフォトレジストに対する感
光性の弱い波長域の光(例えばHe−Neレーザ光源か
らの波長633nmのレーザビーム等)が使用される。
このアライメント光は対物レンズ2、ダイクロイックミ
ラー3を透過してレチクル4上の回折格子状のレチクル
マーク35A、及び光透過性の窓部(レチクル窓)37
Aに照射され、レチクル窓37Aを透過したアライメン
ト光がウエハ6上の位置決め対象のショット領域に付設
されたウエハマーク48Aに照射される。ここでは、レ
チクルマーク35A及びウエハマーク48Aの計測方向
をX方向とする。
Next, the LIA type alignment sensor of this example will be described in detail. The alignment sensor includes an objective lens 2 above the dichroic mirror 3, an alignment optical system 1 above the objective lens 2, and an alignment signal processing system 68. When performing alignment, the laser beam emitted from the laser light source in the alignment optical system 1 undergoes predetermined frequency modulation and is emitted as alignment light. As alignment light,
Light in a wavelength range in which the photoresist coated on the wafer 6 is weakly sensitive (for example, a laser beam having a wavelength of 633 nm from a He—Ne laser light source) is used.
The alignment light is transmitted through the objective lens 2 and the dichroic mirror 3 and is a reticle mark 35A in the form of a diffraction grating on the reticle 4, and a light transmissive window portion (reticle window) 37.
The alignment light that has been irradiated to A and transmitted through the reticle window 37A is irradiated to the wafer mark 48A attached to the shot area of the positioning target on the wafer 6. Here, the measurement direction of the reticle mark 35A and the wafer mark 48A is the X direction.

【0022】そして、ウエハマーク48Aでの回折によ
り生じたヘテロダインビーム、及びレチクルマーク35
Aでの回折により生じたヘテロダインビームが、ダイク
ロイックミラー3、及び対物レンズ2を経てアライメン
ト光学系1に戻り、アライメント光学系1内の受光系で
2つのビート信号が生成される。これらのビート信号が
アライメント信号処理系68に供給され、ここで2つの
ビート信号の位相差が検出され、検出された位相差が中
央制御系61に供給される。
Then, the heterodyne beam generated by the diffraction at the wafer mark 48A, and the reticle mark 35.
The heterodyne beam generated by the diffraction at A returns to the alignment optical system 1 via the dichroic mirror 3 and the objective lens 2, and two light receiving systems in the alignment optical system 1 generate two beat signals. These beat signals are supplied to the alignment signal processing system 68, where the phase difference between the two beat signals is detected, and the detected phase difference is supplied to the central control system 61.

【0023】次に、図2〜図6を参照して、本例のLI
A方式のアライメントセンサからのアライメント光の光
路、並びにレチクルマーク及びウエハマークの検出方法
につき説明する。図2において、アライメント光学系1
からは、露光波長λ0 と異なる平均波長λ1 で周波数差
Δf(本例では50kHz)の1対のレチクルアライメ
ント照明光RB1 ,RB2 、及びウエハアライメント照
明光WB1 ,WB2 が射出される。
Next, referring to FIGS. 2 to 6, the LI of this example
An optical path of alignment light from the A-type alignment sensor and a method of detecting a reticle mark and a wafer mark will be described. In FIG. 2, the alignment optical system 1
From, a pair of reticle alignment illumination lights RB 1 and RB 2 having an average wavelength λ 1 different from the exposure wavelength λ 0 and a frequency difference Δf (50 kHz in this example) and wafer alignment illumination lights WB 1 and WB 2 are emitted. It

【0024】図3は、図2をY方向に見た側面図であ
り、この図3に示すように、レチクルアライメント照明
光RB1 ,RB2 は対物レンズ2によってレチクル4上
に集光され、レチクル4の下面の回折格子状のレチクル
マーク35Aにそれぞれ入射角−θR1,θR1で照射され
る。図5は、本例のレチクル4のレチクルマーク35A
の周辺の拡大図であり、この図5において、X軸用のレ
チクルマーク35Aは、X方向にピッチPR で形成され
た回折格子よりなるマークであり、レチクルマーク35
Aの内側にウエハ側に向かうアライメント光を通過させ
るためのレチクル窓37Aが形成されている。そして、
レチクルマーク35Aに照明光RB1 ,RB2 よりなる
光束50が照射され、レチクル窓37Aを照明光W
1 ,WB2 よりなる光束51が通過している。
FIG. 3 is a side view of FIG. 2 viewed in the Y direction. As shown in FIG. 3, the reticle alignment illumination lights RB 1 and RB 2 are focused on the reticle 4 by the objective lens 2. The diffraction grating-shaped reticle mark 35A on the lower surface of the reticle 4 is irradiated with incident angles −θ R1 and θ R1 . FIG. 5 shows the reticle mark 35A of the reticle 4 of this example.
6 is an enlarged view of the periphery of FIG. 5, and in FIG. 5, the reticle mark 35A for the X axis is a mark made of a diffraction grating formed at a pitch P R in the X direction.
A reticle window 37A for passing alignment light traveling toward the wafer is formed inside A. And
The reticle mark 35A is irradiated with the light flux 50 composed of the illumination lights RB 1 and RB 2 , and the reticle window 37A is illuminated with the illumination light W.
A light beam 51 composed of B 1 and WB 2 passes through.

【0025】図3に戻り、入射角−θR1,θR1とレチク
ルマーク35Aの格子ピッチPR とは次式の関係にあ
り、照明光RB1 の+1次回折光RB1 +1 と照明光RB
2 の−1次回折光RB2 -1 とはそれぞれ真上に発生し、
アライメント検出光(ヘテロダインビーム)として対物
レンズ2を介してアライメント光学系1に戻る。 sin θR1=λ1 /PR 一方、ウエハアライメント照明光WB1 ,WB2 はレチ
クル4のレチクル窓37Aを通過し、投影光学系5中の
色収差制御板10に達する。色収差制御板10の照明光
WB1 ,WB2 が通過する部分には、それぞれ回折格子
状の軸上色収差制御素子が形成されており、照明光WB
1 ,WB2 はそれぞれ角度−θG1,θG1だけ曲げられ
て、回折格子状のウエハマーク48Aに対しそれぞれ入
射角−θW1,θW1で照射される。
Returning to FIG. 3, the incident angles −θ R1 , θ R1 and the grating pitch P R of the reticle mark 35A have the following relationship, and the + 1st order diffracted light RB 1 +1 of the illumination light RB 1 is obtained. And illumination light RB
2 -1st-order diffracted light RB 2 -1 And occur directly above,
The alignment detection light (heterodyne beam) is returned to the alignment optical system 1 via the objective lens 2. sin θ R1 = λ 1 / P R On the other hand, the wafer alignment illumination lights WB 1 and WB 2 pass through the reticle window 37A of the reticle 4 and reach the chromatic aberration control plate 10 in the projection optical system 5. Diffraction grating-like on-axis chromatic aberration control elements are formed in the portions of the chromatic aberration control plate 10 through which the illumination lights WB 1 and WB 2 pass, respectively.
1, WB 2 each angle - [theta] G1, bent only theta G1, respectively incident angle - [theta] W1, to the diffraction grating-shaped wafer mark 48A is irradiated with theta W1.

【0026】図6は、ウエハマーク48Aの拡大図を示
し、この図6において、ウエハマーク48Aは、X方向
にピッチPW で形成された凹凸の回折格子よりなる。そ
して、ウエハマーク48Aに、照明光WB1 ,WB2
りなる光束51が照射されている。図3に戻り、入射角
−θW1,θW1とウエハマーク48Aの格子ピッチPW
は次式の関係にあり、照明光WB1 の+1次回折光WB
1 +1 と照明光WB2 の−1次回折光WB2 -1 とはそれぞ
れ真上に発生し、これら2つの回折光がアライメント検
出光(ヘテロダインビーム)となる。
FIG. 6 is an enlarged view of the wafer mark 48A. In FIG. 6, the wafer mark 48A is composed of a concave and convex diffraction grating formed at a pitch P W in the X direction. Then, the wafer mark 48A is irradiated with the light flux 51 composed of the illumination lights WB 1 and WB 2 . Returning to FIG. 3, the incident angles −θ W1 , θ W1 and the grating pitch P W of the wafer mark 48A have the following relationship, and the + 1st order diffracted light WB of the illumination light WB 1 is obtained.
1 +1 And the −1st order diffracted light WB 2 −1 of the illumination light WB 2 Are generated directly above, and these two diffracted lights become alignment detection light (heterodyne beam).

【0027】sin θW1=λ1 /PW この場合、図2に示すように、色収差制御板10の偏向
作用によりウエハアライメント照明光は、非計測方向
(Y方向)においてウエハ6に対して角度θm だけ傾い
て入射するため、上記各アライメント検出光が色収差制
御板10上で通過する位置は入射時に通過した位置と異
なる。ウエハマーク48Aからのアライメント検出光
は、色収差制御板10上の別の軸上色収差制御素子を通
ることによって横方向の色収差が補正されて、レチクル
窓37Aに向かう。その後、各検出光はレチクル窓37
A、及び対物レンズ2を介して再びアライメント光学系
1へと戻る。また、ウエハアライメント照明光は、色収
差制御板10が配置されない場合に比べ、ウエハ6の表
面でY方向にΔβだけずれた位置を照明する。
Sin θ W1 = λ 1 / P W In this case, as shown in FIG. 2, the wafer alignment illumination light is angled with respect to the wafer 6 in the non-measurement direction (Y direction) by the deflection action of the chromatic aberration control plate 10. Since the light is incident at an angle of θ m , the position at which each of the alignment detection lights passes on the chromatic aberration control plate 10 is different from the position at which it is passed at the time of incidence. The alignment detection light from the wafer mark 48A passes through another axial chromatic aberration control element on the chromatic aberration control plate 10 so that the lateral chromatic aberration is corrected and goes to the reticle window 37A. After that, each detection light is transmitted through the reticle window 37.
It returns to the alignment optical system 1 again via A and the objective lens 2. Further, the wafer alignment illumination light illuminates a position shifted by Δβ in the Y direction on the surface of the wafer 6 as compared with the case where the chromatic aberration control plate 10 is not arranged.

【0028】ここで、図4を参照して、アライメント光
学系1について詳しく説明する。図4(a)はアライメ
ント光学系1を図3と同じ方向から見た図、図4(b)
は図4(a)の底面図である。図4(a)において、H
e−Neレーザ光源12から射出されたレーザビームB
はハーフプリズム13で2分割され、それぞれ周波数F
1 ,F2 で駆動されている音響光学素子(以下、「AO
M」と言う)15,16に入射する。周波数F1 及びF
2 はそれぞれ数10MHzであり、且つ両周波数の差が
50kHzとなっている。AOM15及び16から射出
された回折光のうち、それぞれ+1次回折光B2 及びB
1 のみをスリット板17及び18で抽出する。抽出され
た一方の+1次回折光B2 の内でハーフプリズム22を
透過した光束と、他方の+1次回折光B1 の内でハーフ
プリズム22で反射された光束とが、やや離れて平行に
集光レンズ23に向かう。
The alignment optical system 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4A is a view of the alignment optical system 1 viewed from the same direction as FIG. 3, and FIG.
FIG. 4 is a bottom view of FIG. In FIG. 4A, H
Laser beam B emitted from the e-Ne laser light source 12
Is divided into two by the half prism 13, and each has a frequency F
Acousto-optic device driven by 1 and F 2 (hereinafter referred to as “AO
It is incident on 15, 16. Frequencies F 1 and F
2 is several tens of MHz, and the difference between both frequencies is 50 kHz. Of the diffracted lights emitted from the AOMs 15 and 16, + 1st order diffracted lights B 2 and B, respectively.
Only 1 is extracted by the slit plates 17 and 18. The light beam transmitted through the half prism 22 within one extracted the +1 order diffracted light B 2, and the light beam reflected by the other of the + half prism 22 among the diffracted light B 1, in parallel with some distance condenser Head to lens 23.

【0029】そして、集光レンズ23で集光された2つ
の光束が視野絞り24により整形され、視野絞り24を
通過した1対の光束がプリズム25で図4(a)の紙面
に垂直な方向に2分割されて1対のレチクルアライメン
ト照明光RB1 ,RB2 、及び1対のウエハアライメン
ト照明光WB1 ,WB2 が生成される。これら2対のア
ライメント照明光は、レンズ26及びハーフプリズム2
7を介して図3の対物レンズ2に向かう。
Then, the two light fluxes condensed by the condenser lens 23 are shaped by the field stop 24, and the pair of light fluxes passing through the field stop 24 is directed by the prism 25 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4 (a). And is divided into two to generate a pair of reticle alignment illumination lights RB 1 and RB 2 and a pair of wafer alignment illumination lights WB 1 and WB 2 . These two pairs of alignment illumination light are reflected by the lens 26 and the half prism 2.
It goes toward the objective lens 2 of FIG.

【0030】一方、図3のレチクルマーク35A及びウ
エハマーク48Aからのアライメント検出光は、図4
(a)のアライメント光学系1に戻った後、ハーフプリ
ズム27により反射され、レンズ28を経てレチクル、
及びウエハと共役な位置にある検出光分離プリズム29
によって、レチクル検出光とウエハ検出光とに分離され
る。図4(b)に示すように、検出光分離プリズム29
はウエハ検出光を反射し、レチクル検出光を透過する部
分反射プリズムであり、レチクル検出光RB1 +1 ,RB2
-1 は検出光分離プリズム29を透過し、光電検出素子
30によって受光される。そして、ウエハ検出光WB1
+1 ,WB2 -1 は検出光分離プリズム29で反射され
て、図4(a)の光電検出素子31によって受光され
る。光電検出素子30からレチクルマークの位置に対応
するレチクルビート信号SR が出力され、光電検出素子
31からウエハマークの位置に対応するウエハビート信
号SW が出力される。
On the other hand, the reticle mark 35A shown in FIG.
The alignment detection light from the emission mark 48A is shown in FIG.
After returning to the alignment optical system 1 in (a),
Is reflected by the prism 27, passes through the lens 28, and the reticle,
And the detection light separation prism 29 at a position conjugate with the wafer
Is separated into reticle detection light and wafer detection light by
It As shown in FIG. 4B, the detection light separation prism 29
Is a part that reflects the wafer detection light and transmits the reticle detection light
A reticle detection light RB1 +1 , RB2
-1 Is transmitted through the detection light separation prism 29, and is a photoelectric detection element.
Received by 30. Then, the wafer detection light WB1
+1 , WB2 -1 Is reflected by the detection light separation prism 29
Is received by the photoelectric detection element 31 of FIG.
It Corresponds to the position of the reticle mark from the photoelectric detection element 30
Reticle beat signal SRIs output, the photoelectric detection element
Wafer beat signal corresponding to the position of the wafer mark from 31
No. SWIs output.

【0031】図11は、レチクルビート信号SR 、及び
ウエハビート信号SW の一例を示す。レチクルビート信
号SR 、及びウエハビート信号SW はそれぞれ周波数Δ
f(=50kHz)の正弦波状のビート信号であり、両
者の位相差ΔφT [ rad]はレチクル4、及びウエハ
6のX方向への相対移動量により変化し、その相対移動
量Δxは以下の式に示す通りである。
FIG. 11 shows an example of the reticle beat signal S R and the wafer beat signal S W. The reticle beat signal S R and the wafer beat signal S W each have a frequency Δ.
This is a sinusoidal beat signal of f (= 50 kHz), and the phase difference Δφ T [rad] between them changes depending on the relative movement amount of the reticle 4 and the wafer 6 in the X direction, and the relative movement amount Δx is It is as shown in the formula.

【0032】 Δx(レチクル上)=PR ・ΔφT /(4π), Δx(ウエハ上) =PW ・ΔφT /(4π) なお、レチクルマークのピッチPR に、図3の投影光学
系5の投影倍率(縮小倍率)を掛けたものがウエハマー
クのピッチPW となっている。レチクルビート信号SR
及びウエハビート信号SW はそれぞれ図2のアライメン
ト信号処理系68に供給され、ここで両信号SR ,SW
の位相差が検出される。検出された位相差は中央制御系
61に供給される。例えばダイ・バイ・ダイ方式のアラ
イメントを行う場合には、中央制御系61は、両ビート
信号SR ,SWの位相差に基づき、レチクルマークとウ
エハマークとの位置ずれが所定の目標追い込み値になる
ように、レチクルステージ制御系64を介してレチクル
ステージ9の位置を調整する。また、実際にはその他に
3軸のLIA方式のアライメント光学系が設けられ、こ
れら3軸のアライメント光学系からの2つのビート信号
の位相差についてもそれぞれ所定の目標追い込み値とな
るように制御が行われる。その後、レチクル4のパター
ン像がウエハ6の当該ショット領域に投影露光される。
[0032] [Delta] x (on the reticle) = P R · Δφ T / (4π), Δx ( on wafer) = P W · Δφ T / (4π) Note that the pitch P R of the reticle marks, the projection optical system of FIG. 3 The product of the projection magnification (reduction magnification) of 5 is the wafer mark pitch P W. Reticle beat signal S R
And the wafer beat signal S W are respectively supplied to the alignment signal processing system 68 of FIG. 2, where both signals S R and S W are supplied.
Is detected. The detected phase difference is supplied to the central control system 61. For example, when performing die-by-die type alignment, the central control system 61 determines that the positional deviation between the reticle mark and the wafer mark is a predetermined target drive-in value based on the phase difference between both beat signals S R and S W. The position of the reticle stage 9 is adjusted via the reticle stage control system 64 so that In addition, in addition, a 3-axis LIA type alignment optical system is provided in addition to the above, and the phase difference between the two beat signals from these 3-axis alignment optical systems can be controlled so as to reach predetermined target drive-in values. Done. After that, the pattern image of the reticle 4 is projected and exposed on the shot area of the wafer 6.

【0033】次に、本例の投影露光装置におけるアライ
メント及び露光動作の一例につき、図1のフローチャー
ト、及び図7〜図10を参照して説明する。本例はウエ
ハ6の設計上の全てのショット領域をサンプルショット
として、LIA方式のアライメントセンサを使用して位
置決めして、アライメントセンサにより位置決め可能な
ショット領域についてEGA方式のアライメントに必要
な位置データを得ると共にそれらのショット領域の露光
を行い、ウエハマークの欠け等によりアライメント信号
が得られなかった未露光のショット領域をEGA方式で
算出された配列座標に基づいて位置決めして露光を行う
ものである。以下、具体的に説明する。
Next, an example of alignment and exposure operations in the projection exposure apparatus of this example will be described with reference to the flow chart of FIG. 1 and FIGS. In this example, all shot areas in the design of the wafer 6 are used as sample shots to perform positioning by using an LIA alignment sensor, and position data necessary for EGA alignment for shot areas that can be positioned by the alignment sensor. In addition to obtaining the shot areas, the shot areas are exposed, and the unexposed shot areas for which an alignment signal has not been obtained due to lack of a wafer mark or the like are positioned and exposed based on the array coordinates calculated by the EGA method. . Hereinafter, a specific description will be given.

【0034】先ず、図7は本例で使用されるレチクル4
のパターン配置を示し、この図7において、レチクル4
の下面で枠状の遮光帯33中がパターン領域32とな
り、このパターン領域32内に転写用の回路パターンが
描画されている。そして、矩形のパターン領域32内で
各辺の近傍にX方向に所定ピッチで配列された回折格子
状の1対のレチクルマーク35A,35B、及びY方向
に所定ピッチで配列された回折格子状の1対のレチクル
マーク36A,36Bが形成され、これらのレチクルマ
ーク35A,35B,36A,36Bの内側にそれぞれ
レチクル窓37A,37B,38A,38Bが形成され
ている。また、遮光帯33をX方向に挟むように十字型
のアライメントマーク34A及び34Bが形成されてい
る。
First, FIG. 7 shows a reticle 4 used in this example.
The pattern arrangement of the reticle 4 is shown in FIG.
A frame-shaped light-shielding band 33 on the lower surface of the area becomes a pattern area 32, and a circuit pattern for transfer is drawn in the pattern area 32. Then, in the rectangular pattern region 32, a pair of reticle marks 35A and 35B in the form of diffraction gratings arranged in the X direction at a predetermined pitch in the vicinity of each side, and a pair of diffraction gratings arranged in the Y direction at a predetermined pitch. A pair of reticle marks 36A, 36B are formed, and reticle windows 37A, 37B, 38A, 38B are formed inside these reticle marks 35A, 35B, 36A, 36B, respectively. Further, cross-shaped alignment marks 34A and 34B are formed so as to sandwich the light shielding band 33 in the X direction.

【0035】これに対応して、図8は、ウエハ6上の一
部のショット領域の拡大図を示し、この図8において、
中央の矩形のショット領域47の内部で各辺の近傍にX
方向に所定ピッチで配列された回折格子状の1対のウエ
ハマーク48A,48B、及びY方向に所定ピッチで配
列された回折格子状の1対のウエハマーク49A,49
Bが形成されている。同様に他のショット領域において
も、それぞれ1対のX軸のウエハマーク、及び1対のY
軸のウエハマークが形成されている。なお、これらのウ
エハマークは、各ショット領域の間のストリートライン
領域上に形成されている場合もある。
Correspondingly, FIG. 8 shows an enlarged view of a part of the shot area on the wafer 6, and in FIG.
Inside the central rectangular shot area 47, X near each side
A pair of wafer marks 48A, 48B in the form of diffraction gratings arranged at a predetermined pitch in the Y direction, and a pair of wafer marks 49A, 49 in the form of diffraction gratings arranged at the predetermined pitch in the Y direction.
B is formed. Similarly, also in the other shot areas, a pair of X-axis wafer marks and a pair of Y-axis wafer marks, respectively.
A shaft wafer mark is formed. Note that these wafer marks may be formed on the street line areas between the shot areas.

【0036】この場合、ショット領域47を計測対象の
サンプルショットとすると、ウエハマーク48Aと対応
する図7のレチクルマーク35Aとの位置ずれ量が図2
のアライメント光学系1により検出され、他の3個のウ
エハマーク48B,49A,49Bと対応する図7のレ
チクルマーク35B,36A,36Bとの位置ずれ量が
不図示の他の3個のアライメント光学系により検出さ
れ、検出結果が図2の中央制御系61に供給される。即
ち、計測される位置ずれ量の自由度は4である。これに
対して、ウエハ6とレチクル4との相対移動の自由度は
3(X方向、Y方向、θ方向)しかないため、例えばX
方向の位置ずれ量については2組のX軸のマークの位置
ずれ量の平均値を使用し、Y方向の位置ずれ量について
は2組のY軸のマークの位置ずれ量の平均値を使用す
る。そして、θ方向のずれ量については、X軸及びY軸
の4組のマークの位置ずれ量の平均値を使用するように
する。これにより平均化効果が得られる。
In this case, when the shot area 47 is a sample shot to be measured, the amount of positional deviation between the wafer mark 48A and the corresponding reticle mark 35A in FIG. 7 is shown in FIG.
Of the other three alignment optics (not shown) whose positional deviations between the other three wafer marks 48B, 49A, 49B and the corresponding reticle marks 35B, 36A, 36B of FIG. The detection result is supplied to the central control system 61 shown in FIG. That is, the degree of freedom of the measured position shift amount is four. On the other hand, since the degree of freedom of relative movement between the wafer 6 and the reticle 4 is only 3 (X direction, Y direction, θ direction), for example, X
The average value of the positional deviation amounts of the two sets of X-axis marks is used as the positional deviation amount in the direction, and the average value of the positional deviation amounts of the two sets of Y-axis marks is used as the positional deviation amount in the Y direction. . For the deviation amount in the θ direction, the average value of the positional deviation amounts of the four sets of marks on the X axis and the Y axis is used. This provides an averaging effect.

【0037】また、図9は本例のウエハステージ上にあ
る基準マーク部材11のパターン配置を示し、この図9
において、ガラス基板よりなる基準マーク部材11上に
X方向に所定間隔で枠状の基準マーク41A及び41B
が形成されている。基準マーク41A,41Bの間隔
は、図7に示すレチクル4上のアライメントマーク34
A,34Bの間隔に投影光学系5の投影倍率を乗じて得
られる間隔と同じに設定してあり、且つ基準マーク41
A及び41Bは、底面側から露光用の照明光と同じ波長
域の照明光で投影光学系5側に照明されている。また、
基準マーク41A及び41Bの間に、ウエハマークの位
置決めの基準となるX軸の基準回折格子マーク42A,
42B、及びY軸の基準回折格子マーク43A,43B
が形成されている。
FIG. 9 shows the pattern arrangement of the reference mark member 11 on the wafer stage of this example.
On the reference mark member 11 made of a glass substrate, frame-shaped reference marks 41A and 41B are arranged at predetermined intervals in the X direction.
Are formed. The distance between the reference marks 41A and 41B is set to the alignment mark 34 on the reticle 4 shown in FIG.
The distance between A and 34B is set to be the same as the distance obtained by multiplying the projection magnification of the projection optical system 5, and the reference mark 41
A and 41B are illuminated from the bottom surface side to the projection optical system 5 side with illumination light in the same wavelength range as the illumination light for exposure. Also,
Between the reference marks 41A and 41B, the X-axis reference diffraction grating mark 42A, which serves as a reference for positioning the wafer mark,
42B and the reference diffraction grating marks 43A and 43B for the Y axis
Are formed.

【0038】そして、図1のステップ101において、
図2のレチクル4の投影光学系5に対する位置決め(レ
チクルアライメント)を行う。具体的に、中央制御系6
1は、予め求められているデータに基づいてウエハステ
ージを駆動して、図9の基準マーク部材11の基準マー
ク41A,41Bの中点を投影光学系5の光軸AXと合
致させる。その後、中央制御系61は、図3の2つのレ
チクルアライメント顕微鏡39,40からの撮像信号を
取り込む。
Then, in step 101 of FIG.
Positioning (reticle alignment) of the reticle 4 of FIG. 2 with respect to the projection optical system 5 is performed. Specifically, the central control system 6
In No. 1, the wafer stage is driven based on the data obtained in advance, and the midpoint of the reference marks 41A and 41B of the reference mark member 11 in FIG. After that, the central control system 61 takes in image pickup signals from the two reticle alignment microscopes 39 and 40 in FIG.

【0039】図10は、それらレチクルアライメント顕
微鏡39,40の観察視野39a,40aを示し、この
図10において、一方の観察視野39a内では基準マー
ク41Aのレチクル上への像41ARとレチクル側のア
ライメントマーク34Aとが観察され、他方の観察視野
40a内では基準マーク41Bの像41BRとアライメ
ントマーク34Bとが観察されている。そこで、図2の
中央制御系61では、レチクルステージ制御系64を介
してレチクルステージ9の位置を微調整することによ
り、図10においてアライメントマーク34A及び34
Bの中心がそれぞれ基準マークの像41AR及び41B
Rの中心と合致するように、レチクル4のX方向、Y方
向、及びθ方向への位置決めを行う。なお、例えばアラ
イメントマーク34A及び34Bの間隔が設計値からず
れているような場合には、アライメントマーク34A及
び34Bの中心をそれぞれ基準マークの像41AR及び
41BRの中心から対称にずらすようにすればよい。
FIG. 10 shows the observation fields 39a, 40a of the reticle alignment microscopes 39, 40. In FIG. 10, in one observation field 39a, the image 41AR of the reference mark 41A on the reticle and the alignment on the reticle side are shown. The mark 34A is observed, and the image 41BR of the reference mark 41B and the alignment mark 34B are observed in the other observation visual field 40a. Therefore, the central control system 61 of FIG. 2 finely adjusts the position of the reticle stage 9 via the reticle stage control system 64, so that the alignment marks 34A and 34 in FIG.
Centers of B are reference mark images 41AR and 41B, respectively.
The reticle 4 is positioned in the X direction, Y direction, and θ direction so as to match the center of R. Note that, for example, when the distance between the alignment marks 34A and 34B deviates from the design value, the centers of the alignment marks 34A and 34B may be symmetrically displaced from the centers of the reference mark images 41AR and 41BR, respectively. .

【0040】このようにレチクルアライメントが完了し
た状態で、更に図2のLIA方式のアライメントセンサ
のアライメント光学系1、及び他の3個のアライメント
光学系を作動させて、4組のレチクルビート信号及びウ
エハビート信号をアライメント信号処理系68に取り込
み、このときの4組のビート信号の位相差Δφ1 〜Δφ
4 を目標追い込み値としてアライメント信号処理系68
内の記憶部に記憶する。この場合、アライメント光学系
1から出力される2つのビート信号の位相差Δφ1 は、
図9の基準マーク部材11上の基準回折格子マーク42
Aと、図7のレチクル4上のレチクルマーク35Aとの
X方向の位置ずれ量に対応する。同様に、他の位相差Δ
φ2 〜Δφ4 は、基準回折格子マーク42B,43A,
43Bとそれぞれ対応するレチクルマーク35B,36
A,36Bとの位置ずれ量に対応する。
With the reticle alignment completed in this way, the alignment optical system 1 of the LIA type alignment sensor shown in FIG. 2 and the other three alignment optical systems are further operated to set four sets of reticle beat signals and The wafer beat signal is taken into the alignment signal processing system 68, and the phase difference Δφ 1 to Δφ of the four beat signals at this time
Alignment signal processing system 68 with 4 as the target driving-in value
It is stored in the internal storage unit. In this case, the phase difference Δφ 1 between the two beat signals output from the alignment optical system 1 is
Reference diffraction grating mark 42 on the reference mark member 11 of FIG.
This corresponds to the amount of positional deviation in the X direction between A and the reticle mark 35A on the reticle 4 in FIG. Similarly, other phase differences Δ
φ 2 to Δφ 4 are the reference diffraction grating marks 42B, 43A,
43B and reticle marks 35B and 36 corresponding to 43B, respectively.
This corresponds to the amount of positional deviation from A and 36B.

【0041】次に、ステップ102において、レチクル
アライメント完了後のレチクルステージ9の位置を初期
位置としてアライメント信号処理系68内の記憶部に記
憶する。その初期位置は、レーザ干渉計63により計測
されるX座標x0 、Y座標y 0 、及び回転角θ0 よりな
るため、その初期位置を(x0 ,y0 ,θ0 )で表す。
Next, in step 102, the reticle is
Initialize the position of reticle stage 9 after alignment is completed
The position is recorded in the storage unit in the alignment signal processing system 68.
Remember The initial position is measured by the laser interferometer 63.
X coordinate x0, Y coordinate y 0, And rotation angle θ0More
Therefore, its initial position is (x0, Y0, Θ0).

【0042】次に、ウエハ6に関する露光用データファ
イルに基づきウエハ6の露光用データファイルに記録さ
れた全てのショット領域をサンプルショットとして選択
する。ここでその全てのショット領域の数をM個とす
る。この際に、ウエハ6上の全部のショット領域の中
心、及び各ウエハマークのウエハ6上の座標系(試料座
標系)での設計上の配列座標は、中央制御系61内の記
憶部に記憶されている。以下ではn番目(n=1〜M)
のサンプルショットの中心の設計上の配列座標を
(Xn ,Yn )とする。また、図2においてウエハ6の
ウエハステージに対する大まかなアライメント(プリア
ライメント)は既に実行され、その試料座標系上の座標
から、ウエハステージ側のレーザ干渉計66の計測値で
規定されるステージ座標系上の座標を求めるための変換
係数の大まかな値は求められているものとする。
Next, based on the exposure data file for the wafer 6, all shot areas recorded in the exposure data file for the wafer 6 are selected as sample shots. Here, the number of all shot areas is M. At this time, the center of all shot areas on the wafer 6 and the designed array coordinates of each wafer mark in the coordinate system (sample coordinate system) on the wafer 6 are stored in the storage unit in the central control system 61. Has been done. In the following, nth (n = 1 to M)
The designed array coordinate of the center of the sample shot of is set to (X n , Y n ). Further, in FIG. 2, rough alignment (pre-alignment) of the wafer 6 with respect to the wafer stage has already been executed, and the stage coordinate system defined by the measurement value of the laser interferometer 66 on the wafer stage side is calculated from the coordinates on the sample coordinate system. It is assumed that the rough value of the conversion coefficient for obtaining the upper coordinates has been obtained.

【0043】そして、それらのサンプルショットについ
てダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを行い、露光光
を照射してレチクル4上のパターンをウエハ6の当該シ
ョット領域に露光する。即ち、中央制御系61はステッ
プ103において、サンプルショットの順序を示す整数
nを1に初期化した後、ステップ104に移行して、n
番目のサンプルショットの中心の設計上の配列座標(X
n ,Yn )をステージ座標系での配列座標に変換する。
そして、この変換後の配列座標に基づきウエハステージ
制御系67を介してXステージ8X、及びYステージ8
Yをステッピング駆動することにより、n番目のサンプ
ルショットの中心を露光フィールドの中心(露光位置)
に設定する。但し、実際にはウエハ6の伸縮、回転誤差
等によってそのサンプルショットの中心は露光位置から
外れている。この位置ずれ量がアライメント誤差であ
り、本例ではこのアライメント誤差をレチクルステージ
9側を移動することにより補正する。ここで説明の便宜
上、n番目のサンプルショットを図8のショット領域4
7であるとする。
Then, the sample shots are aligned by a die-by-die method, and exposure light is irradiated to expose the pattern on the reticle 4 to the shot area of the wafer 6. That is, the central control system 61 initializes an integer n indicating the order of sample shots to 1 in step 103, and then shifts to step 104, where n
Design array coordinates (X
n , Y n ) to array coordinates in the stage coordinate system.
Then, based on the array coordinates after this conversion, the X stage 8X and the Y stage 8 are passed through the wafer stage control system 67.
The stepping drive of Y causes the center of the nth sample shot to be the center of the exposure field (exposure position).
Set to. However, in reality, the center of the sample shot is deviated from the exposure position due to expansion and contraction of the wafer 6, rotation error, and the like. This amount of positional deviation is an alignment error, and in this example, this alignment error is corrected by moving the reticle stage 9 side. Here, for convenience of explanation, the n-th sample shot is taken as the shot area 4 in FIG.
Assume that it is 7.

【0044】そのため、ステップ105において、中央
制御系61はTTR方式でLIA方式の4個のアライメ
ントセンサを作動させて、図7の4個のレチクルマーク
35A,35B,36A,36Bと、対応する図8のn
番目のサンプルショット47の4個のウエハマーク48
A,48B,49A,49Bとの位置ずれ量に対応する
ビート信号の位相差ΔφA ,ΔφB ,ΔφC ,ΔφD
計測させる。アライメント信号処理系68内では、計測
された位相差ΔφA 〜ΔφD からステップ101で求め
られている目標追い込み値Δφ1 〜Δφ4 を差し引いて
得られる位相誤差を中央制御系61に供給する。これに
応じて中央制御系61では、例えばそれらの位相誤差の
内の2つのX方向の位相誤差の平均値の絶対値が所定の
第1の閾値以下となり、2つのY方向の位相誤差の平均
値の絶対値がその第1の閾値以下となり、且つ4つの位
相誤差の絶対値の和が所定の第2の閾値以下となるよう
に、レチクルステージ制御系64を介してレチクルステ
ージ9をX方向、Y方向、θ方向に位置決めする。この
ように位置決めが行われた状態をアライメント完了状態
と呼ぶ。
Therefore, in step 105, the central control system 61 activates the four alignment sensors of the LIA system by the TTR system, and the four reticle marks 35A, 35B, 36A, 36B of FIG. 8 n
Four wafer marks 48 of the fourth sample shot 47
The phase differences Δφ A , Δφ B , Δφ C , and Δφ D of the beat signals corresponding to the positional shift amounts from A, 48B, 49A, and 49B are measured. In the alignment signal processing system 68, the phase error obtained by subtracting the target drive-in values Δφ 1 to Δφ 4 obtained in step 101 from the measured phase differences Δφ A to Δφ D is supplied to the central control system 61. In response to this, in the central control system 61, for example, the absolute value of the average value of the two X-direction phase errors among those phase errors becomes equal to or smaller than a predetermined first threshold value, and the average of the two Y-direction phase errors is calculated. The reticle stage 9 is moved through the reticle stage control system 64 in the X direction so that the absolute value of the value is less than or equal to the first threshold value and the sum of the absolute values of the four phase errors is less than or equal to the predetermined second threshold value. , Y direction, and θ direction. A state in which the positioning is performed in this way is called an alignment completed state.

【0045】このステップ105において、前工程での
プロセス処理等によりウエハマークの欠け等が発生し、
アライメントセンサから所定のアライメント信号が出力
されない場合やアライメント信号があってもその信号強
度が極めて弱い場合がある。例えば図8において、右側
のショット領域71ではウエハマーク48Bに相当する
ウエハマークが欠けているため、そのウエハマーク48
Bに相当するウエハマークのアライメント信号(ビート
信号)はノイズ信号のみとなる。従って、次のステップ
106においてアライメントセンサのウエハビート信号
の信号強度が所定の閾値以上である場合は、ステップ1
07に移行し、十分な信号強度が得られなかった場合は
ステップ108に移行して、位置決め及び露光すること
なく、次のショット領域の計測に移行する。一般的に
は、ウエハの周辺のショット領域にはウエハマークの欠
けが多い(以下、これらのウエハマークが欠けているシ
ョット領域を「欠けショット」という)。従って、これ
らの欠けショットが多い周辺のショット領域について
は、予めサンプルショットから除外するようにしてもよ
い。なお、これらのウエハ6上のウエハマークの状況は
露光データファイルにすべて記録されている。
In this step 105, a wafer mark chipping or the like occurs due to the process processing in the previous process,
There are cases where a predetermined alignment signal is not output from the alignment sensor or the signal strength is extremely weak even if there is an alignment signal. For example, in FIG. 8, since the wafer mark corresponding to the wafer mark 48B is missing in the shot area 71 on the right side, the wafer mark 48
The alignment signal (beat signal) of the wafer mark corresponding to B is only a noise signal. Therefore, if the signal intensity of the wafer beat signal of the alignment sensor is equal to or higher than a predetermined threshold value in the next step 106, step 1
If the signal intensity is not sufficient, the process proceeds to step 108 to measure the next shot area without performing positioning and exposure. In general, the shot areas around the wafer often have missing wafer marks (hereinafter, the shot areas where these wafer marks are missing are referred to as “missing shots”). Therefore, the peripheral shot areas having many missing shots may be excluded from the sample shots in advance. The states of the wafer marks on the wafer 6 are all recorded in the exposure data file.

【0046】そして、アライメントセンサのウエハビー
ト信号の強度が十分であるときには、ステップ107に
おいて、アライメント完了状態で中央制御系61の指令
に基づき図2の露光照明系60から露光照明光を照射
し、レチクル4上の回路パターンをショット領域47に
投影し、露光する。そして、アライメント信号処理系6
8では、この露光時のレチクル側のレーザ干渉計63か
らの計測値を平均化して、レチクルステージ9のX座標
の平均値xn 、Y座標の平均値yn 、回転角の平均値θ
n を求め、これらの値をレチクルステージ9の平均位置
(xn ,yn ,θ n )として記憶する。
Then, the wafer bee of the alignment sensor
If the strength of the signal is sufficient, go to step 107.
Command of the central control system 61 when the alignment is completed.
The exposure illumination light is emitted from the exposure illumination system 60 of FIG.
The circuit pattern on the reticle 4 to the shot area 47.
Project and expose. Then, the alignment signal processing system 6
8 shows whether the laser interferometer 63 on the reticle side during this exposure
These measurements are averaged to obtain the X coordinate of the reticle stage 9
Mean xn, Y-coordinate average value yn, Average rotation angle θ
nAnd calculate these values as the average position of the reticle stage 9.
(Xn, Yn, Θ n) Is stored as.

【0047】続くステップ108で、整数nの値を1だ
け増加させた後、ステップ109に移行してM個のサン
プルショットについて計測が終わったかどうかを判定す
る。従って、ステップ104〜108がM回繰り返され
て、M個のサンプルショットの内十分なアライメント信
号強度が得られたK個のサンプルショットのそれぞれに
ついてアライメント完了状態でのレチクルステージ9の
平均位置(x1 ,y1,θ1)〜(xK ,yK ,θK )が
求めて記憶される。このようにしてウエハ6上の全て
(M個)のサンプルショットの内測定可能なアライメン
ト信号が得られたK個のサンプルショットについてレチ
クルステージ9の平均位置が得られると、動作はステッ
プ109からステップ110に移行する。
In the following step 108, the value of the integer n is incremented by 1, and then the process proceeds to step 109 to determine whether or not the measurement has been completed for M sample shots. Therefore, steps 104 to 108 are repeated M times, and the average position (x) of the reticle stage 9 in the alignment completed state for each of the K sample shots for which a sufficient alignment signal strength of the M sample shots is obtained. 1 , y 1 , θ 1 ) to (x K , y K , θ K ) are calculated and stored. In this way, when the average position of the reticle stage 9 is obtained for the K sample shots for which the measurable alignment signal is obtained among all (M) sample shots on the wafer 6, the operation starts from step 109. Move to 110.

【0048】そして、アライメント信号処理系68は、
中央制御系61に対して、K個のサンプルショットのそ
れぞれについて、アライメント完了状態でのレチクルス
テージ9の初期位置からの移動量(xn −x0,yn −y
0n −θ0)(n=1〜K)をアライメントデータとし
て供給する。中央制御系61は、供給されたアライメン
トデータを用いてEGA方式でアライメントを行う際の
座標変換パラメータ(以下、「EGAパラメータ」と呼
ぶ)を算出する。なお、別置きのコンピュータでそのE
GAパラメータを算出してもよい。
Then, the alignment signal processing system 68 is
With respect to the central control system 61, for each of the K sample shots, the movement amount (x n −x 0 , y n −y from the initial position of the reticle stage 9 in the alignment completed state).
0 , θ n −θ 0 ) (n = 1 to K) is supplied as alignment data. The central control system 61 calculates coordinate conversion parameters (hereinafter referred to as “EGA parameters”) when performing alignment by the EGA method using the supplied alignment data. In addition, the E
The GA parameter may be calculated.

【0049】ここで、EGAパラメータの一例、及びそ
の算出方法の一例につき説明する。先ず、図8において
ウエハ6上の直交座標系(試料座標系)を(x,y)と
して、ショット領域47をn番目のサンプルショットと
する。このサンプルショットの中心の基準点47aの座
標系(x,y)における設計上の座標値は(CXn
Yn)で表されるものとする。この座標値(CXn
Yn)は、ステップ104で使用されるn番目のサンプ
ルショットの設計上の配列座標(Xn ,Yn )と同じで
ある。ここで、試料座標系(x,y)に平行で基準点4
7aを原点とする直交座標系を(α,β)として、ウエ
ハマーク48A,48B,49A,49Bの座標系
(α,β)上における設計上の座標がそれぞれ
(S1Xn ,S1Yn ),(S2Xn,S2Yn ),(S3Xn
3Yn ),(S4Xn ,S4Yn )で表されるものとする。
なお、図8のウエハマーク48A,48B,49A,4
9Bは1次元マークであるため、各マークの非計測方向
での座標は、EGAパラメータを求める際には使用する
必要はない。このとき、N番目(ここではN=1〜4)
のウエハマークの試料座標系(x,y)での設計上の配
列座標を(DNXn ,DNYn )とすると、次の関係が成立
している。
Here, an example of the EGA parameter and its
An example of the calculation method of will be described. First, in FIG.
Let the orthogonal coordinate system (sample coordinate system) on the wafer 6 be (x, y).
Then, the shot area 47 is set as the nth sample shot.
I do. The seat of the reference point 47a at the center of this sample shot
Design coordinate values in the standard (x, y) are (CXn,
C Yn). This coordinate value (CXn,
CYn) Is the nth sample used in step 104
Leshot design array coordinates (Xn, YnSame as
is there. Here, the reference point 4 is parallel to the sample coordinate system (x, y).
The Cartesian coordinate system with the origin at 7a is (α, β), and
Coordinate system of Hammark 48A, 48B, 49A, 49B
Design coordinates on (α, β) are respectively
(S1Xn, S1Yn), (S2Xn, S2Yn), (S3Xn,
S3Yn), (S4Xn, S4Yn).
The wafer marks 48A, 48B, 49A, 4 shown in FIG.
9B is a one-dimensional mark, so the non-measurement direction of each mark
The coordinates at are used when finding the EGA parameters.
No need. At this time, Nth (here, N = 1 to 4)
Of the wafer mark in the sample coordinate system (x, y)
Column coordinates (DNXn, DNYn), The following relation holds.
are doing.

【0050】[0050]

【数1】 [Equation 1]

【0051】次に、試料座標系(x,y)上の設計上の
座標からステージ座標系(X,Y)上の座標への座標変
換パラメータを次の6個のEGAパラメータとする。 ウエハの残留回転誤差Θ:これはステージ座標系
(X,Y)に対する試料座標系(x,y)の回転で表さ
れる。 ステージ座標系(X,Y)の直交度W:これは主にX
軸方向及びY軸方向のウエハステージの送りが正確に直
交していないことにより生じる。 ウエハの座標系(x,y)におけるx方向のスケーリ
ング(線形伸縮)Rx、及びy方向のスケーリングR
y:これはウエハ6が加工プロセス等によって全体的に
伸縮していることにより生じる。例えばスケーリングR
xは、ウエハ6上のx方向の2点間の距離の実測値と設
計値との比である。 ウエハ上の座標系(α,β)のステージ座標系(X,
Y)に対するオフセットOx,Oy:これはウエハ6が
ウエハステージに対して全体的に微小量だけずれること
により生じる。
Next, the following six EGA parameters are used as coordinate conversion parameters from design coordinates on the sample coordinate system (x, y) to coordinates on the stage coordinate system (X, Y). Wafer residual rotation error Θ: This is represented by the rotation of the sample coordinate system (x, y) with respect to the stage coordinate system (X, Y). Orthogonality W of stage coordinate system (X, Y): This is mainly X
This occurs because the wafer stage feeds in the axial and Y-axis directions are not exactly orthogonal. Scaling (linear expansion / contraction) Rx in the x direction and scaling R in the y direction in the wafer coordinate system (x, y)
y: This occurs because the wafer 6 is entirely expanded and contracted due to the processing process and the like. For example scaling R
x is the ratio between the measured value and the design value of the distance between two points on the wafer 6 in the x direction. Stage coordinate system (X,
Offsets Ox and Oy with respect to Y): This occurs because the wafer 6 is entirely displaced from the wafer stage by a minute amount.

【0052】更に、各ショット領域内にも重ね合わせ誤
差の要因がある。これらの誤差要因は、オフセット成分
を除いて考えると、図8において座標系(α,β)上の
設計上の座標からウエハ上の座標系(x,y)の座標を
求めるための次のような4個の座標変換パラメータ(こ
れも「EGAパラメータ」と呼ぶ)で表される。 チップローテーションθ:これは、ウエハ上の座標系
(x,y)に対する各ショット領域の回転誤差である。 チップ直交度w:これは、レチクル上のパターン自体
の歪みや投影光学系のディストーション等によって生じ
るチップパターンの直交度の誤差である。 x方向及びy方向のチップスケーリングrx,ry:
これは、例えば投影倍率の誤差等によって生じる各ショ
ット領域内のチップパターンの線形伸縮である。
Further, there is a factor of overlay error in each shot area. Considering these error factors excluding the offset component, the following is used to obtain the coordinates of the coordinate system (x, y) on the wafer from the design coordinates on the coordinate system (α, β) in FIG. 4 coordinate conversion parameters (also referred to as “EGA parameters”). Chip rotation θ: This is a rotation error of each shot area with respect to the coordinate system (x, y) on the wafer. Chip orthogonality w: This is an error in the orthogonality of the chip pattern caused by distortion of the pattern itself on the reticle, distortion of the projection optical system, or the like. Chip scaling rx, ry in the x and y directions:
This is a linear expansion / contraction of the chip pattern in each shot area caused by, for example, an error in projection magnification.

【0053】上述の〜の10個のEGAパラメー
タ、n番目のサンプルショットの基準点47aの設計上
の座標値(CXn,CYn)、及びウエハマーク48A,4
8B,49A,49Bの設計上の座標(SNXn
NYn )(N=1〜4)を用いると、ウエハマーク48
A,48B,49A,49Bのステージ座標系(X,
Y)上で実際にあるべき位置の座標(FNXn ,FNYn
(N=1〜4)は次のように表される。但し、A及びB
は2行×2列の行列である。
The above-mentioned 10 EGA parameters (1) to (4), the design coordinate values (C Xn , C Yn ) of the reference point 47a of the nth sample shot, and the wafer marks 48A, 4A.
8B, 49A, 49B design coordinates (S NXn ,
S NYn ) (N = 1 to 4), the wafer mark 48
A, 48B, 49A, 49B stage coordinate system (X,
Y) The coordinates of the position that should actually be on (F NXn , F NYn ).
(N = 1 to 4) is expressed as follows. However, A and B
Is a matrix of 2 rows × 2 columns.

【0054】[0054]

【数2】 [Equation 2]

【0055】この場合、ウエハの残留回転誤差Θ、直交
度W、チップローテーションθ、及びチップ直交度wが
それぞれ微小量であるとして近似計算を行うと、行列A
及びBは次のように表される。
In this case, when the residual rotation error Θ of the wafer, the orthogonality W, the chip rotation θ, and the chip orthogonality w are assumed to be minute amounts, the approximation calculation is performed to obtain the matrix A.
And B are expressed as follows.

【0056】[0056]

【数3】 (Equation 3)

【0057】更に、後述の最小自乗法の適用を容易にす
るためには、それらの行列A及びBを次のような行列
A’及びB’で近似してもよい。この場合、ウエハのス
ケーリングRx、及びRyをそれぞれ新たなパラメータ
Γx、及びΓyを用いて、Rx=1+Γx、及びRy=
1+Γyで表す。同様に、チップスケーリングrx、及
びryをそれぞれ新たなパラメータγx、及びγyを用
いて、rx=1+γx、及びry=1+γyで表す。そ
して、パラメータΓx,Γy,γx,γyが微小量であ
るとすると、(数3)の行列A及びBは次のような行列
A’及びB’で近似できる。
Further, in order to facilitate the application of the least squares method described later, those matrices A and B may be approximated by the following matrices A'and B '. In this case, the wafer scalings Rx and Ry are calculated using new parameters Γx and Γy, respectively, and Rx = 1 + Γx, and Ry =
It is represented by 1 + Γy. Similarly, chip scaling rx and ry are represented by rx = 1 + γx and ry = 1 + γy using new parameters γx and γy, respectively. Then, assuming that the parameters Γx, Γy, γx, γy are minute amounts, the matrices A and B of (Equation 3) can be approximated by the following matrices A ′ and B ′.

【0058】[0058]

【数4】 [Equation 4]

【0059】次に、行列A’及びB’を用いるものとし
て、(数2)の座標変換式に含まれる10個のEGAパ
ラメータ(Θ,W,Γx(=Rx−1),Γy,Ox,
Oy,θ,w,γx(=rx−1),γy)を最小自乗
法により求める。具体的に、n番目のサンプルショット
の基準点47aの設計上の座標値(CXn,CYn)、及び
ウエハマーク48A,48B,49A,49Bの設計上
の座標(SNXn ,SNYn )(N=1〜4)を(数2)に
代入して計算される座標値を(F NXn ,FNYn )とし
て、ステージ座標系(X,Y)上で実際に計測されたウ
エハマーク48A,48B,49A,49Bの座標値を
(FMNXn ,FMNYn )とする。そして、K個のサンプ
ルショットの各ウエハマークについて、実際に計測され
た座標値(FMNXn ,FMNYn )とその計算上の座標値
(FNXn ,FNYn )との差の自乗和を求めて得られる量
を次のように残留誤差成分ΔEとする。
Next, assume that matrices A'and B'are used.
Then, the 10 EGA patterns included in the coordinate conversion formula of (Equation 2) are
Parameters (Θ, W, Γx (= Rx-1), Γy, Ox,
Oy, θ, w, γx (= rx−1), γy) is the least square
Find by law. Specifically, the nth sample shot
Coordinate values (CXn, CYn),as well as
Design of wafer marks 48A, 48B, 49A, 49B
Coordinates of (SNXn, SNYn) (N = 1 to 4) to (Equation 2)
Coordinates calculated by substituting (F NXn, FNYn)age
Is measured on the stage coordinate system (X, Y).
Ehamark 48A, 48B, 49A, 49B coordinate values
(FMNXn, FMNYn). And K sumps
For each wafer mark in
Coordinate values (FMNXn, FMNYn) And its calculated coordinate values
(FNXn, FNYn) Amount obtained by calculating the sum of squares of the difference between
Is the residual error component ΔE as follows.

【0060】[0060]

【数5】 (Equation 5)

【0061】そして、この残留誤差成分ΔEを10個の
EGAパラメータで順次偏微分し、その値がそれぞれ0
になるような方程式をたてて、それら10個の連立方程
式を解けば10個のEGAパラメータを求めることがで
きる。これがEGA演算である。但し、本例のステップ
110では、n番目のサンプルショットのアライメント
データとしてレチクルステージ9の初期位置からの移動
量(xn −x0,yn −y 0n −θ0)(n=1〜K)が
供給され、各ウエハマーク毎の計測データは供給されて
いない。この場合には、先ず、初期位置からのK個の回
転誤差(θn −θ 0)の平均値がそのままチップローテー
ションθとなり、他のチップスケーリングrx,ry、
及びチップ直交度wの値は不明である。更に、(数2)
で行列B(正確には行列B’)を0とおいて、n番目の
サンプルショットの基準点47aの設計上の座標値(C
Xn,CYn)を代入して得られる座標を計算上の座標値
(FNX n ,FNYn )とする。また、投影光学系5の投影
倍率をζとし、プリアライメントで求められた変換係数
を用いて設計上の座標値(CXn,CYn)を変換して得ら
れる大まかな計算上の座標値、即ちステップ104で位
置決めの目標となるステージ座標系上でのn番目のサン
プルショットの座標値を(X'n,Y'n)とする。
The residual error component ΔE is
Partially differentiated by EGA parameter and the value is 0
Make an equation such that
By solving the equation, it is possible to obtain 10 EGA parameters.
Wear. This is the EGA calculation. However, the steps of this example
At 110, the alignment of the nth sample shot
Movement from the initial position of the reticle stage 9 as data
Quantity (xn-X0, yn-Y 0, θn−θ0) (N = 1 to K)
The measurement data for each wafer mark is supplied.
Not in. In this case, first, K times from the initial position.
Rolling error (θn−θ 0) The average value of
, The other chip scaling rx, ry,
And the value of the chip orthogonality w is unknown. Furthermore, (Equation 2)
Then, the matrix B (more precisely, the matrix B ') is set to 0, and the n-th
Designed coordinate value (C of the reference point 47a of the sample shot)
Xn, CYn) Is the calculated coordinate value
(FNX n, FNYn). Also, the projection of the projection optical system 5
The conversion factor obtained by pre-alignment, with the magnification being ζ
Using the coordinate values (CXn, CYn) Is obtained by converting
Roughly calculated coordinate values, that is, the position in step 104
The nth sun on the stage coordinate system, which is the target of placement
Set the pull shot coordinate value to (X 'n, Y 'n).

【0062】この場合、n番目のサンプルショットのス
テージ座標系(X,Y)上で実際に計測される座標値
(FMNXn ,FMNYn )は、(X'n−ζ(xn −x0),
Y'n−ζyn −y0))となる。従って、これらの実際に
計測される座標値(FMNXn ,FMNYn )、及び計算上
の座標値(FNXn ,FNYn )により表される(数5)の
残留誤差成分ΔEを最小にするように、行列A’の4個
のEGAパラメータ(ウエハの残留回転誤差Θ,直交度
W,スケーリングΓx(=Rx−1),Γy)、及び残
りの2個のオフセットOx,Oyの値を定めればよい。
In this case, the coordinate values (FM NXn , FM NYn ) actually measured on the stage coordinate system (X, Y) of the n-th sample shot are (X ' n -ζ (x n -x 0 ) 、
Y ′ n −ζ y n −y 0 )). Therefore, the residual error component ΔE of ( Equation 5) represented by these actually measured coordinate values (FM NXn , FM NYn ) and the calculated coordinate values (F NXn , F NYn ) should be minimized. , The four EGA parameters of the matrix A ′ (residual rotation error Θ of wafer, orthogonality W, scaling Γx (= Rx−1), Γy) and the values of the remaining two offsets Ox and Oy are determined. Good.

【0063】次に、ステップ111に移行して、中央制
御系61はステップ110で求めたEGAパラメータを
含む行列A’及びオフセットOx,Oyを用いて、次式
にウエハ6上の全て(M個)のショット領域の基準点の
設計上の配列座標値(CXn,CYn)を順次代入すること
により、それらショット領域の各基準点のステージ座標
系(X,Y)上での計算上の配列座標値(GXn,GYn
を求める。
Next, in step 111, the central control system 61 uses the matrix A'containing the EGA parameters obtained in step 110 and the offsets Ox, Oy to calculate all (M By sequentially substituting the designed array coordinate values (C Xn , C Yn ) of the reference points of the shot areas in (4), the calculated coordinates of the reference points of the shot areas on the stage coordinate system (X, Y) are calculated. Array coordinate values (G Xn , G Yn )
Ask for.

【0064】[0064]

【数6】 (Equation 6)

【0065】また、本例ではチップローテーションθも
求められているため、行列A’中のウエハの残留回転誤
差Θとチップローテーションθとの和(Θ+θ)に合わ
せて、レチクルステージ9を回転する。なお、本例では
チップ直交度w、及びチップスケーリングrx,ryは
求められていないが、仮にチップ直交度wが求められて
いる場合、本例のようにステッパー型(一括露光型)の
投影露光装置では厳密な意味での補正はできない。しか
しながら、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相
対的に走査して露光を行う走査露光型の投影露光装置を
使用する場合には、露光時に例えばレチクルの走査方向
とウエハの走査方向とをずらすことによりそのチップ直
交度wを補正できる。
Further, since the chip rotation θ is also obtained in this example, the reticle stage 9 is rotated according to the sum (θ + θ) of the residual rotation error Θ of the wafer in the matrix A ′ and the chip rotation θ. Although the chip orthogonality w and the chip scaling rx and ry are not obtained in this example, if the chip orthogonality w is obtained, the stepper type (batch exposure type) projection exposure is performed as in the present example. The device cannot correct in a strict sense. However, when using a scanning exposure type projection exposure apparatus that performs exposure by scanning the reticle and the wafer relative to the projection optical system, for example, the reticle scanning direction and the wafer scanning direction are shifted during exposure. Thus, the chip orthogonality w can be corrected.

【0066】また、仮にチップスケーリングrx,ry
が求められている場合、そのチップスケーリングrx,
ryに合わせて投影光学系5の投影倍率の補正を行うこ
とが望ましい。この際にも、走査露光型の投影露光装置
を使用する場合には、露光時に例えばレチクルとウエハ
との走査速度比を調整することにより、走査方向のチッ
プスケーリングの補正を行うことができる。
Further, it is assumed that chip scaling rx, ry
, The chip scaling rx,
It is desirable to correct the projection magnification of the projection optical system 5 in accordance with ry. Also in this case, when the scanning exposure type projection exposure apparatus is used, the chip scaling in the scanning direction can be corrected by adjusting the scanning speed ratio between the reticle and the wafer during exposure.

【0067】その後、ステップ112において、(数
6)の計算により得られた配列座標(GXn,GYn)に基
づいて、ウエハ6上の残り(M−K個)の未露光のショ
ット領域の基準点を順次図2の投影光学系5の露光フィ
ールド内の中心に位置合わせして、当該ショット領域に
対してレチクル4のパターン像を投影露光する。そし
て、ウエハ6上の全てのショット領域への露光が終了し
た後に、ウエハ6の現像等の処理が行われる。
Then, in step 112, based on the array coordinates (G Xn , G Yn ) obtained by the calculation of ( Equation 6), the remaining (M−K) unexposed shot areas on the wafer 6 are formed. The reference point is sequentially aligned with the center of the exposure field of the projection optical system 5 in FIG. 2, and the pattern image of the reticle 4 is projected and exposed on the shot area. Then, after the exposure of all shot areas on the wafer 6 is completed, processing such as development of the wafer 6 is performed.

【0068】このように本例によれば、TTR方式のア
ライメントセンサを使用してEGA方式のアライメント
を行う場合に、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメント及
び露光を行う際のシーケンスがそのまま使用できる。更
に、各サンプルショットの位置ずれ量の計測を行う際に
は、レチクルマークとウエハマークとの位置合わせを行
った状態で、レチクルステージ9の移動量を計測するの
みであるため、計測時間が短縮され、結果として露光工
程のスループットが改善されている。また、測定可能な
アライメント信号が得られ、それにより露光が可能なす
べてのショット領域の露光を行ってしまうので重ね合わ
せの精度が改善される。また、露光時間の間にショット
領域の位置を観察し、それに基づいて欠けショットやそ
の他の原因によりアライメント信号が得られなかったシ
ョット領域の位置をEGA方式により推定して露光する
ため、全体のアライメント及び露光工程の時間が短縮さ
れる。また、逆にウエハマークが欠けているようなショ
ット領域に対しても正確に位置合わせが行われている。
従って、ウエハからのチップの歩留りが向上する。
As described above, according to the present example, when the EGA type alignment is performed using the TTR type alignment sensor, the sequence for performing the alignment and exposure by the die-by-die type can be used as it is. Furthermore, when measuring the amount of displacement of each sample shot, the amount of movement of the reticle stage 9 is only measured with the reticle mark and the wafer mark being aligned, so the measurement time is shortened. As a result, the throughput of the exposure process is improved. Further, since a measurable alignment signal is obtained and all the shot areas that can be exposed are exposed, the overlay accuracy is improved. Further, the position of the shot area is observed during the exposure time, and the position of the shot area for which an alignment signal cannot be obtained due to a missing shot or other causes is estimated based on the position and the exposure is performed. And the time of the exposure process is shortened. In addition, on the contrary, accurate alignment is performed even for a shot area where the wafer mark is missing.
Therefore, the yield of chips from the wafer is improved.

【0069】なお、上述実施例では、ステップ107で
レチクルステージ9の回転角θn を求めているが、例え
ばチップローテーションの補正を行う必要がないときに
は必ずしも回転角θn を求めなくともよい。また、上述
実施例で使用されているEGA方式のアライメントで
は、(数5)の残留誤差成分ΔEは各サンプルショット
(又は各ウエハマーク)からの寄与が均等である。しか
しながら、例えばウエハ6が所定の基準点を中心として
歪んでいるような場合には、サンプルショットの位置に
応じて(数5)の残留誤差成分ΔEの各項に異なる重み
を付与することが望ましい。このようにサンプルショッ
ト(又はウエハマーク)毎に重みを付与する方式を重み
付けEGA方式と呼ぶが、重み付けEGA方式でアライ
メントを行う場合にも本発明が適用できる。
[0069] In the above embodiment, may not necessarily be determined rotation angle theta n when it is seeking the rotation angle theta n of the reticle stage 9 in step 107, for example, it is not necessary to correct the chip rotation. Further, in the EGA type alignment used in the above-mentioned embodiment, the contribution from each sample shot (or each wafer mark) is equal to the residual error component ΔE of (Equation 5). However, for example, when the wafer 6 is distorted around a predetermined reference point, it is desirable to give different weights to the respective terms of the residual error component ΔE of (Equation 5) depending on the position of the sample shot. . The method of giving a weight to each sample shot (or wafer mark) in this way is called a weighted EGA method, but the present invention can also be applied to the case of performing alignment by the weighted EGA method.

【0070】次に、上述実施例の変形例につき説明す
る。この変形例は、特に図2の投影露光装置におけるウ
エハステージの位置決め精度が不十分である場合に有効
なものである。このようにウエハステージの位置決め精
度が不十分である場合には、図1のステップ107にお
いて、アライメント完了状態でウエハステージの位置が
目標位置からずれている恐れがあり、レチクルステージ
9の移動量を計測するだけでは不十分である。そこで、
この変形例の図1のステップ107に対応する工程で
は、アライメント完了状態でレチクルステージ9の平均
位置(xn ,yn ,θn )の他に、ウエハ側のレーザ干
渉計66による計測値に基づいて、ウエハステージのX
方向、Y方向、及び回転方向での目標位置からのずれ量
の平均値(ΔXn ,ΔYn ,Δφn )を計測する。ま
た、投影光学系5のレチクルからウエハへの投影倍率は
ζであるため、そのレチクルステージ9の平均位置を次
式により補正する。
Next, a modification of the above embodiment will be described. This modified example is particularly effective when the positioning accuracy of the wafer stage in the projection exposure apparatus of FIG. 2 is insufficient. When the positioning accuracy of the wafer stage is insufficient as described above, the position of the wafer stage may deviate from the target position in the alignment completed state in step 107 of FIG. Just measuring is not enough. Therefore,
In the process corresponding to step 107 of FIG. 1 of this modification, in addition to the average position (x n , y n , θ n ) of the reticle stage 9 in the alignment completed state, the measurement value by the laser interferometer 66 on the wafer side is used. Based on the wafer stage X
The average value (ΔX n , ΔY n , Δφ n ) of the deviation amount from the target position in the direction, the Y direction, and the rotation direction is measured. Since the projection magnification of the projection optical system 5 from the reticle to the wafer is ζ, the average position of the reticle stage 9 is corrected by the following equation.

【0071】[0071]

【数7】(xn',yn',θn')=(xn ,yn ,θn
−(1/ζ)(ΔXn ,ΔYn,Δφn ) そして、この補正後の平均位置(xn',yn',θn')を
用いてEGA方式のアライメントを行う。この変形例に
よれば、ウエハステージの移動量も計測されているた
め、より高精度に位置合わせが行われる。
(7) (x n ', y n ', θ n ') = (x n , y n , θ n )
− (1 / ζ) (ΔX n , ΔY n , Δφ n ) Then, EGA alignment is performed using the corrected average position (x n ′, y n ′, θ n ′). According to this modification, since the movement amount of the wafer stage is also measured, the alignment is performed with higher accuracy.

【0072】なお、上述実施例のアライメント信号処理
系68からは、レチクルマークとウエハマークとの相対
位置ずれ量に対応する2つのビート信号の位相差が出力
されているが、必ずしもレチクルマークとウエハマーク
との相対位置ずれ量を定量的に計測できなくとも、その
相対位置ずれ量の符号、及びその相対位置ずれ量の絶対
値が所定の許容値より小さいかどうかを示す情報を出力
するだけのアライメントセンサを使用することも可能で
ある。この場合にも、図1のステップ107において、
そのアライメントセンサからその相対位置ずれ量の絶対
値が所定の許容値より小さいことを示す情報が出力され
ている状態でレチクルステージ9の平均位置を求めるこ
とにより、上述実施例と同様にアライメントを行うこと
ができる。
The alignment signal processing system 68 of the above embodiment outputs the phase difference between the two beat signals corresponding to the relative positional deviation amount between the reticle mark and the wafer mark. Even if the relative displacement amount with the mark cannot be quantitatively measured, only the sign of the relative displacement amount and the information indicating whether the absolute value of the relative displacement amount is smaller than a predetermined allowable value are output. It is also possible to use an alignment sensor. Also in this case, in step 107 of FIG.
The alignment is performed in the same manner as in the above-described embodiment by obtaining the average position of the reticle stage 9 while the information indicating that the absolute value of the relative positional deviation amount is smaller than the predetermined allowable value is output from the alignment sensor. be able to.

【0073】また、上述実施例ではアライメントセンサ
として、LIA方式のアライメントセンサが使用されて
いるが、例えば所定の照明光のもとでレチクルマーク及
びウエハマークの像を撮像し、撮像データを画像処理し
て位置ずれ量を計測する画像処理方式(FIA方式)等
のアライメントセンサを使用する場合にも、本発明を適
用することにより上述実施例と同等の効果が得られる。
Further, although the LIA type alignment sensor is used as the alignment sensor in the above-described embodiment, for example, the images of the reticle mark and the wafer mark are taken under a predetermined illumination light, and the picked-up image data is processed. Even when an alignment sensor such as an image processing method (FIA method) that measures the amount of positional deviation is used, by applying the present invention, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0074】また、例えばTTL方式又はオフ・アクシ
ス方式のアライメントセンサを使用する場合でも、ウエ
ハマークが欠けているようなショット領域を除外したサ
ンプルショットを用いて、EGA方のアライメントを行
うことによって、サンプルショットの選択が容易にな
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。
Further, even when using a TTL or off-axis type alignment sensor, for example, by using the sample shot excluding the shot region where the wafer mark is missing, the EGA-direction alignment is performed, Selection of sample shot becomes easy. 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.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、第1工程に
おいて、例えばTTR方式のアライメントセンサを使用
してマスクパターンと位置合わせ可能なショット領域中
の所定のショット領域(サンプルショット)との位置合
わせを行って露光を行った状態で、例えばマスクと基板
との少なくとも一方のデータ上の目標位置に対する移動
量を計測している。そして、この移動量を位置合わせデ
ータとみなすことにより第2工程において、基板上の未
露光のショット領域の位置合わせが行われている。従っ
て、例えば位置合わせ可能なショット領域の位置合わせ
データを使用してEGA方式のアライメントを行う場合
に、ダイ・バイ・ダイ方式でアライメントを行う場合の
制御シーケンスが利用できると共に、計測時には単にマ
スク及び基板の少なくとも一方の移動量を計測して記憶
するのみでよいため、計測に要する時間を従来より短縮
できる利点がある。また、位置合わせができないショッ
ト領域をサンプルショットから除外する方法であるた
め、サンプルショットの選択が容易である。
According to the exposure method of the present invention, in the first step, for example, a predetermined shot area (sample shot) in the shot area that can be aligned with the mask pattern using a TTR type alignment sensor is used. In the state where the alignment is performed and the exposure is performed, for example, the movement amount of at least one of the mask and the substrate with respect to the target position on the data is measured. Then, by considering this movement amount as alignment data, alignment of the unexposed shot area on the substrate is performed in the second step. Therefore, for example, when the alignment data of the shot area that can be aligned is used to perform the EGA alignment, the control sequence when performing the alignment by the die-by-die system can be used, and the mask and Since it is only necessary to measure and store the movement amount of at least one of the substrates, there is an advantage that the time required for the measurement can be shortened as compared with the conventional case. Further, since the shot area that cannot be aligned is excluded from the sample shot, the sample shot can be easily selected.

【0076】また、第1工程においてマスクと基板のサ
ンプルショットの位置ずれを検出する共にそのサンプル
ショットの露光を実施するため、そのサンプルショット
についてはマスクとの重ね合わせの精度が極めて高くな
る。また、露光時間を利用して当該ショット領域の正確
な位置を測定し、それらの各ショット領域の位置データ
にもとづいて統計処理により未露光ショット領域の配列
座標を算出する場合には、例えばウエハマークが欠けて
いるショット領域も正確に位置合わせでき、基板からの
チップの歩留りが高くなる利点もある。
Further, in the first step, since the positional deviation between the sample shots of the mask and the substrate is detected and the sample shots are exposed, the precision of overlaying the sample shots with the mask becomes extremely high. In addition, when the accurate position of the shot area is measured using the exposure time and the array coordinates of the unexposed shot area are calculated by statistical processing based on the position data of each shot area, for example, a wafer mark It is also possible to accurately align a shot area lacking in a chip, which has an advantage of increasing the yield of chips from the substrate.

【0077】また、第1工程での位置合わせができない
ショット領域が、予め位置合わせ用マークが欠けている
と推定されるショット領域である場合には、予めサンプ
ルショット領域から除外しておけばアライメントの時間
が短縮される。また、その位置合わせできないショット
領域が例えば検出信号の信号強度で判定されるショット
領域、即ち付設された位置合わせマークから推定される
ショット領域であるときには、実際の計測結果を使用す
るため正確に位置合わせできないショット領域を特定で
きる。
If the shot area in which the alignment cannot be performed in the first step is the shot area in which the alignment mark is estimated to be missing in advance, the shot area may be excluded from the sample shot area in advance. Time is shortened. Further, when the shot area that cannot be aligned is, for example, the shot area determined by the signal intensity of the detection signal, that is, the shot area estimated from the attached alignment mark, the actual measurement result is used, and thus the accurate position is determined. The shot area that cannot be aligned can be specified.

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

【図1】本発明による露光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 an exposure method according to the present invention.

【図2】本発明の実施例で使用される投影露光装置の全
体を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an entire projection exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図3】図2の投影露光装置のステージ系、及びアライ
メント光学系をY方向に見た側面図である。
3 is a side view of a stage system and an alignment optical system of the projection exposure apparatus of FIG. 2 as viewed in a Y direction.

【図4】(a)は図3中のアライメント光学系1を示す
構成図、(b)は図4(a)の底面図である。
4A is a configuration diagram showing the alignment optical system 1 in FIG. 3, and FIG. 4B is a bottom view of FIG. 4A.

【図5】レチクルに形成されたレチクルマーク35A及
びレチクル窓37Aを示す拡大平面図である。
FIG. 5 is an enlarged plan view showing a reticle mark 35A and a reticle window 37A formed on the reticle.

【図6】ウエハ上のショット領域に付設されたウエハマ
ーク48Aを示す拡大平面図である。
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a wafer mark 48A attached to a shot area on the wafer.

【図7】実施例で使用されるレチクルのパターン配置を
示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a pattern arrangement of a reticle used in an example.

【図8】実施例で露光されるウエハ上の一部のショット
領域を示す拡大平面図である。
FIG. 8 is an enlarged plan view showing a part of a shot area on a wafer which is exposed in the embodiment.

【図9】図2のウエハステージ上の基準マーク部材11
上のパターン配置を示す拡大平面図である。
9 is a fiducial mark member 11 on the wafer stage of FIG.
It is an enlarged plan view showing the upper pattern arrangement.

【図10】レチクルアライメント顕微鏡の観察視野を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an observation visual field of a reticle alignment microscope.

【図11】図4のLIA方式のアライメント光学系から
出力されるレチクルビート信号S R 及びウエハビート信
号SW の一例を示す波形図である。
FIG. 11 is a view of the LIA type alignment optical system of FIG.
Output reticle beat signal S RAnd wafer beat signal
No. SWIt is a waveform diagram showing an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アライメント光学系 2 対物レンズ 3 ダイクロイックミラー 4 レチクル 5 投影光学系 6 ウエハ 8X Xステージ 8Y Yステージ 9 レチクルステージ 30,31 光電検出素子 35A,35B,36A,36B レチクルマーク 39,40 レチクルアライメント顕微鏡 48A,48B,49A,49B ウエハマーク 61 中央制御系 68 アライメント信号処理系 1 Alignment Optical System 2 Objective Lens 3 Dichroic Mirror 4 Reticle 5 Projection Optical System 6 Wafer 8X X Stage 8Y Y Stage 9 Reticle Stage 30, 31 Photoelectric Detection Element 35A, 35B, 36A, 36B Reticle Mark 39, 40 Reticle Alignment Microscope 48A, 48B, 49A, 49B Wafer mark 61 Central control system 68 Alignment signal processing system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上のパターン像で基板上の複数の
ショット領域のそれぞれを露光する露光方法において、 前記基板上の複数のショット領域のうち、各ショット領
域に付設される位置合わせ用マークを使って前記マスク
のパターンとの位置合わせができないショット領域を除
く全てのショット領域中の所定のそれぞれについて、当
該ショット領域に付設された位置合わせ用マークを使っ
て、当該ショット領域と前記マスクのパターンとの位置
合わせを行って、前記パターン像で当該ショット領域を
露光する第1工程と、 該第1工程で露光されたショット領域のそれぞれについ
て得られる前記マスクパターンとの位置合わせデータに
基づき前記基板上の未露光のショット領域のそれぞれを
前記パターン像で露光する第2工程と、 を有することを特徴とする露光方法。
1. An exposure method for exposing each of a plurality of shot areas on a substrate with a pattern image on a mask, wherein an alignment mark attached to each shot area of the plurality of shot areas on the substrate is formed. For each predetermined one of all shot areas except the shot area that cannot be aligned with the pattern of the mask by using the alignment marks attached to the shot area, the pattern of the shot area and the mask A first step of exposing the shot area with the pattern image by performing alignment with the pattern image, and the substrate based on the alignment data with the mask pattern obtained for each of the shot areas exposed in the first step. A second step of exposing each of the unexposed shot areas above with the pattern image; And an exposure method.
【請求項2】 請求項1記載の露光方法であって、 前記位置合わせデータは、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を用いて計測対象とす
るショット領域と前記マスクのパターンとを位置合わせ
するときの前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の
目標位置に対する移動量であることを特徴とする露光方
法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the alignment data includes a shot area to be measured by using alignment marks attached to each shot area on the substrate and the mask. An exposure method, which is an amount of movement of at least one of the mask and the substrate with respect to a target position when aligning with a pattern.
【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工程は、前記位置合わせデータに基づき、前記
基板上の未露光のショット領域の配列データを算出する
工程を有することを特徴とする露光方法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein the second step includes a step of calculating array data of unexposed shot areas on the substrate based on the alignment data. An exposure method characterized by the above.
【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の露光方法で
あって、 前記第1工程で前記マスクのパターンとの位置合わせが
できないショット領域は、予め位置合わせ用マークが欠
けていると推定されるショット領域であることを特徴と
する露光方法。
4. The exposure method according to claim 1, 2, or 3, wherein the shot area, which cannot be aligned with the pattern of the mask in the first step, has alignment marks in advance. An exposure method, which is an estimated shot area.
【請求項5】 請求項1、2、又は3記載の露光方法で
あって、 前記第1工程で前記マスクのパターンとの位置合わせが
できないショット領域は、付設された位置合わせ用マー
クから予め推定されるショット領域であることを特徴と
する露光方法。
5. The exposure method according to claim 1, 2, or 3, wherein a shot region that cannot be aligned with the pattern of the mask in the first step is estimated in advance from an attached alignment mark. Exposure method, which is a shot area to be exposed.
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